Überwachung der Produktion von Faserverbundbauteilen mit Sensoren zur Faserwinkelmessung Christian Eitzinger
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- Jakob Stefan Straub
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1 Überwachung der Produktion von Faserverbundbauteilen mit Sensoren zur Faserwinkelmessung Christian Eitzinger 17. Oktober 2013
2 Qualitätssicherung Faserverbundbauteile Messung von Gaps, Overlaps, Inline Prozeßkontrolle Steuerung von Ablegeprozessen Messung von Faserwinkeln auf CFK/GFK Bauteilen Qualitätssicherung für Sicht- und Strukturbauteile Prozeßoptimierung von Drapier- und Umformprozessen
3 Qualitätssicherung Ziele & Anforderungen Qualitätssicherung für Sichtbauteile Keine Einschlüsse, missing tows oder andere Defekte im Gewebe Keine Verzerrungen im Gewebe Faserwinkel ausgerichtet nach optischen Kriterien Qualitätssicherung für Strukturbauteile Sicherstellen der Festigkeit Faserwinkel müssen mit Konstruktion übereinstimmen Vollständige Dokumentation (Luftfahrt)
4 Qualitätssicherung Ziele & Anforderungen Typische Anforderungen Berührungslos Kontrolle in üblichen Taktzeiten (für 100% Kontrolle) Dicke einer Lage ab 0.1mm Faserwinkel mit Genauigkeiten ab 2 Häufig komplexe 3D-Formen Zentrales Problem: optische Eigenschaften von Kohle- und Glasfaser Technologien Lasertriangulation zur Messung von Gaps, Overlaps, Bildverarbeitung zur Faserwinkelmessung
5 Reflexionseigenschaften von Kohlefaser Spiegel trockenes UD tow prepreg UD tow
6 Lasertriangulation Funktionsprinzip Quelle:
7 Lasertriangulation Realisierung
8 Lasertriangulation Realisierung Sichtfeld (Objektivabhängig) x: mm z: mm 330 Profile / sec verstiftete Messspitze geringer Abstand Ablegerolle / Laserebene
9 Lasertriangulation Kalibrierung Umskalierung Pixel in metrische Größen Festlegung des Koordinatensystems
10 Lasertriangulation - Ergebnisse Gaps
11 Faserwinkelmessung FASERWINKELMESSUNG
12 Faserwinkelmessung Analyse von Geweben & Gelegen Segmentierung der Gewebe Detektion von Verzerrungen, Ondulationen Faserwinkel ist die charakteristische Größe
13 Faserwinkelmessung CFK Oberfläche Sensor Rohbilder Oberflächenrekonstruktion Segmentierung 0 π Merkmalsberechnung / Klassifikation Merkmalsbilder
14 Faserwinkelmessung Merkmalsbilder Rohbild Rohbild Azimuthwinkel Polarwinkel diffuse Ref. spiegelnde Ref. Faden Roving
15 Faserwinkelmessung Merkmalsbilder Rohbild diffus spiegelnd Faserbild Fehlerbild Gap
16 Faserwinkelmessung Kohlefaserbauteil mit Klarlack (RTM) Analyse von Geweben & Gelegen Segmentierung der Gewebe Detektion von Verzerrungen, Ondulationen Faserwinkel ist die charakteristische Größe
17 Faserwinkelmessung Faser sind nicht immer parallel zu den Segmentkanten z.b.: Verdrehung FASERWINKELMESSUNG
18 Faserwinkelmessung
19 Faserwinkelmessung Abmessungen Schnittstellen Gesichtsfeld FScan Auflösung 60µm max. polarer (vertikaler) Faserwinkel 20 max. Geschwindigkeit realistische Flächenleistung Steuerung und Auswertung Auswerterate (typ.) ø200 x 270 mm (DxH) Gig-Ethernet, RS-485, 12V 60x60mm, Ø80mm 1m/s 60mm bei 0.5m/s 0.03m²/s 60mm bei 30m/min 1.8m²/min auf PC, Notebook OnlineAuswertung und Klassifikation 10 bis 1000 Bilder/s
20 Faserwinkelmessung Evaluierung der Messgenauigkeit UD-trocken CFK-Gewebe trocken UD-prepreg Mittlerer Fehler bei einem Messfleck von 300x300µm²
21 Faserwinkelmessung Weiterentwicklung Projekt Fibremap Vollflächiges Scannen von Pre-forms und Bauteilen Roboterbasierte Prüfung Rückkopplung der Daten zum Prozess (z.b. Drapieren)
22 Faserwinkelmessung Gesucht Endanwender mit Interesse an Faserwinkelmessung Beteiligung am Projekt mit Testbeispielen 09/ / Kontakt Dr. Christian Eitzinger Profactor GmbH Im Stadtgut A Steyr-Gleink
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