Einbettung von Ultraschallwandler- und Elektroniksystemen in CFKStrukturen fur die sensorische Strukturuberwachung

摘要

Ziel der Arbeiten ist die Entwicklung einer zuverlassigen Technologie zur stoffschlussigen Integration von USSensoren und zugehorigen Elektronikkomponenten in die Faserverbundstrukturen. Ausgehend von unterschiedlichen Integrationskonzepten wurden iterativ zwei optimale Varianten erarbeitet und umgesetzt. Dabei mussten sowohl funktionelle und zuverlassigkeitsrelevante als auch technologische Randbedingungen berucksichtigt werden. Die technologische Herausforderung der Einbettung von flachen PZT-Packages als auch elektronischen Flachbaugruppen wurde erfolgreich umgesetzt. Die hergestellten Teststrukturen (CFK-Platten) mit integrierten US-Wandlern und Elektronikkomponenten besitzen Abmessungen von 470 mm × 70 mm × 3 mm und sind teilfunktionalisiert. Sowohl der US-Wandler aus auch Teile der Elektronik sind elektrisch auf ihre Funktionalitat prufbar. Nach der Technologieentwicklung schlossen sich Zuverlassigkeitsuntersuchungen durch Temperaturlagerung, Temperaturwechsel, Bruchbiegetest, Zugtests, Dauerschwingversuche und Dauerfeuchtigkeitstests an. Diese wurden in Anlehnung an die gultigen Luftfahrtsnormen durchgefuhrt. Es zeigte sich, dass elektronische Schaltungen sowohl auf organischen Schaltungstragern- als auch auf Keramik-Basis geeignet sind, um direkt bei der Herstellung der Strukturplatten (Autoklavprozess bis 180°C) integriert zu werden. Zur Bewertung kamen elektrische Messungen an Widerstandsbrucken, Ultraschalldiagnostik, Rontgendiagnostik und metallografische Praparation zum Einsatz.