Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) bieten hohes Leichtbaupotential für Automobile zu vergleichsweise hohen Material- und Herstellungskosten. In der betrachteten Prozesskette zur Fertigung von schalenförmigen CFK-Bauteilen in hohen Stückzahlen ist die Reduzierung der qualitätsbezogenen Kosten anzustreben. Die Fertigung flacher Carbonfaser-Halbzeuge, sogenannter Stacks, ist der erste Prozessschritt im Betrachtungsumfang der vorliegenden Arbeit. Die Stacks werden zu Binderpreforms und schließlich zu Karosseriebauteilen im Hochdruck Resin Transfer Moulding (HD-RTM) Verfahren weiterverarbeitet.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und prototypische Umsetzung eines Prüfkonzepts zur zerstörungsfreien Charakterisierung der Stacks. Hierdurch soll die automatisierte Qualitätsprüfung nach der Stackfertigung für ca. 9.000 Stacks pro Tag ermöglicht werden. Die Erarbeitung und Umsetzung des Prüfkonzepts basiert auf einem Reifegradmodell und ergänzend angewendeten Methoden. Im Prüfkonzept werden das Laser-Lichtschnittverfahren, das bildgebende Wirbelstromverfahren sowie eine vorhandene Zeilenkamera in Kombination mit dem Vakuumieren der Lagenaufbauten unter einer transparenten Folie für die Prüfaufgaben ausgewählt und bewertet.
Mit der realisierten Prototypen-Prüfzelle werden Stacks zerstörungsfrei charakterisiert und Versuche in der Prozesskette durchgeführt. Hierdurch können die Einflussgrenzen von Stack-Dickstellen im Binderpreforming und HD-RTM-Prozess ermittelt werden. Anhand einer Messsystemanalyse und Untersuchungen zur Klassifikationsleistung werden die Unsicherheiten des Verfahrens ermittelt. Die Ergebnisse der Entwicklung und Validierung sind Eingangsgrößen des Modells zur wirtschaftlichen Bewertung für drei Integrationsszenarien in die Stackfertigung.
Aktualisiert: 2023-03-23
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Aktualisiert: 2023-04-03
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Viele Entwicklungen in der Automobilindustrie haben aktuell zum Ziel, Emissionen zu reduzieren oder diese zu vermeiden. Ein Ansatz liegt in der Reduktion der Fahrzeugmasse durch den Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen. In einigen Branchen werden die faserverstärkten Kunststoffe bereits in kleineren Stückzahlen eingesetzt. Die Herausforderung besteht jedoch in der Übertragung der Prozesse in die Großserie. Hinsichtlich der Automatisierbarkeit und Herstellung von größeren Stückzahlen zeigt der Resin Transfer Moulding (RTM) Prozess vielversprechende Eigenschaften.
Das Preforming ist der Schlüsselprozess zur wirtschaftlichen Herstellung von hochbelastbaren Bauteilen in der RTM-Prozesskette. Beim Fokus auf schalenförmige, komplexstrukturierte Bauteile kommt vorzugsweise die Binder-Umformtechnik für das Preforming zum Einsatz. Dabei kann auf eine Vielzahl an Technologien zurückgegriffen werden. Die bauteilspezifische Auswahl der geeignetsten technologischen Lösung stellt hier eine große Herausforderung dar.
Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, durch eine Systematisierung des Auswahlablaufs die Identifizierung der Preformingtechnologie zu vereinfachen und die Planung der Fertigungsabläufe für das Preforming zu beschleunigen. Ausgangspunkt für den Ansatz ist die Bereitstellung der grundlegenden Informationen zu Geometrie, Technologien und dem Material in einer Wissensbasis. Für jedes Informationsfeld werden entsprechende Informationseinheiten - Features - bestimmt und miteinander kombiniert. Die aufgebaute Wissensbasis wird anschließend in den Planungsansatz integriert sowie in einem Planungstool abgebildet. Zuletzt wird der Gesamtansatz anhand einer aufgebauten Preformingstation und definierten Demonstratorbauteilen validiert.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Aktualisiert: 2023-04-04
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