DE102019112876B3 - Fiber composite component, adapter unit, fiber optic sensor device and manufacturing process for this - Google Patents

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Abstract

Bei einem Faserverbundbauteil (1), hergestellt aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält, mit einer faseroptischen Sensoreinrichtung (3), die einen Lichtwellenleiter (5) aufweist, der sich von einem ersten Lichtwellenleiterende (7a) bis zu einem zweiten Lichtwellenleiterende (7b) erstreckt und einen lichtführenden Kern (9) hat, wird eine verbesserte Handhabbarkeit des Faserverbundbauteils und der faseroptischen Sensoreinrichtung dadurch erreicht, dass die Sensoreinrichtung (3) mindestens eine Adaptereinheit (11) aufweist, die- eine Aufnahmehülse (13) mit einem Innenraum (15) aufweist, wobei eines der Lichtwellenleiterenden (7a, 7b) in den Innenraum (15) eingeführt und darin fixiert ist, und- eine in die Aufnahmehülse (13) integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung (17) aufweist, die eine Lichtsendeeinheit (21) und/oder eine Lichtempfangseinheit (23) umfasst und dazu eingerichtet ist, zur Übertragung eines elektrischen Eingangssignals und/oder eines elektrischen Ausgangssignals elektrisch kontaktiert zu werden, wobei die Lichtsendeeinheit (21) dazu eingerichtet ist, aus dem elektrischen Eingangssignal ein optisches Eingangssignal zu erzeugen und das optische Eingangssignal in den Lichtwellenleiter (5) einzukoppeln, und wobei die Lichtempfangseinheit (23) dazu eingerichtet ist, ein optisches Ausgangssignal aus dem Lichtwellenleiter (5) auszukoppeln und aus dem optischen Ausgangssignal das elektrische Ausgangssignal zu erzeugen, wobei sowohl der Lichtwellenleiter (5) als auch die mindestens eine Adaptereinheit (11) in das Faserverbundbauteil (1) eingebettet sind und das Faserverbundbauteil (1) eine elektrische Leitungsanordnung (25) aufweist, welche die optoelektronische Koppeleinrichtung (17) mit einer äußeren Oberfläche (27) des Faserverbundbauteils (1) zur Übertragung des elektrischen Eingangssignals und/oder des elektrischen Ausgangssignals verbindet.In the case of a fiber composite component (1) made from a fiber composite material containing a fiber material and a matrix material, with a fiber optic sensor device (3) which has an optical waveguide (5) extending from a first optical waveguide end (7a) to a second optical waveguide end (7b) and has a light-guiding core (9), improved handling of the fiber composite component and the fiber-optic sensor device is achieved in that the sensor device (3) has at least one adapter unit (11) which has a receiving sleeve (13) with an interior (15), one of the optical waveguide ends (7a, 7b) being inserted into the interior space (15) and fixed therein, and - having an optoelectronic coupling device (17) integrated into the receiving sleeve (13), which has a light transmitting unit (21) and / or comprises a light receiving unit (23) and is set up to transmit an electrical input signal and / or to be electrically contacted with an electrical output signal, wherein the light transmitting unit (21) is set up to generate an optical input signal from the electrical input signal and to couple the optical input signal into the optical waveguide (5), and the light receiving unit (23) is set up to do so is to decouple an optical output signal from the optical waveguide (5) and generate the electrical output signal from the optical output signal, both the optical waveguide (5) and the at least one adapter unit (11) being embedded in the fiber composite component (1) and the fiber composite component (1) has an electrical line arrangement (25) which connects the optoelectronic coupling device (17) to an outer surface (27) of the fiber composite component (1) for transmitting the electrical input signal and / or the electrical output signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Faserverbundbauteil, hergestellt aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält, mit einer faseroptischen Sensoreinrichtung, die einen Lichtwellenleiter aufweist, der sich von einem ersten Lichtwellenleiterende bis zu einem zweiten Lichtwellenleiterende erstreckt und einen lichtführenden Kern hat.The invention relates to a fiber composite component made from a fiber composite material that contains a fiber material and a matrix material, with a fiber optic sensor device that has an optical waveguide that extends from a first optical waveguide end to a second optical waveguide end and has a light-guiding core.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Adaptereinheit für eine einen Lichtwellenleiter aufweisende faseroptische Sensoreinrichtung. Die Erfindung betrifft außerdem eine faseroptische Sensoreinrichtung.The invention also relates to an adapter unit for a fiber optic sensor device having an optical waveguide. The invention also relates to a fiber optic sensor device.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält.The invention also relates to a method for producing a fiber composite component from a fiber composite material which contains a fiber material and a matrix material.

Bauteile aus einem Faserverbundwerkstoff, sogenannte Faserverbundbauteile, haben aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit und Steifigkeit eine weite Verbreitung in vielen Bereichen gefunden. Dies betrifft beispielsweise den Fahrzeugbau, den Schiffbau und insbesondere den Luft- und Raumfahrzeugbau, da hier die Leichtbauweise einen besonderen Stellenwert besitzt, um Einsparungen beim Verbrauch von Kraftstoff und sonstigen Ressourcen erzielen zu können.Components made of a fiber composite material, so-called fiber composite components, have found widespread use in many areas due to their high specific strength and rigidity. This applies, for example, to vehicle construction, shipbuilding and, in particular, aircraft and spacecraft construction, since lightweight construction is particularly important here in order to be able to achieve savings in the consumption of fuel and other resources.

Faserverbundbauteile werden aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial aufweist. Darüber hinaus kann der Faserverbundwerkstoff weitere Bestandteile aufweisen, wie im Folgenden noch erläutert wird. Das Fasermaterial wird zur Herstellung des Faserverbundbauteils üblicherweise mit dem Matrixmaterial infiltriert, bevor das Matrixmaterial abschließend ausgehärtet wird. Durch das Aushärten bildet das Matrixmaterial eine integrale Einheit mit dem Fasermaterial und mit ggf. vorhandenen weiteren Bestandteilen des Faserverbundwerkstoffs. Das Aushärten kann dabei insbesondere unter Temperatur- und/oder Druckbeaufschlagung, d.h. bei erhöhter Temperatur und/oder erhöhtem Druck, erfolgen (sogenanntes „Tempern“). Als Fasermaterial kommen insbesondere Kohlenstofffasern oder Glasfasern zum Einsatz, während als Matrixmaterial insbesondere thermoplastische und duroplastische Matrixkunststoffe Anwendung finden.Fiber composite components are made from a fiber composite material that has a fiber material and a matrix material. In addition, the fiber composite material can have further components, as will be explained below. For the production of the fiber composite component, the fiber material is usually infiltrated with the matrix material before the matrix material is finally cured. As a result of the hardening, the matrix material forms an integral unit with the fiber material and with any other components of the fiber composite material that may be present. The hardening can take place in particular under the application of temperature and / or pressure, i.e. at elevated temperature and / or elevated pressure (so-called "tempering"). In particular, carbon fibers or glass fibers are used as fiber material, while thermoplastic and thermosetting matrix plastics are used as matrix material.

Faserverbundwerkstoffe können neben dem Fasermaterial und dem Matrixmaterial weitere Bestandteile, insbesondere andere Materialien, enthalten. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter einem Faserverbundwerkstoff insbesondere auch ein Werkstoff verstanden, der neben dem Fasermaterial und dem Matrixmaterial zusätzliche Metallschichten, z.B. Metallfolien, aufweist. Ein solcher Faserverbundwerkstoff wird auch als Hybridwerkstoff bezeichnet. Ein solcher Hybridwerkstoff ist beispielsweise glasfaserverstärktes Aluminium (GLARE).In addition to the fiber material and the matrix material, fiber composite materials can contain further components, in particular other materials. In the context of the present application, a fiber composite material is also understood to mean, in particular, a material which, in addition to the fiber material and the matrix material, has additional metal layers, e.g. Metal foils. Such a fiber composite material is also referred to as a hybrid material. Such a hybrid material is, for example, glass fiber reinforced aluminum (GLARE).

Sowohl bei der Fertigung eines Faserverbundbauteils als auch im bei seiner späteren Erprobung oder bei der Überwachung des Faserverbundbauteils in seinem bestimmungsgemäßen Einsatz kann es für unterschiedliche Zwecke gewünscht sein, physikalische Größen innerhalb des Faserverbundbauteils messtechnisch zu erfassen. Dies kann insbesondere die Erfassung und/oder die Überwachung von mechanischen Spannungen sowie von Verformungen, insbesondere Dehnungen, innerhalb des Bauteils betreffen. Von Interesse können aber beispielsweise auch eine Erfassung und/oder eine Überwachung einer Temperatur innerhalb des Bauteils sein.Both during the production of a fiber composite component and during its subsequent testing or when monitoring the fiber composite component in its intended use, it may be desirable for various purposes to measure physical quantities within the fiber composite component. This can in particular relate to the detection and / or monitoring of mechanical stresses and deformations, in particular expansions, within the component. However, for example, detection and / or monitoring of a temperature within the component can also be of interest.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zu diesem Zweck faseroptische Sensorik einzusetzen. Dabei wird mittels einer Lichtsendeeinheit, z.B. einer Leuchtdiode (LED), ein optisches Signal (Lichtsignal), das optische Eingangssignal, in den Lichtwellenleiter eingespeist. Ein optisches Ausgangssignal, das ein reflektiertes oder transmittiertes optisches Signal (Lichtsignal) sein kann, wird mittels einer Lichtempfangseinheit, z.B. eine Photodiode oder ein sonstiger Lichtsensor, erfasst. Aus dem optischen Ausgangssignal, insbesondere aus den Änderungen des optischen Ausgangssignals, können dabei Rückschlüsse auf die zu messende physikalische Größe und/oder ihre Änderungen gezogen werden, z.B. auf einen Dehnungszustand im Inneren des Faserverbundbauteils.It is known from the prior art to use fiber optic sensors for this purpose. A light emitting unit, e.g. a light emitting diode (LED), an optical signal (light signal), the optical input signal, fed into the optical fiber. An optical output signal, which can be a reflected or transmitted optical signal (light signal), is detected by means of a light receiving unit, e.g. a photodiode or some other light sensor. From the optical output signal, in particular from the changes in the optical output signal, conclusions can be drawn about the physical quantity to be measured and / or its changes, e.g. on a state of elongation in the interior of the fiber composite component.

Im Bereich der faseroptischen Sensorik werden insbesondere Faser-Bragg-Gitter (Fiber Bragg Grating, FBG) eingesetzt. Dabei handelt es sich um in Lichtwellenleiter eingeschriebene optische Interferenzfilter, die durch eine periodische Modulation des Brechungsindex das Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren. Aus einer Änderung der Wellenlänge des reflektierten Lichts können dann Rückschlüsse auf die zu messende physikalische Größe, z.B. eine Dehnung oder eine Temperatur, gezogen werden.In the field of fiber optic sensor technology, fiber Bragg gratings (Fiber Bragg Grating, FBG) are used in particular. These are optical interference filters inscribed in optical waveguides, which reflect light of a certain wavelength through periodic modulation of the refractive index. A change in the wavelength of the reflected light can then be used to draw conclusions about the physical quantity to be measured, e.g. a stretch or a temperature.

Beim Einsatz der faseroptischen Sensorik zur Messung physikalischer Größen in Faserverbundbauteilen ist es bisher erforderlich, den als faseroptischen Sensor eingesetzten Lichtwellenleiter aus dem Faserverbundbauteil herauszuführen und außerhalb des Bauteils optisch zu kontaktieren. Zu diesem Zweck wird üblicherweise eine Spleißverbindung mit dem aus dem Faserverbundbauteil herausgeführten Lichtwellenleiterende hergestellt, um den Lichtwellenleiter mit einem sogenannten Interrogator zu verbinden, der als Lichtsendeeinheit und Lichtempfangseinheit fungiert.When using fiber optic sensors to measure physical quantities in fiber composite components, it has hitherto been necessary to lead the optical waveguide used as a fiber optic sensor out of the fiber composite component and to make optical contact outside the component. For this purpose, a splice connection is usually made with the optical waveguide end led out of the fiber composite component, around the optical waveguide with a so-called interrogator to connect, which functions as a light emitting unit and a light receiving unit.

Beispielsweise sind aus der DE 10 2014 200 954 A1 ein Verfahren und ein zugehöriges System zum Erfassen von lokalen mechanischen Belastungen in einem Faserverbundbauteil bekannt. Das System weist dabei einen Lichtwellenleiter als faseroptischen Sensor auf, der in dem Bauteil angeordnet ist. Wenigstens ein Ende des Lichtwellenleiters, d.h. ein Lichtwellenleiterende, ist dabei von außen zugänglich an dem Bauteil angeordnet. Des Weiteren sind außerhalb des Bauteils angeordnete Einrichtungen vorgesehen, die Lichtimpulse in das von außen zugängliche Ende des Lichtwellenleiters einkoppeln und das aus dem von außen zugänglichen Lichtwellenleiterende austretende Licht erfassen und auswerten.For example, from the DE 10 2014 200 954 A1 a method and an associated system for detecting local mechanical loads in a fiber composite component are known. The system has an optical waveguide as a fiber optic sensor, which is arranged in the component. At least one end of the optical waveguide, ie one optical waveguide end, is arranged on the component so that it is accessible from the outside. Furthermore, devices arranged outside the component are provided which couple light pulses into the externally accessible end of the optical waveguide and detect and evaluate the light emerging from the externally accessible optical waveguide end.

Aus der US 8 964 172 B1 sowie aus der EP 1 353 206 B1 sind ähnliche Systeme mit in Faserverbundbauteilen eingebetteten Lichtwellenleitern und zugehörige Herstellungsverfahren bekannt.From the US 8,964,172 B1 as well as from the EP 1 353 206 B1 Similar systems with optical waveguides embedded in fiber composite components and associated manufacturing processes are known.

Darüber hinaus sind aus der US 2002 / 0 172 470 A1 ein faseroptischer Verbinder, der zum Verbinden eines in ein Faserverbundbauteil eingebetteten internen Lichtwellenleiters mit einem externen Lichtwellenleiter dient, und ein Verfahren zum Einbetten eines solchen faseroptischen Verbinders in ein Faserverbundbauteil bekannt.In addition, from the US 2002/0 172 470 A1 a fiber optic connector which is used to connect an internal optical waveguide embedded in a fiber composite component to an external optical waveguide, and a method for embedding such a fiber optic connector in a fiber composite component are known.

Derartige Systeme, die faseroptische Sensorik für Faserverbundbauteile einsetzen, haben sich in der Praxis bewährt und wurden bereits erfolgreich für Untersuchungen zur Schadensanalyse, für die Prozessüberwachung oder für die mechanische/thermische Kennwertermittlung in Faserverbundmaterialien genutzt.Such systems, which use fiber optic sensors for fiber composite components, have proven themselves in practice and have already been used successfully for investigations into damage analysis, for process monitoring or for determining mechanical / thermal parameters in fiber composite materials.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Systeme sind allerdings auch mit einer Reihe von Nachteilen verbunden, die ihre Ursache darin haben, dass der Lichtwellenleiter aus dem Faserverbundbauteil herausgeführt werden muss. Der filigrane und empfindliche Lichtwellenleiter muss insbesondere während der Fertigung des Faserverbundbauteils vor Beschädigungen geschützt werden, wodurch der Herstellungsprozess erheblich erschwert wird. Probleme treten dabei beispielsweise beim Zuschneiden des Faserverbundbauteils und beim Begradigen der Ränder auf, da auf den Lichtwellenleiter Rücksicht genommen werden muss.The methods and systems known from the prior art are, however, also associated with a number of disadvantages, which are caused by the fact that the optical waveguide has to be led out of the fiber composite component. The filigree and sensitive optical waveguide must be protected from damage, especially during the manufacture of the fiber composite component, which makes the manufacturing process considerably more difficult. Problems arise here, for example, when cutting the fiber composite component to size and straightening the edges, since consideration must be given to the optical waveguide.

Darüber hinaus erfordert ein Einsatz faseroptischer Sensorik im Rahmen der Bauteilfertigung bisher, dass der Lichtwellenleiter aus dem Fertigungsaufbau herausgeführt wird. Da der Fertigungsaufbau in der Regel ein Vakuumaufbau ist, der druckdicht gegenüber seiner Umgebung abgeschlossen sein muss, gehen damit erhebliche Prozessunsicherheiten einher.In addition, the use of fiber optic sensors in the context of component production has so far required that the optical waveguide be led out of the production structure. Since the production setup is usually a vacuum setup that must be sealed against its surroundings in a pressure-tight manner, this is accompanied by considerable process uncertainties.

Weitere Nachteile betreffen die Handhabung der optischen Schnittstelle, die durch das aus dem Faserverbundbauteil herausgeführte Lichtwellenleiterende bereitgestellt wird. Die zur Verbindung mit dem herausgeführten Lichtwellenleiterende üblichen Spleißverbindungen sind aufwendig und teuer und anfällig für Störungen, da eine mangelhafte Spleißverbindung zu fehlerhaften oder unbrauchbaren Messsignalen führen kann. Optische Steckverbinder, die z.B. zum Anschluss an einen Interrogator verwendet werden, sind sehr empfindlich gegenüber mechanischen und thermischen Einflüssen.Further disadvantages relate to the handling of the optical interface, which is provided by the optical waveguide end led out of the fiber composite component. The splice connections customary for connection to the fiber optic cable end are complex and expensive and prone to malfunctions, since a defective splice connection can lead to faulty or unusable measurement signals. Optical connectors, e.g. used to connect to an interrogator are very sensitive to mechanical and thermal influences.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zum Einsatz der faseroptischen Sensorik für Faserverbundbauteile bereitzustellen, welche die zuvor erläuterten Nachteile überwindet.Starting from this, the object of the present invention is to provide a possibility for using the fiber optic sensor system for fiber composite components which overcomes the disadvantages explained above.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention by a fiber composite component having the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.

Es wird vorgeschlagen, dass die faseroptische Sensoreinrichtung des Faserverbundbauteils mindestens eine Adaptereinheit aufweist. Die Adaptereinheit weist eine Aufnahmehülse mit einem Innenraum auf, wobei eines der Lichtwellenleiterenden in den Innenraum eingeführt und darin fixiert ist. Die Adaptereinheit weist außerdem eine in die Aufnahmehülse integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung auf, die eine Lichtsendeeinheit und/oder eine Lichtempfangseinheit umfasst und dazu eingerichtet ist, zur Übertragung eines elektrischen Eingangssignals und/oder eines elektrischen Ausgangssignals elektrisch kontaktiert zu werden. Die Lichtsendeeinheit ist dabei dazu eingerichtet, aus dem elektrischen Eingangssignal ein optisches Eingangssignal zu erzeugen und das optische Eingangssignal in den Lichtwellenleiter einzukoppein. Die Lichtempfangseinheit ist dabei zu eingerichtet, ein optisches Ausgangssignal aus dem Lichtwellenleiter auszukoppeln und aus dem optischen Ausgangssignal das elektrische Ausgangssignal zu erzeugen.It is proposed that the fiber-optic sensor device of the fiber composite component have at least one adapter unit. The adapter unit has a receiving sleeve with an interior space, one of the optical waveguide ends being inserted into the interior space and fixed therein. The adapter unit also has an optoelectronic coupling device integrated in the receiving sleeve, which comprises a light transmitting unit and / or a light receiving unit and is set up to be electrically contacted for the transmission of an electrical input signal and / or an electrical output signal. The light transmission unit is set up to generate an optical input signal from the electrical input signal and to couple the optical input signal into the optical waveguide. The light receiving unit is set up to decouple an optical output signal from the optical waveguide and to generate the electrical output signal from the optical output signal.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sowohl der Lichtwellenleiter als auch die mindestens eine Adaptereinheit in das Faserverbundbauteil eingebettet sind. Das Faserverbundbauteil weist außerdem eine elektrische Leitungsanordnung auf, welche die optoelektronische Koppeleinrichtung mit einer äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils zur Übertragung des elektrischen Eingangssignals und/oder des elektrischen Ausgangssignals verbindet.In addition, it is provided according to the invention that both the optical waveguide and the at least one adapter unit are embedded in the fiber composite component. The fiber composite component also has an electrical line arrangement which connects the optoelectronic coupling device to an outer surface of the fiber composite component for transmitting the electrical input signal and / or the electrical output signal.

Das in den Innenraum der Aufnahmehülse eingeführte Lichtwellenleiterende kann in an sich bekannter Weise z.B. durch Einkleben und/oder durch Crimpen in dem Innenraum der Aufnahmehülse fixiert sein. The optical waveguide end introduced into the interior of the receiving sleeve can be fixed in the interior of the receiving sleeve in a manner known per se, for example by gluing and / or by crimping.

Die in die Aufnahmehülse integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung der Adaptereinheit ist so angeordnet, dass die Lichtsendeeinheit das optische Eingangssignal in den Lichtwellenleiter einkoppeln kann und die Lichtempfangseinheit das optische Ausgangssignal aus dem Lichtwellenleiter auskoppeln kann.The optoelectronic coupling device of the adapter unit integrated into the receiving sleeve is arranged so that the light transmitting unit can couple the optical input signal into the optical waveguide and the light receiving unit can couple the optical output signal out of the optical waveguide.

Das optische Ausgangssignal als solches und insbesondere Änderungen des optischen Ausgangssignals lassen nach dem oben erläuterten Prinzip der faseroptischen Sensorik Rückschlüsse auf physikalische Größen innerhalb des Faserverbundbauteils zu, z.B. auf eine Temperatur, eine Dehnung und/oder eine sonstige Verformung innerhalb des Faserverbundbauteils. Das optische Ausgangssignal kann ein reflektiertes optisches Ausgangssignal und/oder ein transmittiertes optisches Ausgangssignal sein. So ist es beispielsweise möglich, aus der Wellenlänge bzw. aus dem Spektrum des reflektierten optischen Ausgangssignals Rückschlüsse auf die zu messende physikalische Größe zu ziehen. Ebenso ist es möglich, aus dem Spektrum des transmittierten optischen Ausgangssignals, nämlich anhand der aus diesem Spektrum herausgefilterten Frequenzanteile, Rückschlüsse auf die zu messende physikalische Größe zu ziehen.The optical output signal as such and in particular changes in the optical output signal allow conclusions to be drawn about physical variables within the fiber composite component according to the principle of fiber optic sensor technology explained above, e.g. to a temperature, an expansion and / or some other deformation within the fiber composite component. The optical output signal can be a reflected optical output signal and / or a transmitted optical output signal. For example, it is possible to draw conclusions about the physical variable to be measured from the wavelength or from the spectrum of the reflected optical output signal. It is also possible to draw conclusions about the physical variable to be measured from the spectrum of the transmitted optical output signal, namely on the basis of the frequency components filtered out of this spectrum.

Die in die Aufnahmehülse integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung ist dabei dazu eingerichtet, zur Übertragung des elektrischen Eingangssignals und/oder des elektrischen Ausgangssignals elektrisch kontaktiert zu werden. Die elektrische Kontaktierung erfolgt dabei von außen, z.B. über eine äußere Wandung der Adaptereinheit, insbesondere über eine äußere Wandung der Aufnahmehülse. Die äußere Wandung der Adaptereinheit, insbesondere der Aufnahmehülse, kann zu diesem Zweck beispielsweise eine elektrische Kontaktierungseinrichtung aufweisen, die mit der in die Aufnahmehülse integrierten optoelektronischen Koppeleinrichtung, insbesondere mit der Lichtsendeeinheit und/oder der Lichtempfangseinheit, elektrisch verbunden ist. Die elektrische Kontaktierungseinrichtung kann z.B. in Form von Kontaktierungspunkten ausgebildet sein oder Kontaktierungspunkte aufweisen. Die Kontaktierungseinrichtung kann dann mit der elektrischen Leitungsanordnung in an sich bekannter Weise, z.B. durch Löten oder mittels einer Steckverbindung, verbunden werden. Die in die Aufnahmehülse integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung mit der Lichtsendeeinheit und/oder der Lichtempfangseinheit kann demnach so elektrisch kontaktiert werden, dass das elektrische Eingangssignal und/oder das elektrische Ausgangssignal zwischen der optoelektronischen Koppeleinrichtung und der äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils übertragen werden können.The optoelectronic coupling device integrated in the receiving sleeve is set up to be electrically contacted for the transmission of the electrical input signal and / or the electrical output signal. The electrical contact is made from the outside, e.g. via an outer wall of the adapter unit, in particular via an outer wall of the receiving sleeve. For this purpose, the outer wall of the adapter unit, in particular the receiving sleeve, can for example have an electrical contacting device that is electrically connected to the optoelectronic coupling device integrated in the receiving sleeve, in particular to the light transmitting unit and / or the light receiving unit. The electrical contacting device can e.g. be designed in the form of contact points or have contact points. The contacting device can then be connected to the electrical line arrangement in a manner known per se, e.g. by soldering or by means of a plug connection. The optoelectronic coupling device integrated in the receiving sleeve with the light transmitting unit and / or the light receiving unit can accordingly be electrically contacted in such a way that the electrical input signal and / or the electrical output signal can be transmitted between the optoelectronic coupling device and the outer surface of the fiber composite component.

Die auf diese Weise an die äußere Oberfläche des Faserverbundbauteils geführte elektrische Leitungsanordnung kann an der äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils elektrisch kontaktiert werden, um zum einen der faseroptischen Sensoreinrichtung elektrische Eingangssignale zuführen zu können und zum anderen elektrische Ausgangssignale erfassen und auswerten zu können.The electrical line arrangement guided in this way to the outer surface of the fiber composite component can be electrically contacted on the outer surface of the fiber composite component in order, on the one hand, to be able to supply electrical input signals to the fiber-optic sensor device and, on the other hand, to be able to detect and evaluate electrical output signals.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Übertragung elektrischer Signale und die hierzu erforderlichen Leitungen und Kontaktierungen bei der Herstellung, bei der Erprobung und beim bestimmungsgemäßen Gebrauchs eines Faserverbundbauteils sehr viel einfacher zu handhaben sind als die Übertragung optischer Signale und die hierzu erforderlichen Leitungen und Kontaktierungen.The invention is based on the knowledge that the transmission of electrical signals and the lines and contacts required for this during the production, testing and intended use of a fiber composite component are much easier to handle than the transmission of optical signals and the lines and contacts required for this .

Die Erfindung überwindet die eingangs genannten Nachteile aus dem Stand der Technik bekannter faseroptischer Sensoreinrichtungen für Faserverbundbauteile dadurch, dass sie eine Umwandlung von elektrischen Signalen in optische Signale und umgekehrt im Inneren des Faserverbundbauteils ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass der Lichtwellenleiter und die mindestens eine Adaptereinheit in das Faserverbundbauteil eingebettet sind. Der Lichtwellenleiter und die mindestens eine Adaptereinheit der faseroptischen Sensoreinrichtung sind somit strukturintegriert ausgebildet. Dadurch entfällt in vorteilhafter Weise die Notwendigkeit, den Lichtwellenleiter aus dem Faserverbundbauteil herauszuführen. Darüber hinaus entfällt die Notwendigkeit von Spleißverbindungen und optischen Steckverbindungen, da die faseroptische Sensoreinrichtung elektrisch kontaktiert werden kann. Hierzu kann beispielsweise eine elektrische Leitung mittels einer Lötverbindung, einer Klemmverbindung oder einer Steckverbindung mit der an die äußere Oberfläche des Faserverbundbauteils geführten elektrischen Leitungsanordnung verbunden werden.The invention overcomes the aforementioned disadvantages from the prior art known fiber optic sensor devices for fiber composite components in that it enables a conversion of electrical signals into optical signals and vice versa in the interior of the fiber composite component. This is achieved in that the optical waveguide and the at least one adapter unit are embedded in the fiber composite component. The optical waveguide and the at least one adapter unit of the fiber-optic sensor device are thus designed to be structurally integrated. This advantageously eliminates the need to lead the optical waveguide out of the fiber composite component. In addition, there is no need for splice connections and optical plug connections, since electrical contact can be made with the fiber-optic sensor device. For this purpose, for example, an electrical line can be connected to the electrical line arrangement led to the outer surface of the fiber composite component by means of a soldered connection, a clamp connection or a plug connection.

Die Einsatzmöglichkeiten der Erfindung sind überaus vielfältig. Denkbar ist insbesondere eine Verwendung zur Prozessüberwachung bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils. Die eingangs genannten Nachteile, die sich daraus ergeben, dass bei vorbekannten Systemen der Lichtwellenleiter aus dem Fertigungsaufbau, der in der Regel ein Vakuumaufbau ist, herausgeführt werden muss, können dabei überwunden werden, da eine elektrische Kontaktierung des Faserverbundbauteils innerhalb des Fertigungsaufbaus deutlich einfacher erfolgen kann und daher eine deutlich höhere Prozesssicherheit gewährleistet. Auf diese Weise kann faseroptische Sensorik sehr viel einfacher in industrielle Fertigungsprozesse eingebunden werden, sodass sich neue Möglichkeiten zur Nutzung faseroptischer Sensorik im industriellen Umfeld eröffnen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit der Erfindung liegt in der Verwendung zur messtechnischen Untersuchung eines Faserverbundbauteils nach Abschluss der Fertigung, z.B. zur mechanischen und/oder thermischen Kennwertermittlung.The possible uses of the invention are extremely diverse. A use for process monitoring in the manufacture of a fiber composite component is particularly conceivable. The disadvantages mentioned at the beginning, which result from the fact that in previously known systems the optical waveguide has to be led out of the production structure, which is usually a vacuum structure, can be overcome because electrical contacting of the fiber composite component within the production structure can be made much more easily and therefore guarantees significantly higher process reliability. In this way, fiber optic Sensor technology can be integrated into industrial production processes much more easily, opening up new possibilities for using fiber optic sensors in industrial environments. A further possible application of the invention is its use for the metrological examination of a fiber composite component after completion of manufacture, for example for determining mechanical and / or thermal characteristic values.

Darüber hinaus eröffnet die Erfindung neue Einsatzmöglichkeiten der faseroptischen Sensorik im Bereich des Structural Health Monitorings (SHM) von Faserverbundbauteilen, d.h. für eine Ermittlung und Überwachung des Zustandes des Faserverbundbauteils während seines bestimmungsgemäßen Gebrauchs. Der Einsatz faseroptischer Sensorik für das Structural Health Monitoring hat wegen der schlechten Integrierbarkeit der aus dem Stand der Technik bekannten Systeme bisher lediglich eine geringe Verbreitung gefunden, die sich auf Anwendungen beschränkt, bei denen die Integrierbarkeit des faseroptischen Messsystems lediglich eine untergeordnete Rolle spielt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht hingegen die Umsetzung einer gut integrierbaren und daher kostengünstig bereitzustellenden faseroptischen Sensorik im Bereich des Structural Health Monitorings, z.B. für den Einsatz in Flugzeugstrukturen. Eine besonders bedeutsame Einsatzmöglichkeit der Erfindung liegt daher in der Verwendung für ein Structural Health Monitoring eines Faserverbundbauteils.In addition, the invention opens up new application possibilities for fiber optic sensors in the field of structural health monitoring (SHM) of fiber composite components, i.e. for determining and monitoring the condition of the fiber composite component during its intended use. The use of fiber optic sensors for structural health monitoring has so far only found a minor widespread use due to the poor integrability of the systems known from the prior art, which is limited to applications in which the integrability of the fiber optic measuring system only plays a subordinate role. The present invention, however, enables the implementation of a fiber optic sensor system that is easy to integrate and therefore inexpensive to provide in the field of structural health monitoring, e.g. for use in aircraft structures. A particularly significant possible use of the invention therefore lies in its use for structural health monitoring of a fiber composite component.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch die Integration der optoelektronischen Koppeleinrichtung in die Aufnahmehülse eine besonders effektive und verlustfreie Einkopplung und Auskopplung der optischen Signale in den Lichtwellenleiter und aus dem Lichtwellenleiter erreicht werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Aufnahmehülse eine besonders genaue Positionierung des in die Aufnahmehülse eingeführten Lichtwellenleiters zu der in die Aufnahmehülse integrierten Lichtsendeeinheit und/oder Lichtempfangseinheit ermöglicht. Darüber hinaus schützt die Aufnahmehülse die integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung vor mechanischer Beschädigung.Another advantage of the invention is that by integrating the optoelectronic coupling device into the receiving sleeve, a particularly effective and loss-free coupling and decoupling of the optical signals into the optical waveguide and from the optical waveguide can be achieved. This is achieved in that the receiving sleeve enables particularly precise positioning of the optical waveguide introduced into the receiving sleeve relative to the light transmitting unit and / or light receiving unit integrated in the receiving sleeve. In addition, the receiving sleeve protects the integrated optoelectronic coupling device from mechanical damage.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung mindestens eine erste und eine zweite Adaptereinheit aufweist, wobei

  • - die optoelektronische Koppeleinrichtung der ersten Adaptereinheit eine Lichtsendeeinheit umfasst und das erste Lichtwellenleiterende in den Innenraum der Aufnahmehülse der ersten Adaptereinheit eingeführt und darin fixiert ist und
  • - die optoelektronische Koppeleinrichtung der zweiten Adaptereinheit eine Lichtempfangseinheit umfasst und das zweite Lichtwellenleiterende in den Innenraum der Aufnahmehülse der zweiten Adaptereinheit eingeführt und darin fixiert ist.
In an advantageous development of the invention it is provided that the sensor device has at least a first and a second adapter unit, wherein
  • - The optoelectronic coupling device of the first adapter unit comprises a light transmission unit and the first optical waveguide end is introduced into the interior of the receiving sleeve of the first adapter unit and fixed therein and
  • - The optoelectronic coupling device of the second adapter unit comprises a light receiving unit and the second optical waveguide end is introduced into the interior of the receiving sleeve of the second adapter unit and is fixed therein.

Es wird somit vorgeschlagen, Adaptereinheiten an beiden Lichtwellenleiterenden vorzusehen und das durch den Lichtwellenleiter transmittierte Licht als optisches Ausgangssignal (transmittiertes optisches Ausgangssignal) für die faseroptische Sensorik zu nutzen. Zu diesem Zweck wird mittels der Lichtsendeeinheit der ersten Adaptereinheit aus dem elektrischen Eingangssignal das optische Eingangssignal erzeugt und am ersten Lichtwellenleiterende in den Lichtwellenleiter eingekoppelt. Mittels der Lichtempfangseinheit der zweiten Adaptereinheit wird das transmittierte optische Ausgangssignal am zweiten Lichtwellenleiterende aus dem Lichtwellenleiter ausgekoppelt und daraus das elektrische Ausgangssignal erzeugt.It is therefore proposed to provide adapter units at both ends of the optical waveguide and to use the light transmitted through the optical waveguide as an optical output signal (transmitted optical output signal) for the fiber-optic sensor system. For this purpose, the optical input signal is generated from the electrical input signal by means of the light transmission unit of the first adapter unit and is coupled into the optical waveguide at the first optical waveguide end. By means of the light receiving unit of the second adapter unit, the transmitted optical output signal is decoupled from the optical waveguide at the second optical waveguide end and the electrical output signal is generated therefrom.

Eine solche Weiterbildung der Erfindung bietet den Vorteil, dass die Adaptereinheiten einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau erlauben, da die Lichtsendeeinheit und die Lichtempfangseinheit in verschiedenen Adaptereinheiten angeordnet werden können. Zugleich erlaubt die auf diese Weise realisierte Transmissionsmessung eine zuverlässige Messung und/oder Überwachung physikalischer Größen, z.B. Spannung, Dehnung und/oder Temperatur, innerhalb des Faserverbundbauteils.Such a development of the invention offers the advantage that the adapter units allow a particularly simple structural design, since the light transmitting unit and the light receiving unit can be arranged in different adapter units. At the same time, the transmission measurement implemented in this way enables reliable measurement and / or monitoring of physical quantities, e.g. Stress, strain and / or temperature within the fiber composite component.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in den Lichtwellenleiter mindestens ein Faser-Bragg-Gitter eingeschrieben ist.In a further advantageous development of the invention it is provided that at least one fiber Bragg grating is inscribed in the optical waveguide.

Eine solche Weiterbildung der Erfindung bietet den Vorteil, dass sie eine sehr zuverlässige Messung von Dehnung, Temperatur oder sonstiger physikalischer Größen durch ein bewährtes und weit verbreitetes Messverfahren erlaubt.Such a further development of the invention offers the advantage that it allows a very reliable measurement of strain, temperature or other physical quantities using a proven and widely used measurement method.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in den Lichtwellenleiter mehrere örtlich verteilt angeordnete Faser-Bragg-Gitter eingeschrieben sind, wobei die Faser-Bragg-Gitter so eingerichtet sind, dass jedes Faser-Bragg-Gitter Licht einer anderen Wellenlänge reflektiert.In a further advantageous development of the invention it is provided that several locally distributed fiber Bragg gratings are inscribed in the optical waveguide, the fiber Bragg gratings being set up so that each fiber Bragg grating reflects light of a different wavelength.

Eine solche Weiterbildung der Erfindung bietet den Vorteil, dass mit Hilfe eines einzigen Lichtwellenleiters Dehnung, Temperatur oder sonstige physikalische Größen an verschiedenen Positionen innerhalb des Faserverbundbauteils gemessen werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass jedes der in den Lichtwellenleiter eingeschriebenen Faser-Bragg-Gitter Licht einer anderen Wellenlänge reflektiert, so dass aus dem Spektrum des optischen Ausgangssignals darauf geschlossen werden kann, an welcher Position innerhalb des Faserverbundbauteils eine Einwirkung auf den Lichtwellenleiter stattgefunden hat, welche sich in einer Änderung der Wellenlänge des durch das jeweilige Faser-Bragg-Gitter reflektierten Lichts niederschlägt. Auf diese Weise lässt sich somit vorteilhaft eine örtlich verteilt angeordnete faseroptische Sensoreinrichtung mit einem einzigen Lichtwellenleiter realisieren, wobei jedes einzelne Faser-Bragg-Gitter als Sensor an einer bestimmten Position des Faserverbundbauteils fungiert. Somit wird praktisch ein faseroptischer Sensorbus realisiert.Such a development of the invention offers the advantage that strain, temperature or other physical variables can be measured at different positions within the fiber composite component with the aid of a single optical waveguide. This is achieved in that each of the fiber Bragg gratings written in the optical waveguide reflects light of a different wavelength, so that from the spectrum of the optical Output signal can be concluded at which position within the fiber composite component an action on the optical waveguide has taken place, which is reflected in a change in the wavelength of the light reflected by the respective fiber Bragg grating. In this way, a locally distributed fiber optic sensor device can advantageously be implemented with a single optical waveguide, with each individual fiber Bragg grating acting as a sensor at a specific position of the fiber composite component. A fiber optic sensor bus is thus practically implemented.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adaptereinheit dazu einrichtet ist, den Kern des in den Innenraum der Aufnahmehülse eingeführten Lichtwellenleiters axial fluchtend zu der Lichtsendeeinheit und/oder zu der Lichtempfangseinheit auszurichten.In a further advantageous development of the invention it is provided that the adapter unit is set up to align the core of the optical waveguide introduced into the interior of the receiving sleeve in an axially aligned manner with the light transmitting unit and / or with the light receiving unit.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Querschnitt des Innenraums der Aufnahmehülse exakt dem Querschnitt des in die Aufnahmehülse eingeführten bzw. des in die Aufnahmehülse einführbaren Lichtwellenleiterendes entspricht.In particular, it can be provided that the cross section of the interior of the receiving sleeve corresponds exactly to the cross section of the optical waveguide end that is inserted into the receiving sleeve or that can be inserted into the receiving sleeve.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann in diesem Zusammenhang die Lichtsendeeinheit oder die Lichtempfangseinheit in Bezug auf den Querschnitt des Innenraums der Aufnahmehülse zentriert angeordnet sein. Auf diese Weise ist es besonders einfach möglich, den Kern des in den Innenraum der Aufnahmehülse eingeführten Lichtwellenleiters, der grundsätzlich zentriert im Querschnitt des Lichtwellenleiters angeordnet ist, axial zu der Lichtsendeeinheit bzw. zu der Lichtempfangseinheit auszurichten.In an advantageous further development of the invention, in this context the light transmitting unit or the light receiving unit can be arranged centered with respect to the cross section of the interior of the receiving sleeve. In this way, it is particularly easy to align the core of the optical waveguide introduced into the interior of the receiving sleeve, which is basically centered in the cross section of the optical waveguide, axially to the light transmitting unit or to the light receiving unit.

Derartige Weiterbildungen der Erfindung, bei denen die Adaptereinheit dazu eingerichtet ist, den Kern des Lichtwellenleiters axial fluchtend zu der Lichtsendeeinheit und/oder zu der Lichtempfangseinheit auszurichten, bieten den Vorteil, dass dadurch eine besonders effektive und verlustarme Ein- und Auskoppelung der optischen Signale in den Lichtwellenleiter bzw. aus dem Lichtwellenleiter erreicht werden kann. Dadurch werden eine hohe Qualität der Messergebnisse und eine geringe Leistungsaufnahme der optoelektronischen Kopplung erreicht.Such developments of the invention, in which the adapter unit is set up to align the core of the optical waveguide axially in alignment with the light transmitting unit and / or with the light receiving unit, offer the advantage that a particularly effective and low-loss coupling and decoupling of the optical signals in the Optical waveguide or from the optical waveguide can be achieved. This achieves a high quality of the measurement results and a low power consumption of the optoelectronic coupling.

Außerdem ist es auf diese Weise vorteilhaft möglich, dass der Querschnitt der Lichtsendeeinheit im Bereich des Lichtsaustritts im Wesentlichen dem Querschnitt des Kerns des Lichtwellenleiters entspricht und/oder der Querschnitt der Lichtempfangseinheit im Bereich des Lichteintritts im Wesentlichen den Querschnitt des Kerns des Lichtwellenleiters entspricht. Die längste Ausdehnung der Lichtsendeeinheit im Bereich des Lichtaustritts und/oder der Lichtempfangseinheit im Bereich des Lichteintritts kann dabei beispielsweise kleiner als 50 µm\, insbesondere kleiner als 25 µm\, insbesondere kleiner als 15 µm, insbesondere kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 8 µm sein. Dadurch kann zum einen eine hohe Energieeffizienz der optoelektronischen Kopplung erreicht werden und zum anderen ein besonders hoher Miniaturisierungsgrad der Adaptereinheit, der eine gute Integrierbarkeit in das Faserverbundbauteil gewährleistet.In addition, it is advantageously possible in this way that the cross section of the light transmitting unit in the area of the light exit essentially corresponds to the cross section of the core of the optical waveguide and / or the cross section of the light receiving unit in the area of the light inlet essentially corresponds to the cross section of the core of the optical waveguide. The longest dimension of the light emitting unit in the area of the light exit and / or the light receiving unit in the area of the light entry can be, for example, smaller than 50 µm, in particular smaller than 25 µm, in particular smaller than 15 µm, in particular smaller than 10 µm, in particular smaller than 8 µm. As a result, on the one hand, a high energy efficiency of the optoelectronic coupling can be achieved and, on the other hand, a particularly high degree of miniaturization of the adapter unit, which ensures that it can be easily integrated into the fiber composite component.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adaptereinheit sowohl eine Lichtsendeeinheit als auch eine Lichtempfangseinheit umfasst und eine optische Verzweigungseinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist,

  • - das optische Eingangssignal von der Lichtsendeeinheit zum Kern des in den Innenraum der Aufnahmehülse eingeführten Lichtwellenleiters zu leiten und
  • - das optische Ausgangssignal vom Kern des in den Innenraum der Aufnahmehülse eingeführten Lichtwellenleiters zu der Lichtempfangseinheit zu leiten.
In a further advantageous development of the invention, it is provided that the adapter unit comprises both a light transmitting unit and a light receiving unit and comprises an optical branching unit which is set up to
  • - To conduct the optical input signal from the light transmission unit to the core of the optical waveguide introduced into the interior of the receiving sleeve and
  • - To conduct the optical output signal from the core of the optical waveguide introduced into the interior of the receiving sleeve to the light receiving unit.

Die optische Verzweigungseinheit kann dabei beispielsweise ein optisches Prisma oder mehrere optische Prismen umfassen.The optical branching unit can include, for example, an optical prism or several optical prisms.

Eine solche Weiterbildung der Erfindung bietet die Möglichkeit, an einem der beiden Lichtwellenleiterenden sowohl das optische Eingangssignal in den Lichtwellenleiter einzukoppeln als auch das reflektierte optische Ausgangssignal aus dem Lichtwellenleiter auszukoppeln. Es kann somit eine Reflexionsmessung durchgeführt werden. Dies bietet den Vorteil, dass nur eines der beiden Lichtwellenleiterenden mit einer Adaptereinheit versehen werden und elektrisch kontaktiert werden muss, wodurch sich eine einfachere elektrische Leitungsführung innerhalb des Faserverbundbauteils und damit eine einfachere Ausgestaltung der elektrischen Leitungsanordnung ergibt.Such a development of the invention offers the possibility of both coupling the optical input signal into the optical waveguide and decoupling the reflected optical output signal from the optical waveguide at one of the two optical waveguide ends. A reflection measurement can thus be carried out. This offers the advantage that only one of the two optical waveguide ends is provided with an adapter unit and has to be electrically contacted, which results in a simpler electrical line routing within the fiber composite component and thus a simpler design of the electrical line arrangement.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sämtliche Bestandteile der Adaptereinheit, insbesondere die Aufnahmehülse und die optoelektronische Koppeleinrichtung, temperaturbeständig gegen Temperaturen von mehr als 75 °C, insbesondere mehr als 100 °C, insbesondere mehr als 125 °C, insbesondere mehr als 150 °C, insbesondere mehr als 200 °C, insbesondere mehr als 250 °C, insbesondere mehr als 300 °C, insbesondere mehr als 350 °C, insbesondere mehr als 400 °C sind. In a further advantageous development of the invention it is provided that all components of the adapter unit, in particular the receiving sleeve and the optoelectronic coupling device, are temperature-resistant to temperatures of more than 75 ° C, in particular more than 100 ° C, in particular more than 125 ° C, in particular more than 150 ° C, in particular more than 200 ° C, in particular more than 250 ° C, in particular more than 300 ° C, in particular more than 350 ° C, in particular more than 400 ° C.

Die Temperaturbeständigkeit der Bestandteile der Adaptereinheit kann dabei dadurch erreicht werden, dass als Material für diese Bestandteile beispielsweise ein hochtemperaturbeständiger thermoplastischer Kunststoff verwendet wird, z.B. Polyetheretherketon (PEEK). Vorteilhaft kann insbesondere die Aufnahmehülse aus einem solchen hochtemperaturbeständigen Kunststoff, z.B. aus PEEK, hergestellt sein.The temperature resistance of the components of the adapter unit can be achieved by using, for example, a high temperature resistant material as the material for these components thermoplastic plastic is used, e.g. polyetheretherketone (PEEK). In particular, the receiving sleeve can advantageously be made from such a high-temperature-resistant plastic, for example from PEEK.

Eine solche Weiterbildung der Erfindung mit temperaturbeständigen Bestandteilen der Adaptereinheit bietet den Vorteil, dass die erfindungsgemäß Adaptereinheit auch für Faserverbundbauteile genutzt werden kann, deren Faserverbundwerkstoff im Rahmen des Herstellungsverfahrens bei entsprechend hohen Temperaturen ausgehärtet wird. Ein solches Aushärten bei hohen Temperaturen ist wünschenswert, da sich durch eine erhöhte Temperatur die Materialeigenschaften des Faserverbundbauteils verbessern lassen.Such a development of the invention with temperature-resistant components of the adapter unit offers the advantage that the adapter unit according to the invention can also be used for fiber composite components whose fiber composite material is cured at correspondingly high temperatures during the manufacturing process. Such curing at high temperatures is desirable because the material properties of the fiber composite component can be improved by an increased temperature.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lichtwellenleiterende in axialer Richtung in den Innenraum eingeführt ist und die Adaptereinheit mindestens eine senkrecht zu der axialen Richtung verlaufende Ausdehnung hat, die höchstens 1,0 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,5 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,4 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,3 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,2 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,1 mm beträgt. Eine solche senkrecht zu der axialen Richtung verlaufende Ausdehnung kann beispielsweise ein Durchmesser der Adaptereinheit oder eine Höhe der Adaptereinheit sein.In a further advantageous development of the invention it is provided that the optical waveguide end is inserted into the interior space in the axial direction and the adapter unit has at least one extension running perpendicular to the axial direction which is at most 1.0 mm, in particular at most 0.5 mm , in particular at most 0.4 mm, in particular at most 0.3 mm, in particular at most 0.2 mm, in particular at most 0.1 mm. Such an extension running perpendicular to the axial direction can be, for example, a diameter of the adapter unit or a height of the adapter unit.

Eine solche Weiterbildung der Erfindung bietet den Vorteil, dass bei einer üblichen Faserlagenstärke des Faserverbundwerkstoffs, die z. B. näherungsweise zwischen 0,1 mm und 0,2 mm betragen kann, die Adaptereinheit so in das Faserverbundbauteil eingebettet werden kann, dass sie sich lediglich über wenige Faserlagen oder sogar nur über eine einzige Faserlage erstreckt. Auf diese Weise werden die mechanischen Eigenschaften des Faserverbundbauteils, insbesondere seine Steifigkeit und Festigkeit, durch das Einbetten der Adaptereinheit nicht nennenswert beeinflusst.Such a development of the invention offers the advantage that with a conventional fiber layer thickness of the fiber composite material, the z. B. can be approximately between 0.1 mm and 0.2 mm, the adapter unit can be embedded in the fiber composite component that it extends only over a few fiber layers or even only over a single fiber layer. In this way, the mechanical properties of the fiber composite component, in particular its rigidity and strength, are not significantly influenced by the embedding of the adapter unit.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adaptereinheit mindestens einen elektrisch leitfähigen Dorn aufweist, der an die Aufnahmehülse angesetzt ist und sich von der Aufnahmehülse weg erstreckt, wobei der mindestens eine Dorn die elektrische Leitungsanordnung oder einen Teil hiervon bildet und den Faserverbundwerkstoff bis zu der äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils durchstößt.In a further advantageous development of the invention it is provided that the adapter unit has at least one electrically conductive mandrel, which is attached to the receiving sleeve and extends away from the receiving sleeve, the at least one mandrel forming the electrical line arrangement or a part thereof and the fiber composite material penetrates to the outer surface of the fiber composite component.

Es wird somit vorgeschlagen, dass die zur Verbindung der optoelektronischen Koppeleinrichtung mit der äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils erforderliche elektrische Leitungsanordnung oder ein Teil hiervon dadurch realisiert wird, dass die Adaptereinheit mindestens einen elektrisch leitfähigen Dorn, z.B. einen metallischen Dorn, aufweist, der sämtliche Schichten des Faserverbundwerkstoffs bis zu der äu-ßeren Oberfläche des Faserverbundbauteils durchstößt. Eine solche Weiterbildung der Erfindung bietet den Vorteil, dass auf ein Einbringen zusätzlicher elektrischer Leitungen in das Faserverbundbauteil verzichtet werden kann. Dadurch lassen sich der Aufwand und die Kosten der Herstellung des Faserverbundbauteils reduzieren.It is therefore proposed that the electrical line arrangement or a part thereof required to connect the optoelectronic coupling device to the outer surface of the fiber composite component is realized in that the adapter unit has at least one electrically conductive mandrel, e.g. a metallic mandrel, which pierces all layers of the fiber composite material up to the outer surface of the fiber composite component. Such a development of the invention offers the advantage that there is no need to introduce additional electrical lines into the fiber composite component. As a result, the effort and the costs of producing the fiber composite component can be reduced.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Leitungsanordnung mindestens eine in das Faserverbundbauteil eingebettete Verdrahtungsleitung zur Übertragung des elektrischen Eingangssignals und/oder des elektrischen Ausgangssignals umfasst. Eine solche Verdrahtungsleitung kann eine einadrige oder eine mehradrige Verdrahtungsleitung sein. Die Verdrahtungsleitung kann beispielsweise als Draht oder Litze, als Kunststoffaderleitung, Stegleitung oder Mantelleitung ausgeführt sein.In a further advantageous development of the invention, it is provided that the electrical line arrangement comprises at least one wiring line embedded in the fiber composite component for transmitting the electrical input signal and / or the electrical output signal. Such a wiring line can be a single-core or a multi-core wiring line. The wiring line can be designed, for example, as wire or stranded wire, as a plastic core line, ribbon cable or sheathed cable.

Eine solche Weiterbildung der Erfindung geht zwar mit einem erhöhten Aufwand bei der Herstellung des Faserverbundbauteils einher, sie bietet allerdings den Vorteil, dass durch die Verdrahtungsleitung eine hohe Signalqualität der übertragenen elektrischen Signale erreicht werden kann, die sich positiv auf die Messgenauigkeit auswirkt.Such a development of the invention is associated with increased effort in the production of the fiber composite component, but it offers the advantage that the wiring line can achieve a high signal quality of the transmitted electrical signals, which has a positive effect on the measurement accuracy.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Faserverbundwerkstoff mehrere Materialschichten aufweist, wobei mindestens eine der Materialschichten eine elektrisch leitfähige Materialschicht ist, welche die elektrische Leitungsanordnung oder einen Teil hiervon bildet.In a further advantageous development of the invention it is provided that the fiber composite material has several material layers, with at least one of the material layers being an electrically conductive material layer which forms the electrical line arrangement or a part thereof.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Faserverbundwerkstoff ein elektrisch leitfähiges Fasermaterial aufweist und die elektrisch leitfähige Materialschicht aus dem elektrisch leitfähigen Fasermaterial gebildet ist. Ein solches elektrisch leitfähiges Fasermaterial kann beispielsweise ein Kohlenstofffasermaterial sein.In a further advantageous development of the invention it is provided that the fiber composite material has an electrically conductive fiber material and the electrically conductive material layer is formed from the electrically conductive fiber material. Such an electrically conductive fiber material can be a carbon fiber material, for example.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Faserverbundwerkstoff als Hybridwerkstoff ausgebildet ist und neben dem Fasermaterial und dem Matrixmaterial ein elektrisch leitfähiges Metallmaterial aufweist, wobei die elektrisch leitfähige Materialschicht aus dem Metallmaterial gebildet ist. Die elektrisch leitfähige Materialschicht aus dem Metallmaterial kann dabei vorteilhaft als Metallfolie, insbesondere als dünne Metallfolie, ausgebildet sein.In a further advantageous development of the invention it is provided that the fiber composite material is designed as a hybrid material and has an electrically conductive metal material in addition to the fiber material and the matrix material, the electrically conductive material layer being formed from the metal material. The electrically conductive material layer made of the metal material can advantageously be designed as a metal foil, in particular as a thin metal foil.

Derartige Weiterbildungen der Erfindung, bei denen mindestens eine elektrisch leitfähige Materialschicht die elektrische Leitungsanordnung oder einen Teil hiervon bildet, bieten den Vorteil, dass sie eine vergleichsweise einfache Herstellung des Faserverbundbauteils erlauben und zugleich eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der optoelektronischen Koppeleinrichtung und der äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils bereitstellen. Zu diesem Zweck genügt es, dass die mindestens eine elektrisch leitfähige Materialschicht zum einen so in dem Faserverbundbauteil angeordnet ist, dass sie die optoelektronische Koppeleinrichtung elektrisch kontaktiert, z.B. an einem Kontaktpunkt an der Außenwandung der Aufnahmehülse, und sich zum anderen bis zur äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils erstreckt. Such developments of the invention, in which at least one electrically conductive material layer forms the electrical line arrangement or a part thereof, offer the advantage that they allow a comparatively simple production of the fiber composite component and at the same time a reliable electrical connection between the optoelectronic coupling device and the outer surface of the fiber composite component provide. For this purpose, it is sufficient that the at least one electrically conductive material layer is arranged in the fiber composite component in such a way that it makes electrical contact with the optoelectronic coupling device, e.g. at a contact point on the outer wall of the receiving sleeve, and on the other hand up to the outer surface of the fiber composite component extends.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Leitungsanordnung mehrere elektrische Leitungen umfasst und der Faserverbundwerkstoff mehrere elektrisch leitfähige Materialschichten aufweist, die elektrisch gegeneinander isoliert sind und die elektrischen Leitungen der elektrischen Leitungsanordnung oder einen Teil hiervon bilden.In a further advantageous development of the invention it is provided that the electrical line arrangement comprises several electrical lines and the fiber composite material has several electrically conductive material layers which are electrically isolated from one another and form the electrical lines of the electrical line arrangement or a part thereof.

Eine solche Weiterbildung der Erfindung bietet den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine elektrische Leitungsanordnung mit mehreren elektrischen Leitungen, die unterschiedliche elektrische Potentiale führen können, realisiert werden kann. Eine solche Mehrzahl elektrischer Leitungen ist in der Regel erforderlich, um sowohl das elektrische Eingangssignal als auch das elektrische Ausgangssignal, die z.B. in Form einer elektrischen Spannung vorliegen können, zwischen der äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils und der optoelektronischen Koppeleinrichtung übertragen zu können. Hierzu kann die elektrische Leitungsanordnung vorteilhaft mindestens drei elektrische Leitungen, insbesondere genau drei elektrische Leitungen aufweisen. Denkbar ist es auch, dass die elektrische Leitungsanordnung mindestens vier elektrische Leitungen, insbesondere genau vier elektrische Leitungen aufweist.Such a further development of the invention offers the advantage that an electrical line arrangement with a plurality of electrical lines that can carry different electrical potentials can be implemented in a simple manner. Such a plurality of electrical leads is usually required to carry both the electrical input signal and the electrical output signal, e.g. in the form of an electrical voltage can be transmitted between the outer surface of the fiber composite component and the optoelectronic coupling device. For this purpose, the electrical line arrangement can advantageously have at least three electrical lines, in particular exactly three electrical lines. It is also conceivable that the electrical line arrangement has at least four electrical lines, in particular exactly four electrical lines.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Faserverbundwerkstoff mehrere Materialschichten mit sich abwechselnden Glasfaserschichten und Metallschichten aufweist, wobei die Metallschichten die elektrischen Leitungen der elektrischen Leitungsanordnung oder einen Teil hiervon bilden. Die Metallschichten können dabei insbesondere Aluminiumschichten sein. Der Faserverbundwerkstoff kann dabei insbesondere ein glasfaserverstärkter Aluminiumverbundwerkstoff (GLARE) sein. Die Metallschichten, insbesondere die Aluminiumschichten, können jeweils durch eine Folie gebildet sein, insbesondere durch eine dünne Folie gebildet sein.In a further advantageous development of the invention it is provided that the fiber composite material has several material layers with alternating glass fiber layers and metal layers, the metal layers forming the electrical lines of the electrical line arrangement or a part thereof. The metal layers can in particular be aluminum layers. The fiber composite material can in particular be a glass fiber reinforced aluminum composite material (GLARE). The metal layers, in particular the aluminum layers, can each be formed by a film, in particular by a thin film.

Alternativ hierzu ist in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Faserverbundwerkstoff mehrere Materialschichten mit sich abwechselnden Kohlenstofffaserschichten und Metallschichten aufweist, die elektrisch gegeneinander isoliert sind. Die Metallschichten bilden dabei die elektrischen Leitungen der elektrischen Leitungsanordnung oder einen Teil hiervon. Die Metallschichten können dabei insbesondere Stahlschichten sein. Auch hier können die Metallschichten, insbesondere die Stahlschichten, jeweils aus einer Folie, insbesondere aus einer dünnen Folie, gebildet sein.As an alternative to this, in a further advantageous development of the invention it is provided that the fiber composite material has several material layers with alternating carbon fiber layers and metal layers, which are electrically insulated from one another. The metal layers form the electrical lines of the electrical line arrangement or a part thereof. The metal layers can in particular be steel layers. Here, too, the metal layers, in particular the steel layers, can each be formed from a foil, in particular from a thin foil.

Derartige Weiterbildungen der Erfindung, bei denen der Faserverbundwerkstoff sich abwechselnde Schichten der zuvor erläuterten Art aufweist, bieten den Vorteil, dass die genannten Materialkombinationen in der Praxis erprobt sind und zufriedenstellende mechanische Eigenschaften des Faserverbundbauteils mit einer guten Eignung zur Übertragung elektrischer Signale verbinden.Such developments of the invention, in which the fiber composite material has alternating layers of the type explained above, offer the advantage that the mentioned material combinations have been tried and tested in practice and combine satisfactory mechanical properties of the fiber composite component with good suitability for transmitting electrical signals.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Leitungsanordnung mehrere elektrische Leitungen umfasst und mindestens eine elektrisch leitfähige Materialschicht mehrere elektrisch leitfähige Segmente aufweist, die elektrisch gegeneinander isoliert sind und jeweils eine elektrische Leitung der elektrischen Leitungsanordnung bilden.In a further advantageous development of the invention it is provided that the electrical line arrangement comprises several electrical lines and at least one electrically conductive material layer has several electrically conductive segments which are electrically insulated from one another and each form an electrical line of the electrical line arrangement.

Eine solche Weiterbildung der Erfindung bietet den Vorteil, dass sie die Realisierung mehrerer elektrischer Leitungen, die unterschiedliche elektrische Potentiale führen können, innerhalb einer einzigen elektrisch leitfähigen Materialschicht erlaubt. Dadurch lässt sich eine elektrische Verbindung der optoelektronischen Koppeleinrichtung mit der äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils mit einer geringeren Anzahl elektrisch leitfähiger Materialschichten, im Minimalfall sogar mit einer einzigen elektrisch leitfähigen Materialschicht, realisieren. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Faserverbundbauteils wird auf diese Weise erheblich vereinfacht.Such a development of the invention offers the advantage that it allows the realization of several electrical lines, which can carry different electrical potentials, within a single electrically conductive material layer. As a result, an electrical connection of the optoelectronic coupling device to the outer surface of the fiber composite component can be realized with a smaller number of electrically conductive material layers, in the minimum case even with a single electrically conductive material layer. The structure of the fiber composite component according to the invention is considerably simplified in this way.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Faserverbundbauteil an seiner Oberfläche einen elektrischen Steckverbinder aufweist, der mit der elektrischen Leitungsanordnung verbunden ist.In a further advantageous development of the invention it is provided that the fiber composite component has an electrical connector on its surface, which is connected to the electrical line arrangement.

Eine solche Weiterbildung der Erfindung bietet den Vorteil, dass sie ein besonders einfaches und ein lösbares Kontaktieren des Faserverbundbauteils von außen ermöglicht, um die elektrische Verbindung mit der optoelektronischen Koppeleinrichtung herzustellen.Such a development of the invention offers the advantage that it enables a particularly simple and detachable contacting of the fiber composite component from the outside in order to establish the electrical connection with the optoelectronic coupling device.

Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch eine Adaptereinheit für eine einen Lichtwellenleiter aufweisende faseroptische Sensoreinrichtung, wobei die Adaptereinheit

  • - eine Aufnahmehülse mit einem Innenraum aufweist, die dazu eingerichtet ist, dass ein Lichtwellenleiterende in den Innenraum eingeführt und darin fixiert werden kann, und
  • - eine in die Aufnahmehülse integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung aufweist, die eine Lichtsendeeinheit und/oder eine Lichtempfangseinheit umfasst und dazu eingerichtet ist, zur Übertragung eines elektrischen Eingangssignals und/oder eines elektrischen Ausgangssignals von außen elektrisch kontaktiert zu werden, wobei die Lichtsendeeinheit dazu eingerichtet ist, aus dem elektrischen Eingangssignal ein optisches Eingangssignal zu erzeugen und das optische Eingangssignal in den Lichtwellenleiter einzukoppeln, und wobei die Lichtempfangseinheit dazu eingerichtet ist, ein optisches Ausgangssignal aus dem Lichtwellenleiter auszukoppeln und aus dem optischen Ausgangssignal das elektrische Ausgangssignal zu erzeugen, und
  • - dazu eingerichtet ist, mit dem Lichtwellenleiter eingebettet zu werden in ein aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält, hergestelltes Faserverbundbauteil.
The object mentioned at the beginning is also achieved according to the invention by a Adapter unit for a fiber optic sensor device having an optical waveguide, the adapter unit
  • - has a receiving sleeve with an interior space, which is set up so that an optical waveguide end can be introduced into the interior space and fixed therein, and
  • - Has an optoelectronic coupling device integrated into the receiving sleeve, which comprises a light transmitting unit and / or a light receiving unit and is configured to be electrically contacted from the outside for the transmission of an electrical input signal and / or an electrical output signal, the light transmitting unit being configured to off to generate an optical input signal from the electrical input signal and to couple the optical input signal into the optical waveguide, and wherein the light receiving unit is configured to couple an optical output signal from the optical waveguide and to generate the electrical output signal from the optical output signal, and
  • - Is set up to be embedded with the optical waveguide in a fiber composite component made from a fiber composite material that contains a fiber material and a matrix material.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adaptereinheit die Merkmale der Adaptereinheit der faseroptischen Sensoreinrichtung des erfindungsgemäßen Faserverbundbauteils der zuvor erläuterten Art aufweist.In an advantageous development of the invention it is provided that the adapter unit has the features of the adapter unit of the fiber optic sensor device of the fiber composite component according to the invention of the type explained above.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lichtwellenleiterende in axialer Richtung in den Innenraum einführbar ist und die Adaptereinheit mindestens eine senkrecht zu der axialen Richtung verlaufende Ausdehnung hat, die höchstens 1,0 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,5 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,4 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,3 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,2 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,1 mm beträgt.In a further advantageous development of the invention it is provided that the optical waveguide end can be inserted into the interior space in the axial direction and the adapter unit has at least one extension running perpendicular to the axial direction that is at most 1.0 mm, in particular at most 0.5 mm , in particular at most 0.4 mm, in particular at most 0.3 mm, in particular at most 0.2 mm, in particular at most 0.1 mm.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adaptereinheit mindestens einen elektrisch leitfähigen Dorn aufweist, der an die Aufnahmehülse angesetzt ist und sich von der Aufnahmehülse weg erstreckt, wobei der mindestens eine Dorn dazu eingerichtet ist, beim Herstellen des Faserverbundbauteils den Faserverbundwerkstoff bis zu einer äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils zu durchstoßen und die optoelektronische Koppeleinrichtung mit der äußeren Oberfläche des Faserverbundbauteils zur Übertragung des elektrischen Eingangssignals und/oder des elektrischen Ausgangssignals zu verbinden.In a further advantageous development of the invention it is provided that the adapter unit has at least one electrically conductive mandrel which is attached to the receiving sleeve and extends away from the receiving sleeve, the at least one mandrel being designed to support the fiber composite material up to when the fiber composite component is manufactured to pierce an outer surface of the fiber composite component and to connect the optoelectronic coupling device to the outer surface of the fiber composite component for transmission of the electrical input signal and / or the electrical output signal.

Bezüglich der Vorteile einer solchen erfindungsgemäßen Adaptereinheit und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen kann auf die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Faserverbundbauteil verwiesen werden.With regard to the advantages of such an adapter unit according to the invention and its advantageous developments, reference can be made to the statements relating to the fiber composite component according to the invention.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine faseroptische Sensoreinrichtung, die mindestens eine Adaptereinheit der zuvor erläuterten Art aufweist und einen Lichtwellenleiter aufweist, der sich von einem ersten Lichtwellenleiterende bis zu einem zweiten Lichtwellenleiterende erstreckt, wobei eines der Lichtwellenleiterenden in den Innenraum der Aufnahmehülse der Adaptereinheit eingeführt und darin fixiert ist und wobei die faseroptische Sensoreinrichtung dazu eingerichtet ist, eingebettet zu werden in ein aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält, hergestelltes Faserverbundbauteil.The above-mentioned object is also achieved by a fiber-optic sensor device which has at least one adapter unit of the type explained above and has an optical waveguide that extends from a first optical waveguide end to a second optical waveguide end, one of the optical waveguide ends entering the interior of the receiving sleeve of the adapter unit is introduced and fixed therein and wherein the fiber-optic sensor device is set up to be embedded in a fiber composite component produced from a fiber composite material that contains a fiber material and a matrix material.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die faseroptische Sensoreinrichtung die Merkmale der Sensoreinrichtung des erfindungsgemäßen Faserverbundbauteils der zuvor erläuterten Art aufweist.In an advantageous development of the invention it is provided that the fiber optic sensor device has the features of the sensor device of the fiber composite component according to the invention of the type explained above.

Bezüglich der Vorteile einer solchen erfindungsgemäßen faseroptischen Sensoreinrichtung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen kann auf die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Faserverbundbauteil verwiesen werden.With regard to the advantages of such a fiber optic sensor device according to the invention and its advantageous developments, reference can be made to the statements relating to the fiber composite component according to the invention.

Die eingangs genannte Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält, wobei vor einem Aushärten des Matrixmaterials eine faseroptische Sensoreinrichtung der zuvor erläuterten Art in das Faserverbundbauteil eingebettet wird.The above-mentioned object is also achieved by a method for producing a fiber composite component from a fiber composite material that contains a fiber material and a matrix material, a fiber-optic sensor device of the type explained above being embedded in the fiber composite component before the matrix material hardens.

Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch die Verwendung einer Adaptereinheit der zuvor erläuterten Art und/oder einer faseroptischen Sensoreinrichtung der zuvor erläuterten Art zur Prozessüberwachung bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils.The object mentioned at the beginning is further achieved by using an adapter unit of the type explained above and / or a fiber-optic sensor device of the type explained above for process monitoring during the production of a fiber composite component.

Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch die Verwendung einer Adaptereinheit der zuvor erläuterten Art und/oder einer faseroptischen Sensoreinrichtung der zuvor erläuterten Art zur messtechnischen Untersuchung eines Faserverbundbauteils.The object mentioned at the beginning is also achieved by using a Adapter unit of the type explained above and / or a fiber-optic sensor device of the type explained above for the metrological examination of a fiber composite component.

Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch die Verwendung einer Adaptereinheit der zuvor erläuterten Art und/oder einer faseroptischen Sensoreinrichtung der zuvor erläuterten Art für ein Structural Health Monitoring eines Faserverbundbauteils.The object mentioned at the beginning is also achieved by using an adapter unit of the type explained above and / or a fiber-optic sensor device of the type explained above for structural health monitoring of a fiber composite component.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand der in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

  • 1 - eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundbauteils;
  • 2 - einen Längsschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Adaptereinheit mit einem eingeführten Lichtwellenleiter;
  • 3 - eine schematische Explosivdarstellung einer Faserlage des Faserverbundbauteils mit Adaptereinheit und Lichtwellenleiter;
  • 4 - eine schematische Darstellung einer Faserlage des Faserverbundbauteils mit Adaptereinheit und in die Adaptereinheit eingeführtem Lichtwellenleiter;
  • 5 - eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der elektrischen Leitungsanordnung mit Verdrahtungsleitungen;
  • 6 - eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Leitungsanordnung mit elektrisch leitfähigen Materialschichten;
  • 7 - eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Adaptereinheit mit elektrisch leitfähigen Dornen;
  • 8 - einen Längsschnitt und einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Adaptereinheit.
The invention is to be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown schematically in the accompanying drawings. Show it:
  • 1 - A schematic sectional view of a fiber composite component according to the invention;
  • 2 - A longitudinal section of an embodiment of the adapter unit according to the invention with an inserted optical waveguide;
  • 3 - A schematic exploded view of a fiber layer of the fiber composite component with adapter unit and optical waveguide;
  • 4th a schematic representation of a fiber layer of the fiber composite component with adapter unit and optical waveguide introduced into the adapter unit;
  • 5 a schematic representation of a first embodiment of the electrical line arrangement with wiring lines;
  • 6th - a schematic representation of a second embodiment of the electrical line arrangement with electrically conductive material layers;
  • 7th - A schematic representation of an embodiment of the adapter unit with electrically conductive spikes;
  • 8th - A longitudinal section and a cross section of a further embodiment of the adapter unit according to the invention.

Die 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Faserverbundbauteil 1, das hergestellt ist aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält. Erkennbar ist, dass das Faserverbundbauteil 1 eine Mehrzahl von Faserlagen 19, d.h. eine Mehrzahl von Materialschichten, umfasst. In der schematischen Darstellung der 1 sind zur Vereinfachung lediglich sieben Faserlagen 19 gezeigt, tatsächlich kann das Faserverbundbauteil 1 in an sich bekannter Weise aber eine viel größere Anzahl von Faserlagen 19 umfassen. Die Faserlagenstärke des Faserverbundbauteils 1, d.h. die Höhe der einzelnen Faserlagen 19, beträgt im in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel näherungsweise 0,2 mm.The 1 shows a fiber composite component according to the invention in a schematic sectional view 1 , which is made of a fiber composite material that contains a fiber material and a matrix material. It can be seen that the fiber composite component 1 a plurality of fiber layers 19th , ie a plurality of material layers. In the schematic representation of the 1 are only seven fiber layers for simplicity 19th shown, actually can the fiber composite component 1 in a manner known per se, however, a much larger number of fiber layers 19th include. The fiber layer thickness of the fiber composite component 1 , ie the height of the individual fiber layers 19th , is in the 1 embodiment shown approximately 0.2 mm.

Des Weiteren ist in der 1 erkennbar, dass das Faserverbundbauteil 1 eine faseroptische Sensoreinrichtung 3 aufweist. Die faseroptische Sensoreinrichtung 3 weist einen Lichtwellenleiter 5 auf, der sich von einem ersten Lichtwellenleiterende 7a bis zu einem zweiten Lichtwellenleiterende 7b erstreckt und einen lichtführenden Kern 9 hat. In den Lichtwellenleiter 5, nämlich in den lichtführenden Kern 9 des Lichtwellenleiters 5, sind mehrere örtlich verteilt angeordnete Faser-Bragg-Gitter eingeschrieben, wobei die Faser-Bragg-Gitter so eingerichtet sind, dass jedes Faser-Bragg-Gitter Licht einer anderen Wellenlänge reflektiert. Die faseroptische Sensoreinrichtung 3 weist darüber hinaus zwei Adaptereinheiten 11 auf.Furthermore, in the 1 recognizable that the fiber composite component 1 a fiber optic sensor device 3 having. The fiber optic sensor device 3 has an optical fiber 5 on that extends from a first optical fiber end 7a up to a second fiber optic end 7b extends and a light-guiding core 9 Has. In the fiber optic cable 5 , namely in the light-guiding core 9 of the optical fiber 5 , a plurality of locally distributed fiber Bragg gratings are inscribed, the fiber Bragg gratings being set up in such a way that each fiber Bragg grating reflects light of a different wavelength. The fiber optic sensor device 3 also has two adapter units 11 on.

Die gesamte faseroptische Sensoreinrichtung 3, insbesondere der Lichtwellenleiter 3 und die beiden Adaptereinheiten 11 sind in dem Ausführungsbeispiel der 1 im Bereich der mittleren Faserlage 19 vollständig in das Faserverbundbauteil 1 eingebettet. Mittels der in das Faserverbundbauteil 1 eingebetteten faseroptischen Sensoreinrichtung 3 ist es möglich, Verformungen innerhalb des Faserverbundbauteils 1, insbesondere Dehnungen innerhalb des Faserverbundbauteils 1, messtechnisch zu erfassen. Zu diesem Zweck kann ein optisches Eingangssignal an dem ersten Lichtwellenleiterende 7a in den lichtführenden Kern 9 des Lichtwellenleiters 5 eingekoppelt werden und am zweiten Lichtwellenleiterende 7b ein transmittiertes, optisches Ausgangssignal aus dem lichtführenden Kern 9 des Lichtwellenleiters 5 ausgekoppelt werden. Durch eine Analyse des Spektrums des optischen Ausgangssignals können Verformungen und insbesondere Dehnungen innerhalb des Faserverbundbauteils 1 gemessen werden.All of the fiber optic sensor equipment 3 , especially the optical fiber 3 and the two adapter units 11 are in the embodiment of 1 in the area of the middle fiber layer 19th completely into the fiber composite component 1 embedded. By means of the in the fiber composite component 1 embedded fiber optic sensor device 3 it is possible to detect deformations within the fiber composite component 1 , in particular expansion within the fiber composite component 1 to record by measurement. For this purpose, an optical input signal can be applied to the first optical waveguide end 7a into the light-guiding core 9 of the optical fiber 5 are coupled and at the second optical fiber end 7b a transmitted, optical output signal from the light-guiding core 9 of the optical fiber 5 be decoupled. By analyzing the spectrum of the optical output signal, deformations and in particular expansions within the fiber composite component can be identified 1 be measured.

Die erste Adaptereinheit 11 ist mit dem ersten Lichtwellenleiterende 7a verbunden und dazu eingerichtet, ein der ersten Adaptereinheit 11 zugeführtes elektrisches Eingangssignal in ein optisches Eingangssignal umzuwandeln. Zu diesem Zweck weist die mit dem ersten Lichtwellenleiterende 7a verbundene Adaptereinheit 11 eine optoelektronische Koppeleinrichtung (in 1 nicht gezeigt) mit einer Lichtsendeeinheit auf, wobei die Lichtsendeeinheit dazu eingerichtet ist, aus dem elektrischen Eingangssignal das optische Eingangssignal zu erzeugen und das optische Eingangssignal in den Lichtwellenleiter 5, nämlich in den lichtführenden Kern 9 des Lichtwellenleiters 5, einzukoppeln. Die zweite Adaptereinheit 11 ist mit dem zweiten Lichtwellenleiterende 7b verbunden und dazu eingerichtet, ein der Adaptereinheit 11 zugeführtes optisches Ausgangssignal in ein elektrisches Ausgangssignal umzuwandeln. Zu diesem Zweck weist die mit dem zweiten Lichtwellenleiterende 7b verbundene Adaptereinheit 11 eine optoelektronische Koppeleinrichtung (in 1 nicht gezeigt) mit einer Lichtempfangseinheit auf. Die Lichtempfangseinheit ist dazu eingerichtet, das optische Ausgangssignal aus dem Lichtwellenleiter 5, nämlich aus dem lichtführenden Kern 9 des Lichtwellenleiters 5, auszukoppeln und aus dem optischen Ausgangssignal das elektrische Ausgangssignals zu erzeugen.The first adapter unit 11 is with the first fiber optic end 7a connected and set up to one of the first adapter unit 11 to convert supplied electrical input signal into an optical input signal. For this purpose, the one with the first optical waveguide end 7a connected adapter unit 11 an optoelectronic coupling device (in 1 not shown) with a light transmission unit, wherein the light transmission unit is set up to generate the optical input signal from the electrical input signal and the optical input signal into the optical waveguide 5 , namely in the light-guiding core 9 of the optical fiber 5 to couple. The second adapter unit 11 is with the second fiber optic end 7b connected and set up to one of the adapter unit 11 to convert the supplied optical output signal into an electrical output signal. For this purpose, the one with the second optical waveguide end 7b connected adapter unit 11 an optoelectronic coupling device (in 1 not shown) with a light receiving unit. The light receiving unit is set up to receive the optical output signal from the optical waveguide 5 , namely from the light-guiding core 9 of the optical fiber 5 , and to generate the electrical output signal from the optical output signal.

Das Faserverbundbauteil 1 weist außerdem eine elektrische Leiteranordnung 25 auf. Die beiden optoelektronischen Koppeleinrichtungen der beiden Adaptereinheiten 11 sind über die elektrische Leitungsanordnung 25 von außen kontaktierbar. In der 1 ist schematisch dargestellt, dass die elektrische Leitungsanordnung 25 die beiden Adaptereinheiten 11, insbesondere die beiden optoelektronischen Koppeleinrichtungen der beiden Adaptereinrichtungen 11, jeweils elektrisch mit einer äußeren Oberfläche 27 des Faserverbundbauteils 1 verbindet. Über die elektrische Leitungsanordnung 25 kann das elektrische Eingangssignal von der Oberfläche 27 des Faserverbundbauteils 1 zu der mit dem ersten Lichtwellenleiterende 7a verbundenen ersten Adaptereinheit übertragen werden und das elektrische Ausgangssignal kann von der mit dem zweiten Lichtwellenleiterende 7b verbundenen zweiten Adaptereinheit 11 zur Oberfläche 27 des Faserverbundbauteils übertragen werden. The fiber composite component 1 also has an electrical conductor arrangement 25th on. The two optoelectronic coupling devices of the two adapter units 11 are about the electrical wiring arrangement 25th contactable from outside. In the 1 is shown schematically that the electrical line arrangement 25th the two adapter units 11 , in particular the two optoelectronic coupling devices of the two adapter devices 11 , each electrical with an outer surface 27 of the fiber composite component 1 connects. About the electrical line arrangement 25th can receive the electrical input signal from the surface 27 of the fiber composite component 1 to the one with the first optical fiber end 7a connected first adapter unit and the electrical output signal can be transmitted from the with the second optical fiber end 7b connected second adapter unit 11 to the surface 27 of the fiber composite component are transferred.

In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Faserverbundbauteil 1 so ausgeführt, dass der Lichtwellenleiter 5 und die Adaptereinheiten 11 der faseroptischen Sensoreinrichtung 3 in die mittlere Faserlage 19 eingebettet sind, wobei der Lichtwellenleiter 5 und die Adaptereinheiten 11 in einem parallel zur Ausrichtung der Faserlagen 19 geführten Schnitt durch die mittlere Faserlage 19 allseitig von dem Faserverbundwerkstoff umgeben werden. In anderen Ausführungsformen ist es aber auch möglich, dass sich eine oder mehrere Adaptereinheiten 11 innerhalb der Faserlage 19 bis zur Oberfläche 27 des Faserverbundbauteils 1 erstrecken. Ebenso ist es möglich, dass sich die faseroptische Sensoreinrichtung 3 mit dem Lichtwellenleiter 5 und der mindestens einen Adaptereinheit 11 über mehrere Faserlagen 19 des Faserverbundbauteils 1 erstreckt.In the in the 1 The embodiment shown is the fiber composite component 1 designed so that the optical fiber 5 and the adapter units 11 the fiber optic sensor device 3 in the middle fiber layer 19th are embedded, the optical fiber 5 and the adapter units 11 in a parallel to the alignment of the fiber layers 19th guided cut through the middle fiber layer 19th be surrounded on all sides by the fiber composite material. In other embodiments, however, it is also possible that one or more adapter units 11 within the fiber layer 19th to the surface 27 of the fiber composite component 1 extend. It is also possible that the fiber-optic sensor device 3 with the fiber optic cable 5 and the at least one adapter unit 11 over several fiber layers 19th of the fiber composite component 1 extends.

Die 2 zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Adaptereinheit 11. Erkennbar ist, dass die Adaptereinheit 11 eine Aufnahmehülse 13 mit einem Innenraum 15 aufweist. In den Innenraum 15 der Aufnahmehülse 13 der Adaptereinheit 11 ist das Lichtwellenleiterende 7a des Lichtwellenleiters 5 eingeführt. Durch Einkleben ist das Lichtwellenleiterende 7a in dem Innenraum 15 der Aufnahmehülse 13 fixiert.The 2 shows a longitudinal section of an adapter unit according to the invention 11 . It can be seen that the adapter unit 11 a receiving sleeve 13 with an interior 15th having. In the interior 15th the receiving sleeve 13 the adapter unit 11 is the fiber optic end 7a of the optical fiber 5 introduced. The end of the fiber optic cable is glued in 7a in the interior 15th the receiving sleeve 13 fixed.

Des Weiteren ist erkennbar, dass die Adaptereinheit 11 eine in die Aufnahmehülse 13 integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung 17 aufweist. Die optoelektronische Koppeleinrichtung 17 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Lichtsendeinheit 21 mit einer LED 39, die auf einer Platine 37 mit der notwendigen Steuerelektronik angeordnet ist. Die Lichtsendeeinheit 21 ist dazu eingerichtet, aus einem elektrischen Eingangssignal ein optisches Eingangssignal zu erzeugen und das optische Eingangssignal in den Lichtwellenleiter 5, nämlich in den lichtführenden Kern 9 des Lichtwellenleiters 5, einzukoppeln. Erkennbar ist in der 2, dass die Adaptereinheit 11 dazu eingerichtet ist, den Kern 9 des in den Innenraum 15 der Aufnahmehülse 13 eingeführten Lichtwellenleiters 5 axial fluchtend zu der Lichtsendeeinheit 21, nämlich axial fluchtend zu der LED 39, auszurichten. Zu diesem Zweck ist die LED 39 in Bezug auf den Querschnitt des Innenraums 15 der Aufnahmehülse 13 zentriert angeordnet. Darüber hinaus ist die Adaptereinheit so ausgebildet, dass der Lichtwellenleiter 5 soweit in den Innenraum 15 der Aufnahmehülse 13 eingeführt werden kann, dass der lichtführende Kern 9 im Bereich des Lichtwellenleiterendes 7a die Lichtsendeeinheit 21 berührt oder annähernd berührt.It can also be seen that the adapter unit 11 one in the receiving sleeve 13 integrated optoelectronic coupling device 17th having. The optoelectronic coupling device 17th comprises in this exemplary embodiment a light transmission unit 21st with an LED 39 that are on a circuit board 37 is arranged with the necessary control electronics. The light emitting unit 21st is set up to generate an optical input signal from an electrical input signal and the optical input signal into the optical waveguide 5 , namely in the light-guiding core 9 of the optical fiber 5 to couple. Can be seen in the 2 that the adapter unit 11 this is set up to the core 9 des in the interior 15th the receiving sleeve 13 imported optical fiber 5 axially aligned with the light transmitter unit 21st , namely axially aligned with the LED 39 to align. This is the purpose of the LED 39 in terms of the cross section of the interior 15th the receiving sleeve 13 centered. In addition, the adapter unit is designed so that the optical waveguide 5 so far in the interior 15th the receiving sleeve 13 that the light-guiding core can be introduced 9 in the area of the fiber optic end 7a the light emitting unit 21st touched or nearly touched.

Die in der 2 gezeigte Adaptereinheit 11 ist dazu eingerichtet, mit dem Lichtwellenleiter 5 eingebettet zu werden in ein Faserverbundbauteil, dass aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält, hergestellt ist. Um im Rahmen der Herstellung des Faserverbundbauteils ein Aushärten des Matrixmaterials bei hohen Temperaturen zu ermöglichen, sind in diesem Ausführungsbeispiel sämtliche Bestandteile der Adaptereinheit 11, insbesondere die Aufnahmehülse 13 und die optoelektronische Koppeleinrichtung 17, temperaturbeständig gegen Temperaturen von mehr als 150°C. Zu diesem Zweck ist die Aufnahmehülse aus Polyetheretherketon (PEEK) gefertigt. Die Fertigung kann dabei z.B. im 3D-Druckverfahren erfolgen.The ones in the 2 adapter unit shown 11 is set up to do this with the fiber optic cable 5 To be embedded in a fiber composite component that is made from a fiber composite material that contains a fiber material and a matrix material. In order to enable the matrix material to harden at high temperatures during the production of the fiber composite component, all components of the adapter unit are in this exemplary embodiment 11 , especially the receiving sleeve 13 and the optoelectronic coupling device 17th , temperature resistant to temperatures of more than 150 ° C. For this purpose, the receiving sleeve is made of polyetheretherketone (PEEK). Production can take place, for example, using a 3D printing process.

Des Weiteren lässt die 2 erkennen, dass das Lichtwellenleiterende 7a in axialer Richtung A in den Innenraum 15 eingeführt ist und die Adaptereinheit 11 eine Senkrecht zu der axialen Richtung A verlaufende Ausdehnung D hat. Die Ausdehnung D beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 0,2 mm und entspricht damit näherungsweise der Faserlagenstärke des Faserverbundbauteils 1.Furthermore, the 2 recognize that the fiber optic end 7a in the axial direction A into the interior 15th is inserted and the adapter unit 11 has an extension D perpendicular to the axial direction A. In this exemplary embodiment, the dimension D is 0.2 mm and thus approximately corresponds to the fiber layer thickness of the fiber composite component 1 .

In der 2 ist somit eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Adaptereinheit 11 mit einer Lichtsendeeinheit 11 gezeigt. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Adaptereinheit 11 auch eine Lichtempfangseinheit umfassen, die z.B. ausgebildet sein kann als Photodiode mit einer Platine, auf der die zugehörige Steuerelektronik angeordnet ist. Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Adaptereinheit 11 mit einer Lichtempfangseinheit statt einer Lichtsendeeinheit entspricht dem in der 2 gezeigten Aufbau, wobei an die Stelle der Lichtsendeeinheit 21 die Lichtempfangseinheit 23 tritt und an die Stelle der LED z.B. die Photodiode tritt.In the 2 is thus an embodiment of an adapter unit according to the invention 11 with a light emitting unit 11 shown. As an alternative or in addition to this, the adapter unit 11 also comprise a light receiving unit, which can be designed, for example, as a photodiode with a circuit board on which the associated control electronics are arranged. The structure of an adapter unit according to the invention 11 with a light receiving unit instead of a light transmitting unit corresponds to that in FIG 2 structure shown, taking the place of the light emitting unit 21st the light receiving unit 23 occurs and takes the place of the LED, for example, the photodiode.

Die 3 zeigt schematisch in einer Explosivdarstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Adaptereinheit 11, die mit einem zugehörigen Lichtwellenleiter 5 in ein Faserverbundbauteil eingebettet ist. Dargestellt ist eine Faserlage 19 des mehrere Faserlagen umfassenden Faserverbundbauteils 1, wobei die Faserlage 19 mehrere Faserbündel (Rovings) 41 umfasst. Zwischen zwei Faserbündeln 41 ist die Adaptereinheit 11 angeordnet, die in Übereinstimmung mit den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen eine Aufnahmehülse 13 mit einem Innenraum 15 aufweist, in den das Lichtwellenleiterende 7a des Lichtwellenleiters 5 eingeführt und darin fixiert werden kann.The 3 shows schematically in an exploded view an embodiment of the adapter unit according to the invention 11 with an associated fiber optic cable 5 is embedded in a fiber composite component. One is shown Fiber layer 19th of the fiber composite component comprising several fiber layers 1 , the fiber layer 19th several fiber bundles (rovings) 41 includes. Between two fiber bundles 41 is the adapter unit 11 arranged, in accordance with the previously explained embodiments, a receiving sleeve 13 with an interior 15th has, in which the optical fiber end 7a of the optical fiber 5 can be introduced and fixed therein.

Darüber hinaus weist die Adaptereinheit 11 in dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kontaktierungseinrichtung 35 mit zwei Kontaktpunkten auf, mittels derer die in die Aufnahmehülse 13 integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung 17 von außen elektrisch kontaktiert werden kann. Die Darstellung der 4 stimmt weitestgehend mit der Darstellung der 3 überein. Im Gegensatz zu der 3 ist in der 4 allerdings keine Explosivdarstellung gezeigt, sondern es ist erkennbar, dass der Lichtwellenleiter 5 mit der Adaptereinheit 11 verbunden ist. Zu diesem Zweck wurde das Lichtwellenleiterende 7a in den Innenraum 15 der Aufnahmehülse 13 der Adaptereinheit 11 eingeführt und darin fixiert.In addition, the adapter unit 11 in the in the 3 embodiment shown a contacting device 35 with two contact points, by means of which the into the receiving sleeve 13 integrated optoelectronic coupling device 17th can be electrically contacted from the outside. The representation of the 4th largely agrees with the representation of the 3 match. In contrast to the 3 is in the 4th However, no exploded view is shown, but it can be seen that the optical waveguide 5 with the adapter unit 11 connected is. For this purpose, the fiber optic end was made 7a in the interior 15th the receiving sleeve 13 the adapter unit 11 introduced and fixed in it.

Im Übrigen kann bezüglich der 3 und 4 auf die Ausführungen zu den 1 und 2 verwiesen werden.Incidentally, regarding the 3 and 4th to the comments on the 1 and 2 to get expelled.

Die 5 zeigt in einer an die 3 und 4 angelehnten Darstellung die erfindungsgemäße Adaptereinheit 11 mit einer ersten Ausführungsform der elektrischen Leitungsanordnung 25. Die elektrische Leitungsanordnung 25 verbindet die in die Aufnahmehülse 13 integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung (in 5 nicht gezeigt) mit der äußeren Oberfläche 27 des Faserverbundbauteils 1 zur Übertragung des elektrischen Eingangssignals und/oder des elektrischen Ausgangssignals.The 5 shows in one to the 3 and 4th ajar representation of the adapter unit according to the invention 11 with a first embodiment of the electrical line arrangement 25th . The electrical line arrangement 25th connects the into the receiving sleeve 13 integrated optoelectronic coupling device (in 5 not shown) with the outer surface 27 of the fiber composite component 1 for transmitting the electrical input signal and / or the electrical output signal.

In der ersten Ausführungsform der elektrischen Leitungsanordnung 25, die in der 5 gezeigt ist, umfasst die elektrische Leitungsanordnung 25 zwei in das Faserverbundbauteil 1 eingebettete Verdrahtungsleitungen 31, über die das elektrische Eingangssignal und/oder das elektrische Ausgangssignal übertragen werden kann.In the first embodiment of the electrical line arrangement 25th that are in the 5 shown includes the electrical conduit assembly 25th two in the fiber composite component 1 embedded wiring lines 31 , via which the electrical input signal and / or the electrical output signal can be transmitted.

Die Verdrahtungsleitungen 31 sind in diesem Ausführungsbeispiel als isolierte Einzeladern ausgeführt, wobei das elektrische Eingangssignal und/oder das elektrische Ausgangssignal als Potentialdifferenz zwischen den elektrischen Potentialen der beiden Einzeladern übertragen werden kann.The wiring lines 31 are designed in this embodiment as isolated individual wires, wherein the electrical input signal and / or the electrical output signal can be transmitted as a potential difference between the electrical potentials of the two individual wires.

Die beiden Verdrahtungsleitungen 31 sind zu diesem Zweck jeweils durch eine Lötverbindung mit einem der beiden Kontaktpunkte der Kontaktierungseinrichtung 35 verbunden. Ausgehend von der Kontaktierungseinrichtung 35 sind die beiden Verdrahtungsleitungen 31 der elektrischen Leitungsanordnung 25 zur äußeren Oberfläche 27 des Faserverbundbauteils geführt, um die äußere Oberfläche 27 elektrisch leitend mit der Adaptereinheit 11 zu verbinden.The two wiring lines 31 are for this purpose each by a soldered connection with one of the two contact points of the contacting device 35 connected. Starting from the contacting device 35 are the two wiring lines 31 the electrical line arrangement 25th to the outer surface 27 of the fiber composite component guided to the outer surface 27 electrically conductive with the adapter unit 11 connect to.

Die 6 zeigt in einer der 5 entsprechenden Darstellung die in einem Faserverbundbauteil 1 eingebettete Adaptereinheit 11 in Verbindung mit einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Leitungsanordnung 25. Erkennbar ist, dass der Faserverbundwerkstoff des Faserverbundbauteils 1 in diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Materialschichten 19, 33 aufweist, wobei mehrere der Materialschichten als elektrisch leitfähige Materialschichten 33 ausgebildet sind. Die elektrisch leitfähigen Materialschichten 33 bilden dabei die elektrische Leitungsanordnung 25 des Faserverbundbauteils 1.The 6th shows in one of the 5 corresponding representation in a fiber composite component 1 embedded adapter unit 11 in connection with a second embodiment of the electrical line arrangement 25th . It can be seen that the fiber composite material of the fiber composite component 1 in this embodiment a plurality of material layers 19th , 33 having, wherein a plurality of the material layers as electrically conductive material layers 33 are trained. The electrically conductive material layers 33 form the electrical line arrangement 25th of the fiber composite component 1 .

In dem in der 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die elektrischen leitfähigen Materialschichten 33 als Aluminiumschichten ausgebildet, die sich abwechseln mit den Faserlagen 19, die als Glasfaserschichten ausgebildet sind. Es handelt sich in diesem Ausführungsbeispiel demnach bei dem Faserverbundwerkstoff um einen Hybridwerkstoff, der neben dem Fasermaterial und dem Matrixmaterial ein elektrisch leitfähiges Metallmaterial aufweist, aus denen die elektrisch leitfähigen Materialschichten 33 gebildet sind.In the in the 6th The embodiment shown are the electrically conductive material layers 33 designed as aluminum layers, which alternate with the fiber layers 19th , which are designed as glass fiber layers. In this exemplary embodiment, the fiber composite material is accordingly a hybrid material which, in addition to the fiber material and the matrix material, has an electrically conductive metal material, from which the electrically conductive material layers 33 are formed.

Erkennbar ist in der 6, dass die elektrische Leitungsanordnung 25 mehrere elektrische Leitungen umfasst, die jeweils aus einer der Aluminiumschichten 33 gebildet sind. Da das Glasfasermaterial ein nicht leitendes Material ist, sind die Aluminiumschichten 3, d. h. die elektrisch leitfähigen Materialschichten, durch das Glasfasermaterial gegeneinander isoliert, sodass es keiner weiteren Isolierung bedarf. In anderen Ausführungsbeispielen, die z.B. eine abwechselnde Anordnung von Kohlenstofffaserschichten und Stahlschichten oder anderen Metallschichten vorsehen, kann jeweils zwischen einer Kohlenstofffaserschicht und einer Metallschicht eine zusätzliche Isolierungsschicht vorgesehen sein.Can be seen in the 6th that the electrical line arrangement 25th comprises several electrical lines, each made of one of the aluminum layers 33 are formed. Since the fiberglass material is a non-conductive material, the layers are aluminum 3 , ie the electrically conductive material layers, are insulated from one another by the glass fiber material, so that no further insulation is required. In other exemplary embodiments, which, for example, provide an alternating arrangement of carbon fiber layers and steel layers or other metal layers, an additional insulation layer can be provided between a carbon fiber layer and a metal layer.

Jeweils eine der beiden in 6 gezeigten Aluminiumschichten 33 kontaktiert einen Kontaktpunkt der Kontaktierungseinrichtung 35. Die Aluminiumschichten 33 erstrecken sich jeweils bis zur äußeren Oberfläche 27 des Faserverbundbauteils 1. Jede Aluminiumschicht 33 fungiert also als eine elektrische Leitung der elektrischen Leitungsanordnung 25, welche die äußere Oberfläche 27 zur Übertragung des elektrischen Eingangssignals und/oder des elektrischen Ausgangssignals mit der Adaptereinheit verbindet.One of the two in each 6th aluminum layers shown 33 contacts a contact point of the contacting device 35 . The aluminum layers 33 each extend to the outer surface 27 of the fiber composite component 1 . Every aluminum layer 33 thus functions as an electrical line of the electrical line arrangement 25th showing the outer surface 27 connects to the transmission of the electrical input signal and / or the electrical output signal with the adapter unit.

Die 7 zeigt in einer schematischen Explosivdarstellung eine weitere Ausführungsform eines Faserverbundbauteils 1 mit einer darin eingebetteten Adaptereinheit 11 und einem darin eingebetteten Lichtwellenleiter 5. Abweichend von den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen weist die Adaptereinheit 11 im in der 7 gezeigten Ausführungsbeispiel zwei elektrisch leitfähige Dorne 29 auf, die an die Aufnahmehülse 13 der Adaptereinheit 11 angesetzt sind und sich von der Aufnahmehülse 13 weg erstrecken. Dabei ist jeweils ein Dorn 29 an einen Kontaktierungspunkt der Kontaktierungseinrichtung 35 angesetzt. Die Dorne 29 sind dazu eingerichtet, den Faserverbundwerkstoff bis zur äußeren Oberfläche 27 des Faserverbundbauteils 1 zu durchstoßen, d.h. sämtliche Faserlagen 19 des Faserverbundbauteils 1 zu durchstoßen. Auf diese Weise schaffen die Dorne 29 eine elektrische Verbindung zwischen der Adaptereinheit 11, nämlich zwischen der in die Aufnahmehülse 13 integrierten Koppeleinrichtung 17 der Adaptereinheit 11, und der äußeren Oberfläche 27 des Faserverbundbauteils 1. Die elektrische Leitungsanordnung 25 wird in diesem Ausführungsbeispiel somit durch die Dorne 29 gebildet, sodass auf Verdrahtungsleitungen 31 oder elektrisch leitfähige Materialschichten 33 verzichtet werden kann. Denkbar ist aber auch, dass die elektrische Leitungsanordnung 25 gebildet wird durch einen oder mehrere Dorne 29 und/oder eine oder mehrere Verdrahtungsleitungen 31 und/oder eine oder mehrere leitfähige Materialschichten 33.The 7th shows a further embodiment of a schematic exploded view Fiber composite component 1 with an adapter unit embedded therein 11 and a fiber optic cable embedded therein 5 . In a departure from the exemplary embodiments shown above, the adapter unit 11 im in the 7th embodiment shown two electrically conductive mandrels 29 on that to the receiving sleeve 13 the adapter unit 11 are attached and from the receiving sleeve 13 extend away. There is one mandrel each 29 to a contacting point of the contacting device 35 scheduled. The thorns 29 are set up to extend the fiber composite material to the outer surface 27 of the fiber composite component 1 to pierce, ie all fiber layers 19th of the fiber composite component 1 to pierce. This is how the thorns create 29 an electrical connection between the adapter unit 11 , namely between the in the receiving sleeve 13 integrated coupling device 17th the adapter unit 11 , and the outer surface 27 of the fiber composite component 1 . The electrical line arrangement 25th is thus in this embodiment by the mandrels 29 formed so on wiring lines 31 or electrically conductive material layers 33 can be dispensed with. But it is also conceivable that the electrical line arrangement 25th is formed by one or more mandrels 29 and / or one or more wiring lines 31 and / or one or more conductive material layers 33 .

Im Übrigen kann bezüglich der in den 5 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiele auf die Ausführungen zu den 1 bis 4 verwiesen werden.In addition, with regard to the 5 to 7th Embodiments shown on the comments on the 1 to 4th to get expelled.

Die 8b zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Adaptereinheit 11 und die 8a zeigt einen Längsschnitt entlang der Linie A-A in 8b. Erkennbar ist, dass die Adaptereinheit 11 eine Aufnahmehülse 13 mit einem Innenraum 15 aufweist. Die Aufnahmehülse 13 ist dazu eingerichtet, dass ein Lichtwellenleiterende in den Innenraum 15 eingeführt und darin fixiert werden kann.The 8b shows a cross section through an adapter unit according to the invention 11 and the 8a shows a longitudinal section along the line AA in 8b . It can be seen that the adapter unit 11 a receiving sleeve 13 with an interior 15th having. The receiving sleeve 13 is set up so that an optical fiber end into the interior 15th can be introduced and fixed therein.

Aus den Schnittdarstellungen der 8 wird erkennbar, das der Innenraum 15 der Aufnahmehülse 13 in diesem Ausführungsbeispiel - in Übereinstimmung mit sämtlichen zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen - einen kreisförmigen Querschnitt hat. Der Innenraum 15 ist demnach im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Querschnitte und Formen des Innenraums 15 der Aufnahmehülse 13 denkbar.From the sectional views of 8th becomes recognizable that the interior 15th the receiving sleeve 13 in this embodiment - in accordance with all the embodiments explained above - has a circular cross-section. The interior 15th is therefore essentially cylindrical. In principle, however, any other cross-sections and shapes of the interior are also possible 15th the receiving sleeve 13 conceivable.

Des Weiteren ist in der 8 erkennbar, dass die Adaptereinheit 11 eine in die Aufnahmehülse 13 integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung 17 aufweist. Die optoelektronische Koppeleinrichtung 17 umfasst in dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Lichtempfangseinrichtung 23 mit einer Photodiode. Die Lichtempfangseinrichtung 23 ist dazu eingerichtet, ein optisches Ausgangssignal aus dem in den Innenraum 15 eingeführten Lichtwellenleiterende auszukoppeln und aus dem optischen Ausgangssignal ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen. Des Weiteren zeigt die 8, dass die Adaptereinheit 11 auch in diesem Ausführungsbeispiel eine Kontaktierungseinrichtung 35 aufweist, die elektrisch signalleitend mit der optoelektronischen Koppeleinrichtung 17 verbunden ist. Über die Kontaktierungseinrichtung 35 kann die optoelektronische Koppeleinrichtung 17 zur Übertragung eines elektrischen Ausgangssignals von außen kontaktiert werden.Furthermore, in the 8th recognizable that the adapter unit 11 one in the receiving sleeve 13 integrated optoelectronic coupling device 17th having. The optoelectronic coupling device 17th includes in the in 8th embodiment shown a light receiving device 23 with a photodiode. The light receiving device 23 is set up to send an optical output signal from the into the interior 15th coupled out introduced optical fiber end and to generate an electrical output signal from the optical output signal. Furthermore, the 8th that the adapter unit 11 also in this embodiment a contacting device 35 has, which conduct electrically signals with the optoelectronic coupling device 17th connected is. Via the contacting device 35 can the optoelectronic coupling device 17th be contacted from the outside for the transmission of an electrical output signal.

Darüber hinaus ist aus der 8 ersichtlich, dass das Lichtwellenleiterende in axialer Richtung A in den Innenraum 15 einführbar ist und die Adaptereinheit eine senkrecht zu der axialen Richtung A verlaufende Ausdehnung D hat, die in diesem Ausführungsbeispiel 0,2 mm beträgt.In addition, from the 8th it can be seen that the optical fiber end in the axial direction A into the interior 15th can be inserted and the adapter unit has an extension D running perpendicular to the axial direction A, which in this exemplary embodiment is 0.2 mm.

Die Adaptereinheit 11 ist in dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel dazu eingerichtet, einen lichtführenden Kern des in den Innenraum der Aufnahmehülse eingeführten Lichtquellenleiters axial fluchtend zu der Lichtempfangseinheit 23 auszurichten. Zu diesem Zweck ist die Lichtempfangseinheit 23 in Bezug auf den kreisförmigen Querschnitt des Innenraums 15 der Aufnahmehülse 13 zentriert angeordnet und der Querschnitt des Innenraums 15 entspricht exakt dem Querschnitt eines in den Innenraum 15 einführbaren Lichtwellenleiters.The adapter unit 11 is in the in 8th The embodiment shown is set up to have a light-guiding core of the light source guide inserted into the interior of the receiving sleeve axially in alignment with the light receiving unit 23 align. For this purpose is the light receiving unit 23 in relation to the circular cross-section of the interior 15th the receiving sleeve 13 centered and the cross-section of the interior 15th corresponds exactly to the cross section of one in the interior 15th insertable fiber optic cable.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
FaserverbundbauteilFiber composite component
33
faseroptische Sensoreinrichtungfiber optic sensor device
55
Lichtwellenleiteroptical fiber
7a7a
erstes Lichtwellenleiterendefirst fiber optic end
7b7b
zweites Lichtwellenleiterendesecond fiber optic end
99
lichtführender Kernlight-guiding core
1111
AdaptereinheitAdapter unit
11 a11 a
erste Adaptereinheitfirst adapter unit
11b11b
zweite Adaptereinheitsecond adapter unit
1313
AufnahmehülseReceiving sleeve
1515th
Innenrauminner space
1717th
optoelektronische Koppeleinrichtungoptoelectronic coupling device
1919th
FaserlageFiber layer
2121st
LichtsendeeinheitLight emitting unit
2323
LichtempfangseinheitLight receiving unit
2525th
elektrische Leitungsanordnungelectrical line arrangement
2727
äußere Oberfläche des Faserverbundbauteilsouter surface of the fiber composite component
2929
Dornmandrel
3131
VerdrahtungsleitungWiring line
3333
elektrisch leitfähige Materialschichtelectrically conductive material layer
3535
KontaktierungseinrichtungContacting device
3737
Platinecircuit board
3939
LEDLED
4141
Faserbündel (Roving)Fiber bundle (roving)
AA.
axiale Richtungaxial direction
DD.
Ausdehnungexpansion

Claims (25)

Faserverbundbauteil (1), hergestellt aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält, mit einer faseroptischen Sensoreinrichtung (3), die einen Lichtwellenleiter (5) aufweist, der sich von einem ersten Lichtwellenleiterende (7a) bis zu einem zweiten Lichtwellenleiterende (7b) erstreckt und einen lichtführenden Kern (9) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (3) mindestens eine Adaptereinheit (11) aufweist, die - eine Aufnahmehülse (13) mit einem Innenraum (15) aufweist, wobei eines der Lichtwellenleiterenden (7a, 7b) in den Innenraum (15) eingeführt und darin fixiert ist, und - eine in die Aufnahmehülse (13) integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung (17) aufweist, die eine Lichtsendeeinheit (21) und/oder eine Lichtempfangseinheit (23) umfasst und dazu eingerichtet ist, zur Übertragung eines elektrischen Eingangssignals und/oder eines elektrischen Ausgangssignals elektrisch kontaktiert zu werden, wobei die Lichtsendeeinheit (21) dazu eingerichtet ist, aus dem elektrischen Eingangssignal ein optisches Eingangssignal zu erzeugen und das optische Eingangssignal in den Lichtwellenleiter (5) einzukoppeln, und wobei die Lichtempfangseinheit (23) dazu eingerichtet ist, ein optisches Ausgangssignal aus dem Lichtwellenleiter (5) auszukoppeln und aus dem optischen Ausgangssignal das elektrische Ausgangssignal zu erzeugen, wobei sowohl der Lichtwellenleiter (5) als auch die mindestens eine Adaptereinheit (11) in das Faserverbundbauteil (1) eingebettet sind und das Faserverbundbauteil (1) eine elektrische Leitungsanordnung (25) aufweist, welche die optoelektronische Koppeleinrichtung (17) mit einer äußeren Oberfläche (27) des Faserverbundbauteils (1) zur Übertragung des elektrischen Eingangssignals und/oder des elektrischen Ausgangssignals verbindet.Fiber composite component (1) made from a fiber composite material containing a fiber material and a matrix material, with a fiber optic sensor device (3) which has an optical waveguide (5) extending from a first optical waveguide end (7a) to a second optical waveguide end (7b ) and has a light-guiding core (9), characterized in that the sensor device (3) has at least one adapter unit (11) which - has a receiving sleeve (13) with an interior (15), one of the optical waveguide ends (7a, 7b) is introduced into the interior space (15) and fixed therein, and - has an optoelectronic coupling device (17) integrated into the receiving sleeve (13), which comprises a light transmitting unit (21) and / or a light receiving unit (23) and is set up for this purpose to be electrically contacted for the transmission of an electrical input signal and / or an electrical output signal, wherein the light transmitter unit ( 21) is set up to generate an optical input signal from the electrical input signal and to couple the optical input signal into the optical waveguide (5), and the light receiving unit (23) is set up to couple and output an optical output signal from the optical waveguide (5) the optical output signal to generate the electrical output signal, wherein both the optical waveguide (5) and the at least one adapter unit (11) are embedded in the fiber composite component (1) and the fiber composite component (1) has an electrical line arrangement (25), which the optoelectronic Coupling device (17) connects to an outer surface (27) of the fiber composite component (1) for transmitting the electrical input signal and / or the electrical output signal. Faserverbundbauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (3) mindestens eine erste Adaptereinheit (11a) und eine zweite Adaptereinheit (11 b) aufweist, wobei - die optoelektronische Koppeleinrichtung (17) der ersten Adaptereinheit (11a) eine Lichtsendeeinheit (21) umfasst und das erste Lichtwellenleiterende (7a) in den Innenraum (15) der Aufnahmehülse (13) der ersten Adaptereinheit (11a) eingeführt und darin fixiert ist und - die optoelektronische Koppeleinrichtung (17) der zweiten Adaptereinheit (11bg) eine Lichtempfangseinheit (23) umfasst und das zweite Lichtwellenleiterende (7b) in den Innenraum (15) der Aufnahmehülse (13) der zweiten Adaptereinheit (11b) eingeführt und darin fixiert ist.Fiber composite component (1) according to Claim 1 , characterized in that the sensor device (3) has at least a first adapter unit (11a) and a second adapter unit (11b), wherein - the optoelectronic coupling device (17) of the first adapter unit (11a) comprises a light transmission unit (21) and the first The optical waveguide end (7a) is inserted into the interior (15) of the receiving sleeve (13) of the first adapter unit (11a) and fixed therein and - the optoelectronic coupling device (17) of the second adapter unit (11bg) comprises a light receiving unit (23) and the second optical waveguide end (7b) is introduced into the interior (15) of the receiving sleeve (13) of the second adapter unit (11b) and fixed therein. Faserverbundbauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Lichtwellenleiter (5) mindestens ein Faser-Bragg-Gitter eingeschrieben ist.Fiber composite component (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that at least one fiber Bragg grating is inscribed in the optical waveguide (5). Faserverbundbauteil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Lichtwellenleiter (5) mehrere örtlich verteilt angeordnete Faser-Bragg-Gitter eingeschrieben sind, wobei die Faser-Bragg-Gitter so eingerichtet sind, dass jedes Faser-Bragg-Gitter Licht einer anderen Wellenlänge reflektiert.Fiber composite component (1) according to Claim 3 , characterized in that several locally distributed fiber Bragg gratings are inscribed in the optical waveguide (5), the fiber Bragg gratings being set up so that each fiber Bragg grating reflects light of a different wavelength. Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinheit (11) dazu einrichtet ist, den Kern (9) des in den Innenraum (15) der Aufnahmehülse (13) eingeführten Lichtwellenleiters (5) axial fluchtend zu der Lichtsendeeinheit (21) und/oder zu der Lichtempfangseinheit (23) auszurichten.Fiber composite component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the adapter unit (11) is set up to axially align the core (9) of the optical waveguide (5) introduced into the interior (15) of the receiving sleeve (13) with the light transmitter unit (21) and / or to align with the light receiving unit (23). Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsendeeinheit (21) und/oder die Lichtempfangseinheit (23) in Bezug auf den Querschnitt des Innenraums (15) der Aufnahmehülse (13) zentriert angeordnet ist.Fiber composite component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the light transmitting unit (21) and / or the light receiving unit (23) is arranged centered with respect to the cross section of the interior (15) of the receiving sleeve (13). Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinheit (11) sowohl eine Lichtsendeeinheit (21) als auch eine Lichtempfangseinheit (23) umfasst und eine optische Verzweigungseinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, - das optische Eingangssignal von der Lichtsendeeinheit (21) zum Kern (9) des in den Innenraum (15) der Aufnahmehülse (13) eingeführten Lichtwellenleiters (5) zu leiten und - das optische Ausgangssignal vom Kern (9) des in den Innenraum (15) der Aufnahmehülse (13) eingeführten Lichtwellenleiters (5) zu der Lichtempfangseinheit (23) zu leiten.Fiber composite component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the adapter unit (11) comprises both a light transmitting unit (21) and a light receiving unit (23) and comprises an optical branching unit which is set up to - the optical input signal from the To conduct the light transmission unit (21) to the core (9) of the optical waveguide (5) introduced into the interior (15) of the receiving sleeve (13) and - the optical output signal from the core (9) of the into the interior (15) of the receiving sleeve (13) introduced optical waveguide (5) to guide the light receiving unit (23). Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Bestandteile der Adaptereinheit (11), insbesondere die Aufnahmehülse (13) und die optoelektronische Koppeleinrichtung (17), temperaturbeständig gegen Temperaturen von mehr als 75 °C, insbesondere mehr als 100 °C, insbesondere mehr als 125 °C, insbesondere mehr als 150 °C, insbesondere mehr als 200 °C, insbesondere mehr als 250 °C, insbesondere mehr als 300 °C, insbesondere mehr als 350 °C, insbesondere mehr als 400 °C sind.Fiber composite component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that all components of the adapter unit (11), in particular the receiving sleeve (13) and the optoelectronic coupling device (17), temperature-resistant to temperatures of more than 75 ° C, in particular more than 100 ° C, in particular more than 125 ° C, in particular more than 150 ° C, in particular more than 200 ° C., in particular more than 250 ° C., in particular more than 300 ° C., in particular more than 350 ° C., in particular more than 400 ° C. Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtwellenleiterende (7a, 7b) in axialer Richtung (A) in den Innenraum (15) eingeführt ist und die Adaptereinheit (11) mindestens eine senkrecht zu der axialen Richtung verlaufende Ausdehnung (D) hat, die höchstens 1,0 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,5 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,4 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,3 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,2 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,1 mm beträgt.Fiber composite component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical waveguide end (7a, 7b) is inserted in the axial direction (A) into the interior (15) and the adapter unit (11) has at least one extension perpendicular to the axial direction (D) which is at most 1.0 mm, in particular at most 0.5 mm, in particular at most 0.4 mm, in particular at most 0.3 mm, in particular at most 0.2 mm, in particular at most 0.1 mm. Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinheit (11) mindestens einen elektrisch leitfähigen Dorn (29) aufweist, der an die Aufnahmehülse (13) angesetzt ist und sich von der Aufnahmehülse (13) weg erstreckt, wobei der mindestens eine Dorn (29) die elektrische Leitungsanordnung (25) oder einen Teil hiervon bildet und den Faserverbundwerkstoff bis zu der äußeren Oberfläche (27) des Faserverbundbauteils (1) durchstößt.Fiber composite component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the adapter unit (11) has at least one electrically conductive mandrel (29) which is attached to the receiving sleeve (13) and extends away from the receiving sleeve (13), wherein the at least one mandrel (29) forms the electrical line arrangement (25) or a part thereof and pierces the fiber composite material up to the outer surface (27) of the fiber composite component (1). Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitungsanordnung (25) mindestens eine in das Faserverbundbauteil (1) eingebettete Verdrahtungsleitung (31) zur Übertragung des elektrischen Eingangssignals und/oder des elektrischen Ausgangssignals umfasst.Fiber composite component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical line arrangement (25) comprises at least one wiring line (31) embedded in the fiber composite component (1) for transmitting the electrical input signal and / or the electrical output signal. Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff mehrere Materialschichten aufweist, wobei mindestens eine der Materialschichten eine elektrisch leitfähige Materialschicht (33) ist, welche die elektrische Leitungsanordnung (25) oder einen Teil hiervon bildet.Fiber composite component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber composite material has several material layers, at least one of the material layers being an electrically conductive material layer (33) which forms the electrical line arrangement (25) or a part thereof. Faserverbundbauteil (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff ein elektrisch leitfähiges Fasermaterial aufweist und die elektrisch leitfähige Materialschicht (33) aus dem elektrisch leitfähigen Fasermaterial gebildet ist.Fiber composite component (1) according to Claim 12 , characterized in that the fiber composite material has an electrically conductive fiber material and the electrically conductive material layer (33) is formed from the electrically conductive fiber material. Faserverbundbauteil (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff als Hybridwerkstoff ausgebildet ist und neben dem Fasermaterial und dem Matrixmaterial ein elektrisch leitfähiges Metallmaterial aufweist, wobei die elektrisch leitfähige Materialschicht (33) aus dem Metallmaterial gebildet ist.Fiber composite component (1) according to Claim 12 or 13 , characterized in that the fiber composite material is designed as a hybrid material and, in addition to the fiber material and the matrix material, has an electrically conductive metal material, the electrically conductive material layer (33) being formed from the metal material. Faserverbundbauteil (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitungsanordnung (25) mehrere elektrische Leitungen umfasst und der Faserverbundwerkstoff mehrere elektrisch leitfähige Materialschichten (33) aufweist, die elektrisch gegeneinander isoliert sind und die elektrischen Leitungen der elektrischen Leitungsanordnung (25) oder einen Teil hiervon bilden.Fiber composite component (1) according to one of the Claims 12 to 14th , characterized in that the electrical line arrangement (25) comprises several electrical lines and the fiber composite material has several electrically conductive material layers (33) which are electrically isolated from one another and form the electrical lines of the electrical line arrangement (25) or a part thereof. Faserverbundbauteil (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff - mehrere Materialschichten mit sich abwechselnden Glasfaserschichten und Metallschichten, insbesondere Aluminiumschichten, aufweist, wobei die Metallschichten die elektrischen Leitungen der elektrischen Leitungsanordnung (25) oder einen Teil hiervon bilden, oder - mehrere Materialschichten mit elektrisch gegeneinander isolierten, sich abwechselnden Kohlenstofffaserschichten und Metallschichten, insbesondere Stahlschichten, aufweist, wobei die Metallschichten die elektrischen Leitungen der elektrischen Leitungsanordnung (25) oder einen Teil hiervon bilden.Fiber composite component (1) according to one of the Claims 12 to 15th , characterized in that the fiber composite material - has several material layers with alternating glass fiber layers and metal layers, in particular aluminum layers, wherein the metal layers form the electrical lines of the electrical line arrangement (25) or a part thereof, or - several material layers with electrically insulated against each other alternating carbon fiber layers and metal layers, in particular steel layers, wherein the metal layers form the electrical lines of the electrical line arrangement (25) or a part thereof. Faserverbundbauteil (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitungsanordnung (25) mehrere elektrische Leitungen umfasst und mindestens eine elektrisch leitfähige Materialschicht (33) mehrere elektrisch leitfähige Segmente aufweist, die elektrisch gegeneinander isoliert sind und jeweils eine elektrische Leitung der elektrischen Leitungsanordnung (25) bilden.Fiber composite component (1) according to one of the Claims 10 to 16 , characterized in that the electrical line arrangement (25) comprises several electrical lines and at least one electrically conductive material layer (33) has several electrically conductive segments which are electrically insulated from one another and each form an electrical line of the electrical line arrangement (25). Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundbauteil (1) an seiner Oberfläche (27) einen elektrischen Steckverbinder aufweist, der mit der elektrischen Leitungsanordnung (25) verbunden ist.Fiber composite component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber composite component (1) has an electrical connector on its surface (27) which is connected to the electrical line arrangement (25). Adaptereinheit (11) für eine einen Lichtwellenleiter (5) aufweisende faseroptische Sensoreinrichtung (3), wobei die Adaptereinheit (11) - eine Aufnahmehülse (13) mit einem Innenraum (15) aufweist, die dazu eingerichtet ist, dass ein Lichtwellenleiterende (7a, 7b) in den Innenraum (15) eingeführt und darin fixiert werden kann, und - eine in die Aufnahmehülse (13) integrierte optoelektronische Koppeleinrichtung (17) aufweist, die eine Lichtsendeeinheit (21) und/oder eine Lichtempfangseinheit (23) umfasst und dazu eingerichtet ist, zur Übertragung eines elektrischen Eingangssignals und/oder eines elektrischen Ausgangssignals von außen elektrisch kontaktiert zu werden, wobei die Lichtsendeeinheit (21) dazu eingerichtet ist, aus dem elektrischen Eingangssignal ein optisches Eingangssignal zu erzeugen und das optische Eingangssignal in den Lichtwellenleiter (5) einzukoppeln, und wobei die Lichtempfangseinheit (23) dazu eingerichtet ist, ein optisches Ausgangssignal aus dem Lichtwellenleiter (5) auszukoppeln und aus dem optischen Ausgangssignal das elektrische Ausgangssignal zu erzeugen, und - dazu eingerichtet ist, mit dem Lichtwellenleiter (5) eingebettet zu werden in ein aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält, hergestelltes Faserverbundbauteil (1).Adapter unit (11) for a fiber-optic sensor device (3) having an optical waveguide (5), the adapter unit (11) having a receiving sleeve (13) with an interior (15) which is set up so that an optical waveguide end (7a, 7b ) can be introduced into the interior space (15) and fixed therein, and - has an optoelectronic coupling device (17) integrated into the receiving sleeve (13), which comprises a light transmitting unit (21) and / or a light receiving unit (23) and is set up for this purpose to be electrically contacted from the outside for the transmission of an electrical input signal and / or an electrical output signal, the The light transmitting unit (21) is set up to generate an optical input signal from the electrical input signal and to couple the optical input signal into the optical waveguide (5), and the light receiving unit (23) is set up to couple an optical output signal from the optical waveguide (5) and to generate the electrical output signal from the optical output signal, and is set up to be embedded with the optical waveguide (5) in a fiber composite component (1) made from a fiber composite material containing a fiber material and a matrix material. Adaptereinheit (11) nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch die Merkmale der Adaptereinheit (11) der faseroptischen Sensoreinrichtung (3) eines Faserverbundbauteils (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8.Adapter unit (11) Claim 19 , characterized by the features of the adapter unit (11) of the fiber optic sensor device (3) of a fiber composite component (1) according to one of the Claims 5 to 8th . Adaptereinheit (11) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtwellenleiterende (7a, 7b) in axialer Richtung (A) in den Innenraum (15) einführbar ist und die Adaptereinheit (11) mindestens eine senkrecht zu der axialen Richtung verlaufende Ausdehnung (D) hat, die höchstens 1,0 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,5 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,4 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,3 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,2 mm beträgt, insbesondere höchstens 0,1 mm beträgt.Adapter unit (11) Claim 19 or 20th , characterized in that the optical waveguide end (7a, 7b) can be introduced into the interior space (15) in the axial direction (A) and the adapter unit (11) has at least one extension (D) running perpendicular to the axial direction which is at most 1, 0 mm, in particular at most 0.5 mm, in particular at most 0.4 mm, in particular at most 0.3 mm, in particular at most 0.2 mm, in particular at most 0.1 mm. Adaptereinheit (11) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinheit (11) mindestens einen elektrisch leitfähigen Dorn (29) aufweist, der an die Aufnahmehülse (13) angesetzt ist und sich von der Aufnahmehülse (13) weg erstreckt, wobei der mindestens eine Dorn (29) dazu eingerichtet ist, beim Herstellen des Faserverbundbauteils (1) den Faserverbundwerkstoff bis zu der einer äußeren Oberfläche (27) des Faserverbundbauteils (1) zu durchstoßen und die optoelektronische Koppeleinrichtung (17) mit der äußeren Oberfläche (27) des Faserverbundbauteils (1) zur Übertragung des elektrischen Eingangssignals und/oder des elektrischen Ausgangssignals zu verbinden.Adapter unit (11) according to one of the Claims 19 to 21st , characterized in that the adapter unit (11) has at least one electrically conductive mandrel (29) which is attached to the receiving sleeve (13) and extends away from the receiving sleeve (13), the at least one mandrel (29) being set up for this purpose is to pierce the fiber composite material up to an outer surface (27) of the fiber composite component (1) during the manufacture of the fiber composite component (1) and the optoelectronic coupling device (17) with the outer surface (27) of the fiber composite component (1) for the transmission of the electrical To connect the input signal and / or the electrical output signal. Faseroptische Sensoreinrichtung (3) mit mindestens einer Adaptereinheit (11) nach einem der Ansprüche 19 bis 22 und einem Lichtwellenleiter (3), der sich von einem ersten Lichtwellenleiterende (7a) bis zu einem zweiten Lichtwellenleiterende (7b) erstreckt, wobei eines der Lichtwellenleiterenden (7a, 7b) in den Innenraum (15) der Aufnahmehülse (13) der Adaptereinheit (11) eingeführt und darin fixiert ist und wobei die faseroptische Sensoreinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, eingebettet zu werden in ein aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält, hergestelltes Faserverbundbauteil (1).Fiber-optic sensor device (3) with at least one adapter unit (11) according to one of the Claims 19 to 22nd and an optical waveguide (3) which extends from a first optical waveguide end (7a) to a second optical waveguide end (7b), one of the optical waveguide ends (7a, 7b) entering the interior (15) of the receiving sleeve (13) of the adapter unit (11 ) is introduced and fixed therein and wherein the fiber optic sensor device (3) is set up to be embedded in a fiber composite component (1) made from a fiber composite material that contains a fiber material and a matrix material. Faseroptische Sensoreinrichtung (3) nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch die Merkmale der faseroptischen Sensoreinrichtung (3) eines Faserverbundbauteils (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4.Fiber optic sensor device (3) according to Claim 23 , characterized by the features of the fiber optic sensor device (3) of a fiber composite component (1) according to one of the Claims 2 to 4th . Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (1) aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Aushärten des Matrixmaterials eine faseroptische Sensoreinrichtung (3) nach Anspruch 23 oder 24 in das Faserverbundbauteil (1) eingebettet wird.Method for producing a fiber composite component (1) from a fiber composite material which contains a fiber material and a matrix material, characterized in that, before the matrix material cures, a fiber-optic sensor device (3) after Claim 23 or 24 is embedded in the fiber composite component (1).
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