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Zukunftstechnologien für Zustandsüberwachung und Health Monitoring

Effizienz, Kosten und Sicherheit sind wesentliche Treiber für die technologische Entwicklung in der Luftfahrt. Verbesserungspotenziale mit transformativem Einfluss auf Design-, Betriebs- und Wartungsparadigmen ergeben sich durch sensorgestützte, zusätzliche Information über den Zustand von Komponenten und Strukturen. Das Triebwerk könnte zum Beispiel für optimierte Effizienz ausgelegt und näher an der Betriebsgrenze betrieben werden. Außerdem bildet eine umfassende Systemzustandsinformation die Basis für den voranschreitenden Übergang von konventioneller, planmäßiger zu bedarfsorientierter Wartung.

Zu den Schlüsselanforderungen für die Ausschöpfung dieser Potenziale gehören robuste, zuverlässige Sensorarchitekturen, die im Rahmen der Zukunftstechnologieanalyse am Bauhaus Luftfahrt untersucht werden. Dünnschichtsensoren sind als eine vielversprechende Sensortechnologie identifiziert worden. Der hohe Miniaturisierungsgrad erlaubt neben hoher Auflösung und geringem Leistungsverbrauch eine minimal-invasive Struktureinbettung zum Vorteil von Beständigkeit und Langlebigkeit.

Leichte, flexible, drahtlose Sensornetzwerke mit geringen Installations- und Wartungskosten erhalten die Rohdaten von einer großen Anzahl von Sensoren, etwa zur Strukturüberwachung. Potenziale für den energieautarken Betrieb durch Energy Harvesting wurden identifiziert (Abb. unten).

Der Energie- und Bandbreitenbedarf kann mithilfe von Netzwerk- und Computing-Architekturen optimiert werden, die lokale Datenauswertung und selektierte Informationsweitergabe innerhalb cyberphysischer Systemansätze implementieren.

Die auf Flugzeug- und Flottenebene resultierenden großen Datenvolumina lassen sich mithilfe von Big-Data-Ansätzen erschließen, deren Potenzial für eine bessere Entscheidungsfindung untersucht wird.

  • Energy Harvesting – Energie für drahtlose Sensornetzwerke: Energy harvesting macht verschwendete Energie aus verschiedenen Quellen in der Flugzeugumgebung nutzbar. So können bei geringer Einschaltdauer drahtlose Sensornetzwerkknoten zum Health monitoring autark betrieben werden.Energy Harvesting – Energie für drahtlose Sensornetzwerke: Energy harvesting macht verschwendete Energie aus verschiedenen Quellen in der Flugzeugumgebung nutzbar. So können bei geringer Einschaltdauer drahtlose Sensornetzwerkknoten zum Health monitoring autark betrieben werden.
  • Starkes Wachstum der Datenproduktion: Die Datenproduktion im Flug ist in den letzten 30 Jahren um einen Faktor 40 angestiegen. Health monitoring in Echtzeit, ermöglicht durch Big-Data-Ansätze, stellt eine wesentliche Voraussetzung für bedarfsorientierte Wartungsprozesse dar.Starkes Wachstum der Datenproduktion: Die Datenproduktion im Flug ist in den letzten 30 Jahren um einen Faktor 40 angestiegen. Health monitoring in Echtzeit, ermöglicht durch Big-Data-Ansätze, stellt eine wesentliche Voraussetzung für bedarfsorientierte Wartungsprozesse dar.