Diese deutschen Schrauben warnen, wenn sich eine Brücke löst

Forscher in Deutschland haben „intelligente“ Schrauben entwickelt, die einen Alarm aussenden können, wenn sie sich zu lockern beginnen, wodurch sie aus der Ferne überwacht werden können – was hoffentlich den Zeit- und Arbeitsaufwand für die Inspektion reduziert und Katastrophen verhindert.

Das Team entwickelte eine Unterlegscheibe mit einem daran befestigten sehr dünnen Drucksensor. Sobald die Schraube festgezogen ist, nimmt der Sensor seine Basislinienmessung vor. Sollte dieser Druck sinken, sendet der Sensor eine Warnung.

Forscher haben „intelligente“ Schrauben entwickelt, die einen Alarm aussenden können, wenn sie sich zu lösen beginnen, sodass sie aus der Ferne überwacht werden können.

„Dieses Fernüberwachungssystem ermöglicht uns erstmals, die Stabilität sicherheitskritischer Infrastruktur jederzeit auch aus der Ferne im Auge zu behalten und jede einzelne relevante Schraube sachgerecht zu überprüfen“, sagt Fraunhofer Peter Spioene Institut genannt.

„Das ist ein großer Vorteil in Sachen Sicherheit. „Bei der Inspektion einer Brücke oder Windkraftanlage muss kein Ingenieur vor Ort sein und jede Schraube einzeln geprüft werden, da alle Daten per Funk an die Servicestation übermittelt werden.“

Unter Druck: Das System wird durch ein dünnes, druckempfindliches Material namens DiaForce gestützt, das zuvor bei Fraunhofer entwickelt wurde. Der Sensor misst an drei verschiedenen Stellen den Druck der frisch angezogenen Schraube. Jede Druckänderung verändert den elektrischen Widerstand im DiaForce.

Wenn der Sensor erkennt, dass sich die Schraube lockert, wird die resultierende Widerstandsänderung an ein Funkmodul am Schraubenkopf übertragen.

„Das Funkmodul wiederum sendet die Daten an eine Basisstation, die die Informationen aller relevanten Schrauben im Objekt sammelt“, sagt Spies.

Die Informationen werden über ein LPWAN-Protokoll (Low-Power Wide Area Network) übertragen, das kleine Datenmengen mit wenig Energie über große Entfernungen senden kann. Ein in das System eingebauter thermoelektrischer Generator nutzt den Temperaturunterschied zwischen der Schnecke und ihrer Umgebung, um die erforderliche Mindestleistung zu erzeugen.

Der Sensor misst an drei verschiedenen Stellen den Druck der frisch angezogenen Schraube. Erkennt der Sensor, dass sich die Schraube lockert, sendet ein Funkmodul am Schraubenkopf eine Warnung.

Sobald die Informationen an der Überwachungsstation eintreffen, ändert die Software den Status jeder Schraube in eine grafische Anzeige.

Um das System vor Cyberangriffen zu schützen, wird jede Schraubkomponente während der Installation in einer abgeschirmten Box platziert. Die Box verwendet RFID, um jeder Schraube eine ID-Nummer und einen Verschlüsselungsschlüssel zuzuweisen, und die Übertragungen an die Überwachungsstation sind ebenfalls verschlüsselt.

„So verhindern wir, dass Kriminelle oder Hacker das System sabotieren. Das technische Personal, das zum Beispiel eine Windkraftanlage überwacht, kann sich wirklich auf die Daten verlassen“, sagte Spies.

Schraube lösen: Der Zustand der amerikanischen Infrastruktur ist … nicht großartig.

In ihrem neusten Vierjahreszeugnis, die American Association of Civil Engineers gab dem Land ein C-, das für organische Chemie gelten darf, aber nicht für kritische Infrastruktur. ASZE sagen dass es 178 sind Million Fahrten, die täglich über „strukturell schadhafte“ Brücken unternommen werden – und obwohl diese Brücken nicht einsturzgefährdet sind, weisen sie Wartungsprobleme auf, die eine zusätzliche Überwachung erfordern, damit sie nicht unsicher werden.

„Bei der Inspektion einer Brücke oder Windkraftanlage muss kein Ingenieur vor Ort sein und jede Schraube einzeln prüfen, da alle Daten per Funk an die Servicestation übermittelt werden.“

Peter Spies

Technologien wie intelligente Schrauben können uns helfen, veraltete Infrastrukturen im Auge zu behalten und Reparaturen dort anzusetzen, wo sie am dringendsten sind.

Laut den Forschern ist die Smart Screw Connection für die Verwendung mit handelsüblichen Schrauben und Bolzen konzipiert und kann für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, darunter die Stahlträgerbolzen in einem Wolkenkratzer, Rotoren in einer Windkraftanlage oder für Lasten -Lagerung auf einer Brücke.

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