一种新型雷达技术自动监测转子叶片制造过程

得益于一种新型雷达方法，该方法可以自动且无损地监测风力涡轮机转子叶片等纤维复合材料的制造过程，因此未来在生产过程中识别纤维复合材料中的缺陷将成为可能。到目前为止，监控一直由目视检查组成。弗劳恩霍夫高频物理和雷达技术研究所FHR与财团合作伙伴波鸿鲁尔大学、亚琛应用科学大学和AeroconceptGmbH合作，在FiberRadar项目中开发了一种创新方法。

在玻璃纤维增​​强结构部件(例如转子叶片中的部件)的制造过程中，纤维结构用树脂基体固定。排列不规则和/或纤维增强材料的流动会改变结构特性，从而降低最终复合材料的质量。

“在生产转子叶片时，外壳中的玻璃纤维层相互重叠。如果做得不准确，可能会导致各种缺陷，例如起伏。但纤维也会扭曲，从而影响机械性能组件的特性，”Wachtberg的FraunhoferFHR项目经理AndréFroehly博士解释说。

迄今为止，在应用树脂基体之前无法可靠地分析纤维的方向和分层，这意味着缺陷只能在事后发现，例如通过超声波检查。这使得无法控制流程链并导致代价高昂的返工，有时甚至导致组件报废。

参与FiberRadar项目的研究人员现已开发出一种新方法，该方法首次允许以无损和自动化的方式检查较低玻璃纤维层的对齐情况。该过程使用由雷达、全极化机器人和相关成像软件组成的毫米波扫描系统。该系统还利用电磁波的极化，因此它还可以通过极化方向的变化来识别可能的缺陷。

极化是天线技术中用来表示电磁波电场分量方向的术语。机器人扫描组件，雷达在每个位置执行测量。然后通过软件将这些组合成3D图像。特点：传统雷达只有一个通道，因此使用一种极化方式进行发射和接收，而新型雷达则以两种极化方式发送和接收信号。这不仅提供了高分辨率的纤维结构成像，而且还可以轻松暴露更深层的任何缺陷。

此外，折射补偿提高了图像质量：它减少了因折射而产生的不良影响，尤其是在较深的图层中。通过使用雷达扫描各个层，研究人员还可以识别纤维方向的任何异常，并以非破坏性方式检查整个材料体积。

FiberRadar项目结合了鲁尔大学的集成雷达技术、FraunhoferFHR的算法专业知识和FHAachen在机器人技术方面的专业知识，创建了一个测量系统，能够以前所未有的精度水平生产纤维复合材料和控制制造的组件。得益于AeroconceptGmbH的经验，该技术可以直接集成到风力涡轮机叶片生产的制造和监控过程中，成为高质量复合材料的关键技术。

“我们对标志着FiberRadar项目结束的有希望的结果感到非常高兴，”AndréFroehly说。“我们计划使用后续项目进一步开发该系统，以便它可以在生产过程中使用。我们的目标是提高速度和深度分辨率，以便在更短的时间内检测到更多的潜在缺陷。“

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