Vorhaben ISAT: Nicht-invasives akustisches Structural Health Monitoring System für PUR-basierte Beschichtungssysteme

Projektlaufzeit: 01.01.2019 – 31.12.2021

Ziel des Projektes „Megayachtschaum“ ist es, neuartige Beschichtungssysteme für Schiffsrümpfe zu entwickeln, welche die Anforderungen an eine Oberflächenbeschichtung besser erfüllen, als dies bei den derzeitigen epoxidharzbasierten Beschichtungssystemen der Fall ist. Das neuartige Material soll dabei verbesserte Materialeigenschaften, insbesondere was Materialdefekte wie Rissbildung oder Delamination angeht, besitzen und automatisiert per Roboter applizierbar sein.

Bei dem Projekt handelt es sich um ein Verbundvorhaben mit insgesamt 7 Partnern aus Industrie und Forschung.

Im Teilvorhaben des ISAT ist die Entwicklung eines zerstörungsfreien, robusten und onlinefähigen Structural Health Monitoring-Systems (SHM) für die ortsaufgelöste Messung von Schäden am Schiffsrumpf vorgesehen, welches insbesondere an das im Vorhaben entwickelte neuartige Beschichtungssystem angepasst ist. Für die Überwachung werden akustische Oberflächenwellen und die am ISAT entwickelten akustischen Messverfahren eingesetzt.

Ziel ist die Entwicklung eines für die Überwachung großer Teilflächen des Schiffsrumpfs geeigneten Sensorsystems, dass eine großflächige online-Überwachung des innovativen Beschichtungssystems im Betrieb sicherstellt und signifikant zur Qualitätssicherung beiträgt. Der Schwerpunkt des Teilvorhabens liegt auf der Entwicklung nicht-invasiver akustischer Monitoring-Verfahren zur Erkennung von Schäden an der Schiffsaußenwand sowie der Schiffsinnenwand. Die zu entwickelnden Sensorsysteme sollen speziell auf die bei dem Beschichtungssystem auftretenden Schädigungsformen angepasst sein. Vorgesehen ist die Entwicklung eines Sensorarrays, mit welchem eine ortsaufgelöste Fehlererkennung am Schiffsrumpf möglich ist. Mithilfe des vom ISAT entwickelten akustischen Sensorsystems sollen beispielsweise Fehler im Applikationsprozess sowie Risse oder Delaminationen der Beschichtung vom Trägersubstrat erfasst und lokalisiert werden.

Gemeinsam mit den Projektpartnern wird das SHM-System zunächst im Labormaßstab hinsichtlich Messgenauigkeit und Auflösung qualifiziert. Anschließend erfolgt eine schrittweise Hochskalierung der Sensorik, um diese an einem großflächigen Versuchsaufbau mit schiffbaulichen Strukturen in typischer Einsatzumgebung bei wechselnden Klimabedingungen zu validieren. Dazu entwickelt das ISAT im Laufe des Vorhabens eine eigene Stand-alone-Elektronik für die sequenzielle Ansteuerung der Wandlerarrays sowie einer Elektronik zur Datenerfassung und eines Datenloggers zur Datenübertragung. Ziel ist die ortsaufgelöste Echtzeiterkennung vom Schäden während des Fährbetriebs des Versuchsträgers auf See und damit die Weiterentwicklung innovativen akustischen, nicht-invasiven, onlinefähigen und wartungsarmen akustischen Messverfahrens vom Proof-of concept zu einem anwendungsnahmen Prototypen mit Elektronik für dessen Einsatz am Schiff.

Das zu entwickelnde akustische SHM-System soll zur Qualitätssicherung von Schiffsrumpfbeschichtungen eingesetzt werden und zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Schiffs, zu einer Verkürzung der Werftzeiten und folglich zu einer Kostenersparnis durch effizientere Reparaturzyklen beitragen.