Qualitätssicherung von textilen Kohlenstofffaser-Preforms mittels prozessintegrierter Wirbelstromsensor-Arrays
Dietrich Berger
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erfoschung eines Messsystems, mit dem die Qualität von textilen Halbzeugen in der Fertigung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen sichergestellt werden kann. Das Messverfahren basiert auf dem Prinzip der Wirbelstromprüfung, das die elektrische Leitfähigkeit der geprüften Kohlenstofffasern ausnutzt. Dabei werden mehrere elektrische Spulen derart angeordnet, dass sie in die Formwerkzeuge der betrachteten Herstellungsprozesse integriert werden können. Durch elektrische Verschaltung der Spulen kann dieses sog. Spulenarray derart betrieben werden, dass während der Umformung eines textilen Halbzeugs Informationen über seinen Aufbau gewonnen werden können. Im Gegensatz zu bestehenden Systemen zeichnet sich dieser Ansatz folglich durch eine hohe Prozessnähe aus.
Die Gestaltung von Spulenarrays bietet zahlreiche Möglichkeiten, die sich allerdings negativ auf das Signalübertragungsverhalten innerhalb des Sensors auswirken können. Deswegen wurde zur Bewertung der denkbaren Gestaltungsmöglichkeiten eine experimentelle Methode verwendet, die die Einflüsse verschiedener Sensorbauformen und -Anordnungen auf das Übertragungsverhalten betrachtet. Auf Basis der dabei gewonnenen Ergebnisse werden prototypische Sensorarrays entwickelt und erprobt. Neben der Identifikation und Bewertung verschiedener Signalauswertungsverfahren wird zudem die Messunsicherheit nach VDA Band 5.1 ermittelt. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse weisen auf die Notwendigkeit zusätzlicher Auswertemethoden, die neben der Messung von Faserbündelorientierungen die Erkennung einzelner, lokaler Defekte in der Fertigung erlaubt. Dafür wird eine sog. Support Vector Machine implementiert mit der sich Defekte nach Typ und Größe klassifizieren lassen.
