DE102013001272A1

DE102013001272A1 - Verfahren zur Bereitstellung eines Sensors für Eigenschaften eines Verbundmaterials, Sensor für Eigenschaften eines Verbundmaterials und Bausatz für den Einbau

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Publication number: DE102013001272A1
Application number: DE201310001272
Authority: DE
Inventors: Manfred Bobertag; Gunther Röder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-07-24

Abstract

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Sensors mit einer elektrisch leitfähigen Messfläche, die im Messbetrieb zur Ausbildung eines elektrischen Messkondensators mit einem Verbundmaterial und zur Erfassung von Eigenschaften des Verbundmaterials eingerichtet ist, wobei das Verbundmaterial an einer Anlagefläche anliegt, wobei zum Zwecke einer einfachen und kostengünstigen Erzeugung einer Fluchtung zwischen der Messfläche und der Anlagefläche der Sensor für den bestimmungsgemäßen Betrieb in einer Aussparung in der Anlagefläche eingerichtet ist und das Verfahren zur Bereitstellung die folgenden Schritte umfasst: Herstellen des Sensors derart, dass der Sensor in einem Abstand von der Messfläche eine Abstützfläche aufweist, wobei ein Abstand zwischen der Abstützfläche und der Messfläche kleiner als ein Abstand zwischen einer zur Positionierung der Abstützfläche in der Aussparung angeordneten Gegenabstützfläche und der Anlagefläche ist, und Beschichten der Messfläche des Sensors mit einer elektrischen Isolierschicht, derart, dass die Isolierschicht des betriebsbereit in die Aussparung eingesetzten Sensors wenigstens näherungsweise mit der Anlagefläche fluchtet. Weiter betrifft die Erfindung einem Sensor, der Sensor für ein Verfahren nach der Erfindung geeignet ist und einen Bausatz für den Einbau eines kapazitiven Sensors zur Erfassung von Eigenschaften eines Verbundmaterials in eine Aussparung in einer Anlagefläche.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Sensors mit einer elektrisch leitfähigen Messfläche, die im Messbetrieb zur Ausbildung eines elektrischen Messkondensators mit einem Verbundmaterial und zur Erfassung von Eigenschaften des Verbundmaterials eingerichtet ist, wobei das Verbundmaterial an einer Anlagefläche anliegt. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung einen kapazitiven Sensor zur Erfassung von Eigenschaften eines Verbundmaterials, der eine elektrisch leitfähige Messfläche zur Ausbildung eines elektrischen Messkondensators mit dem Verbundmaterial aufweist, wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb die Messfläche zu dem Verbundmaterial gerichtet ist und das Verbundmaterial an einer Anlagefläche anliegt.
Der Ausdruck „Messkondensator mit einem Verbundmaterial” bedeutet, dass das Verbundmaterial ein Dielektrikum des Kondensators sein kann, wenn es nicht elektrisch leitfähig ist, oder eine zweite Kondensatorplatte bilden kann, wenn es elektrisch leitfähig ist. Der Begriff Matrix umfasst im Rahmen dieser Patentanmeldung neben erstarrten oder ausgehärteten Matrixmaterialien insbesondere fließfähige oder teilweise ausgehärtete Stoffe in Verstärkungsstrukturen, die beispielsweise Fasern, Teilchen, Grünlinge oder dergleichen sein können. Unter der Erfassung einer Matrix wird ihr Vorhandensein oder Nichtvorhandensein verstanden, zusätzlich können jedoch außerdem Parameter wie ein Aushärtungsgrad, ein Faservolumengehalt eines ungetränkten Faserverbundwerkstoffs, insbesondere bei einer Serienfertigung, Abweichungen einzelner Werkstücke von einer Norm oder dergleichen erfasst werden. Diesbezüglich soll der Inhalt des deutschen Patents DE 100 04 146 C2 als in diese Anmeldung aufgenommen gelten
Im Stand der Technik ist bekannt, mittels kapazitiver Messtechnik Eigenschaften eines Verbundmaterials zu erfassen. Typisches Ziel einer solchen Messung ist es, das Vorhandensein einer Matrix in einem Verbundwerkstoff, insbesondere das Eintreffen einer Fließfront, deren Verlauf und/oder Eigenschaften des Verstärkungsmaterials wie etwa eine Aushärtung der Matrix, ein Feuchtigkeitsgehalt der Matrix, ein Ausmaß der Verdichtung eines noch ungetränkten Verstärkungsmaterials, Unregelmäßigkeiten desselben, insbesondere im Rahmen einer Produktion, oder weitere Eigenschaften zu erfassen.
Die DE 28 452 69 A1 offenbart einen kapazitiven Sensor, der ins Innere eines Faserverbundwerkstoffbauteils integriert werden kann, um dort den Feuchtigkeitsgehalt der Matrix zu messen. Der Sensor umfasst zwei flächige Elektroden in Form leitfähiger Folie und ein dazwischen angeordnetes Feuchtigkeit aufnehmendes Dielektrikum. Dort eindringende Feuchtigkeit verändert die Kapazität der Anordnung, die an Anschlüssen des Sensors mit einer Kapazitätsmesseinrichtung gemessen werden kann.
Mit der DE 100 04 146 C2 ist eine Anordnung zur Vermessung der Ausbreitung eines Matrixmaterials in Verstärkungsstrukturen patentiert. Hier wird vorgeschlagen, eine Kapazitätsmessung zur Erfassung einer Ausbreitungsfront von Matrixmaterial in einem zu tränkenden Fasermaterial einzusetzen. Dazu wird das Fasermaterial zwischen den Platten eines Plattenkondensators angeordnet. Bei zunehmender Tränkung des Materials steigt die elektrische Kapazität des Kondensators, was mit einer Kapazitätsmesseinrichtung erfasst und als Maß für den Fortschritt einer Ausbreitungsfront herangezogen werden kann. Falls das Fasermaterial elektrisch leitfähig ist, kann auf eine der Kondensatorplatten verzichtet werden und die Messung mit der Kapazität zwischen dem Fasermaterial und der verbleibenden Kondensatorplatte durchgeführt werden. In diesem Fall muss die Kondensatorplatte gegenüber dem Fasermaterial elektrisch isoliert sein.
Es hat sich herausgestellt, dass es nachteilig ist, wenn die Kondensatorplatte in einer Anlageoberfläche, die während der Messung mit den Anordnung an Verbundmaterial anliegt, nicht mit der Anlageoberfläche fluchtet, weil sich dadurch vor der Messfläche im Vergleich zu der umgebenden Anlageoberfläche eine Änderung des Volumengehalts des Verstärkungsmaterials ergeben kann. Zudem kann eine lokale Beschleunigung der Ausbreitung von Matrixmaterial vor einer zurückversetzten Messfläche stattfinden, oder in einem Bereich neben der Messfläche, wenn die Messfläche vorsteht. Die Messergebnisse können durch die genannten Effekte verfälscht werden. Zudem bildet sich die Messfläche als Abdruck in mit der Produktionsanlage hergestellten Bauteilen aus Verbundwerkstoff ab, was im Allgemeinen unerwünscht ist, insbesondere wenn die Anlageoberfläche zu einer Produktionsanlage gehört. Im ungünstigen Fall kann durch die verstärkte oder zu schwache Komprimierung des Verstärkungsmaterials vor der Messfläche die Qualität eines hergestellten Bauteils leiden. Daher ist eine Fluchtung der Messfläche mit der Anlageoberfläche wünschenswert. Je nach geforderter Qualität der Messung wie auch der produzierten Bauteile, insbesondere von deren Oberfläche, sind Anforderungen an diese Fluchtung hoch, das heißt, dass Abweichungen höchstens im Bereich von wenigen Hundertstelmillimetern, typischerweise im Bereich weniger Mikrometer oder sogar im Submikrometerbereich liegen. Der Aufwand, eine solche Genauigkeit zu erreichen, ist erheblich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und einen Sensor anzugeben, mit denen eine mit der Anlageoberfläche fluchtende Einbaulage des Sensors einfach und kostengünstig ermöglicht wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem der Sensor für den bestimmungsgemäßen Betrieb in einer Aussparung in der Anlagefläche eingerichtet ist und das Verfahren zur Bereitstellung des Sensors die folgenden Schritte umfasst: Herstellen des Sensors derart, dass der Sensor in einem Abstand von der Messfläche eine Abstützfläche aufweist, wobei ein Abstand zwischen der Abstützfläche und der Messfläche kleiner als ein Abstand zwischen einer zur Positionierung der Abstützfläche in der Aussparung angeordneten Gegenabstützfläche und der Anlagefläche ist, und Beschichten der Messfläche des Sensors mit einer elektrischen Isolierschicht, derart, dass die Isolierschicht des betriebsbereit in die Aussparung eingesetzten Sensors wenigstens näherungsweise mit der Anlagefläche fluchtet.
Ein erheblicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es bedeutend einfacher ist, eine präzise Schichtdicke zu erzeugen, als eine ähnliche Genauigkeit durch mechanische Bearbeitung zu erreichen. Die für ein optimales Funktionieren des Sensors in der Anlagefläche erforderliche Fluchtung kann somit durch mäßig präzises Vorfertigen des Sensors und anschließendes Einstellen der Schichtdicke bedeutend einfacher erreicht werden. Der Begriff „näherungsweise ... fluchtet” spiegelt die Tatsache wider, dass es auch bei der Einstellung der Fluchtung mittel der Beschichtung eine verbleibende Toleranz gibt. Durch das Vorsehen einer Abstützfläche an dem Sensor und einer Gegenabstützfläche in der Aussparung wird eine reproduzierbare Positionierung des Sensors gegenüber der Anlagefläche gewährleistet. Die Abstützfläche kann unter Umständen auch klein sein, und beispielsweise eine Andruckfläche an den Umfang eines Stifts sein oder dergleichen. Der Abstand zwischen der Abstützfläche und der Messfläche bzw. zwischen der Gegenabstützfläche der Anlagefläche kann unter Umständen ungleichmäßig sein. Dann kommt es auf den Abstand zwischen den Teilen der genannten Flächen an, die die Position der Isolierschicht in Bezug auf deren Fluchtung mit der Anlagefläche definieren.
Typischerweise wird ein erfindungsgemäßer Sensor zur Erfassung einer Fließfront an kritischen Bereichen eines herzustellenden Bauteils angeordnet. Nicht selten ist die Anlagefläche gekrümmt, häufig sogar in zwei Dimensionen. Kritische Stellen weisen oft einen im Vergleich zu dem restlichen Bauteil höherem Faservolumengehalt auf, bei dem die Durchtränkung mit Matrixmaterial schwieriger sein kann. Es kann auch gewünscht sein, eine Fließfront über einen größeren Bereich der Anlagefläche zu verfolgen. Dann kann ein großflächiger, langgestreckter Sensor oder eine Interpolation zwischen mehreren kleineren, beispielsweise kreisrunden Sensoren angewendet werden. Zur Messung der Permeabilität von Faserwerkstoffen sei auf die 100 04 146 C2 verwiesen, deren Inhalt diesbezüglich als in diese Anmeldung aufgenommen gelten soll.
In einer Weiterbildung des Verfahrens kann zum Erreichen der Fluchtung der Isolierschicht mit der Anlagefläche dadurch erreicht werden, dass der Abstand zwischen der Abstützfläche und der Messfläche der Abstand zwischen der Gegenabstützfläche und der Anlagefläche gemessen und der Unterschied der Abstände berechnet wird. Auf diese Weise kann auf die Messfläche eine Isolierschicht mit der Schichtdicke des Unterschieds aufgebracht werden. Beim Eloxieren einer Messfläche aus Aluminium lässt sich beispielsweise die Schichtdicke problemlos mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern herstellen. Gleiches gilt auch für PVD- oder CVD-Verfahren, mit denen beispielsweise eine Polymerschicht auf der Messfläche abgeschieden werden kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Beschichtungsschritt ein unbeschichteter Sensor mit gegenüber der Anlagefläche ins Innere der Aussparung zurückversetzter Messfläche in die Aussparung wie für den Betrieb eingesetzt und dann ein flüssiges oder pastöses elektrisches Isoliermaterial auf die Messfläche aufgebracht, so dass ein Zwischenraum zwischen der Messfläche und einer in der Flucht der Anlagefläche fortgesetzt gedachten Fläche vor der Aussparung mit dem Isoliermaterial gefüllt wird und das Isoliermaterial zu einer Isolierschicht ausgehärtet wird. Da der Sensor gegenüber der Anlagefläche zurückversetzt ist, ist auf einfache Weise eine Herstellung der Isolierschicht in einer geeigneten Dicke möglich. Eine Fluchtung der von der Messfläche abgewandten Oberfläche der Isolierschicht mit der Anlagefläche kann zum Beispiel durch vorsichtiges Füllen des Endes der Aussparung vor der Messfläche bis zur Flucht mit der Anlagefläche oder Abziehen von überfülltem flüssigem oder pastösem Isoliermaterial mit einem geeigneten Spachtel, einer Gummilippe oder dergleichen erreicht werden. Die Schichtdicke stellt sich dann unabhängig von der Toleranz des vorgefertigten Sensors passend ein, auch wenn beispielsweise die Messfläche uneben ist. Als Materialien für das Isoliermaterial kommen beispielsweise aushärtende flüssige oder pastöse Keramik oder Polymere, insbesondere organische Polymere, in Betracht. Ein Vorteil dieses Vorgehens ist, dass sich die Aussparung dicht gegenüber der Anlagefläche abschließen lässt, indem die flüssige oder pastöse Isolierschicht bis an die Seitenwände der Aussparung heranreicht und an diesen aushärtet. Es ist auch denkbar, ein schmelzbares Isoliermaterial zu schmelzen oder zu erweichen und auf die Messfläche aufzubringen, wo er erstarrend zu der Isolierschicht aushärtet. Die Messfläche und/oder die Aussparung können dazu vorgeheizt werden. In Varianten kann der Sensor mit einer oder mehreren zusätzlichen, die Messfläche schützenden Elektroden versehen sein, die wenigstens teilweise um die Messfläche herum angeordnet sind. Vorzugsweise werden die Oberflächen solcher Elektroden, die typischerweise mit der Messfläche fluchten, ebenfalls mit der Isolierschicht überdeckt. Denkbar ist außerdem, eine feste Isolierschicht, beispielsweise ein Stück Folie, mit einer flüssigen oder pastösen Klebstoffschicht auf die Messfläche aufzukleben. Dann kann die Dicke der Klebstoffschicht die Ausgleichsfunktion von Toleranzen bezüglich der Fluchtung mit der Anlagefläche übernehmen. Bevorzugt kann der Klebstoff auch eine Dichtfunktion übernehmen, die die Aussparung gegenüber der Anlagefläche möglichst hermetisch abschließt. Dazu wird auch neben der festen Isolierschicht in Richtung der Seitenfläche der Aussparung Klebstoff angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Messfläche an dem Sensor derart hergestellt, dass sich zwischen der Messfläche des betriebsbereit in die Aussparung eingesetzten des Sensors und der in der Flucht der Anlagefläche fortgesetzt gedachten Fläche vor der Aussparung an jeder Stelle ein wenigstens näherungsweise gleicher Abstand ergibt, und danach die Messfläche mit einer Isolierschicht mit gleichmäßiger Schichtdicke beschichtet wird. Für ein gleichmäßiges Ansprechen des Sensors ist es vorteilhaft, wenn die Isolierschicht mit gleichmäßiger Dicke ausgebildet ist. Außerdem ermöglicht ein gleichmäßiger Abstand der Messfläche von der Flucht der Anlagefläche, eine feste Isolierschicht mit gleichmäßiger Schichtdicke und gleichmäßiger Klebstoffschichtdicke aufzukleben, die als Haftklebestreifen ausgebildet sein kann. Isolierfolien können beispielsweise mit verschiedener Schichtdicke vorgesehen sein, um Toleranzen bei der Herstellung des Sensors und der Aussparung auszugleichen. Solche Folien sind durch Walzen kostengünstig in verschiedenen Dicken herstellbar. Die Schicht ist vorzugsweise ausreichend flexibel, um sich einer dreidimensionalen Form der Messfläche anpassen zu können. Selbstverständlich ist auch der Beschichtungsschritt der vorangehend beschriebenen Ausführungsform denkbar.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Herstellen des Sensors folgende Schritte der Bearbeitung der Messfläche: Einsetzen des Sensors in die Aussparung der Oberfläche, derart, dass der Sensor mit seiner Messfläche näherungsweise bündig oder über die Anlagefläche hinaus hervorsteht, und Überarbeiten des Sensors und der Messfläche und optional auch der Anlagefläche durch spanabhebende Bearbeitung, so dass die Messfläche in der Flucht der Anlagefläche liegt. Beim Überarbeiten kann gleichzeitig auch die Anlagefläche überarbeitet werden, was bevorzugt wird. Durch die die Überarbeitung des eingesetzten Sensors auf die Form der Fortsetzung der Anlageoberfläche können dieselben Technologien wie zur Bearbeitung der Anlagefläche verwendet und eine gute Fluchtung erreicht werden. Wird die Anlagefläche zugleich bearbeitet, ergibt sich eine ausgezeichnete Fluchtung zwischen der Messfläche und der Anlagefläche. Dieses Vorgehen ist bei Bearbeitung der Anlagefläche mit einem Sensor denkbar, der bis zu der Bearbeitungstiefe hinter der Anlageoberfläche zurücksteht, so dass er von der Überarbeitung noch erfasst wird. Diese Position der Messfläche ist von dem Begriff „näherungsweise bündig” umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird nach der Überarbeitung der Messfläche ein Zurückversetzungsschritt durchgeführt, bei dem die Messfläche des Sensors von der Position, in der sie zu der Anlagefläche fluchtend überarbeitet wurde, in eine Beschichtungsposition, in der die Messfläche im Inneren der Aussparung angeordnet ist, zurückversetzt wird, und nach dem Zurückversetzen wird ein Beschichtungsschritt durchgeführt. Auf diese Weise ergibt sich vor der Messfläche ein Freiraum in der Aussparung, der zu einer sehr gleichmäßigen Schichtdicke der Isolierungsschicht führt. Insbesondere an Sensoren mit kreisrunden Querschnitt und bei Messflächen, die nicht eben sind und/oder die einem nicht rechtwinkligen Winkel zu einer Mittelachse des Sensors stehen, und wird bevorzugt in der Aussparungen an dem Sensor eine Einrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, den Sensor in der vorgeschobenen zuwider zurück versetzen Position in der gleichen Winkelstellung zu orientieren. So wird vermieden, dass eine Drehung des Sensors zu einer ungleichmäßigen Schichtdicke führt. Als eine derartige Einrichtung kann beispielsweise ein Stift zwischen Sensor und Aussparung oder ein Vorsprung an dem Sensor oder in der Aussparung angeordnet werden, wobei der Stift oder der Vorsprung in normaler Richtung zu der Anlagefläche orientiert ist, sodass entlang desselben eine Verschiebung des Sensors normal zu der Anlageoberfläche ohne eine Drehung möglich ist. Die Einrichtung ist dann in der Überarbeitungsposition und in der Beschichtungsposition gegen Verdrehung des Sensors wirksam. Andere Lösungen sind ebenfalls denkbar.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Zurückversetzen der Messfläche durch das Entfernen oder Hinzufügen eines Zwischenlageelements zwischen der Abstützfläche und der Gegenabstützfläche bewirkt. Je nach Orientierung der Abstützfläche und der Gegenabstützfläche bewirkt ein Zwischenlageelement, dass der Sensor gegenüber der Anlagefläche vorversetzt oder zurückversetzt wird. Ist die Abstützfläche an dem Sensor in Richtung der Anlagefläche ausgerichtet, so bewirkt ein Zwischenlageelement, dass der Sensor gegenüber der Anlagefläche zurückversetzt wird. Dann kann der Sensor zum erreichen der Überarbeitungsposition ohne ein Zwischenlageelement in die Aussparung eingesetzt werden. Nach dem Überarbeiten kann dann ein Zwischenlageelements zwischen die Abstützfläche und die Gegenabstützfläche eingefügt werden, um den Sensor in die Beschichtungsposition zu versetzen. Ist die Abstützfläche von der Anlagefläche abgewandt orientiert, so bewirkt das Zwischenlageelement ein Vorversetzen des Sensors gegenüber der Anlagefläche. In diesem Fall wird bevorzugt ein Zwischenlageelement zwischen der Abstützfläche und der Gegenabstützfläche zum Erreichen der Überarbeitungsposition eingefügt. Die Messfläche wird dann überarbeitet, während das Zwischenlageelement sich zwischen Abstützfläche und Gegenabstützfläche befindet. Um den Sensor nach der Bearbeitung wieder zurückzuversetzen, kann das Zwischenlageelement entfernt werden. Zum Hinzufügen und Entfernen des Zwischenlageelements kann der Sensor aus der Aussparung ausgebaut werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die Aussparung als Durchgangsloch ausgebildet und der Sensor wird zum Erreichen der bestimmungsgemäßen Betriebsposition durch das Innere der Aussparung in Richtung der Anlagefläche in die Aussparung eingesetzt. Ist die Anlagefläche beispielsweise an einer Form zur Herstellung eines Bauteils aus Verbundwerkstoff angeordnet, so bedeutet dies, dass der Sensor von der der Anlagefläche abgewandten Seite der Form eingebaut wird. Dies hat den Vorteil, dass auf der Seite der Form, an der die Anlagefläche angeordnet ist, keine Befestigungselemente erforderlich sind, sondern hier ausschließlich die Messfläche bzw. Isolierschicht zu liegen kommen können. Besonders bevorzugt ist in diesem Fall die Abstützfläche in Richtung der Anlagefläche ausgerichtet. Die Gegenabstützfläche kann in diesem Fall als Absatz in der Aussparung ausgestaltet sein. Alternativ kann auch eine Rückseitenfläche der Form als Gegenanlagefläche dienen. Damit der Sensor bei Druck auf die Anlagefläche nicht aus der Aussparung gedrückt wird, ist bevorzugt eine Fixiereinrichtung für den Sensor vorgesehen, der dies verhindert. Diese kann beispielsweise an der Aussparung oder an der Rückseitenfläche befestigt sein.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Beschichtungsschritt einen Isolierschichtaufbringungsschritt, nach dessen Durchführung die Beschichtung über die Flucht der Oberfläche aus der Oberfläche hervorragt, und einen Isolierschichtbearbeitungsschritt, der nach dem Isolierschichtaufbringungsschritt ausgeführt wird und der und ein Abtragen der Beschichtung umfasst, durch das die Flucht der Beschichtung zu der Oberfläche erreicht wird. Dieses Vorgehen dient der Nachbearbeitung der Isolierung, um die Fluchtung der Isolierschicht mit der Anlagefläche zu verbessern. Häufig ist die Isolierschicht aus einem weicheren Material gefertigt, als die Anlagefläche, so dass ein Nachbearbeiten fast ausschließlich die Isolierschicht abträgt. Auch diese Art und Weise der Herstellung einer genauen Fluchtung mit der Anlagefläche ist einfacher zu bewerkstelligen, als eine hochpräzise Fertigung aller Komponenten. Als Verfahren für die Nachbearbeitung kommen abtragende Verfahren wie Lappen, Fräsen, Schleifen, Polieren, Schaben oder dergleichen in Betracht. Auch bei einer festen, aufgeklebten Isolierschicht kann es sinnvoll sein, diese nachzuarbeiten, so dass sie mit der Anlageoberfläche fluchtet.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein kapazitiver Sensor zur Erfassung von Eigenschaften eines Verbundmaterials vorgeschlagen, der eine elektrisch leitfähige Messfläche zur Ausbildung eines elektrischen Messkondensators mit dem Verbundmaterial umfasst, wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb die Messfläche zu dem Verbundmaterial gerichtet ist und das Verbundmaterial an einer Anlagefläche anliegt, wobei der Sensor für ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche geeignet ist. Es werden die Vorteile der einfachen und präzisen Herstellung bei gleichzeitiger Fluchtung einer Isolierschicht des Sensors zu der Anlagefläche mit dem Sensor realisiert. Die Genauigkeit der Fluchtung des Sensors beträgt vorzugsweise weniger als 5/100 mm, was unerwünschtes Vorschiessen vor oder neben dem Sensor vermindert, besonders bevorzugt weniger als 1/100 mm, was das Vorschiessen weit gehend verhindert, und besonders bevorzugt weniger als 5 μm, was zu einem kaum mehr fühlbaren Abdruck des Sensors in einem Werkstück führt, und ganz besonders bevorzugt von weniger als 1 μm, wodurch der Abdruck quasi unsichtbar ist.
In einer Ausführungsform des Sensors ist der Sensor in eine Aussparung in der Anlagefläche einsetzbar, auf der Messfläche eine elektrische Isolierschicht angeordnet und an dem Sensor eine Abstützfläche angeordnet, die dazu eingerichtet ist, in Richtung einer Gegenabstützfläche, die mechanisch mit der Anlageoberfläche verbunden ist, gepresst zu werden, um den Sensor in Bezug auf die Anlageoberfläche zu positionieren, wobei der Abstand der Abstützfläche von einer von der Messfläche weggerichteten Oberfläche der Isolierschicht wenigstens näherungsweise gleich dem Abstand der Gegenabstützfläche von der Anlageoberfläche ist, sodass die Isolierschicht des Sensors wenigstens näherungsweise mit der Anlageoberfläche fluchtet. Durch die genannten Merkmale des Sensors kann die Fluchtung der Isolierschicht mit der Anlagefläche durch Einstellen der Schichtdicke der Isolierschicht erreicht werden. Dazu können die in Bezug auf das Verfahren nach dieser Erfindung genannten Methoden zum Einsatz kommen.
In einer weiteren Ausführungsform des Sensors weist die Messfläche keine elektrische Isolierschicht auf und der Abstand der Abstützfläche von der Messfläche ist kleiner als der Abstand der Gegenabstützfläche von der Anlageoberfläche. Ein solcher Sensor kann in einer entsprechend vorbereitete Aussparung in einer Anlagefläche eingebaut werden, wobei die Messfläche gegenüber der Anlagefläche zurückversetzt in der Aussparung zu liegen kommt. Sodann kann eine flüssige oder pastöse Isolierschicht in der Aussparung auf die Messfläche aufgebracht und dort ausgehärtet werden, wie gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen wurde. So kann auf einfache, kostengünstige Weise eine sehr gute Fluchtung der Isolierschicht mit der Anlagefläche erzielt werden. Zudem kann die Messfläche hermetisch gegenüber der Anlagefläche abgedichtet werden, da sich die flüssige oder pastöse Isolierschicht auch an die Seitenwände der Aussparung angelegt und so die Aussparung dicht abschließt. Dagegen ist beim Einbau eines Sensors mit einer Isolierschicht stets ein minimaler Spalt erforderlich, durch den die Einbaubewegung des Sensors in die Aussparung ermöglicht wird. Auch das Aufkleben einer festen Isolierschicht ist denkbar.
In einer weiteren Ausführungsform des Sensors sind an der Abstützfläche des Sensors ein oder mehrere Zwischenlageelemente anordenbar oder angeordnet, über das oder die der Sensor an die Gegenabstützfläche anlegbar ist. Dies können bei einem beispielsweise umlaufenden Absatz an dem Sensor als Abstützfläche etwa Ringe oder Hülsen mit definierter Dicke sein. Die Zwischenlageelemente können dazu dienen, einen Sensor mit einer außerhalb der Aussparung aufgebrachten Isolierschicht fluchtend mit der Anlagefläche in die Aussparung einzusetzen, indem ein Zwischenlageelement mit einer passenden Dicke eingesetzt wird. Damit können verbleibende Toleranzen aus der Herstellung des Sensors und der Aussparung in Verbindung mit einer Toleranz der Schichtdicke ausgeglichen werden. Die Dicke eines Zwischenlageelements führt zu einem Abstand der Abstützfläche von der Gegenabstützfläche. Vorzugsweise hat ein Zwischenlageelement die Dicke der Isolierschicht. Die Dicke der Zwischenlageelement lässt sich leicht und kostengünstig beispielsweise durch Flachschleifen, Präzisiondrehen oder dergleichen ausreichend genau einstellen. Dabei ist es möglich, die Abstützfläche und die Gegenabstützfläche so an dem Sensor bzw. in der Aussparung anzuordnen, dass ein Einbringen eines dickeren Zwischenlageelements dazu führt, dass die Messfläche weiter in Richtung des Verbundwerkstoffs zu liegen kommt. Dies ist der Fall, wenn die Abstützfläche des Sensors von der Anlagefläche weg gerichtet ist. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Einbringen eines dickeren Zwischenlageelements dazu führt, dass die Messfläche weiter in Richtung von dem Verbundwerkstoffs weg zu liegen kommt. Dies ist der Fall, wenn die Abstützfläche des Sensors zu der Anlagefläche hin gerichtet ist. Als Zwischenlageelement können mehrere miteinander verbundene, insbesondere mehrlagige Zwischenlageelemente verwendet werden, die beispielsweise voneinander als dünne Folie voneinander abziehbar sind, so dass die Dicke des Zwischenlageelements einstellbar ist. Vorzugsweise besteht das Zwischenlageelement aus Metall, Keramik, Glimmer oder dergleichen. Weiter können ein oder mehrere Zwischenlageelemente verwendet werden, um den Sensor in der Aussparung zur Herstellung einer ausgehärteten Isolierschicht auf der Messfläche gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor- oder zurückzuversetzen.
In noch einer anderen Weiterbildung wird daher vorgeschlagen, dass der Sensor keine Isolierung aufweist und der Abstand der Abstützfläche von der Messfläche größer als der Abstand der Gegenabstützfläche von der Anlageoberfläche ist. Dadurch steht die Außenoberfläche des Sensors, die die Messfläche ohne Isolierung ist, über die Anlageoberfläche hervor. Dies ermöglicht in nachfolgenden Schritten gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung des Sensors, das als Messfläche hervorstehende Ende des Sensors abzutragen, bis die Messfläche mit der Anlagefläche fluchtet. Vorzugsweise wird zugleich auch die Anlageoberfläche abgetragen, so dass sich durch die gemeinsame Abtragung eine sehr gute Übereinstimmung des Abstands der Abstützfläche von der Messfläche und dem Abstand der Gegenabstützfläche von der Anlageoberfläche und eine ausgezeichnete Fluchtung ergibt. Dazu müsste das Ende der Messfläche nicht unbedingt über die Anlageoberfläche hinaus stehen. Ein deutliches Hervorstehen wird jedoch bevorzugt, weil dann der Abstand der Abstützfläche zu der Messfläche des Sensors mit geringen Toleranzen hergestellt werden kann. Würde der Sensor mit einem Abstand zwischen der Abstützfläche und der Messfläche so vorgefertigt, dass schon vor dem Überarbeiten nur ein geringer Überstand bzw. nahezu eine Fluchtung vorliegt, so müsste mehr von der Anlagefläche abgetragen werden, um die Messfläche sicher vollständig zu bearbeiten. Durch das Vorsehen eines deutlich größeren Abstandes, als eine Fluchtung zwischen Messfläche und Anlagefläche es erfordern würde, können die Anforderungen an die Toleranz für diesen Abstand gering gehalten werden. Besonders vorteilhaft ist die vorgeschlagene Weiterbildung auch im Falle eines dreidimensionalen Oberflächenverlaufs der Anlageoberfläche im Bereich um den Sensor. Bei einer Überarbeitung des Sensors bzw. des Sensors und der Anlageoberfläche kann eine Anpassung der Messfläche an die dreidimensionale Form der Anlageoberfläche erreicht werden. Auf diese Weise wird eine sehr gut mit der Anlagefläche fluchtende Messfläche auch bei einer dreidimensionalen Anlageoberfläche ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist auf der Messfläche des Sensors eine elektrische Isolierschicht angeordnet, wobei die Isolierschicht aus einem ausgehärteten, vor der Aushärtung verflüssigbaren, flüssigen oder pastösen Isoliermaterial hergestellt ist oder als ein festes Stück eines Isoliermaterials auf die Messfläche aufgebracht ist. Mit einem solchen flüssigen oder pastösen Isoliermaterial kann, wie schon in Bezug auf die Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Isolierschicht aus solchem Material beschrieben, einfach und kostengünstig eine sehr gute Fluchtung der Isolierschicht mit der Anlagefläche erreicht werden. Alternativ kann eine Isolierschicht in festem Aggregatzustand auf die Oberfläche der Messfläche aufgebracht sein, insbesondere aufgeklebt sein. Vorzugsweise ist die Isolierschicht flexibel. Eine flexible Isolierschicht ist vorteilhaft, weil durch die Flexibilität das Aufbringen der isolierte Schicht möglich ist, ohne dass diese leicht zerbricht. Sie ist typischerweise sehr dünn, vorzugsweise in der Größenordnung unter 200 μm, besonders bevorzugt weniger als 100 μm. Außerdem hat eine flexible Isolierschicht den Vorteil, dass sie sich auch an eine dreidimensionale Messfläche anpassen kann, wie sie beispielsweise durch gleichzeitiges Überarbeiten mit einer dreidimensionalen Anlagefläche hergestellt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Sensor vorgeschlagen, der für den Einbau durch ein die Anlagefläche aufweisendes Anlageelement geeignet ist, wobei an dem Sensor eine Abstützfläche vorgesehen ist, die im eingebauten Zustand zu der Anlagefläche gerichtet ist. Das Anlageelement kann unter Umständen auch aus mehreren einzelnen Elementen bestehen. Für den Einbau des Sensors ist in dem Anlageelement als Aussparung ein Durchgangsloch vorgesehen, durch das die Messfläche des Sensors vom Inneren des Durchgangslochs bis zu der Anlagefläche durchsteckbar ist, um den Sensor einzubauen. Das Durchgangsloch verkleinert sich vorzugsweise in Durchsteckrichtung des Sensors, zum Beispiel an einem Absatz, der die Gegenabstützfläche darstellen kann. Der Sensor kann vollständig in dem Durchgangsloch angeordnet sein, wovon ein elektrischer Anschluss ausgenommen sein kann. Alternativ zu einer Gegenabstützfläche an einer Verkleinerung des Durchgangslochs ist es auch denkbar, als Gegenabstützfläche eine der Anlagefläche in Bezug auf das Anlageelement gegenüberliegende Rückseitenfläche als Gegenabstützfläche zu nutzen. Der Sensor ist dann teilweise außerhalb des Anlageelements angeordnet. Durch die Ausrichtung der Abstützfläche in Richtung der Anlagefläche ist es möglich, eine Befestigungskraft aufzubringen, die den Sensor in Richtung der Anlagefläche durch das Durchgangsloch presst, wobei die Kraft wenigstens zum Teil von der Gegenabstützfläche aufgenommen wird. Auf diese Weise kann der Sensor in Bezug auf das Durchgangsloch bzw. die Anlagefläche positioniert werden. Die genaue Position kann durch Zwischenlageelemente zwischen der Abstützfläche und der Gegenabstützfläche eingestellt werden. In einer alternativen Ausführungsform ist der Sensor von der Seite der Anlageoberfläche in die Aussparung einbaubar. Entsprechend weist der Sensor dann eine Abstützfläche auf, die von der Anlagefläche weg gerichtet ist. Vorzugsweise verkleinert sich die Aussparung in der Anlageoberfläche in einer Richtung von der Anlageoberfläche weg an einer Gegenabstützfläche für den Sensor oder endet dort, so dass zum Beispiel ein Absatz oder eine Endfläche angeordnet ist, an die die Abstützfläche des Sensors anlegbar ist. Auf diese Weise kann der Sensor in Bezug auf die Anlagefläche positioniert werden. Die Position kann durch Einstellen der Schichtdicke der Isolierschicht und außerdem zum Ausgleich von Toleranzen und/oder zum Erreichen einer vor- oder zurückversetzen Position des Sensors durch das Einlegen von Zwischenlageelementen eingestellt werden.
Vorzugsweise ist der Sensor mit einem kreisrunden Querschnitt ausgeführt. Auf diese Weise können einfache Bohrungen als Durchgangslöcher oder Aussparungen verwendet werden, was den Fertigungsaufwand minimiert. Alternativ können auch langgestreckte Querschnitte, insbesondere mit anteilig größeren linearen Abschnitten des Sensors vorgesehen sein. Mit solchen Sensoren kann zusätzlich zu der Erfassung des Vorhandenseins und von Eigenschaften sowie dem Eintreffen einer Fließfront einer Matrix besonders gut der Verlauf der Fließfront über einen solchen Sensor erfasst werden. Der Durchmesser der Messfläche eines runden Sensors beträgt vorzugsweise zwischen 1 mm und 50 mm, besonders bevorzugt zwischen 5 mm und 20 mm. Diese Größenordnung bildet einen guten Kompromiss zwischen ausreichender Detektionssicherheit, Ortsauflösung der Erfassung einer ankommenden Fließfront und Inanspruchnahme von Fläche der Anlageoberfläche. Dabei spielt auch die Überdeckung von ausreichend vielen Fasern eine Rolle. Die Erfindung kann auch außerhalb der genannten Grenzen funktionsfähig sein.
Als Materialien für den Sensor kommen insbesondere Metalle in Betracht, besonders bevorzugt Formbaustahl, Werkzeugstahl oder andere niedriglegierte Stähle, hochlegierter Edelstahl, Grauguss oder anderes Gusseisen oder Stahlguss oder Aluminium oder andere geeignete Werkstoffe. Der Sensor wird vorzugsweise aus demselben Werkstoff wie das Anlageelement gefertigt. Dies minimiert thermische Differenzdehnungen und Thermoelementeffekte, die die Messung verfälschen können.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bausatz für den Einbau eines kapazitiven Sensors zur Erfassung von Eigenschaften eines Verbundmaterials in eine Aussparung in einer Anlagefläche vorgeschlagen, an die das Verbundmaterial im bestimmungsgemäßen Betrieb angelegt wird, umfassend einen kapazitiven Sensor nach einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen und ein verflüssigbares oder flüssiges oder pastöses aushärtbares elektrisches Isoliermaterial. Um die Fluchtung der Isolierschicht mit der Anlagefläche und/oder ein Vorversetzen oder Zurückversetzen des Sensors in der Aussparung zu erreichen, umfasst der Bausatz Zwischenlageelemente, vorzugsweise mit abgestuften Dicken. Weiter kann der ein Bausatz auch Werkzeuge für den Einbau, wie etwa einen Spachtel, eine Gummilippe und Schleif- und/oder Poliermaterial und/oder einen Schaber oder dergleichen umfassen. Für den Einbau kann eine oder mehrere der oben ausgeführten Ausführungsformen des Verfahrens zur Bereitstellung Anwendung finden.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielhaft anhand der Figuren im Anhang beschrieben, in denen:
1 einen Querschnitt eines Sensors in einer Einbausituation zeigt, in der er über eine Anlageoberfläche hinaus vorsteht,
2 einen Querschnitt desselben Sensors in derselben Einbausituation wie in 1 zeigt, mit dem Unterschied, dass der überstehende Teil des Sensors durch mechanische Bearbeitung entfernt ist,
3 einen Querschnitt desselben Sensors wie in 2 in einer Einbausituation zeigt, in der er im Vergleich zu der in 2 gezeigten Einbausituation von der Anlageoberfläche ins Innere eines Anlageelements zurückversetzt ist, und
4 einen Querschnitt desselben Sensors wie in 3 zeigt, mit dem Unterschied, dass ein Freiraum in einer Aussparung vor der Messfläche bis zu der Anlagefläche mit einer Isolierung ausgefüllt ist.
1 zeigt einen Querschnitt durch einen Sensor 1 mit einer im Wesentlichen massiven Messelektrode 2. Optional können um Teile der Messelektrode 2 herum Schutzelektroden angeordnet sein, die in den Figuren nicht dargestellt sind. Der Sensor hat vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt, der senkrecht zur Betrachtungsebene liegt. In alternativen Ausführungsbeispielen kann jedoch auch ein anders geformter Querschnitt zum Einsatz kommen. Der Sensor 1 ist in einer Durchgangsbohrung 4 im Inneren eines Anlageelements 3 angeordnet. Das Anlageelement 3 weist eine Anlagefläche 5 auf, die für die Anlage an ein Verbundmaterial vorgesehen ist. Die Durchgangsbohrung 4 bildet eine Aussparung 4 in der Anlagefläche 2. Der Sensor 1 geht an einem Absatz 8, der als Abstützfläche 8 dient, in einer von der Anlagefläche 5 weggerichteten Richtung zu einem größeren Durchmesser über. Die Durchgangsbohrung 4 weist einen Absatz 6 auf, der als Gegenabstützfläche 6 dient und an dem sich die Durchgangsbohrung 4 in Richtung der Anlagefläche 5 verengt. In einem von der Anlagefläche 5 aus gesehenen hinter dem Absatz 6 angeordneten Abschnitt der Durchgangsbohrung 4 ist ein Innengewinde 7 angeordnet. Von der Anlagefläche 5 aus gesehen hinter der Abstützfläche 8 ist eine Spannhülse 10 angeordnet, die ein Außengewinde aufweist, das dazu geeignet ist, mit dem Innengewinde 7 der Durchgangsbohrung 4 in Eingriff zu treten. An ihrem in Einbauposition zu der Anlagefläche 5 gerichteten Ende liegt die Spannhülse 10 über eine Spannfläche 11 an dem Sensor 1 an. Mittels des Innengewindes 7 in der Durchgangsbohrung 4 und des Außengewindes an der Spannhülse 10 wird der Sensor nach dem Einsetzen in die Durchgangsbohrung 4 durch die Spannhülse 10 in Richtung der Anlagefläche 5 gespannt. Die Spannkräfte von der Spannhülse 10 auf den Sensor 1 laufen über die Abstützfläche 8 in den als Gegenabstützfläche 6 wirkenden Absatz 6. Auf diese Weise ist der Sensor 1 fest in dem Anlageelement 3 positioniert. Im inneren der Spannhülse 10 ist eine Anschlusseinrichtung 13 für ein Kabel vorgesehen, mit dem Signale von den Sensor 1 abgenommen werden können. Das Kabel verläuft durch eine zentrische Bohrung 14 durch die Spannhülse 10 in die Durchgangsbohrung 4 und von dort aus dem Anlageelement 3 hinaus zu einer auswerte Einrichtung. Eine Messfläche 12 an der Messelektrode 2 ist im Wesentlichen und von der Abstützfläche 8 weg orientiert an der Messelektrode 2 des Sensors 1 angeordnet. Die Messfläche 2 steht deutlich über die Anlagefläche 5 vor.
2 zeigt den Sensor 1 und das Anlageelement 3 aus der 1 in einem überarbeiten Zustand. Der über die Anlagefläche 5 hinausstehende Teil der Messelektrode 2 ist fluchtend mit der Anlagefläche 5 abgetragen worden. Somit ergibt sich eine präzise mit der Anlagefläche 5 fluchtende Messfläche 12 an der Messelektrode 2. Die Messfläche 12 ist dabei nicht rechtwinklig zu einer Längsachse der Durchgangsbohrung 4 bzw. des Sensors 1 orientiert.
3 zeigt den Sensor 1 und das Anlageelement 3 aus der 2 in einem Zustand, in dem der Sensor 1 gegenüber der Anlagefläche zurückversetzt im Inneren des Anlageelements 3 angeordnet ist. Dies wird erreicht, indem der Sensor 1 mit der überarbeiteten, wie in 2 gezeigten Messfläche 12 aus dem Anlageelement ausgebaut wird. Dazu wird die Spannhülse 10 gelöst und aus der Durchgangsbohrung 4 entfernt. Dann wird eine Zwischenlagehülse 9 von der Seite der Messfläche 12 auf die Messelektrode des Sensors 1 aufgesteckt oder von der der Anlagefläche 5 abgewandten Seite des Anlageelements 3 aus in die Durchgangsbohrung 4 eingebracht. Danach wird der Sensor 1 wieder in die Durchgangsbohrung eingebaut, wobei die Anlagefläche 6 und die Gegenanlagefläche 8 jeweils an einer entgegengesetzten Stirnfläche der Zwischenlagehülse 9 zu liegen kommen. Durch Einschrauben und Festziehen der Spannhülse 10 werden die Abstützfläche 6, die Zwischenlagehülse 9 und die Gegenabstützfläche 8 miteinander verspannt. Auf diese Weise stellt die Zwischenlagehülse 9 einen Abstand zwischen der Abstützfläche 6 und der Gegenabstützfläche 8 ein. Durch diesen Abstand wird die zurückversetzte Position des Sensors 1 in der Durchgangsbohrung 4 festgelegt. Die Höhe des sich vor der Messfläche 12 ergebenden Freiraums in der Durchgangsbohrung 4 entspricht der Dicke der Zwischenlagehülse 9 in Richtung von deren Mittelachse. Die Höhe des Freiraums ist über der gesamten Messfläche 12 identisch.
In der 4 ist die Einbausituation des Sensors 1 in dem Anlageelement 3 aus 3 mit dem Unterschied gezeigt, dass der Freiraum vor der Messfläche 12 mit einem ausgehärtetem, davor flüssigen oder pastösen Isoliermaterial gefüllt ist. Die auf diese Weise entstehende Isolierschicht 16 hat eine gleichmäßige Dicke normal zu der Anlagefläche 5. Die Isolierschicht 16 schließt die Messelektrode 2 vollständig gegenüber der Anlagefläche 5 ab. Die Schichtdicke der Isolierschicht 16 ist gegenüber typischen Ausführungsform erheblich übertrieben dargestellt. Eine typische Schichtdicke liegt unter 2 Zehntelmillimeter, vorzugsweise unter 100 μm und beträgt besonders bevorzugt etwa 50 μm. Dies gilt für alle Ausführungsform. Dementsprechend kann auch die Zwischenlagehülse 9 eine solche Dicke aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10004146 C2 [0002, 0005, 0010]
DE 2845269 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Bereitstellung eines Sensors mit einer elektrisch leitfähigen Messfläche, die im Messbetrieb zur Ausbildung eines elektrischen Messkondensators mit einem Verbundmaterial und zur Erfassung von Eigenschaften des Verbundmaterials eingerichtet ist, wobei das Verbundmaterial an einer Anlagefläche anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor für den bestimmungsgemäßen Betrieb in einer Aussparung in der Anlagefläche eingerichtet ist und das Verfahren zur Bereitstellung die folgenden Schritte umfasst: Herstellen des Sensors derart, dass der Sensor in einem Abstand von der Messfläche eine Abstützfläche aufweist, wobei ein Abstand zwischen der Abstützfläche und der Messfläche kleiner als ein Abstand zwischen einer zur Positionierung der Abstützfläche in der Aussparung angeordneten Gegenabstützfläche und der Anlagefläche ist, und Beschichten der Messfläche des Sensors mit einer elektrischen Isolierschicht, derart, dass die Isolierschicht des betriebsbereit in die Aussparung eingesetzten Sensors wenigstens näherungsweise mit der Anlagefläche fluchtet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Beschichtungsschritt ein unbeschichteter Sensor mit gegenüber der Anlagefläche ins Innere der Aussparung zurückversetzter Messfläche in die Aussparung wie für den Betrieb eingesetzt wird und dann ein flüssiges oder pastöses elektrisches Isoliermaterial auf die Messfläche aufgebracht wird, so dass ein Zwischenraum zwischen der Messfläche und einer in der Flucht der Anlagefläche fortgesetzt gedachten Fläche vor der Aussparung mit dem Isoliermaterial gefüllt wird und das Isoliermaterial zu einer Isolierschicht ausgehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfläche an dem Sensor derart hergestellt wird, dass sich zwischen der Messfläche des betriebsbereit in die Aussparung eingesetzten des Sensors und der in der Flucht der Anlagefläche fortgesetzt gedachten Fläche vor der Aussparung an jeder Stelle ein wenigstens näherungsweise gleicher Abstand ergibt, und danach die Messfläche mit einer Isolierschicht mit gleichmäßiger Schichtdicke beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen des Sensors folgende Schritte der Bearbeitung der Messfläche umfasst: Einsetzen des Sensors in die Aussparung der Oberfläche, derart, dass der Sensor mit seiner Messfläche näherungsweise bündig oder über die Anlagefläche hinaus hervorsteht, und Überarbeiten des Sensors und der Messfläche und optional auch der Anlagefläche durch spanabhebende Bearbeitung, so dass die Messfläche in der Flucht der Anlagefläche liegt.
Verfahren nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Überarbeitung der Messfläche ein Zurückversetzungsschritt durchgeführt wird, bei dem die Messfläche des Sensors von der Position, in der sie zu der Anlagefläche fluchtend überarbeitet wurde, in eine Beschichtungsposition, in der die Messfläche im Inneren der Aussparung angeordnet ist, zurückversetzt wird, und nach dem Zurückversetzen ein Beschichtungsschritt durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zurückversetzen der Messfläche durch das Entfernen oder Hinzufügen eines Zwischenlageelements zwischen der Abstützfläche und der Gegenabstützfläche bewirkt wird.
Kapazitiver Sensor zur Erfassung von Eigenschaften eines Verbundmaterials, der eine elektrisch leitfähige Messfläche zur Ausbildung eines elektrischen Messkondensators mit dem Verbundmaterial aufweist, wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb die Messfläche zu dem Verbundmaterial gerichtet ist und das Verbundmaterial an einer Anlagefläche anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor für ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche geeignet ist.
Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor in eine Aussparung in der Anlagefläche einsetzbar ist, auf der Messfläche eine elektrische Isolierschicht angeordnet ist und an dem Sensor eine Abstützfläche angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, in Richtung einer Gegenabstützfläche, die mechanisch mit der Anlageoberfläche verbunden ist, gepresst zu werden, um den Sensor in Bezug auf die Anlageoberfläche zu positionieren, wobei der Abstand der Abstützfläche von einer von der Messfläche weggerichteten Oberfläche der Isolierschicht wenigstens näherungsweise gleich dem Abstand der Gegenabstützfläche von der Anlageoberfläche ist, sodass die Isolierschicht des Sensors wenigstens näherungsweise mit der Anlageoberfläche fluchtet.
Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfläche keine elektrische Isolierschicht aufweist und der Abstand der Abstützfläche von der Messfläche kleiner als der Abstand der Gegenabstützfläche von der Anlageoberfläche ist.
Sensor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abstützfläche des Sensors ein oder mehrere Zwischenlageelemente anordenbar oder angeordnet sind, über das oder die der Sensor an die Gegenabstützfläche anlegbar ist.
Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Sensor keine Isolierung aufweist und der Abstand der Abstützfläche von der Messfläche größer als der Abstand der Gegenabstützfläche von der Anlageoberfläche ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 7 bis 11, auf dessen Messfläche eine elektrische Isolierschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht aus einem ausgehärteten, vor der Aushärtung verflüssigbaren, flüssigen oder pastösen Isoliermaterial hergestellt ist oder als ein festes Stück eines Isoliermaterial auf die Messfläche aufgebracht ist.
Bausatz für den Einbau eines kapazitiven Sensors zur Erfassung von Eigenschaften eines Verbundmaterials in eine Aussparung in einer Anlagefläche, an die das Verbundmaterial im bestimmungsgemäßen Betrieb angelegt wird, umfassend einen kapazitiven Sensor nach Anspruch 8 und ein verflüssigbares oder flüssiges oder pastöses aushärtbares elektrisches Isoliermaterial oder einer feste Isolierschicht zum Aufbringen auf die Messfläche.