DE102006049607B4

DE102006049607B4 - Herstellverfahren einer Sensorfolie

Info

Publication number: DE102006049607B4
Application number: DE102006049607A
Authority: DE
Inventors: Clemens Bockenheimer; Peter Kohl
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2026-10-21
Also published as: RU2442119C2; RU2009118995A; US20100071447A1; CN101529226B; EP2074405A2; US8490473B2; EP2074405B1; CN101529226A; WO2008046627A8; CA2662881A1; WO2008046627A3; BRPI0718419A2; DE102006049607A1; WO2008046627A2; WO2008046627B1; ATE491148T1; DE602007011087D1; JP2010507078A

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparative-Vacuum-Measurement-Verfahrens;
wobei das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist:
a) Auflegen der Sensorfolie (1) auf einer Temperfläche
b) Tempern der Sensorfolie (1) vor dem Einfräsen mit einer ersten Temperatur mit einer ersten Zeitdauer;
c) Abkühlen der Sensorfolie, mit einer zweiten Zeitdauer auf eine Umgebungstemperatur,
d) Einfräsen einer Galerie (2) mit einem vorbestimmten Galerieverlauf entlang einer Oberfläche der ein Kunststoffmaterial aufweisenden Sensorfolie (1) mittels einer Fräseinrichtung (3).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens, eine Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens, ein Prüfverfahren zum Prüfen von Oberflächenrissen eines Bauteils mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens, eine Verwendung einer Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche sowie ein Flugzeug mit einer Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens.
Measurement
Hintergrund der Erfindung
Bei Luftfahrzeugen ist es aufgrund von hohen Sicherheitsanforderungen notwendig, den Zustand der Struktur eines Flugzeugs zu kontrollieren. Treten beispielsweise Risse oder Brüche in der Struktur bzw. in einer Strukturoberfläche auf, muss dies erkannt und ggf. Reparaturmaßnahmen eingeleitet werden.
Eine Möglichkeit zur Untersuchung einer Rissbildung in Bauteilen bietet neben der konventionellen zerstörungsfreien Prüfung (zfP) das in den Fachkreisen bekannte Structural Health Monitoring (SHM) Verfahren. Unter der Structural Health Monitoring Methode versteht man eine Überwachung von Bauteilen mittels permanent integrierter Sensoren. Bei der konentionellen zfP hingegen werden die Sensoren nach der Prüfung wieder von der Bauteiloberfläche entfern. Mit Hilfe von SHM wird gegenüber der konventionellen zfP aufgrund der permanent integrierten Sensoren eine schnellere Strukturüberwachung erreicht, woraus reduzierte Wartungskosten und eine erhöhte Verfügbarkeit eines Flugzeuges resultieren.
Eine Technologie des SHM ist das in den Fachkreisen bekannte Comparativ Vacuum Measurement (CVM)-Verfahren. Ein Sensorsubstrat bzw. eine Sensorfolie weist dabei verschiedene Luft- und Vakuumkanäle, die sog. Galerien, auf, wobei die Luftgalerien einen Atmosphärendruck aufweisen und die Vakuumgalerien eine Unterdruck- bzw. eine Vakuumatmosphäre. Die Sensorfolie wird auf ein zu prüfendes Bauteil geklebt. Entsteht nun während des operationellen Betriebes der Flugzeugstruktur ein Riss auf der Oberfläche unterhalb des CVM-Sensors, so strömt Luft aus der Luftgalerie über den Riss in den Vakuumkanal. Die daraus resultierende Änderung der Druckdifferenz zwischen der Vakuumgalerie und der Luftgalerie wird gemessen als Signalträger für die Rißdetektion.
Bisher werden die Luft- und Vakuumkanäle auf der Sensorfolie mittels Replikaverfahren (Abgussverfahren) oder mittels Laserlithografie hergestellt. Beim Replikaverfahren wird zunächst eine Negativform hergestellt, welche die Vakuum- und Luftgalerien trägt. Anschließend wird ein monomeres oder oligomeres Reaktionsgemisch in die Form gegossen und dort ausgehärtet. Das resultierende Positiv ist der CVM-Sensor – eine Kunststoffolie, welche die Vakuum- und Luftgalerien trägt.
DE 10 2004 057 290 A1 beschreibt ein Einbringen der Vakuum- und Luftgalerien mit Hilfe von Laserlithografien in das Sensorsubstrat bzw. der Sensorfolie. Der Kunststoff bzw. das Polymer wird infolge des lokalen Wärmeeintrages durch den Laserstrahl verdampft. Das gewünschte Galeriemuster wird durch entsprechende Lateralbewegung des Lasers eingebracht. Die Tiefe des Oberflächenabtrags wird durch das Verhältnis von Vorschubgeschwindigkeit und Laserintensität sowie durch die Anzahl der Laserdurchgänge gesteuert. Dabei ist es äußerst schwierig die benötigte Laserstärke und den exakten Vorschub einzustellen, um die Tiefe der Galerien exakt einzustellen. Häufig sind mehrere Durchgänge notwendig, um die gewünschten Galerieformen zu erhalten.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensorfolie bereitzustellen, welche zur Anwendung des Comparativ-Vacuum-Measurement-Verfahrens geeignet ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorfolie und einer Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens, einem Prüfverfahren zum Prüfen von Oberflächenrissen eines Bauteils mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens, einer Verwendung der Sensorfolie zum Messen von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens und durch ein Flugzeug mit einer Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1, 16, 17 22 und 24 gelöst.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens geschaffen. Eine Galerie wird mit einem vorbestimmten Galerieverlauf entlang einer Oberfläche der Sensorfolie, welche ein Kunststoffmaterial aufweist, mittels einer Fräseinrichtung eingefräst.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird eine Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens bereitgestellt, wobei die Sensorfolie gemäß obigem Herstellverfahren hergestellt ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Prüfverfahren zum Prüfen von Oberflächenrissen eines Bauteils mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens geschaffen, wobei zum Prüfen eine Sensorfolie eingesetzt wird, welche mittels dem oben genannten Herstellverfahren hergestellt wird. Zunächst wird eine Klebeschicht mit einem Klebemittel auf eine Sensorfolienoberfläche aufgetragen. Die Sensorfolie wird auf einer Bauteiloberfläche aufgebracht. In der Galerie wird eine Vakuumatmosphäre bereitgestellt, wobei eine Änderung der Vakuumatmosphäre in der Galerie mittels einer Messvorrichtung gemessen wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird die oben beschriebene Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens verwendet.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Flugzeug mit einer oben beschriebenen Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens geschaffen.
Mit dem Herstellverfahren der Sensorfolien kann, anstatt von komplexen und teueren Lasertechniken eine Fräseinrichtung oder eine Mikrofräseinrichtung einen vorbestimmten Galerieverlauf entlang der Sensorfolienoberfläche erzeugen, so dass ein gewünschtes Muster an Galerien mit einer vorbestimmten Galerietiefe auf der Sensorfläche entsteht. Die spanabhebende Methode zur Herstellung der Galerien mittels des Fräsens ermöglicht im Vergleich zur Laserablation eine schnellere und günstigere Herstellmöglichkeit der Galerien. Dies ist darin begründet, dass die Betriebs- und Anschaffungskosten einer Laseranlage im Vergleich zu einer Fräs- oder Mikrofräseinrichtung hoch sind. Zudem wird für die Laserablation ein hoher Zeitaufwand benötigt, da die Tiefe der Galerien durch eine komplexe Steuerung hinsichtlich verschiedenster Parameter vorgenommen werden muss. So muss zur Erreichung einer bestimmten Tiefe einer Galerie Vorschubgeschwindigkeit in Verbindung mit der Laserintensität äußerst exakt ausgerichtet werden, um die Galerietiefe zu erreichen. Um eine vorbestimmte Tiefe oder Breite der Galerien zu erreichen, muss der Laser teilweise mehrmals den Galerieverlauf durchlaufen, so dass das gewünschte Ergebnis erzielt wird. Mittels der Fräseinrichtung kann mit nur einem Durchlauf die gewünschte Galerietiefe und Breite erreicht werden, indem beispielsweise der Fräskopf exakt danach ausgerichtet ist. Somit können Produktionszeit und -kosten eingespart werden.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Kanten der Galeriewandungen äußerst glatt ausgeführt werden, um somit die Dichtigkeit zwischen der Bauteiloberfläche und der Sensorfolie einzustellen und um somit einen möglichen Luftaustausch bzw. möglichst kleine Risse in der Oberfläche messen zu können. Bei der Laserablation kondensieren an den Kantender Galeriewandungen zumeist grobkörnige Verdampfungsprodukte aus dem Ablationsprozeß. Im Vergleich zu der Laserablation kann mittels des Herstellverfahrens mit Mikrofräsung eine glättere Kanten der Galeriewandung erzielt werden als mit der Laserablation. Dies führt zu einer deutlich zuverlässigeren Messung.
Unter dem Begriff „Galerie" wird eine Nut bzw. ein Kanal oder eine Durchgangsnut verstanden, welche in ihrer Tiefe variiert oder durch das Material der Sensorfolie hindurchstößt. Mittels des Mikrofräsens kann eine definierte Breite der Galerie von 100 bis 250 Mikrometer bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird die Sensorfolie auf einen Vakuumtisch aufgelegt und zum Befestigen der Sensorfolie ein Vakuum auf dem Vakuumtisch erzeugt. Damit kann die Sensorfolie äußerst genau und schonend zur Bearbeitung bzw. zum Fräsen befestigt werden. Ohne weitere Hilfsmittel kann die Sensorfolie dabei allein durch den entstehenden Unterdruck befestigt werden, ohne eine Verformung der Sensorfolie während des Bearbeitens zu erhalten.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fräseinrichtung eingerichtet, mittels Hochdrehzahlfräsens die Galerie einzufräsen, wobei die Fräseinrichtung eine Drehzahl von 19.000 bis 21.000 Umdrehungen pro Minute aufweist. Mit steigender Drehzahl kann die Glätte der Galeriewände verbessert werden, so dass später eine exaktere Messung von Rissen vorgenommen werden kann. Dabei ist nur ein Fertigungsdurchgang notwendig, um die Glätte zu erreichen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird die Sensorfolie zunächst vor dem Einfräsen mit einer ersten Temperatur mit einer ersten Zeitdauer getempert. Anschließend wird mit einer zweiten Zeitdauer die Sensorfolie auf eine Umgebungstemperatur abgekühlt. Kunststoffe können aufgrund des Temperns verbesserte Struktureigenschaften für das Fräsen aufweisen. Tempern bedeutet, dass ein Festkörper auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur erhitzt wird. Dies geschieht in einer ersten Temperatur und einer ersten Zeitdauer, wobei Strukturdefekte ausgeglichen werden und die Nah- und Fernordnung einer geringeren freien Enthalpie streben. Nach dem Erhitzen bzw. des Temperns mit der ersten Temperatur und der ersten Zeitdauer wird die Sensorfolie langsam auf die Umgebungstemperatur mit einer zweiten Zeitdauer abgekühlt. Da Kunststoffe oftmals recht zäh sind, kann mit dem Tempern eine verbesserte Spanbarkeit des Kunststoffs erreicht werden. Infolge der Temperung kommt es zu einer Materialverhärtung des Kunststoffs und damit zu einer Abnahme der Zähigkeit. Diese Zähigkeitsabnahme des Kunststoffs ist auf den durch die Temperung verursachten Teilkristallisationsprozess des Kunststoffs bzw. der Polymere zurückzuführen. Somit kann eine Materialeigenschaft des Kunststoffs, wie beispielsweise die Zähigkeit oder die Verwölbung, verbessert werden, so dass die Weiterverarbeitung deutlich vereinfacht und verbessert wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird die Sensorfolie mit der ersten Temperatur bei ca. 280° bis 320° und einer ersten Zeitdauer von 8 bis 12 Minuten getempert.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Galerie mit einer vordefinierten Tiefe in die Sensorplatte eingefräst. Mittels des Einfräsens kann eine vordefinierte Tiefe eingestellt werden. Die vordefinierte Tiefe kann dabei je nach Dicke der Sensorplatte 25 bis 100 Mikrometer aufweisen. Im Vergleich zur Galerieerzeugung durch Laserablation kann mittels des Fräsverfahrens eine vordefinierte Tiefe eingestellt werden und beispielsweise mittels eines Durchgangs die Tiefe der Galerie abgetragen werden. Eine mehrfache Wiederholung ist nicht notwendig, so dass äußerst zügig und kostensparend eine Galerie in der Sensorfolie erzeugt werden kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird eine Galerie derart eingefräst, dass ein Durchgangskanal mit dem vorbestimmten Galerieverlauf entlang der Sensorfolie gebildet wird. Anschließend wird eine Versiegelungsschicht auf einer Seite des Durchgangskanal aufgetragen. Nach Auftragung der Versiegelungsschicht auf einer Seite des Durchgangskanals wird ebenfalls eine Galerie erhalten, welche eine Tiefe entsprechend der Dicke der Sensorfolie aufweist. Bei Bildung eines Durchgangskanals muss nicht auf eine bestimmte vordefinierte Tiefe geachtet werden, sondern es kann einfach ein Durchgangskanal ohne Rücksicht auf die Tiefe gefräst werden. Somit können Zeit und Kosten eingespart werden, da nicht auf eine vorbestimmte Tiefe Rücksicht genommen werden muss.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird während des Fräsens mittels einer Blasdüse die beim Fräsen entstehenden Frässpäne abgeblasen und die Sensorfolie während des Fräsens mittels der Blasdüse gekühlt. Da beim Fräsen mit hohen Drehzahlen und zügigen Vorschubgeschwindigkeiten gearbeitet wird, entstehen hohe Temperaturen. Zudem müssen die Frässpäne von der Abspanfläche beseitigt werden, um eine glatte Galeriewand zu erreichen. Mit der Blasdüse kann direkt an der Abspanstelle ein Frässpan beseitigt werden und die Sensorfolie gekühlt werden, so dass äußerst schnelle Drehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform werden die beim Fräsen entstehende Frässpäne mittels einer Absaugeinrichtung abgeblasen. Ferner wird die Sensorfolie während des Fräsens mittels der Absaugeinrichtung gekühlt. Die Absaugeinrichtung erzeugt einen Saugluftstrom, der die Frässpäne beseitigt und mittels des entstandenen Saugstroms die Sensorfolie kühlt, so dass mit äußerst hohen Drehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird eine Oberflächenversiegelung, insbesondere eine Metallfirnislackversiegelung in die Galerie aufgebracht. Somit kann die Glätte der Galeriewände erhöht werden, so dass eine verbesserte Messung einer Rissbildung einer Bauteiloberfläche erzielt werden kann. Die Metallfirnislackversiegelung kann beispielsweise Silberzapon aufweisen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird eine weitere Galerie mit einem weiteren vorbestimmten Galerieverlauf entlang einer Oberfläche der Sensorfolie mittels der Fräseinrichtung eingebracht. Somit kann eine Vielzahl von Galerien bzw. weiteren Galerien auf der Sensorfolie eingefräst werden. Im späteren Einsatz kann an der einen Galerie dann ein Vakuum bzw. ein Unterdruck und an der weiteren Galerie ein Atmosphärendruck angeschlossen werden, so dass eine Rissbildung gemessen werden kann. Je enger die Galerien und die weiteren Galerien zusammenliegen, desto besser bzw. desto kleinere Risse können gemessen werden. Mittels des Fräsens können äußerst feine bzw. äußerst schmale Galerien erzeugt bzw. eingefräst werden, die es erlauben einen äußerst geringen Galerieabstand auf der Sensorfolie bereitzustellen, so dass die Messung von Rissen auf einer Bauteiloberfläche verbessert werden kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die weitere Galerie mit dem weiteren vorbestimmten Galerieverlauf parallel zu dem vorbestimmten Galerieverlauf der Galerie eingefräst. Somit wird entlang eines bestimmten Galeriemusters sichergestellt, dass jegliche Art von Rissen auf einer zu untersuchenden Fläche gemessen werden können.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird die Sensorfolie auf dem Vakuumtisch mittels eines Klebebands befestigt. Damit kann die Sensorfolie fester an einen Tisch gespannt werden, um ein Verschieben während des Fräsens zu verhindern.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Kunststoffmaterial ein Polyimidmaterial. Polyimid ist ein thermoplastischer oder ein duroplastischer Hochleistungskunststoff aus der Gruppe der Polyimide. Ein Polyimid kann in Form einer Folie hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der vorbestimmte Galerieverlauf aus der Gruppe bestehend aus linearen und kurvenförmigen Galerieverläufen ausgewählt sein. Indem der Galerieverlauf beispielsweise linienförmig, kurvenförmig oder eine Mischung aus linienförmigen und kurvenförmigen Galerieverläufen ist, kann mittels des dadurch bereitgestellten Musters an Galerieverläufen eine Messfläche des zu untersuchenden Bauteils derart abgedeckt wird, dass nahezu jede Rissausbreitungsrichtung gemessen werden kann. Somit kann die Messsicherheit der Sensorfolie deutlich verbessert werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann eine vorbestimmten Galerieform in die Galerie mittels eines Fräsbohrers der Fräseinrichtung eingefräst werfen. Mit einem bestimmten Formfräser bzw. Fräsbohrer können die Galerien im Querschnitt eine kegelförmige, dreieckförmige, runde oder rechteckige Form aufweisen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Prüfverfahrens wird an einer weiteren Galerie Umgebungsluft angelegt, wobei die Umgebungsluft der weiteren Galerie entlang eines Risses des Bauteils in die Vakuumgalerie eintreten kann. Eine Änderung der Vakuumatmosphäre in der Galerie wird mittels der Messvorrichtung gemessen. Somit kann die Luft aus den weiteren Galerien entlang des Risses des Bauteils in die Galerie mit der Vakuumatmosphäre eindringen, so dass eine Druckänderung gemessen werden kann.
Gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel wird das Klebemittel auflaminiert. Im Gegensatz zum Aufsprühverfahren des Klebstoffs bleiben bei einer Lamination, d. h. beispielsweise des Auftragens von Klebstoff mittels eines Streichverfahrens oder mittels einer Klebefolie, die Galerien frei von Klebstoff, so dass keine Einschränkung der Messung aufgrund des Klebemittels entsteht. Im Gegensatz zum Aufsprühverfahren des Klebstoffs bleiben bei einer Lamination, d. h. beispielsweise des Auftragens von Klebstoff mittels eines Streichverfahrens oder mittels einer Klebefolie, die Galerien frei von Klebstoff, so dass keine Einschränkung der Messung aufgrund des Klebemittels entsteht.
Gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel wird das Klebemittel aufgesprüht. Mittels Aufsprühens kann zügig eine Klebeschicht aufgetragen werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Prüfverfahrens wird die Sensorfolie auf das Bauteil mittels einer elektrischen Aufrollvorrichtung aufgerollt. Somit kann die Sensorfolie gleichmäßig und unter einem gleichmäßig vorbestimmten Druck auf das Bauteil aufgerollt werden, so dass keine Undichtigkeiten zwischen den Galerien und der Umgebung entstehen, so dass ein Luftaustausch zwischen den Galerien lediglich durch einen Riss der Bauteiloberfläche entstehen kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Verwendung wird die Sensorfolie in einem Flugzeug verwendet. Gerade in Flugzeugen, bei denen ein hoher Sicherheitsstandard gewährleistet werden muss, bestehen hohe Sicherheitsanforderungen an die Strukturüberwachung bzw. an das Structural Health Monitoring. Daher muss auch an unzugänglichen Stellen, wie beispielsweise in den Kerosintanks oder sonstigen Behältern, eine Rissuntersuchung vorgenommen werden. Mittels einer Anbringung der Sensorfolie, welche permanent eingebaut bleiben kann, ist jederzeit eine Untersuchung der Bauteiloberflächen nach Rissen möglich, ohne dass lange Rüstzeiten der Prüfanordnung notwendig sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Herstellvorrichtung für eine Sensorfolie, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist;
2 eine schematische Darstellung einer Herstellanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Herstellanordnung mit einer Blasdüse und einer Absaugvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung einer Sensorfolie mit mehreren Galerien gemäß einer beispielhaften Ausführungsform; und
5 eine Mikroskopaufnahme einer gefrästen Galerie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Herstellanordnung, mit dem eine Sensorfolie 1 gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt werden kann. Einer Galerie 2 mit einem vorbestimmten Galerieverlauf wird entlang einer Oberfläche der Sensorfolie 1 mittels einer Fräseinrichtung 3 eingefräst. Die Sensorfolie 1 weist dabei ein Kunststoffmaterial auf.
1 zeigt eine bekannte Herstellanordnung zur Herstellung einer Sensorfolie für das Comparativ Vacuum Measurement Verfahren. Mittels eines Lasers 8 wird aufgrund der dabei entstehenden Hitze in einer Verdampfungszone 9 eine Galerie 2 in einem Sensormaterial 1 eingebracht. Der Laser 8 bewegt sich dabei entlang der Vorschubrichtung 10. Um eine vorbestimmte Tiefe der Galerie 2 zu erhalten, muss die Geschwindigkeit in Vorschubrichtung 10 und die Laserintensität des Lasers 8 exakt eingestellt werden oder durch mehrmaliges Überfahren des Lasers über die Sensorfolie 1 eine gewisse Tiefe zu erreichen.
In 2 wird eine Vorrichtung dargestellt, mit der eine beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens ausgeführt werden kann. Ein Fräsbohrer 3 kann mit einem Vorschub 10 eine Galerie 2 in die Sensorfolie 1 einfräsen. Ferner kann die Sensorfolie 1 auf einem Vakuumtisch befestigt werden, welcher Vakuumkanäle 5 aufweist. Mittels Erzeugung eines Vakuums des Vakuumtisches 4 kann die Sensorfolie 1 schonend befestigt werden, so dass während des Fräsvorgangs, d. h. während des Vorschubs 10, der Fräsbohrer 3 die Sensorfolie 1 nicht verschiebt. Der Fräsbohrer 3 ist dabei auf einer Oberfläche mit einer bestimmten Höhe bewegbar. Mittels einer freien Beweglichkeit in X- und Y-Richtung des Fräsbohrers 3 kann jegliche Form der Galerien 2 erzeugt werden.
3 zeigt eine Draufsicht der Herstellanordnung für eine Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Metalloberfläche mittels des Comparativ Vacuum Measurement Verfahrens. Ein Fräsbohrer 3 ist entlang des Vorschubs 10 bewegbar und kann somit eine Galerie 2 auf die Sensorfolie 1 auftragen. Mittels einer Blasdüse 6 und/oder einer Absaugvorrichtung 7 kann die Sensorfolie 1 gekühlt werden, so dass das Kunststoffmaterial der Sensorfolie 1 nicht verdampft oder zu heiß wird. Die Frässpäne der Sensorfolie 1 können mittels der Blasdüse 6 oder der Absaugvorrichtung 7 von der Bearbeitungsfläche entfernt werden.
Aufgrund des Kühlens der Blasdüse 6 oder der Absaugvorrichtung 7 können höhere Drehzahlen gefahren werden, wie beispielsweise 18.000 bis 22.000 Umdrehungen pro Minute oder ein schnellerer Vorschub 10 umgesetzt werden.
4 zeigt eine Sensorplatte 1 mit einer Mehrzahl an Galerien 2 und weiteren Galerien 20. Die weiteren Galerien 20 können beispielsweise mit Umgebungsluft gefüllt sein und die Galerien 2 mit einer Vakuumatmosphäre. Die Sensorfolie 1 wird auf eine Bauteiloberfläche gelegt. Befindet sich auf der Bauteiloberfläche ein Riss, so kann ein Druckaustausch entlang des Risses zwischen der Vakuumgalerie 2 und der Umgebungsgalerie 20 entstehen. Dieser Druckaustausch ist messbar, sodass auf einen Oberflächenriss geschlossen werden kann.
Ferner ist eine Galerie 2' dargestellt, die einen nicht-linearen Galerieverlauf darstellt. Es können mittels des Fräsverfahrens somit alle unterschiedlichen Galerieformverläufe bereitgestellt werden.
5 zeigt eine Mikroskopaufnahme einer gefrästen Galerie 2 in einer Sensorfolie 1. Die Breite der Galerie 2 beträgt dabei ca. 25 Mikrometer. Mit einer Fräsdrehzahl von ca. 20000 Umdrehungen pro Minute kann im Vergleich zu der üblichen Laserablation eine glättere Galerieoberfläche erhalten werden, welches unter dem Mikroskop erkennbar wird.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

1: Sensorfolie
2: Galerie
3: Fräseinrichtung
4: Vakuumtisch
5: Vakuumleitung
6: Blasdüse
7: Absaugvorrichtung
8: Laser
9: Verdampfungszone
10: Vorschubrichtung
20: weitere Galerie

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparative-Vacuum-Measurement-Verfahrens; wobei das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist: a) Auflegen der Sensorfolie (1) auf einer Temperfläche b) Tempern der Sensorfolie (1) vor dem Einfräsen mit einer ersten Temperatur mit einer ersten Zeitdauer; c) Abkühlen der Sensorfolie, mit einer zweiten Zeitdauer auf eine Umgebungstemperatur, d) Einfräsen einer Galerie (2) mit einem vorbestimmten Galerieverlauf entlang einer Oberfläche der ein Kunststoffmaterial aufweisenden Sensorfolie (1) mittels einer Fräseinrichtung (3).
Verfahren nach Anspruch 1; Auflegen der Sensorfolie auf einen Vakuumtisch (4); Erzeugen eines Vakuums zum Befestigen der Sensorfolie (1) auf dem Vakuumtisch (4).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2; wobei die Fräseinrichtung (3) eingerichtet ist, mittels Hochdrehzahl-Fräsens die Galerien (2) einzufräsen; wobei eine Drehzahl der Fräseinrichtung 19000 bis 21000 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1; Tempern der Sensorfolie (1) vor dem Einfräsen mit der ersten Temperatur bei 280°C bis 320°C und mit der ersten Zeitdauer von 8 Minuten bis 12 Minuten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4; Einfräsen der Galerie (2) mit einer vordefinierten Tiefe in die Sensorfolie (1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4; Einfräsen der Galerie (2) derart, dass ein Durchgangskanal mit dem vorbestimmten Galerieverlauf entlang Oberfläche der Sensorfolie (1) gebildet wird; Auftragen einer Versiegelungsschicht auf einer Seite des Durchgangskanals.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6; Abblasen von während des Fräsens entstehenden Frässpänen mittels einer Blasdüse (6); Kühlen der Sensorfolie während des Fräsens mittels der Blasdüse (6).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7; Absaugen von während des Fräsens entstehenden Frässpänen mittels einer Absaugeinrichtung (7); Kühlen der Sensorfolie während des Fräsens mittels der Absaugeinrichtung (7).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8; Auftragen einer Oberflächenversiegelung, insbesondere einer Metallfirnislackversiegelung, in die Galerie (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9; Einfräsen einer weiteren. Galerie (20) mit einem weiteren vorbestimmten Galerieverlauf entlang einer Oberfläche der Sensorfolie (1) mittels der Fräseinrichtung (3).
Verfahren nach Anspruch 10; wobei die weitere Galerie (20) mit dem weiteren vorbestimmten Galerieverlauf parallel zu dem vorbestimmten Galerieverlauf der Galerie (2) eingefräst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11; Befestigen der Sensorfolie (1) auf dem Vakuumtisch (4) mittels eines Klebebandes.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12; wobei das Kunststoffmaterial ein Polyimidmaterial aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13; wobei der vorbestimmte Galerieverlauf aus der Gruppe bestehend aus linearen und kurvenförmigen Galerieverläufen ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14; Einfräsen einer vorbestimmten Galerieform in die Galerie mittels eines Fräsbohrers (3) der Fräseinrichtung.
Sensorfolie zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparative-Vacuum-Measurement-Verfahrens; wobei die Sensorfolie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 hergestellt ist.
Prüfverfahren zum Prüfen von Oberflächenrissen eines Bauteils mittels des Comparative-Vacuum-Measurement-Verfahrens; wobei zum Prüfen eine Sensorfolie (1) eingesetzt wird, welche mittels des Herstellverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 hergestellt wird; wobei das Verfahren aufweist: Auftragen einer Klebeschicht mit einem Klebemittel auf eine Sensorfolienoberfläche, Aufbringen der Sensorfolie (1) auf eine Bauteiloberfläche; Bereitstellen einer Vakuumatmosphäre in der Galerie (2); Messen einer Änderung der Vakuumatmosphäre in der Galerie (2) mittels einer Messvorrichtung.
Prüfverfahren nach Anspruch 17; Anlegen einer Umgebungsluft an einer weiteren Galerie (20).
Prüfverfahren nach Anspruch 17 oder 18; wobei das Klebemittel auflaminiert wird.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19; wobei das Klebemittel aufgesprüht wird.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20; Aufrollen der Sensorfolie (1) auf das Bauteil mittels einer elektrischen Aufrollvorrichtung.
Verwendung der Sensorfolie (1) nach Anspruch 16 zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparative-Vacuum-Measurement-Verfahrens.
Verwendung nach Anspruch 22; wobei die Sensorfolie (1) in einem Flugzeug verwendet wird.
Flugzeug mit einer Sensorfolie (1) nach Anspruch 16 zur Messung von Rissen einer Materialoberfläche mittels des Comparative-Vacuum-Measurement-Verfahrens.