Golfgeleider gebaseerde optische sensoren voor het monitoren van (composiet) vliegtuigstructuren

Probleemstelling

Composietmaterialen worden steeds belangrijker in de hedendaagse maatschappij. Door de specifieke materiaalkwaliteiten op gebied van sterkte, robuustheid en laag gewicht wordt het toepassingsgebied steeds groter: vliegtuigen, windmolens, automobielindustrie maar ook in de biomedische wereld bijvoorbeeld. Dergelijke structuren zijn echter moeilijk om te monitoren op gebied van structurele integriteit (“structural health”). Hierdoor worden veel composietmaterialen uit voorzorg te snel vervangen of wordt pas duidelijk na falen dat er te veel spanning in het materiaal aanwezig was. Optische sensoren kunnen hierbij een oplossing bieden en startend vanaf het productieproces tot en met het onderhoud en herstel van dergelijke structuren allerlei informatie omtrent de omgevingsfactoren verzamelen en doorsturen. Concreet willen we hiervoor gebruik maken van lichtgeleiders met geïntegreerde golflengte gevoelige sensoren. Verschillende optische fabricagetechnologieën zijn hiervoor beschikbaar binnen de onderzoeksgroep CMST (vakgroep Elis), http://www.cmst.be.

                                

Figuur: (links) Meer dan 20% van de Airbus 380 vliegtuigstructuur bestaat uit composiet materialen zoals vezel versterkte kunststof platen ("FRP's"), (rechts) flexibele polymeer golfgeleiders, ontwikkeld aan Cmst.

Doelstelling van de thesis

Binnen Cmst zijn er verschillende methodes ontwikkeld om polymere optische golfgeleiders te maken. De bedoeling van deze thesis is om sensor structuren toe te voegen aan deze optische golfgeleiders.    

Het ontwikkelen van dergelijke sensoren kan starten met een mechanische en/of optische simulatie van het sensorprincipe. Gebruik makend van de cleanrooms en in samenwerking met de onderzoeksgroep mechanica van materialen en structuren (MMS, http://www.composites.ugent.be), zal een nieuw optisch sensorsysteem ontworpen, gefabriceerd en getest worden.

Concreet valt het werk uiteen in volgende onderdelen:

- Design/modeling/simulatie
- Fabricage/validatie
- Testen volledige systeem

In samenspraak met de kandidaat kan er aan bepaalde aspecten meer aandacht besteed worden dan aan andere.

Figure: (links) Single mode polymeer golfgeleiders van verschillende afmetingen die kunnen gebruikt worden als startpunt om sensoren te integreren, (rechts) Typische mode profiel in een dergelijke golfgeleider (arbitrary units).

Trefwoorden


polymeer golfgeleider, grating, composiet materiaal, modelering, fabricage, field tests

Locatie

Ardoyen CMST + at home. 
Comments