In dieser Dissertation wird eine prozessbezogene Topographiebewertungsmethode der Schleifwerkzeugoberfläche entwickelt. Zur Messung wird ein Verfahren auf Basis der Lasertriangulation entwickelt und in eine gängige Werkzeugschleifmaschine implementiert. Darüber hinaus werden Topographiewerte definiert, die den Verschleißzustand des Schleifwerkzeugs wiedergeben. Darauf basierend wird eine Datenbank angelegt. Das entwickelte Messverfahren bietet die Option Schleif- und Konditionierwerkzeugressourcen einzusparen. Eine Anpassung des Prozesses oder ein gezielter Start von Hilfsprozessen ermöglicht es, Prozesszeiten und Ausschussteile zu minimieren. Darüber hinaus wird die entstehende Werkstückoberfläche vorhergesagt. Dies implementiert einen neuen Schritt zur Qualitätssicherung, ohne notwendige Prozessunterbrechung. Die neuartige kennwertbasierte Topographiemessung schafft die Möglichkeit, die Standzeit der Schleifwerkzeuge um bis zu 25 % zu erhöhen, ohne an Produktivität einzubüßen.
Aktualisiert: 2023-04-14
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In dieser Dissertation wird eine prozessbezogene Topographiebewertungsmethode der Schleifwerkzeugoberfläche entwickelt. Zur Messung wird ein Verfahren auf Basis der Lasertriangulation entwickelt und in eine gängige Werkzeugschleifmaschine implementiert. Darüber hinaus werden Topographiewerte definiert, die den Verschleißzustand des Schleifwerkzeugs wiedergeben. Darauf basierend wird eine Datenbank angelegt. Das entwickelte Messverfahren bietet die Option Schleif- und Konditionierwerkzeugressourcen einzusparen. Eine Anpassung des Prozesses oder ein gezielter Start von Hilfsprozessen ermöglicht es, Prozesszeiten und Ausschussteile zu minimieren. Darüber hinaus wird die entstehende Werkstückoberfläche vorhergesagt. Dies implementiert einen neuen Schritt zur Qualitätssicherung, ohne notwendige Prozessunterbrechung. Die neuartige kennwertbasierte Topographiemessung schafft die Möglichkeit, die Standzeit der Schleifwerkzeuge um bis zu 25 % zu erhöhen, ohne an Produktivität einzubüßen.
Aktualisiert: 2023-04-14
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Im Rahmen des Entwicklungsprojekts wurde ein Messsystem zur automatisierten und bildgebenden Prüfung komplex geformter CFK-Bauteile realisiert. Hierbei wird zunächst die Bauteilgeometrie automatisiert mittels optischer Methoden erfasst. Die resultierenden Ergebnisse dienen anschließend als Eingangsinformation für die eigentliche Wirbelstromprüfung zur Fehlstellendetektion. Durch Kombination der Geometrie- und Fehlstellenermittlung fungiert ein dreidimensionales Ergebnisbild als Grundlage für die Bewertung. Eine autonome Auswertung auf Basis künstlicher Intelligenz, die anwenderseitig angepasst und erweitert werden kann, klassifiziert abschließend die Bauteilqualität unter Berücksichtigung von zuvor festgelegten Bewertungskriterien.
Das entwickelte System eignet sich vor allem zur in-service-Prüfung, bei der i. d. R. kein Zugang zu für die Wirbelstromprüfung erforderlichen CAD-Zeichnungen der Bauteile bestehen. Gleichermaßen sind produktionsbegleitende Prüfungen möglich, wobei aufgrund des hohen Automatisierungsverfahrens hochspezialisiertes Fachpersonal zur Ergebnisauswertung und -interpretation explizit nicht erforderlich ist.
Im Rahmen des Projekts gelang es verschiedene CFK-typische Merkmale wie Delaminationen, Ondulationen und thermische Schädigungen infolge hoher Spannungen, wie sie etwa bei Blitzeinschlägen im Luftfahrt- und Windkraftbereich vorkommen, mit einer hohen Auffindwahrscheinlichkeit zu detektieren.
Aktualisiert: 2022-09-01
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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Methoden zur Schadensdetektion sowie der Charakterisierung von kaltgasgespritzten Funktionsschichten auf Leichtbaustrukturen anhand akustischer und optischer Messtechnik. Dabei wird detailliert auf die Methoden sowie Grenzen der Verfahren eingegangen und aufgezeigt, inwieweit eine entsprechende Evaluierung der Funktionsschichten möglich ist. Hierzu wird nach einer kurzen Einführung in die Grundlagen der Analyse von Körperschallsignalen sowie deren Anwendungsbereiche, auf die diversen Untersuchungen im Rahmen der Arbeit hinsichtlich einer Schadensdetektion sowie Charakterisierung der Schichtdicke eingegangen. Für die Analysen wurden eine Vielzahl an Versuchen durchgeführt und die entsprechenden Proben metallografisch untersucht. Die während der Beschichtung der Strukturen aufgezeichneten Körperschallsignale sind durch verschiedenste Verarbeitungsschritte, wie die schwellwertbasierte Extraktion der Messdaten, die prozesszeitadaptive Effektivwertbildung oder auch Filterung der Messdaten verarbeitet worden.
Zur Schadensdetektion der Funktionsschichten werden verschiedenste Kenngrößen aus dem Zeit- wie auch aus dem Frequenzbereich auf deren Eignung hin zur Überwachung der erzielten Schichtqualität durch den Abgleich mit den erzeugten metallografischen Untersuchungen analysiert und bewertet.
Für die Charakterisierung der Schichtdicke wird ein neues Verfahren beschrieben, dass eine, im Rahmen dieser Arbeit, sowohl quantitative sowie qualitative Rekonstruktion der Schichtdicke unter Zuhilfenahme von a priori Wissen bzgl. der applizierten Schichten durch die Analyse der aufgezeichneten Schallemissionssignalen zulässt. Ebenso werden die aktuellen Herausforderungen dargestellt, die sich bei der Bestimmung der Schichtdicke durch die Analyse der Körperschallsignale ergeben. Des Weiteren werden ein optisches Messsystem, die durchgeführten Datenverarbeitungsschritte sowie die Kalibrierung des Systems vorgestellt, mit dem eine quantitative Bestimmung der Schichtdicke am Realbauteil durchgeführt werden kann. Abschließend erfolgt die Bestimmung der Schichtdicke am Realbauteil im Abgleich mit einer metallografischen Analyse.
Aktualisiert: 2021-10-21
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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Methoden zur Schadensdetektion sowie der Charakterisierung von kaltgasgespritzten Funktionsschichten auf Leichtbaustrukturen anhand akustischer und optischer Messtechnik. Dabei wird detailliert auf die Methoden sowie Grenzen der Verfahren eingegangen und aufgezeigt, inwieweit eine entsprechende Evaluierung der Funktionsschichten möglich ist. Hierzu wird nach einer kurzen Einführung in die Grundlagen der Analyse von Körperschallsignalen sowie deren Anwendungsbereiche, auf die diversen Untersuchungen im Rahmen der Arbeit hinsichtlich einer Schadensdetektion sowie Charakterisierung der Schichtdicke eingegangen. Für die Analysen wurden eine Vielzahl an Versuchen durchgeführt und die entsprechenden Proben metallografisch untersucht. Die während der Beschichtung der Strukturen aufgezeichneten Körperschallsignale sind durch verschiedenste Verarbeitungsschritte, wie die schwellwertbasierte Extraktion der Messdaten, die prozesszeitadaptive Effektivwertbildung oder auch Filterung der Messdaten verarbeitet worden.
Zur Schadensdetektion der Funktionsschichten werden verschiedenste Kenngrößen aus dem Zeit- wie auch aus dem Frequenzbereich auf deren Eignung hin zur Überwachung der erzielten Schichtqualität durch den Abgleich mit den erzeugten metallografischen Untersuchungen analysiert und bewertet.
Für die Charakterisierung der Schichtdicke wird ein neues Verfahren beschrieben, dass eine, im Rahmen dieser Arbeit, sowohl quantitative sowie qualitative Rekonstruktion der Schichtdicke unter Zuhilfenahme von a priori Wissen bzgl. der applizierten Schichten durch die Analyse der aufgezeichneten Schallemissionssignalen zulässt. Ebenso werden die aktuellen Herausforderungen dargestellt, die sich bei der Bestimmung der Schichtdicke durch die Analyse der Körperschallsignale ergeben. Des Weiteren werden ein optisches Messsystem, die durchgeführten Datenverarbeitungsschritte sowie die Kalibrierung des Systems vorgestellt, mit dem eine quantitative Bestimmung der Schichtdicke am Realbauteil durchgeführt werden kann. Abschließend erfolgt die Bestimmung der Schichtdicke am Realbauteil im Abgleich mit einer metallografischen Analyse.
Aktualisiert: 2022-06-23
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Aktualisiert: 2023-04-11
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Diese Arbeit beschreibt die Erforschung zweier Messeinrichtungen zur Inspektion von Riblet-strukturierten Oberflächen für die Überwachung deren Fertigungsprozesses. Die erste Messeinrichtung lässt sich in die Werkzeugmaschine integrieren, in der die Schleifscheiben für die Riblet-Fertigung abgerichtet werden. Die Messung der Oberflächentopographie der Riblet-Struktur erfolgt durch Lasertriangulation. Zur Vermeidung einer Beeinträchtigung der Messung durch das Kühlmittel, welches sich im gesamten Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine verteilt, erfolgte die Entwicklung eines neuen Messkonzeptes. Dabei wird die Schleifscheibe zur Messdurchführung in ein Kühlmittelbecken getaucht. Die Beleuchtung und Kameraaufnahme erfolgt ebenso durch das Kühlmittelbecken. Durch dieses Konzept ergeben sich, trotz Kühlmittel im Bearbeitungsraum, unbeeinflusste Messergebnisse. Außerdem ist ein neuer Auswertealgorithmus beschrieben, mit dessen Hilfe die Position der Laserlinie in den Kameraaufnahmen auch bei einem schlechten Signal/Rausch-Verhältnis zuverlässig bestimmbar ist. Der Algorithmus klassifiziert die Pixel in den Kameraaufnahmen in die Gruppen "Laserlinie" und "Streulichthintergrund". Zur Berechnung der Laserlinien-Position werden dann nur die Pixel einbezogen, die zur Laserlinie gehören. Für die Klassifizierung wurde außerdem eine Methode zur Verkürzung der Berechnungsdauer entwickelt. Diese Methode ermöglicht die Reduzierung von Iterationsdurchgängen durch Extrapolation des Klassifizierungsergebnisses. Im Rahmen der Entwicklung des Messsystems erfolgte auch eine detaillierte Untersuchung zur Messunsicherheit von mikroskopischer Lasertriangulation auf technischen Oberflächen. Die zweite Messeinrichtung eignet sich zur automatisierten Messung der Mikrostruktur auf Bauteilen mit hoher Oberflächenkrümmung. Die präzise Messung der Oberflächentopographie erfolgt dabei mittels konfokaler Mikroskopie. Außerdem enthält die Messeinrichtung ein, im Rahmen der Arbeit entwickeltes, Lichtmikroskop, dessen Arbeitsabstand bei konstanten Abbildungsmaßstab und Sichtfeld variierbar ist.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Aktualisiert: 2023-04-04
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