EMBEDDED OPTICAL FIBER SENSORS IN COMPOSITES FOR 3D STRUCTURAL HEALT MONITORIN IN REAL TIME

2021

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Sales Maicas Salvador

La monitorización estructural (SHM) es una tecnología cada vez más demandada en muchos mercados diferentes: civil, espacial, transporte, energía, industria 4.0. Se ha demostrado el ahorro del mantenimiento preventivo en términos económicos pero también más importante en el impacto social (caída del puente de Génova como uno de los ejemplos). Las empresas están invirtiendo en SHM durante la vida útil de las estructuras / aeronaves en servicio, etc. y también durante la fabricación de las partes principales de las infraestructuras críticas. Pero, hasta ahora, el SHM se basa principalmente solo en sensores de fibra de tensión. Hoy en día, los sensores de fibra se fabrican utilizando fibras monomodo estándar (SMF), pero con la llegada de las fibras SDM será posible recuperar no solo la tensión, sino también la torsión, la curvatura y la deformación 3D, lo que se llama Shape Sensing. Además, la irrupción de los materiales compuestos está trayendo nuevos desarrollos en todos los sectores. Se han iniciado algunas iniciativas para llevar los sensores de fibra SDM a las aplicaciones actuales, pero aún quedan algunos pasos por hacer y el equipo de EOS-3D se encuentra en una situación privilegiada para ser un grupo líder. El proyecto EOS-3D se ocupará del desarrollo de un sistema 3D Shape Sensing en materiales compuestos para aplicaciones de transporte. El objetivo principal es el monitoreo de la salud estructural en tiempo real basado en sensores de fibra óptica utilizando tecnologías SDM, principalmente fibras MCF y validar la prueba de concepto al incrustar los sensores en piezas de composites, similares a los utilizados en aplicaciones aeroespaciales, a través de una configuración experimental en equipos de medición certificados. Este objetivo principal se divide en objetivos secundarios: Diseño y fabricación de sensores de fibra SDM. El grupo tiene suficiente experiencia, pero siempre es un desafío fabricar los sensores de fibra adecuados para cada aplicación específica. Procesar la señal de los sensores en tiempo real. El objetivo es una velocidad de procesamiento de 1 KHz. Será una mejora respecto a otras soluciones propuestas por empresas y grupos de investigación. Hay que tener en cuenta el elevado número de sensores y señales a procesar. Este es uno de los principales aspectos clave de esta prueba de concepto. Ponerse en contacto con empresas para definir las partes compuestas donde se deben empotrar los sensores: tamaño, número de sensores, materiales, experimentos a realizar. Hemos estado previamente en contacto con algunas empresas y se han definido las piezas, materiales y experimentos, pero se debe hacer un proceso de refinamiento sobre esta información cuando el proyecto comience a correr. Fabricar las piezas compuestas e incrustar los sensores. Este objetivo es desafiante y arriesgado, pero hemos tenido algunas experiencias previas. Como plan de contingencia, los sensores de fibra SDM se pueden instalar en la superficie de las piezas compuestas, solo con el fin de validar el sistema Shape Sensing propuesto. Validar la tecnología en los experimentos propuestos utilizando equipos de medición certificados. Transferir la tecnología. El objetivo principal de esta prueba de concepto es validar la tecnología en laboratorio empleando piezas compuestas casi actuales, esto significa TRL4 (con cierta superposición con TRL5), pero también el objetivo del equipo del proyecto EOS- 3D es iniciar el trámite de licencia.