Beschichtung großer mobiler maritimer Konstruktionen mit sprühfähigen Hartschäumen – Teilvorhaben: Nicht-invasives akustisches „Structural Health Monitoringystem“ für PUR-basierte Beschichtungssysteme

Entwicklung eines nicht‐invasiven akustischen „Structural Health Monitoring ‐Systems“ für PUR‐basierte Beschichtungssystem von Megayachten

Im Projekt „Megayachtschaum“ sollen neuartige Beschichtungssysteme für Schiffsrümpfe entwickelt werden, die die Anforderungen an eine Oberflächenbeschichtung besser erfüllen, als die derzeitigen epoxidharzbasierten Beschichtungssysteme. Das Material soll robuster sein, insbesondere was Materialdefekte wie Rissbildung oder Delamination angeht, und sich automatisiert per Roboter auftragen lassen. Das Projekt ist ein Verbundvorhaben mit insgesamt 7 Partnern aus Industrie und Forschung.

Das Institut für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) wird im Teilvorhaben ein zerstörungsfreies und onlinefähiges Structural Health Monitoring-Systems (SHM) für die ortsaufgelöste Messung von Schäden am Schiffsrumpf entwickeln, das insbesondere an das im Vorhaben entwickelte schaumbasierte PUR-System angepasst ist.

Die Technologie zur Überwachung des Schiffsrumpfes soll auf sogenannten akustischen Oberflächenwellen – einer Sonderform des Ultraschalls – basieren. Die SHM-Sensorik soll dabei zum einen an neuralgische Stellen der Rumpfinnenseite angebracht werden, um nicht-invasiv und im laufenden Betrieb (auf See) die Ablösung der Hartschaumschicht vom Stahl oder das Eindringen von Wasser zu detektieren. Parallel soll im Rahmen des Teilvorhabens untersucht werden, ob mit dem akustischen Verfahren auch eine Erkennung von Haarrissen auf der Lackbeschichtung des äußeren Schiffsrumpfes sowie die Messung der Delamination der PUR-Schaumschicht vom Decklaminat möglich ist. Zudem soll geprüft werden, ob sich das akustische Verfahren auch zur Erkennung von Lufteinschlüssen in der Decklaminatschicht eignet. Ziel ist die Entwicklung eines für die Überwachung großer Teilflächen des Schiffsrumpfs geeigneten Sensorsystems mit ausreichender Ortsauflösung, welches eine quasi-kontinuierliche Zustandsüberwachung von PUR-basierten Beschichtungssystem im Betrieb erlaubt und so zur Qualitätssicherung beiträgt.

One Pager Strukturüberwachung mit Phased Array
© Hochschule Coburg

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On Dispersion Compensation for GAW-Based Structural Health Monitoring

Backer, Alexander; Fairuschin, Viktor; Drese, Klaus Stefan (2023)

Sensors 23 (9), S. 4282.
DOI: 10.3390/s23094282


Open Access Peer Reviewed
 

Guided acoustic waves (GAW) have proven to be a useful tool for structural health monitoring (SHM). However, the dispersive nature of commonly used Lamb waves compromises the spatial resolution making it difficult to detect small or weakly reflective defects. Here we demonstrate an approach that can compensate for the dispersive effects, allowing advanced algorithms to be used with significantly higher signal-to-noise ratio and spatial resolution. In this paper, the sign coherence factor (SCF) extension of the total focusing method (TFM) algorithm is used. The effectiveness is examined by numerical simulation and experimentally demonstrated by detecting weakly reflective layers with a highly dispersive A0 mode on an aluminum plate, which are not detectable without compensating for the dispersion effects.

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Projektleitung


Projektbearbeitung

Alexander Backer
T +49 9561 317 745
Alexander.Backer[at]hs-coburg.de

ORCID iD: 0000-0002-8362-1114

Project duration

2019-01-01 - 2022-09-30

Project partners

G. Theodor Freese GmbH
Hamburgische Schiffbau-Versuchsanstalt GmbH
ABEKING & RASMUSSEN Schiffs- und Yachtwerft SE
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung e.V.
Yachtwerft-Meyer GmbH

Project management agency

Projektträger Jülich | Forschungszentrum Jülich GmbH

Project funding

Funding programme

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie