V letectve je bezpečnosť na prvom mieste, preto je nevyhnutné monitorovať a kontrolovať konštrukcie aj počas letu. Kompozitné materiály sú vďaka ich výhodám používané v čoraz väčšom množstve. Avšak ich správanie je oproti bežným konvenčným materiálom rozdielne. Preto je potrebné monitorovať medzilaminárne pnutie a prípadné poruchy vo vnútri leteckých kompozitných konštrukcií. Mladý inovátor Miroslav Spodniak z Leteckej fakulty Technickej univerzity v Košiciach vie, že prostriedkom pre účel takéhoto monitorovania môžu byť senzory na báze magnetických mikrodrôtov.
„Myšlienka je venovaná monitorovaniu stavu leteckej kompozitnej konštrukcie pomocou bezkontaktných senzorov založených na báze magnetických mikrodrôtov. Projekt je venovaný vývoju úplne nového systému pre monitorovanie pevnosti a stavu kompozitných materiálov. Ide o vývoj bezkontaktných snímačov, ktoré sú pri výrobe zabudované medzi jednotlivými vrstvami kompozitného materiálu. Jednou z najväčších výhod magnetického mikrodrôtu sú jeho malé rozmery. Magnetický mikrodrôt je senzor o priemere od 40 do 100 μm, skladajúci sa z kovového jadra a skleného obalu. Na základe zmeny magnetických vlastností jadra je možné monitorovať zmeny napätia v okolitej kompozitnej konštrukcii lietadla počas celého letu. Samotný snímač je pasívny a meranie prebieha úplne bezkontaktne,“ vysvetľuje M. Spodniak.
Fotografia mikrodrôtu s odhaleným jadrom. Na okrajoch vidieť zvyšky krycieho skla. Fotené elektrónovým mikroskopom pri zväčšení 3000 x
Pre problematiku vývoja bezkontaktného monitorovania kompozitných konštrukcií sa rozhodol preto, že ide o úplne nový systém, ktorý nie je prebádaný. Ďalším dôvodom je prvenstvo v monitorovaní konštrukcií pomocou bezkontaktných snímačov. V súčasnosti existujú len snímače, ktorými môžeme počas prevádzky monitorovať konštrukciu zvonku (tenzometre) a zvnútra (optické vlákna), avšak tieto systémy nie sú bezkontaktné a môžu mať nepriaznivý vplyv na štruktúru kompozitov. Hlavným cieľom je, podľa M. Spodniaka, vyvinúť systém pre bezkontaktné monitorovanie kompozitných konštrukcií, pričom senzor by bol súčasť materiálu, tzn. pri výrobe kompozitnej súčiastky bude zalaminovaný medzi kompozitné vlákna. „V súčasnosti máme funkčný prototyp systému, ktorý bol podrobený množstvu laboratórnych testov. Do konca roku 2018 plánujeme letové testy v celokompozitnom športovom lietadle,“ dodáva nadšene. Zároveň verí, že v praxi bude možné systém využiť pre monitorovanie životnosti kompozitných konštrukcií lietadiel, a tak predchádzať ich poruchám a v konečnom dôsledku leteckým nehodám, či katastrofám. Zabudované snímače môžu slúžiť už v procese výroby na kontrolu výrobných procesov.
„Nechceme sa však obmedzovať len na letecký priemysel. Naša technológia je použiteľná pre všetky nevodivé nemagnetické materiály, teda napríklad betón, plasty, drevo, keramiku a s určitými obmedzeniami aj hliník, či dural. Taktiež je možné touto technológiou merať iné veličiny ako mechanické napätie. Možno ich použiť aj pre meranie teploty, magnetického poľa, kódovanie výrobkov a podobne,“ zdôrazňuje M. Spodniak.
*********************************************
Podujatie Falling Walls Lab Slovakia sa konalo 31. mája 2018 na Univerzite Komenského v Bratislave. Na Slovensku išlo už o druhý ročník takéhoto podujatia. Mladí vedci a inovátori mali šancu predstaviť svoje návody riešení rozličných problémov. Účasť bola široká, svoje výskumné projekty a inšpiratívne myšlienky prezentovali vedci z Univerzity Komenského v Bratislave, Slovenskej technickej univerzity v Bratislave, Technickej univerzity v Košiciach, Matador Automation, ale aj Eyeblink. Išlo o témy z humanitnej oblasti, medicíny i techniky. Nad podujatím Falling Walls Lab Slovakia prevzal záštitu premiér SR Peter Pellegrini, ktorý si vypočul inšpiratívne myšlienky mladých vedcov a víťazom odovzdal ocenenia.
Viac o súťaži Falling Walls Lab Slovakia
Odborný garant textu a fotografie poskytol: Miroslav Spodniak, Letecká fakulta Technickej univerzity v Košiciach
Spracovala: Andrea Devánová, NCP VaT pri CVTI SR
Uverejnila: VČ