Lebensdauermanagement von Strukturen und Systemen und die Rolle der zerstörungsfreien Prüfung

Die Welt erlebt eine deutliche Zunahme an alternden Strukturen, seien es Bauwerke, Transportmittel oder Schwermaschinen. All diese Infrastruktur wurde einmal für eine bestimmte Lebensdauer ausgelegt. Allerdings zeigt sich, dass diese Infrastruktur über die bestimmte Lebensdauer hinaus genutzt werden muss und kann, allein aus volkswirtschaftlichen, aber auch technischen Gründen. Eine Möglichkeit das Beanspruchungspotenzial von Bauteilstrukturen besser auszuschöpfen und die vielfach mit dem Begriff Structural Health Monitoring (SHM) umschrieben wird, besteht in der Integration von Sensorik in bzw. auf Bauteilstrukturen, was heute technologisch wie auch finanziell deutlich erschwinglicher ist, als dies noch vor ein oder zwei Jahrzehnten der Fall war. Welche Sensorik zur Anwendung kommt, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Prinzipiell kann man hinsichtlich der Sensorik die Aufgaben in zwei Gruppen unterscheiden: a) Messung von Lasten (d.h. der Ursache) und b) Messung von Schädigung (d.h. der Konsequenz). Innerhalb dieser Gruppen ist ebenfalls der Reifegrad der zu verwendenden Sensorik entscheidend. Bei der Lastsensorik sind auch hinsichtlich Applikationsort und -zeit ganz andere Kriterien anzusetzen, als diese für die Schädigungssensorik, dem Repräsentanten der zerstörungsfreien Prüfung, gelten. Des Weiteren müssen Last- und Schädigungssensorik über das Instrument der Simulation verknüpft werden, damit Schädigungssensorik optimal eingesetzt wird. Darüber hinaus können logistische Aspekte wie Einsatz- und Wartungspläne von entscheidender Bedeutung sein. Nach Darstellung der Prozesskette Lastmessung, Schädigungssimulation und Schädigungsmessung und der Bedeutung der verschiedenen Elemente dieser Kette sollen in dem Beitrag praktische Beispiele aus den Bereichen Freizeitsport (Mountain Bike), Luftfahrt (Flugzeugrumpfbauteile) und Bauingenieurwesen (Brückenbauwerke) dargestellt werden. Anhand dieser Beispiele soll der derzeitige Stand der Technik auf dem Gebiet SHM aufgezeigt werden und welche ökonomischen Potenziale die Anwendung von SHM im Zusammenhang mit Lebensdauermanagement haben kann bzw. wie diese Potenziale ggf. zu ermitteln sind.