Modell der Sensorfolie zur Messung der Materialbelastung von Luft- und Raumfahrzeugen im Flug. (Bild: Alexander Hilgarth/Universität Würzburg)
Für die Idee einer Sensorfolie, mit der Bauteile von Luft- und Raumfahrzeugen beklebt und während des Flugs überwacht werden können, wurden im internationalen Wettbewerb Innospace zwei Forscher am Lehrstuhl für Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg ausgezeichnet. Die Auszeichnung im internationalen Wettbewerb Innospace Masters für Alexander Hilgarth und Professor Sergio Montenegro ist mit einer Fördersumme von bis zu 400.000 Euro verknüpft. Die weiteren Projekte und deren Gewinner gibt es hier zu entdecken.
Mit dem Geld wollen die beiden Forscher die Sensorfolie für eine erste Anwendung reif machen. Dass ihre Idee grundsätzlich funktioniert, haben sie in Vorstudien gezeigt. Die Folgearbeiten starten im Spätherbst 2021. Nach zwei Jahren sollen sie abgeschlossen sein.
Was ist der Nutzen einer solchen Folie?
Mit der Sensorfolie kann letzten Endes den Wartungsaufwand in der Luft- und Raumfahrt verkleinern und die Wiederverwendbarkeit von Raumfahrzeugen wahrscheinlicher machen, erklärt Elektrotechniker Hilgarth: „Nur die Wiederverwendbarkeit von Trägersystemen und Bauteilen stellt die Wirtschaftlichkeit sicher, um Raumfahrt im Sinne des ‚New Space‘ betreiben zu können. Die mögliche Kostenersparnis wird aber derzeit noch durch einen hohen Wartungsaufwand begrenzt.“
Das Schlagwort „New Space“ beschreibt den Trend, dass auch private Unternehmen Raumfahrtaktivitäten entfalten. Die Sensorfolie deckt zudem Materialfehler auf, die nur unter mechanischer Belastung auftreten, bei Kontrollen im Hangar aber verborgen bleiben. „Ein Beispiel dafür sind Risse, deren Bruchkanten sich im unbelasteten Zustand wieder perfekt ineinanderfügen“, sagt Hilgarth. Solche Fehler wurden zum Beispiel in Verbundmaterialien aus Kunststoffen beobachtet.
Folie verschaltet ein drahtloses Sensornetzwerk
Aktuell ist es nicht praktikabel, Luft- und Raumfahrzeuge im Flug mit einer umfassenden Installation von Messsonden zu überwachen. „Dafür ist die herkömmliche Messtechnik zu groß und zu schwer“, sagt Hilgarth. Mit der Sensorfolie Tomoplex („Tomographischer Plexus“) könnte sich das ändern: Sie soll eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung ermöglichen.
In der Folie werden tomographische Messverfahren eingesetzt, die in der Luft- und Raumfahrt bislang nicht üblich sind. Die Folie funktioniert dabei als Schaltungsträger für ein drahtloses Sensornetzwerk. Den JMU-Forschern zufolge ist sie platzsparend und flexibel. Sie könne auch an schwer zugänglichen Stellen von Luft- und Raumfahrzeugen angebracht werden. Weitere Informationen und Ansprechpartner gibt es auch direkt über die Universität Würzburg.
Über den Innospace-Masters-Wettbewerb
Der Innospace-Masters-Wettbewerb stand diesmal unter dem Motto „Innovationen für nachhaltige Infrastrukturen – im Weltall und auf der Erde“. Er richtete sich an kleinere Unternehmen, Start-ups, Universitäten und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen aus aller Welt. Insgesamt haben 330 Teams aus 23 Ländern 126 Ideen eingereicht. In fünf Kategorien wurden am Ende insgesamt 15 Ideen ausgezeichnet. Die Preise wurden am 29. Juli 2021 bei einer Online-Konferenz verliehen. Der Wettbewerb fand zum sechsten Mal statt. Veranstalter ist die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Der Wettbewerb ist Teil der Initiative Innospace, die seit 2013 Innovationen und Technologietransfers zwischen Raumfahrt und raumfahrtfremden Industriezweigen fördert.