Qualitätssicherung von textilen Kohlenstofffaser-Preforms mittels optischer Messtechnik

Dem großflächigen Einsatz kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe in der automobilen Serienproduktion stehen aktuell die hohen Herstellungskosten entgegen. Hierbei stellt der Preforming-Prozess, in welchem die Formgebung der Bauteile stattfindet, eine wesentliche Herausforderung dar. Zur Steigerung der Effizienz des Fertigungsprozesses ist daher u. a. der Einsatz von Inline-Messtechnik erforderlich. Aufgrund der biegeschlaffen sowie der stark reflektiven Eigenschaften der textilen Halbzeuge, stehen für den Preforming-Prozess aktuell kaum messtechnische Lösungen zur Wahl.

Zur Behebung des angeführten Defizits wurden in der vorliegenden Dissertation mögliche Defekte im Preforming-Prozess identifiziert. Hierauf basierend wurde die Geometrieabweichung als wesentliches Prüfmerkmal zur Bewertung von Preforms ausgewählt. Für die Geometrieerfassung von Preforms wurde nach einer systematischen Analyse geeigneter Messprinzipien eine 3D-Messstation basierend auf dem Laser-Lichtschnittprinzip entwickelt und realisiert. Für die Bewertung der Messunsicherheit bei der Erfassung von Preformoberflächen mittels der 3D-Messstation, wurde in der Dissertation eine Methodik basierend auf neu entwickelten kalibrierten Werkstücken erarbeitet. Für den Inline-Einsatz der Messtechnik wurden Strategien aufgezeigt. Neben der Taktzeitreduktion durch Systemoptimierung, wurde ein mehrstufiges Vorgehen über die Auswahl von Regions of Interest sowie die Entwicklung eines 2D-Prüfsystems vorgestellt. Abschließend konnte die Eignung der 3D-Messstation sowie der 2D-Prüfstation über eine Validierung anhand von Prüfkörpern mit eingebrachten Geometrieabweichungen nachgewiesen werden.