Automatische Prüfung von Carbonfaser-Tape-Gelegen zur Überführung in den digitalen Zwilling

Durch die zunehmende Verwendung von Bauteilen aus Kohlenstoff- oder Glasfaserverstärkten Kunststoffen gewinnt auch deren Qualitätssicherung stark an Bedeutung. Besonders bei sicherheitsrelevanten Teilen ist es entscheidend, dass Schwankungen der Materialeigenschaften in Breiten- und Längenrichtung detektiert und lückenlos dokumentiert werden können. Dabei gibt es bei unterschiedlichen Prozessschritten, von der Faser- oder Tape-Herstellung bis hin zur Konsolidierung oder der Umformung im Hybrid-Spritzguss verschiedene Ansätze zur Prüfung relevanter Eigenschaften.
Eigenschaften wie Fasergehalt, Tapedicke oder Homogenität können bereits in frühen Herstellungsschritten geprüft werden, um somit schon vor der Weiterverarbeitung wichtige Erkenntnisse über das Ausgangsmaterial zu erlangen. Die Herangehensweise und Ergebnisse zur Herstellung unidirektionaler (UD) Tapes wurden im vergangenen Jahr vorgestellt.
Wie sich die individuellen Eigenschaften einzelner Tapes in weiteren Verfahrensschritten auf die Qualität der daraus gefertigten Halbzeuge und Bauteile auswirken, ist dabei Gegenstand aktueller Forschung und bietet Möglichkeiten zur Optimierung.
In diesem Beitrag steht die Prüfung von konsolidierten Tape-Gelegen im Fokus. Dabei wird die Anwendbarkeit ausgewählter Testmethoden für den Prozessschritt diskutiert und es werden Ergebnisse vorgestellt. Des Weiteren wird ein Inlinesystem vorgestellt, das es erlaubt, die Tape-Gelege vor dem Hybrid-Spritzguss sowie die fertig hergestellten Bauteile zu prüfen und die dadurch erhaltenen Qualitätsdaten in einen digitalen Zwilling einzupflegen. Im Zuge dessen wird auch die einheitliche Bereitstellung von Daten unterschiedlicher Verfahren besprochen, da diese die Grundlage für die Zusammenführung aller Prüfdaten darstellt.