Dr.-Ing. Natalie Rauter analysierte, wie Materialermüdung oder -schäden die Ausbreitung akustischer Wellen in kohlenfaserverstärkten Verbundstoffen beeinflussen können. Und entwickelte daraus ein bisher nicht dagewesenes numerisches Modell. Für diese herausragende Arbeit im Rahmen ihrer Dissertation erhält die Ingenieurin am 29. März 2017 den Wissenschaftspreis der Freunde und Förderer der Helmut-Schmidt-Universität.
„Da sich Schäden der Faserverbundwerkstoffe einer visuellen Inspektion oftmals entziehen“, betont Gutachter Univ.-Prof. Dr.-Ing Franz Joos vom Laboratorium für Strömungsmaschinen der HSU, „geraten Verfahren auf der Grundlage von geführten Wellen zunehmend ins Blickfeld.“ Diesem habe sich Natalie Rauter mit einer sehr anspruchsvollen Analyse zugewandt. Ihre Arbeit verknüpfe „theoretisch-numerische Teile mit experimentellen und zeigt, wie durch diese Kombination neue wissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen werden können“. Mit diesem Schwerpunkt habe sie nicht nur eine überragende Leistung erbracht, sondern auch wissenschaftliches Neuland betreten.
Das Lob berührt. „Ich habe mich immer gefragt, was man wohl tun muss, um diesen Preis zu erhalten“, sagt die 29-Jährige. „Er erschien mir unerreichbar. Jetzt weiß ich es, und ich freue mich sehr. Es ist eine Anerkennung der wissenschaftlichen Leistung, die ich in den vergangenen vier Jahren erbracht habe.“
Wellen zeigen, wo Material ermüdet und Impactschäden bestehen
In ihrer im vergangenen Dezember verteidigten Dissertation „Analyse des Einflusses der Werkstoffdegradation auf die nichtlineare Wellenausbreitung in unidirektionalen Compositen“ beschäftigte sich die Maschinenbau-Ingenieurin mit der Auswirkung von Ermüdungsschäden in kohlenfaserverstärkten Verbundstoffen auf das Ausbreitungsverhalten geführter Wellen. „Anders als bei einem Auto hinterlassen grobe Schläge an diesen Compositen weder Dellen noch Beulen“, sagt Natalie Rauter. Durch den Aufprall entstünden vielmehr nicht sichtbare Schädigungen der Struktur. Diese ließen sich mit Hilfe geführter Wellen detektieren.
Denn: Geführte – akustische – Wellen breiten sich, einmal angeregt, in intakten dünnwandigen Strukturen beinahe so aus wie Wellen im Wasser, sobald ein Stein die Oberfläche durchbricht. Treffen diese Wellen allerdings auf kleinste Schäden, ändern sie ihr Ausbreitungsverhalten. Genau hier setzte Natalie Rauters Analyse an. „Sie behandelt die Thematik zunächst experimentell, um anschließend aus den gewonnenen Erkenntnissen Schritt für Schritt ein numerisches Modell zu entwickeln“, so Franz Joos. Gerade diese numerischen Berechnungen „tragen dazu bei, die physikalischen Phänomene bei der nicht linearen Ausbreitung von elastischen Wellen in ungeschädigten und geschädigten faserverstärkten Faserverbunden besser zu verstehen.“
Gesundheitszustand von Bauteilen ermitteln
„Mich haben Flugzeuge schon immer fasziniert“, sagt die gebürtige Essenerin. Deshalb wechselt sie nach dem Abitur 2007 an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) in Hamburg, um Flugzeugbau mit Schwerpunkt Entwurf und Leichtbau zu studieren. Schon ihre Masterarbeit schrieb sie im Herbst 2012 bei Professor Rolf Lammering am Institut für Mechanik der HSU. „Zwischen der HAW und der HSU besteht eine sehr enge und gute Kooperation.“
Vier Jahre später wechselt die Ingenieurin in die Entwicklungsabteilung für das Blade Engineering des Windkraftanlagenbauers Nordex in Hamburg. „Die Analyse von kohlenfaserverstärkten Verbundstoffen ist nichts Luftfahrtspezifisches. Darüber denken auch Windkraftanlagenbauer nach“, die junge Ingenieurin.
„Mich reizt diese Kombination aus Forschung und Praxis. Auch wenn ich jetzt in erster Linie Methoden erforsche, findet das, was ich entwickle, relativ zeitnah seine Anwendung.“ Ob sie in der Wirtschaft bleiben wird, hält sie sich offen. „Prinzipiell könnte ich mir schon vorstellen, zurück in die Forschung und an eine Universität zu gehen.“ Doch diese Entscheidung liege noch zu weit in der Zukunft. „Erst einmal freue ich mich über die Auszeichnung und über meine jetzige Aufgabe.“
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Pressestelle, Dietmar Strey, Tel. 040 6541-2774, E-Mail: [email protected]
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