14
© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument. ZfP von Flugzeug-CFK-Strukturen in der Wartung Überblick über den aktuellen Stand bei Airbus 27.09.2011 DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen Präsentiert von Wolfgang Bisle, Helge Hicken, Dieter Scherling, Materials & Processses, Testing Technology © AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument. Inhalt Generelle Informationen zur Wartungsprüfung (In-Service-Inspektion) Prüf-Kategorien für “Accidental Damages”-Fälle Impact Blitzschlag Kratzer Bisher schon verfügbare (generelle) Prüfprozeduren Andere ZfP-Aufgaben Bohrlochinspektion Farbschichtdickenmessung auf CFRP “Experten-Fernbetreuung” durch OMA (Online Maintenance Assistant) Fazit 27.09.2011 DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen Seite 2 DGZfP-Jahrestagung 2011 - Mi.1.B.1 Lizenz: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/de 1

Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

  • Upload
    phamnhu

  • View
    216

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

ZfP von Flugzeug-CFK-Strukturen in der WartungÜberblick über den aktuellen Stand bei Airbus

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Präsentiert vonWolfgang Bisle, Helge Hicken, Dieter Scherling,

Materials & Processses, Testing Technology

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Inhalt

• Generelle Informationen zur Wartungsprüfung (In-Service-Inspektion)

• Prüf-Kategorien für “Accidental Damages”-Fälle• Impact

• Blitzschlag

• Kratzer

• Bisher schon verfügbare (generelle) Prüfprozeduren

• Andere ZfP-Aufgaben • Bohrlochinspektion

• Farbschichtdickenmessung auf CFRP

• “Experten-Fernbetreuung” durch OMA (Online Maintenance Assistant)

• Fazit

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 2

DGZfP-Jahrestagung 2011 - Mi.1.B.1

Lizenz: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/de

1

Page 2: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

In-Service-Inspektionen – Was wann?

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 3

„Sheduled Inspections“Wartungsintervalle, Damage tolerance

Prinzip

„Sheduled Inspections“Wartungsintervalle, Damage tolerance

Prinzip

„Routine Inspections“Walk aroundGVI (visual)

„Routine Inspections“Walk aroundGVI (visual)

„Detailed Visual Inspections“ (DVI)

sogenanntes „Zonal Inspection Program“

„Detailed Visual Inspections“ (DVI)

sogenanntes „Zonal Inspection Program“

„Inspections of ALI‘s & SSI‘s“-Special Detailed Inspections-

SSI=Structural Significant ItemsALI = Airworthiness limiting Item

„Inspections of ALI‘s & SSI‘s“-Special Detailed Inspections-

SSI=Structural Significant ItemsALI = Airworthiness limiting Item

„UnscheduledInspections“

Accidental Damages

„UnscheduledInspections“

Accidental Damages

Wann inspizieren wir?Wann inspizieren wir?

Impact(Vogelschlag,

Bodenfahrzeuge…)

Impact(Vogelschlag,

Bodenfahrzeuge…)

BlitzschlagHagelschäden

BlitzschlagHagelschäden

Unvorhergesehene Folgeschäden

(z.B. durch Wartungsfehler)

Unvorhergesehene Folgeschäden

(z.B. durch Wartungsfehler)

Etc.Etc.SDET=Nur hier wird

NDT eingesetzt

SDET=Nur hier wird

NDT eingesetzt

GVI & DVIsind nicht NDT

DVI, GVI,SDETDVI, GVI,SDET

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Delamination

Im Falle von “Accidental Damage”

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 4

KratzerBlitzschlagImpact

KratzerBrandflecken

Delamination Faser-Schnitte

Delle

Visuelle Inspektion zur Identifikation von Bereichen mit potentiellen Schäden

ZfP Methoden zur Bestimmung des Schadenstyps und -ausdehnung

Verursacht lokale Defekte

2

Page 3: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Prüfmöglichkeiten im Fall von Impacts

Zur Zeit verfügbare ZfP Methoden, die im Airbus NTM der Alt-Programme A300-A380) schon veröffentlicht sind:

• Tap Test / Woodpecker

• Einfache Ultraschallprüfung ( Standard Ultraschallgeräte)

• Gruppenstrahler Ultraschall (elektronisches Rastern)( Geräte Neuer Generation)

• Visuelle Inspektion

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 5

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Taptest

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 6

20.-23. September 2010ATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures

Manualer Tap TestSehr einfaches Werkzeug

Paßt in die Hosentasche, billigüberall verfügbar

Erstaunlich gute POD*

Mitsui WoodpeckerEbenfalls einfaches System

Ampel-Anzeige, billig, einfacher gebrauch

3

Page 4: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Beispiel für eine POD-Untersuchung

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 7

Quelle: FAA Validation Center der Sandia Labs in Zusammenarbeit mit Airbus

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Ultraschall Varianten

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 8

Manuelle einkanalige Standard Handgeräte

Ultraschall Array Prüfsysteme

4

Page 5: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Array Ultraschall Inspektion als Standard

zur Inspektion von CFK-Bauteilen:

Standard für komplette Airbus-Familie

Vorteil in der Wartungsprüfung:

Im online-C-Bild/B-Bild Erkennbarkeit von Struktureigenheiten wie Lagengrenzen, Lagenüberlappungen, Anbauten (Stringer, Spante, Clips)

Überwiegend Elektronischer Scan Modus

Sector-Scan für CFK wenig geeignet

Genereller Vorteil OmniscanVielseitigkeit, Bauweise,

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 9

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Andere Verfahren in Erprobung oder Entwicklung

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 10

• Acoustocam („Quick Check“) schnelles Bestimmen von Impactschadensgrößen.Nachteil: kleines Sichtfeld, nicht für großflächiges Prüfen

• Aktive Thermografie (Puls, Modulation…)Schnelle Visualisierung großer Flächen, „Accidental Damage“ auffinden, Größe ermittelnNachteil: begrenzte Eindringtiefe, (Impactschäden innen größer als außen – „Tannenbaum“)

• Lambwellen Interferometrie Idee: Wellenausbreitung an Oberfläche beobachtenanalog: Stein in Ententeich werfen, Wellen betrachtenGroßflächig Prüfen, berührungsfrei, Nachteil: noch im Anfangsstadium.

5

Page 6: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Acoustocam – Abbildende Ultraschallmethode

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 11

Strahlteiler

Schallquelle

Prüfteil

Kamera-Array

LCD

Akustische Linse

Schaden

Imperium Acoustocam emittiert ebene Schallwellenfront in Prüfteil.

Alle reflektierten Wellen im Sichtfeld werden akusto-optisch von einem speziellen Array aufgenommen und als schwarz/weiß-Bild dargestellt

Fehlerecho

Sendepuls Rückwand-echo

Zeitachse

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Thermografie zur Detektion von “Accidental Damage”

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 12

Jetzt bevorzugt: Langpuls-Methode

• Halogenlicht (NIR) beleuchtet Prüfbereich für ~3..7 sec.

• Aufheiz- und Abkühlphase: 10…25 sec aufzeichnen bei 9 fps mit Mikrobolometer (FIR)

• Auswertung vornehmlich der PhaseVid

eo

6

Page 7: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Neue preiswerte kompakte Thermographie

December 2006NDT inspection concept premod WB rudder , ESWNG - issue1

Page 13

• Mikrobolometer Smart-Eye (Automation Technology)

• integrierter Controller zur Modulation der Halogenstrahler (NIR), ggf. Blitzansteuerung

• Dimmer und Netzteil im Halogenstrahler integriert

• Steuerung & Bildverarbeitung durch Touch-PC / Pad-Computer

Basiskonfiguration ~25k€, vergleichbar Ultraschallgerätekosten

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Ultraschall-angeregte Thermografie

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 14

IR-Kamera

elastische Welle

Thermische Welle

SonotrodeDelaminationen in Stringerstegen. Kamera sieht auf die

Stringer-freie Oberfläche Methode erhitzt nur die Delamination.

Sonotrode mit Vakuum - Fixierung

7

Page 8: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Optische Lamb-Wellen-Prüfung

Aus:Inspection of Laser Generated Lamb Waves using Shearographic InterferometryOliver FOCKE, A. HILDEBRAND, C.von KOPYLOW

Bremer Institut für angewandte Strahltechnik,25359 Bremen, Germany

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Kratzer in CFK-Strukturen vermessen

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 16

Ab gewisser Schädigungstiefe sind Kratzer signifikant.

(abhängig vom Bauteil – z.B. tiefer als 1 CFK-Lage – 0,125mm)

Favorisierte Methoden:

• NDT Expert Scratchview( vergl. Metallstrukturen: Vermessung sog. Scribe Marks)

Alternativen (wie für Scribe Mark Inspektion):

• STTR InspectCam SDMS (ähnlich Scratchview)

• Digital Optical Micrometer

Mögliche Alternative – noch Entwicklung notwendig :

• Reflektometrie / Deflectometry

8

Page 9: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Vermessen von Kratzern

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 17

Mode4

Depth = 120 µm = 4,7 Thd In.Width = 0,73 mm = 0,029 In.

Ctrd               Expd

Left

Scale +UpperLower

Right

Videoschirm zeigt reflektiertes Bild einer Laser-Line

Vermessung der Minima und Maxima (semiautomatisch)

Errechnen der Kratzerbreite und –tiefe

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Alternativ-Methoden

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 18

STTR InspectCam SDMS Digital Optical Micrometer

Linienprojektor mit Videokamera, Vermessen der Verformung der reflektierten Line

Messung des Tiefenprofils durch Fokussierung

9

Page 10: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Kratzer-Detektion mit Re-/Deflectometrie

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 19

Visuol Quicksurf SurfaceQuality Control SystemLCD-Schirm projiziert Sinus-Streifenmuster

auf reflektierende Oberfläche.

Digitalkamera erfasst gespiegelten Muster

Verzerrungen der Streifenmustern sind Indikatoren für Verformungen.

Lokale Flächenneigungen & Krümmungen errechnet mit Bildverarbeitung

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Weitere NDT-Methoden im Zulauf

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 20

Qualitätsprüfung von Bohrlöchern

• PAUT (phased array ultrasinic testing) zur Detektion von Delaminationen in Bohrlöchern

Farbschichtdickenmessung auf CFK

• FITM FSC1 (Mikrowellen)

• Fogale Paintscope (Kapazitives Verfahren)

Überhitzung

• Infrarotspektroskopie (FTIR)

10

Page 11: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Bohrlochinspektion mit PAUT

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 21

Array

Vorlaufstrecke

Zentrier-Pin

IW: PAUT Zirkular Array

normales lineares Arrays

Bohrloch-Fehler > 4 mm Ausdehnung ab Bohrloch eindeutig sichtbar

Ziel:

• Bohrfehler

• andere Abnutzungsfehler

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Farbschichtdickenmessung auf CFK

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 22

Alternative

Messung kapazitiv

FOGALE Paint Scope

FSC1

Tech. Spezifikation:Messbereich 0-2000 μm / 0-78 mils.Auflösung ± 1 μm / ± 0.04 milGenauigkeit < ± 10 μm ±1% Linearitätsfehler ± 0.5% of measurement range

Favorit:

Messung auf Mikrowellenbasis

FITM FSC1

Besonderheit:Antennensonden unempfindlich gegen

• Anisotropie des CFK Materials

• Einfluß der Dielektrizitätseigenschaften(weitgehend)

11

Page 12: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Hitzeschaden – detektiert mit FTIR (Fourier Transform IR Spectroscopy)

• CFK - Zwischen 200°C und 240°:

Degradation

Reduktion der Scherfestigkeit

Aber keine Delamination.

• Spezielle Peaks im IR Spectrumproportional zu interlaminarer ScherfestigkeitBeispiel rechts: 2 Regionen klarer Differenzierung.

• Justierung auf der Prüfläche, Einfluß des Oberflächenschutz wird minimiert.

• Alternative: Absorptionsspektroskopie mit durchstimmbarerLaserMidIR-Quelle auf Basis Quantum Cascade Laser

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 23

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

“Experten-Fernbetreuung” durch OMA (Online Maintenance Assistant)

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 24

Experten-Fernbetreuung meint: der Prüfer vor Ort braucht Unterstützung von einem Experten in der Firmenzentrale oder vom Herstellbetrieb:

Untersucht werden zur Zeit mehrere Optionen für OMA

• Genereller Ansatz:

• Mobiles Telekonferenzsystem

• Speziallösungen

• Ferngesteuertes NDT-Equipment (ähnlich einer Helpdesk-Aufschaltmöglichkeit beim PC z.B. unter Windows)(„Remote Controlled NDT Equipment“)

12

Page 13: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument. month 200XR&T communication to EDSW Domain - EDSW1 - Ref. PR1002748 - Issue 1 Page 25

Online Maintenance Assisstance Koncept

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 25

Audio / Video

Daten

Service PC mit OMA Software

Audio, Video

Daten Daten

Prüfgerät Prüfbereich

Prüfer Experte

Datenbank

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

OMA Systeme im Test bei

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 26

Frontline Communcator

Onsight2000R Visual Service Support-VSS OMA 1.0

13

Page 14: Materials & Processses, Testing Technology ZfP ... - ndt. · PDF fileATA NDT Forum 2010 Albuquerque: NDT Toolbox for Honeycomb Sandwich Structures 20.-23. September 2010 Manualer Tap

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

Fazit

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 27

CFK und andere Verbundwerkstoffe als Strukturwerkstoff bei AIRBUS

• neue Größenordnung beim Einsatz in der nächsten Flugzeuggeneration

• 30 Jahre Erfahrung bei Airbus, auch mit der zfP in der Wartung

• bereits bewährte „zfB-Werkzeugkiste“ mit „generellen“ Prozeduren vorhanden

• Zielgenau für alle Prüfaufgaben Werkzeuge in der „zfP-Werkzeugkiste“

• zu Optimierung der Prüfaufwände (Zeit / Kosten) Entwicklung weiterer Werkzeuge

• alle generellen Prozeduren durch aufwendigen POD-Studien begleitet

Damit ist schnelle Reaktion auf unvorhergesehene Prüfanfragen möglich.

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.

27.09.2011DGzfP Jahrestagung 2011 in Bremen

Seite 28

© AIRBUS Operations GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument.Dieses Dokument und alle darin enthaltenen Informationen sind das alleinige Eigentum von AIRBUS Operations GmbH. Die Zustellung dieses Dokumentes oder die Offenlegung seines Inhalts begründen keine Rechte amgeistigen Eigentum. Dieses Dokument darf ohne die ausdrückliche schriftliche Genehmigung von AIRBUS Operations GmbH nicht vervielfältigt oder einem Dritten gegenüber enthüllt werden. Dieses Dokument und seinInhalt dürfen nur zu bestimmungsgemäßen Zwecken verwendet werden. Die in diesem Dokument gemachten Aussagen stellen kein Angebot dar. Sie wurden auf der Grundlage der aufgeführten Annahmen und in gutemGlauben gemacht. Wenn die zugehörigen Begründungen für diese Aussagen nicht angegeben sind, ist AIRBUS Operations GmbH gern bereit, deren Grundlage zu erläutern.AIRBUS, das Airbus-Logo, A300, A310, A318, A319, A320, A321, A330, A340, A350, A380 und A400M sind eingetragene Marken.

14