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RAUMFAHRT
Innovative Sensorfolie aus Würzburg
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Würzburg
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17. August 2021

Raumfahrzeuge mit einer Vielzahl von Messsonden zu überwachen, ist aktuell nicht praktikabel, wäre aber für einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb durchaus sinnvoll. Die Idee eines Teams der Universität Würzburg könnte helfen: Mit einer Sensorfolie wollen sie überwachen, wie gut Luft- und Raumfahrzeuge die mechanischen Belastungen des Flugs aushalten.

Folie

Modell der Sensorfolie zur Messung der Materialbelastung von Luft- und Raumfahrzeugen im Flug. Bild: Alexander Hilgarth /  Universität Würzburg  [Großansicht]

Die Freude ist groß am Lehrstuhl für Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt: Alexander Hilgarth und Professor Sergio Montenegro waren im internationalen Wettbewerb INNOspace Masters erfolgreich. Sie gewannen einen zweiten Preis mit ihrer Idee für eine Sensorfolie, mit der die Bauteile von Luft- und Raumfahrzeugen beklebt und dadurch während des Flugs überwacht werden können. Die Auszeichnung ist mit einer Fördersumme von bis zu 400.000 Euro verknüpft. Mit dem Geld wollen die beiden Forscher der Julius-Maximilians-Universität Würzburg die Sensorfolie nun 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.

Ziel einer solchen Sensorfolie soll es sein, den Wartungsaufwand in der Luft- und Raumfahrt zu verkleinern und die Wiederverwendbarkeit von Raumfahrzeugen wahrscheinlicher zu machen, so 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."

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Das Schlagwort "New Space" beschreibt den Trend, dass auch private Unternehmen in der Raumfahrt aktiv sind, wie etwa die Firma SpaceX des amerikanischen Unternehmers Elon Musk. Sie hat Ende 2020 im Auftrag der NASA mit einer Raumkapsel Astronauten erst zur Internationalen Raumstation ISS und Monate später zur Erde zurückgebracht. Andere gewichtige Mitbewerber sind Northrop Grumman, die Versorgungsflüge zur ISS durchführen oder auch das Unternehmen Blue Origin des Amazon-Gründers Jeff Bezos.

Darüber hinaus  kann die Sensorfolie auch Materialfehler aufdecken, 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.

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", erklärt der Elektrotechniker. Mit der Sensorfolie TOMOPLEX (Tomographischer Plexus) aus Würzburg könnte sich das ändern: Sie soll eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung ermöglichen. In der Folie kommen tomographische Messverfahren zum Einsatz, die in der Luft- und Raumfahrt bislang nicht üblich sind. Die Folie funktioniert dabei als Schaltungsträger für ein drahtloses Sensornetzwerk. Dem Team zufolge ist sie platzsparend und flexibel. Sie könne auch an schwer zugänglichen Stellen von Luft- und Raumfahrzeugen angebracht werden.

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.

Das Team von Montenegro war in der INNOspace-Masters-Challenge schon einmal erfolgreich: 2016 holte es den ersten Platz im Gesamtwettbewerb – mit einer Idee für einen drahtlosen Kleinsatelliten SKITH (Skip the Harness). Daraus entstand das Projekt INNOcube, bei dem Montenegros Team gemeinsam mit der TU Braunschweig daran arbeitet, einen drahtlosen Kleinsatelliten in den Orbit zu bringen. Der Start ist für 2023 geplant.

Forum
Innovative Sensorfolie aus Würzburg. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
InnoCube: Ohne Kabel und mit besonderem Akku - 5. Mai 2020
Innospace Masters: Innovationen für die Raumfahrt ausgezeichnet - 4. Juli 2019
INNOSpace Masters: Drahtlose Satelliten und Laserkommunikation - 9. Mai 2016
Links im WWW
Universität Würzburg
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