Gemeinsam mit Teams aus England und Deutschland entwickelten Empa-Forscher
ein Überwachungssystem für Flugzeug-Bauteile. In Zukunft könnten kleine
Beschädigungen schon während des Fluges aufgespürt und überwacht werden,
ohne dass das Flugzeug zur Wartung in den Hangar muss. Das senkt die
Betriebskosten und erhöht zugleich die Sicherheit.

Die Druckkabinen von Verkehrsflugzeugen, ebenso wie deren Flügel und
Leitwerke, werden in regelmässigen Abständen auf Risse und Schäden
untersucht. Alle sechs bis zehn Jahre muss jeder Jet zum sogenannten
D-Check für ein bis zwei Monate in einen Hangar. Dort wird er weitgehend
auseinandergebaut, selbst die Lackierung wird entfernt. Zusammen mit dem
Ausfall an Flugzeit kann ein solcher D-Check leicht mehrere Millionen
Franken kosten.

Geht es nicht auch einfacher? Könnte man nicht die belasteten Teile der
Flugzeugstruktur auch permanent, also während des Fluges, überwachen und
entstehende Schäden gezielt im Auge behalten? Im Rahmen eines EU-Projekts
namens DIMES («Development of Integrated Measurement Systems») ist ein
internationales Forschungskonsortium dieser Frage nachgegangen.
Projektpartner sind neben der Empa Airbus, die University of Liverpool,
die Firmen «Strain Solutions Limited» aus Grossbritannien und «Dantec
Dynamics GmbH» aus Deutschland.

Ist da was? Wie schlimm ist es?

«Wir haben uns im Februar 2018 auf das Projekt beworben, das im Rahmen des
«Clean Sky 2»-Programms der EU ausgeschrieben war», erklärt Erwin Hack,
der Projektleiter an der Empa. Die Fragestellung war spannend: Mit
möglichst robusten und preisgünstigen Komponenten sollten die Forscher den
metallischen Flügel eines Airbus A320 und Kohlefaser-Verbundwerkstoffe im
Kabinenpaneel eines Airbus A350 beobachten. «Die Sensoren sollten am Ende
mehrere Fragen beantworten: Ist da ein Schaden? Wo ist der Schaden?
Welcher Art ist der Schaden? Wie ernst ist die Beschädigung, und wie lange
hält das Bauteil noch?»

Das Konsortium erhielt den Zuschlag, und die Empa spielte dabei keine
unwesentliche Rolle: Einerseits ist Hack Spezialist für die optische
Überwachung von Bauteilen, für Wärmebildmessungen und für die Überwachung
mittels Dehnungsmessstreifen und Bragg-Gittern. All diese Methoden sollten
zugleich an den Flugzeugteilen eingesetzt werden. Und zum anderen verfügt
die Empa über Maschinen, in denen die Teile eingespannt und tausende Male
hintereinander gezielt durchgebogen werden konnten. Zusammen mit Silvain
Michel von der Empa-Abteilung «Mechanical Systems Engineering» entwickelte
Hack seine Teststrategie. Airbus lieferte aus Filton/UK das rund sieben
Meter lange Flügelsegment eines Airbus A320-111, der 1988 bei einem
Absturz beschädigt worden war.


Schadensbetrachtung mit vier Methoden

Im November 2019 war das Flügelteil an der Empa eingespannt, die
Untersuchungen konnten beginnen. Mit hydraulischen Pressen wurde der
Flügel 70'000 Mal durchgebogen, während die Forscherinnen und Forscher
Daten sammelten und die Ergebnisse analysierten. Die Biegeversuche
vergrösserten – wie erwartet – die Bruchstellen, die der Flügel beim
Absturz erlitten hatte, und führten zu neuen Rissen.

Den Gesamtzustand des Flügels «fühlten» die Forscher mit
Dehnungsmessstreifen und faseroptischen Bragg-Sensoren. Die nähere
Umgebung des Schadens beobachteten sie mit Kameras und Infrarotkameras –
denn die Biegungstests erzeugen Wärme im geschädigten Flügelteil. Dort, wo
die Wärme entsteht, gilt es, besonders genau hinzuschauen.


Die Pandemie stellt Herausforderungen

In einem nächsten Schritt galt es, die Untersuchungsmethoden aus dem
Metall-Flügel auf Kohlefaser-Strukturen eines Flugzeugs anzupassen: Bei
Airbus in Toulouse stand das Cockpit eines Airbus bereit, und die Empa
erhielt Rumpfpanele eines Airbus A350 aus Hamburg. Beide Teile sind vor
allem durch den Kabinendruck belastet, der bei jedem Flug aufgebaut und
bei jeder Landung wieder entlastet wird.

Doch dann kam Corona. Nun konnten die Forscherteams aus Chesterfield und
Liverpool, in Ulm und Dübendorf sich nicht mehr treffen und auch nicht zu
ihren Versuchsobjekten reisen, die in Dübendorf, Toulouse und Filton in
den Labors standen. Die Forscher lösten das Problem, indem sie ein
spezielles Kommunikationssystem für Mechaniker entwickelten, bestehend aus
Helmkamera, Kopfhörern und Mikrofon. So ausgerüstet konnte ein Spezialist
in Toulouse das Modul in die Cockpitstruktur montieren – aus der Ferne
geführt von Experten in England, Deutschland und von der Empa. Die Methode
funktionierte so gut, dass schliesslich noch ein Luftfahrt-Forschungslabor
im kanadischen Ottawa ins Projekt aufgenommen wurde. Dort wurde ein
Flugzeugflügel mit dem Überwachungsmodul bestückt, ohne dass ein einziger
Langstreckenflug zum Forschungsobjekt nötig war.

Einsatz bei statischen Strukturtests

Ergebnis des Projekts ist ein kleines Modul aus handelsüblichen,
preisgünstigen Komponenten, das zugleich vier Überwachungsmethoden
beherrscht: Dehnungsmessungen mit Messstreifen und Bragg-Sensoren,
optische Überwachung und thermoelastische Stress-Analyse. Die Daten aus
den Sensoren werden in einem Minicomputer gesammelt und können von Ferne
ausgelesen werden.

Zunächst darf das Modul noch nicht in Flugzeugen mitfliegen, sondern soll
bei Strukturtests in Airbus-Entwicklungslabors beweisen, was es kann. Wenn
die Technik weiter ausgereift ist, könnte sie entscheidend dabei helfen,
die Sicherheit von Flugzeugen zu erhöhen und zugleich die Wartungskosten
zu senken. Die nächste Generation von Airlinern könnte dank solcher
Strukturüberwachung auch etwas leichter und damit Treibstoff-sparender
gebaut werden als heute.

Prof. Dr. Dorothea Portius von der SRH Hochschule für Gesundheit mit
Erfolgsgeschichte aus ihrer Praxistätigkeit zu Gast bei „MDR um 11“.

„Die Ernährung hat großen Einfluss auf unsere Lebensqualität und unser
Energielevel. Wachstum, Entwicklung und Leistungsfähigkeit können durch
gesundheitsförderndes Essen und Trinken ebenso gezielt unterstützt werden
wie das allgemeine psychische und physische Befinden. Wie stark dieser
Einfluss ist, sehe ich regelmäßig bei meinen Patient:innen. Auch wenn der
Anfang schwer ist, so verspüren sie bereits nach 2 bis 3 Monaten mehr
Energie und können ihre Medikamentendosis reduzieren oder sogar absetzen“,
schildert Prof. Dr. Dorothea Portius, praktizierende Ernährungstherapeutin
und Studiengangsleiterin im Bachelor-Studiengang Ernährungstherapie und
-beratung an der SRH Hochschule für Gesundheit am Campus Gera.

In der Sendung „MDR um 11“ wird am 16. Februar 2022 ein Beitrag über eine
ihrer Patient:innen ausgestrahlt. Die Patientin kam mit Übergewicht,
Bluthochdruck und starken Refluxbeschwerden. Innerhalb eines halben Jahres
konnte sie ihre Blutdrucktabletten auf eine minimale Dosis reduzieren.
Zudem waren ihre Refluxbeschwerden verschwunden, sie hatte mehr Energie
und musste ihren Kleiderschrank aufgrund von erheblicher Gewichtsabnahme
komplett neu bestücken. Diese Erfolgsgeschichte zeigt, wie die eigene
Gesundheit und das Energielevel davon abhängen, was man in den Körper gibt
und wie man ihn behandelt.

Ihr Wissen darüber gibt Prof. Dr. Dorothea Portius auch als Professorin an
der SRH Hochschule für Gesundheit an angehende Ernährungsberater:innen und
Ernährungstherapeut:innen weiter. Studierende lernen im NC-freien
Bachelor-Studiengang Ernährungstherapie und -beratung an den Campus in
Gera und Rheinland in Leverkusen alles rund um die Zusammensetzung und
Wirkungsweise unserer Ernährung. Dabei wird von Anfang an nicht nur
medizinisches und ernährungstherapeutisches Fachwissen sowie
Methodenkompetenz vermittelt, sondern auch mit zahlreichen praxisnahen
Projekten wissenschaftlich fundiert und durchdacht der Weg für die Arbeit
als Ernährungstherapeut:in geebnet. Damit sind die Studierenden nach ihrem
Abschluss in der Lage, ernährungsbedingte Krankheiten zu erkennen, zu
verstehen und zu behandeln.

Einen besonderen Fokus auf das Thema Ernährung legt die SRH Hochschule für
Gesundheit, die ihr 15-jähriges Bestehen 2022 mit dem Themenjahr „365 Tage
Leidenschaft für Gesundheit“ feiert, im März. Der Monat wird ganz unter
dem Motto „Food and Mood: Wie Ernährung unser Wohlbefinden beeinflusst“
stehen. Zahlreiche Veranstaltungen hierzu sind geplant.

Sie möchten mehr zum Bachelor-Studiengang Ernährungstherapie und -beratung
sowie zu geplanten Aktionen erfahren?

Interessierte können sich bereits jetzt den Gesundheitsdenkertag am 27.
April 2022 vormerken.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
https://www.srh-gesundheitshochschule.de/unsere-hochschule/hochschulteam
/dorothea-portius/

Ob Hitzewellen oder Starkregen: Städte mit ihrer dichten Konzentration an
Menschen und Gebäuden sind von den Folgen des Klimawandels besonders hart
betroffen. Das Forschungskonsortium „CoKlimax“ unter der Leitung der Stadt
Konstanz und mit Beteiligung des Instituts für Ingenieurgeodäsie (IIGS)
der Universität Stuttgart möchte nun mit Hilfe der Datenmengen aus dem
europäischen Erdbeobachtungsprogramm Copernicus Entscheidungsgrundlagen
entwickeln, die Stadtplanenden die Anpassung von Städten an die
Klimafolgen erleichtern.

Für die Erreichung der Nachhaltigkeitsziele und für die effiziente Planung
und Umsetzung geeigneter Klimaschutzmaßnahmen sind hochwertige Geo-,
Klima- und Umweltdaten von entscheidender Bedeutung. Solche Daten sind
längst auch verfügbar, zum Beispiel aus dem Fernerkundungsprogramm
Copernicus, das mit Hilfe einer eigenen Satellitenflotte
Erdbeobachtungsdaten für den Umweltschutz, zur Klimaüberwachung, zur
Einschätzung von Naturkatastrophen und für andere gesellschaftliche
Aufgaben liefert. Auf kommunaler Ebene werden diese Daten bisher jedoch
nur bedingt genutzt, da es noch keine praxistauglichen Werkzeuge gibt, mit
denen Fernerkundungsdaten und lokale Daten zusammengeführt, sinnvoll
kombiniert und für die Stadtplanung aufbereitet werden können.

Wärme, Wasser und Vegetation im Blick
Vor diesem Hintergrund wollen die Forschenden im Projekt CoKLIMAx
niedrigschwellige IT-Werkzeuge und effiziente Arbeitsprozesse für die
Erfassung, Verarbeitung, Auswertung und Anwendung von Geoinformationen
durch die Kommunen entwickeln. Im Fokus stehen dabei die
Anwendungskontexte Wärme, Wasser und Vegetation. In diesen wollen die
Projektpartner datenbasierte Entscheidungen für Klimaresilienz-Anliegen
wie Mikroklima, Kalt- und Frischluftzirkulation, Ausweisung von Grün- und
Freiflächen oder Niederschlags- und Wassermanagement möglich machen. Die
Werkzeuge werden zunächst für die Stadt Konstanz entwickelt und sollen
nach einer Evaluation auch anderen Kommunen zur Verfügung gestellt werden.

Die Mitarbeiter des IIGS der Universität Stuttgart werden sich im Rahmen
des Projektes mit der gesamten technischen Umsetzung auseinandersetzen.
Sie entwickeln ein Tool, das verfügbare Geodaten aus dem Climate Data
Store (CDS) von Copernicus sowie Daten aus lokalen In-situ Sensoren
gezielt aufbereitet und zusammenführt. Um die Geoinformationen und
Services den einzelnen kommunalen Fachabteilungen oder auch Bürger*innen
auf einfache und verständliche Art bereitzustellen, wird eine Toolbox
aufgebaut, deren Ergebnisse in einem Dash-Board dargestellt werden. „Damit
entsteht ein Zugang zu den Geodaten, der wie ein Bürger*innen- oder
Bürgermeister*innen-Cockpit neue Möglichkeiten zur Steuerung der Kommune
bietet“, erklärt der Stuttgarter Projektmitarbeiter Christoph Sebald am
IIGS.

Über CoKlimax
Das Projektkonsortium CoKlimax besteht aus der Stadt Konstanz als
Konsortialleiter, unterstützt durch das Institut für Ingenieurgeodäsie
(IIGS) der Universität Stuttgart, der Hochschule Konstanz Technik,
Wirtschaft und Gestaltung (HTWG) und dem Climate Service Center Germany
(GERICS) beim Helmholtz-Zentrum Hereon. Assoziierte Partner sind
Kolleg*innen der Technischen Universität München (TUM), ESRI Deutschland,
dem Tejeda Ingenieurbüro sowie dem Ingenieurunternehmen str.ucture. Das
Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMVI) fördert CoKlimax im
Rahmen der „Klimaanpassungsstrategien für kommunale Anwendungen in
Deutschland“ mit insgesamt rund einer Million Euro gefördert, davon
entfallen 255.000 Euro auf die Universität Stuttgart.

Mit der offiziellen Übergabe der Professorenurkunde an Prof. Dr. Christina
Watson durch Rektor Prof. Dr. Lars Meierling und Campusleiterin Prof. Dr.
Sabrina Krauss verstärkt der Campus Rheinland sein akademisches Team.

Prof. Dr. Christina Watson studierte Erziehungswissenschaften, Psychologie
und Soziologie in Kassel und ging nach ihrem Studium zunächst in die
Schweiz, um für eine Gesellschaft für Unternehmensentwicklung tätig zu
werden. Nach verschiedenen beruflichen Stationen in Unternehmen, und an
Universitäten u.a. im Bereich des Sozialwesens und der empirischen
Bildungsforschung, schloss sie 2016 ihre Promotion an der Universität
Paderborn ab. Watson verfügt über eine ausgewiesene Forschungsexpertise in
der Kompetenzmessung und -modellierung. Sie beriet und schulte in ihrer
Laufbahn Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler im Bereich von
Forschungsmethoden und führte Workshops zu qualitativen und quantitativen
Methoden durch. Im Oktober 2021 an der SRH als Hochschullehrerin in der
Sozialwissenschaft mit den Schwerpunkten Forschungsmethoden, New Work,
Evaluation und Qualitätsmanagement gestartet, wurde Prof. Watson jetzt auf
eine neu geschaffene Professur mit der Widmung „Sozialwissenschaften“
berufen.

„Die mehrjährige Lehrerfahrung in sozialwissenschaftlichen und
pädagogischen Studiengängen, die Forschung u.a. zur Kompetenzentwicklung
und den Berufswahlmotiven von Studierenden und die Expertise von Prof.
Watson in Sachen Forschungsmethoden und den Bezugswissenschaften der
Sozialen Arbeit ist ein großer Gewinn für unseren Standort, und für die
Weiterentwicklung unserer Studiengänge der Sozialwissenschaft“, freute
sich Prof. Krauss nach der Urkundenübergabe.