Sviluppo di tecniche di integrazione di sistemi di monitoraggio in fibra ottica per strutture aeronautiche

Structural Health Monitoring is a constantly evolving field. Development of FBG sensor and their peculiarity of being able to be influenced by the environment in which they are embedded has led to their gradual proliferation in the field of Smart Materials. Embedding FBG sensors in structural components allow technological monitoring both during production phase and during operating life. Technological development of embedded structures involves some critical points related to the management of optical fibers both in the phase of embedding and during the operating life of the manufactured components. Among these critical issues there is management of optical fibers's termination, because they need to be connected for interrogation. Another issue is related to invasivity of optical fibers with the host material which has led to the development of a ribbon tape, called “Quick-Pack”, which is a very thin and flexible glass fiber reinforced patch. This thesis is focused on finding solutions for these problems, developing technological solutions to embed connectors in composite laminates, and to realize “Quick-Pack” in which different FBG sensors in the same fiber are placed in different directions. In relation with this activity it has been realized a specifical equipment for individuation of FBG's positions, in order to a correct positioning of these sensors into the host material which has to be monitored.

Il monitoraggio strutturale è una materia in continua evoluzione. Lo sviluppo dei sensori in fibra ottica FBG e la loro peculiarità di poter rispondere ad alcune modifiche dell’ambiente in cui sono inseriti ha determinato il loro progressivo proliferare nel settore dei materiali intelligenti. L’inglobamento di sensori FBG in componenti strutturali consente di effettuare il monitoraggio sia durante la produzione sia durante la vita operativa dei componenti prodotti. La realizzazione tecnologica richiede tuttavia di affrontare problematiche relative all'invasività delle fibre ottiche sia in fase di inglobamento durante la realizzazione del manufatto, sia durante la vita operativa dei componenti realizzati. Uno degli aspetti critici è certamente la gestione delle terminazioni delle fibre ottiche, poiché le fibre uscenti dai componenti strutturali devono essere opportunamente connettorizzate per essere collegate agli strumenti di interrogazione ottica; un secondo aspetto riguarda l'invasività del materiale ospite sulle fibre, motivo per cui è stato sviluppato un supporto per le fibre in forma di nastro di tessuto di vetro: il “Quick-Pack”. Nel presente lavoro di tesi si è cercato di trovare soluzioni relative ai problemi sopracitati, studiando configurazioni per l'inglobamento di connettori per fibre ottiche all'interno di laminati in composito e gestendo da un punto di vista tecnologico la realizzazione di Quick-Pack con sensori disposti in diversi direzioni sulla medesima fibra. Funzionale a quest'ultima attività è stata la realizzazione di un'attrezzatura di dimensioni contenute in grado di individuare la posizione di sensori FBG, per una corretta collocazione degli stessi all'interno del componente da monitorare.