Vezelversterkte kunststoffen (composiet) zijn in verschillende industrieën bezig aan een flinke opmars, ook in de luchtvaart. De nieuwste vliegtuigen, zoals de Boeing 787 en de Airbus A350, bestaan al voor vijftig procent uit composiet materialen. Goede schadedetectie in deze constructies is van levensbelang. UT-promovendus Ted Ooijevaar ontwikkelde een methodiek waarmee schade in complexe, composiet constructies gedetecteerd kan worden. Deze technologie is bekend als structural health monitoring. Zijn onderzoek maakt deel uit van het enorme Europese project (budget: 1,6 miljard euro) Clean Sky. Deze publiek-private samenwerking van de Europese luchtvaartindustrie en de Europese Commissie is gericht op zuinigere, milieuvriendelijkere en lichtere vliegtuigen.
Eerder vergeleek Ooijevaar met behulp van een laser vibrometer het trilgedrag van een constructie-met-schade met het trilgedrag van een constructie-zonder-schade. Zo ontdekte hij dat het mogelijk is om met behulp van trillingen een defect vast te stellen en te lokaliseren. In zijn promotieonderzoek bouwde hij dit uit naar complexere composiet constructies, oftewel meer realistische structuren. Het hoofddoel daarbij was om ontwerprichtlijnen te ontwikkelen voor de detectie, lokalisatie en karakterisatie van schade in verstijfde composiet structuren. Deze zijn gebaseerd op veranderingen in het dynamische gedrag. Toepassing in vliegtuigen, maar ook in windturbines, is goed mogelijk.
Monitoringsysteem van levensbelang
“In de civiele techniek zijn die monitoringssystemen al vrij normaal”, vertelt Ooijevaar. “Denk aan bijvoorbeeld bruggen, de Golden Gate brug wordt 24 uur per dag in de gaten gehouden, of lagersystemen. Composiet materialen bieden enorm veel voordelen in de luchtvaart. Lichtere en meer milieuvriendelijke vliegtuigen zijn mogelijk. Maar als zo’n vezelversterkte constructie in een vliegtuig defect raakt, denk aan de laagjes in het materiaal die losraken van elkaar, kan dat natuurlijk desastreuze gevolgen hebben. Een goed monitoringsysteem is van levensbelang. Niet alleen voor de veiligheid, maar ook om winst te boeken bij bijvoorbeeld onderhoud. Met het systeem streven we naar het meten van het vervangingsmoment van bepaalde onderdelen.”
In zijn proefschrift Vibration Based Structural Health Monitoring of Composite Skin-Stiffener Structures beschrijft Ooijevaar een aantal technische uitdagingen (‘major technology gaps’) in de huidige monitoringssystemen. Zo zijn deze niet op complexere constructies toe te passen (‘alleen op vlakke, simpele plaatjes’), is de keuze voor een systeem vaak lastig en is het gat van het lab naar de toepassing vaak veel te groot. “Deze technische uitdagingen waren het startpunt van mijn onderzoek en moeten opgelost worden om de structural health monitoring technologie van onderzoek naar toepassing te krijgen.”
Clean Sky
De EU wil met JTI Clean Sky een aanzienlijke bijdrage leveren aan de vergroening van de Europese luchtvaart. Doel is vijftig procent reductie van CO2 uitstoot, tachtig procent reductie van NOx en een halvering van geluid. Tegelijkertijd wil Brussel de toepassing van nieuwe doorbraaktechnologieën (onder andere op milieugebied) versnellen in luchtvaartproducten. Die nieuwe technologieën moeten de concurrentiepositie van de Europese luchtvaartindustrie mondiaal versterken.
De Universiteit Twente heeft verschillende onderzoeksgroepen die partner zijn in Clean Sky. Zo zijn hoogleraren André de Boer, Remko Akkerman, Harry Hoeijmakers en Dik Schipper betrokken. Eerder promoveerden Wouter Grouve, Alexandre Paternoster en Pieter de Jong al binnen dit project.
Meer informatie
Ted Ooijevaar (31) voerde zijn promotieonderzoek uit binnen de vakgroep Technische Mechanica van prof. André de Boer en de vakgroep Production Technology van prof. Remko Akkerman (beide faculteit CTW). Hij promoveert op vrijdag 7 maart. Ooijevaar studeerde op de UT eerder cum laude af aan de opleiding Werktuigbouwkunde en won in 2009 de Corus Jong Talent Prijs. Hij werkt intensief samen met Fokker Aerostructures (productie en levering van proefstukken) en bracht in het kader van onderzoeksuitwisseling zeven maanden door in het NASA Langley Research Center in Amerika. Zijn promotoren zijn prof. Remko Akkerman en prof. Tiedo Tinga. Een digitaal exemplaar van zijn proefschrift Vibration Based Structural Health Monitoring of Composite Skin-Stiffener Structures is op te vragen.
