Raumfahrt

Optische Schwingungsmessung in der Raumfahrt

Startklar zum Messen

Licht durchdringt das Vakuum – und Licht ist das Mittel der Wahl, wenn Sie Komponenten für den Weltraum testen wollen. Die höchsten Belastungen erfahren Satelliten sowie deren Experimente und Instrumente während des Starts. Leichteste Bauweise, selbstentfaltende Strukturen wie Sonnensegel oder Antennen und das Fehlen äußerer Dämpfung erfordern eine präzise Abstimmung aller Komponenten hinsichtlich ihrer Eigenfrequenzen. Experimentelle Modaltests mittels der Laservibrometrie bestimmen präzise diese Eigenschaften – selbst in Vakuumkammern und auf empfindlichsten Oberflächen unter Reinraumbedingungen, bei höchsten Temperaturen oder kryogenischen Verhältnissen. Ihr hoher Dynamikbereich macht Messungen unter Startbedingungen, als auch bei simulierten Mikrovibrationen möglich.

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Experimentelle nicht-lineare Modalanalyse

Gerade Leichtbauweisen in Transport, Luftfahrt oder Automobiltechnik sollen zur Ressourcenschonung und Emissionsvermeidung führen und sind die zentrale Motivation für Neu- und Weiterentwicklungen. Hier hilft die Modalanalyse zur Untersuchung von Verbundstrukturen und ermöglicht die Validierung von Simulationsergebnissen. Je leichter und filigraner die Strukturen, desto schwingungsanfälliger werden diese Gebilde. Mit einer Messmethode zur experimentellen Untersuchung von Strukturen mit Fügestellen hat Dr.-Ing. Maren Scheel den Bertha-Benz Preis 2023 erhalten. Ihr methodischer Ansatz „Experimental Nonlinear Modal Analysis - Method development with particular focus on nonlinear damping“ verfeinert die vereinfachte lineare Abhängigkeit von Anregung und Schwingung und bildet den Grundstein für weitere Optimierungen in der Material- und Ingenieurswissenschaft der Zukunft.

(Quelle: Youtube.com/DaimlerundBenzStiftung)

Beitrag optischer Messtechnik in der Raumfahrtentwicklung

Sonnensegel sparen bei wissenschaftlichen Weltraummissionen Treibstoff und verlängern so die Dauer der Mission. Die NASA setzt Scanning Vibrometer von Polytec in 1:1 Modellen in ihren Vakuumkammern ein, um Resonanzstellen wirksam vorherzusagen und Komponenten und ganze Strukturen zu optimieren. Die nicht-invasive Eigenschaft des Laserlichts ermöglicht eine genauere und zuverlässigere Beurteilung von kleinen und großen Strukturen. Insbesondere bei Leichtbaustrukturen besteht die Notwendigkeit, konventionelle Kontaktierungsmethoden zu vermeiden, die zusätzliche Massen aufbringen, die die Messung beeinflussen.

Solar sail membrane 1st fundamental mode measured at 0.5 Hz

Zugehörige Produkte

VibroScan QTec Xtra 3D

VibroScan QTec Xtra 3D misst Schwingungen triaxial auf eine neue Art – berührungslos, flächenhaft und mit ungekannter Präzision. Mit seiner bahnbrechenden Mehrkanal-Interferometrie setzt QTec® neue Maßstäbe in Sachen optischer Empfindlichkeit und Störsicherheit. Das Xtra, basierend auf einem infraroten (SWIR) Laser, zeichnet sich durch höchste optische Empfindlichkeit aus, um hochgenaue Messungen selbst auf anspruchsvollen technischen Oberflächen zu garantieren. VibroScan QTec Xtra 3D gewährleistet maximale Portabilität durch integrierte Datenerfassung und Signalgenerator bis 32 MHz.

VibroScan QTec Xtra mit Notebook und PSV Software

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VibroScan QTec Xtra misst Schwingungen auf eine neue Art – berührungslos, flächenhaft und mit ungekannter Präzision. Mit seiner bahnbrechenden Mehrkanal-Interferometrie setzt QTec® neue Maßstäbe in Sachen optischer Empfindlichkeit und Störsicherheit. Das Xtra basierend auf einem infraroten (SWIR) Laser zeichnet sich durch höchste optische Empfindlichkeit aus, um hochgenaue Messungen selbst auf anspruchsvollen technischen Oberflächen zu garantieren. VibroScan QTec Xtra gewährleistet maximale Portabilität durch integrierte Datenerfassung und Signalgenerator bis 32 MHz.

RoboVib® Structural Test Station comprising an industrial robot with a PSV Scanning Vibrometer

RoboVib®

Durch die Kombination eines 3D-Scanning Vibrometers mit einem Industrieroboter bietet Ihnen RoboVib® eine automatisierte Messstation für die Messung von komplexen Komponenten bis hin zu gesamten Fahrzeugkarosserien. Reduzieren Sie Zeitaufwand und Fehlerquellen speziell in der experimentellen Modalanalyse. So können Sie zum Beispiel eine komplette Fahrzeugkarosserie in 1-2 Tagen oder über Nacht vollständig testen, während mit konventionellen Methoden allein die Messvorbereitung häufig Wochen in Anspruch nehmen würde.

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