PMB 2D-Capa-Perm (Permeameter) Zuverlässiges System zur Messung der Permeabilität in Labor, Entwicklung, Qualitätssicherung von RTM-Anwendungen

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1 PMB 2D-Capa-Perm (Permeameter) Zuverlässiges System zur Messung der Permeabilität in Labor, Entwicklung, Qualitätssicherung von RTM-Anwendungen Das PMB-Permeameter misst mit höchster Präzision die Ausbreitung von Fließfronten in RTM-Fasermatten. Acht sternförmig angeordnete kapazitive Liniensensoren ermitteln die Geschwindigkeit der Ausbreitung des Harzes. Die Daten werden elektronisch erfasst und auf einem handelsüblichen PC zur Auswertung bereit gestellt. Die von PMB optimierte Spezial-Software visualisiert die Fließfront und berechnet die Permeabilität. Vorteile des 2D-Capa-Perm auf einen Blick Bewährtes und ausgereiftes System, reproduzierbare Ergebnisse. Kontinuierliche, lückenlose Messung. Verlauf der Fließfront zu beliebigen Zeitpunkten darstellbar. Optimiert auf elliptische Fließfronten. Prinzipiell alle Materialien (z.b. Glas, Carbon) prüfbar. Herausragende Eignung für Carbon. Hohe Redundanz, gute Plausibilitätsüberprüfung. Durch die Verwendung von acht Liniensensoren können Auswertungen über verschiedene Sensoren gerechnet werden. Dadurch werden z.b. asymmetrische Ausbreitung hervorragend detektiert. Hochwertigste Elektronik und Datenverarbeitung. Elektronik und PC in hochwertigem, klimatisiertem Schaltschrank (PC-Schrank). Oberfläche besonders eben, Sensoren bündig eingesetzt. Ersatzmedium Speiseöl : Einfache Versuche mit geringem Aufwand. Injektionsdrücke von 0 bis 10 bar, per Software einstellbar und von einem Proportionalventil auf diesen Wert geregelt. Form über Wärmeträgeröl bis 200 C temperierbar. Hervorragende Linearität der Sensoren. Analoges Messprinzip mit digitaler Erfassung und Auswertung. Auflösung virtuell unbegrenzt. Bewährte, hochwertige Verkabelung. Temperaturbeständig bis 200 C. Bedienerfreundliche und moderne Software zur Datenerfassung und Auswertung. Visuelle Darstellung zur Beobachtung der Versuche. Hohe Steifigkeit der Form durch Verwendung von hochfestem Aluminium, Oberfläche durch spezielle Hartanodisierung geschützt. Edelstahlform möglich. Harzinjektion: Gute Entformbarkeit auch von Anguss und Entlüftung. Service, Zukunftssicherheit: Das System wird zusammen mit dem IVW weiter entwickelt. PMB Präzisionsmaschinenbau Bobertag GmbH Sauerwiesen Kaiserslautern Fon: info@pmb-bobertag.de Web: Stand: von 5

2 Beschreibung des Gesamtsystems Das PMB-Permeameter ist ein bewährtes und patentiertes Konzept, welches hervorragend reproduzierbare Ergebnisse liefert. Im Institut für Verbundwerkstoffe Kaiserslautern (IVW) werden z.zt. zwei zu dieser Beschreibung baugleiche Systeme eingesetzt. Das System besteht aus: RTM-Form mit Oberform mit Anguss, Entlüftung und einem Temperatursensor, welcher über eine Anschlussbox an der Seite der Form an die Messelektronik angeschlossen wird. Außerdem befinden sich Hydraulikanschlüsse für die Temperierung mit Thermoöl an der Seite der Form. Unterform mit acht sternförmig angeordneten kapazitiven Liniensensoren, Druck- und Temperatursensoren, die über eine Anschlussbox an der Seite der Form an die Messelektronik angeschlossen werden. Außerdem befinden sich Hydraulikanschlüsse für die Temperierung mit Thermoöl an der Seite der Form. Rahmen zur Einstellung der Kavität zwischen Oberform und Unterform PC-Schrank mit Messelektronik, 9-kanalig Industrie-PC, Windows-7, Digitalisierung, Messsoftware CE / VDI konformer elektrischer Verkabelung Klimatisierung Die Oberfläche der Messzelle und der Sensoren ist mit einer extrem harten und elektrisch hervorragend isolierenden Beschichtung geschützt. Durch den Einsatz von Aluminium kann die Messzelle zügig und mit sehr gleichmäßiger Temperaturverteilung bis 200 C aufgeheizt werden. Als Alternative können Formen aus Edelstahl ohne Beschichtung vorgesehen werden. Das Messprinzip basiert auf dem Effekt der Dielektrizitätsänderung der Fasermatte bei Imprägnierung mit Kunstharz oder des einfach zu handhabenden Ersatzmediums Speiseöl. Dieser Effekt wird über acht sternförmig angeordnete kapazitive Liniensensoren direkt in einer sehr steifen, planparallelen Messzelle (RTM-Form) aus Aluminium oder Edelstahl gemessen. Bei der Injektion des Imprägniermediums breitet sich die Fließfront, abhängig von den Eigenschaften des Fasermaterials, mit unterschiedlicher Geschwindigkeit über die Liniensensoren aus. Die damit einhergehende Änderung der Kapazitäten wird elektronisch erfasst und für die Auswertung auf einen PC übertragen. Anhand der gemessenen Kapazitäten lässt sich der Fortschritt der Fließfront kontinuierlich beobachten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, z.b. mit Drucksensoren, werden durch diese analoge und somit stufenlose Erfassung Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse entscheidend gesteigert. Durch die kontinuierliche Beobachtung der Ausbreitungsellipsen lassen sich die Permeabilitäten zu jedem Zeitpunkt der Injektion berechnen. Durch dieses Messverfahren lassen sich also auch durchschnittliche Permeabilitäten aus einer Vielzahl von Werten bestimmen, die während des Injektionsverlaufs auftreten. Ebenso wird dabei auch die Gleichmäßigkeit der Permeabilität während der Injektion sichtbar, wodurch zusätzlich eine mögliche Formabweichung der Fließfront von einer Ellipse bestimmt werden kann (kreisförmig, ellipsenförmig, verzerrte Kreis- und Ellipsenformen). Das innovative Messverfahren bietet außerdem die Möglichkeit, durch weiterführende Auswertungen Erkenntnisse über das Aushärteverhalten der Harze zu gewinnen. 2 von 5

3 Elektronik Zur Messung sind in die Unterform acht kapazitive Liniensensoren bündig eingelassen, welche eine kontinuierliche, lückenlose Erfassung der Fließfront ermöglichen. Die acht Liniensensoren sind sternförmig angeordnet. Der Stern der Sensoren wird durch eine Ellipse umschrieben, wodurch sich als Vorteile ergeben: Sehr gute Messbarkeit beliebiger Fließfronten. Bei häufig zu beobachtenden elliptischen Fließfronten zusätzlich zeitliche Optimierung der Versuche. Quick-Shot : Bei elliptischen Fließfronten bleiben diese im Gelege erhalten, wodurch der Versuch neben der messtechnischen Auswertung nach Öffnen der Form auch optisch begutachtet werden kann. Bei Harzinjektion entstehen neben Messwerten also Platten mit sichtbaren Fließfronten zur zusätzlichen Dokumentation. Die kapazitiven Sensoren sind elektrisch isoliert, wodurch auch Messungen an elektrisch leitfähigen Materialien wie CFK sehr gute Ergebnisse liefern. Außerdem zeichnen sich die Sensoren durch eine hervorragende Linearität mit dem Fortschreiten der Fließfront aus. Durch einen mittig in der Unterform angeordneten Drucksensor wird der Injektionszeitpunkt sicher festgestellt. Der Injektiojnsdruck kann in der Software von 0 bis 10 bar eingestellt werden und wird von einem Proportionalventil auf diesen Wert geregelt. Temperatursensoren in der Ober- und Unterform gewährleisten eine gleichmäßige Temperierung der Formen. Die Verkabelung der Formen ist temperaturfest bis 200 C und mit hochwertigen Steckern und Kabeln von Lemo ausgerüstet. Durch den Einsatz analoger Messtechnik wird eine prinzipiell unendlich hohe Auflösung erreicht. In der Praxis beeinflussen die Versuchsparameter die Auflösung. Geschwindigkeit: Aus 800 Messwerten wird alle 0,5 Sekunden eine komplette Fließfront abgebildet. Als Option für zukünftige Weiterentwicklungen ist bereits die prinzipielle Möglichkeit mit zwei Sensoren gleichzeitig zu messen vorbereitet. Dadurch soll in zukünftigen Entwicklungsstufen die Messrate weiter beschleunigt werden. Die komplette Elektronik, das Netzteil zur Versorgung der Sensoren und der PC zur Datenerfassung und -verarbeitung sind in einem klimatisierten Industrie-PC-Schrank untergebracht. Durch den 19 -Ausbau des PC-Schranks lassen sich Standard 19 Industriegehäuse leicht und sicher einbauen. Die einzelnen Kanäle der Erfassungselektronik sind als Steckkarten realisiert, welche in ein 19 Gehäuse eingeschoben werden und somit leicht zugänglich sind. Die Anschlüsse mit hochwertigen Lemo Steckern für die Sensorkabel befinden sich in den Frontplatten der Erfassungskarten, was eine einfache Erweiterbarkeit und hervorragende Austauschbarkeit im Servicefall garantiert. Elektrisch isolierte Anschlussboxen an den Formen dienen zum einfachen Verbinden der Sensoren mit den Erfassungskarten. Das System enthält außerdem eine Software zur Steuerung, Aufzeichnung und Auswertung der Messung. Durch den Einsatz einer vollständigen Konfiguration mit acht Liniensensoren entsteht eine hohe Flexibilität der Auswertung. Durch die Auswahl geeigneter Sensortripel lassen sich auch ungewöhnliche Ausbreitungsformen ideal erfassen. Der Druck für den Anguss kann von der Software aus eingestellt werden und wird mittels eines Proportionalventils zuverlässig auf diesen Sollwert geregelt. 3 von 5

4 Mechanik Abbildung 1: Unterform mit Maßen. Abbildung 2: Oberform mit Maßen. Die RTM-Form ist zweiteilig ausgeführt. In der Unterform befinden sich die kapazitiven Liniensensoren und der mittige Drucksensor, in der Oberform befinden sich Anguss und Belüftung. Die Eigenschaften und Vorteile der Mechanik des PMB-Permeameters sind in Stichpunkten: Sehr hohe Steifigkeit durch hochfestes Aluminium, Maße der Formen 710x610x155mm und 710x610x135mm. Ausführung in Edelstahl möglich. Größe der Kavität 480x480mm. Maße der Hauptachsen der Sensoren 420x260mm, optimiert für elliptische Ausbreitung von Fließfronten. Kavitätshöhen, einstellbar über austauschbare Rahmen. Kavitätshöhen als Empfehlung: 1,5mm, 1,75mm, 2,0mm, 2,25mm, 2,5mm, 3,0mm, 3,5mm, 4,0mm, 5,0mm. Besonders ebene, planparallele Oberfläche. Sensoren bündig integriert. Kavität mit hoher Gleichmäßigkeit der Höhe von 5µm. Konsolen zur einfachen Montage an Formträger. Bohrungen/Kanäle zum gleichmäßigen Beheizen der Formen auf bis zu 200 C. Hochwertige Hydraulikanschlüsse für Wärmeträgeröl. Formen vom Formträger el. und thermisch isoliert durch eine besonders druckfeste Isolierplatte. Minimierte Wärmeverluste. Formen beschichtet mit hochwertiger Schutzschicht, extrem hart und verschleißfest. Ausführung in Edelstahl ohne Schutzschicht, da nicht nötig. Führungshülsen und -bolzen zum passgenauen Schließen der Form. Form im geschlossenen Zustand abgedichtet. Elektrische Anschlüsse (Sensoren) seitlich an isolierten Anschlusskästen. Anguss und Entlüftung optimiert auf gute Reinigungsmöglichkeit. Auch bei Harzinjektionen können ausgehärtete Reste sehr gut entfern werden. 4 von 5

5 Lieferumfang Oberform mit Temperatursensor Anguss und Entlüftung Hydraulikanschluss für Wärmeträgeröl Isolierplatte Anschlussbox für Temp-Sensor 2 Führungsdornen Unterform mit Temperatursensor 8 bündig eingebetteten kapazitiven Liniensensoren Drucksensor Hydraulikanschluss für Wärmeträgeröl Isolierplatte Anschlussbox für Temp-Sensor, kapazitiven Sensoren, Drucksensor 2 Führungshülsen Rahmen PC-Schrank mit Zur Kavitätseinstellung. Höhen individuell nach Kundenwunsch. Normgerechter Aufbau, Netzanschluss Spezial-Netzteil für Elektronik kapazitive Messelektronik 8 kanalig Messverstärker für Drucksensor Klemmenbox zum Anschluss der Signale an einen PC PC mit Messkarte, Tastatur, Maus, Monitor, Betriebssystem. Klimatisierung Ethernet-Buchse am Schrank Datenerfassungssoftware Druckregelventil zur Regelung des Injektionsdrucks durch die Software Hochwertige Verkabelung, temperaturfest bis 200 C, hochwertige Triaxstecker 5 von 5