DE102016002766A1 - Method for detecting defects of a preform provided for further processing into a fiber composite component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Fehlstellen (S) einer zur Weiterverarbeitung zu einem Faserverbundbauteil vorgesehen Preform (1), bei dem die mittels eines Preform-Werkzeugs unter Verwendung von Fasertextilien (1.1) und einem Fixiermittel geformte Preform (1) mit folgenden Verfahrensschritten geprüft wird: Bereitstellen einer Tastkopfaufnahme (12) zum Führen eines Tastkopfes (11) in Kontakt mit einer Preformoberfläche (1.2) entlang einer vorgegebenen Bahn auf der Preformoberfläche (1.2), wobei der Tastkopf (12) beim Überfahren einer Unebenheit (1.3) der Preformoberfläche (1.2) gegenüber der Tastkopfaufnahme (12) auslenkbar ist, Führen des Tastkopfes (11) mittels der Tastkopfaufnahme (12) entlang der vorgegebenen Bahn, und Erfassen einer durch eine Unebenheit (1.3) der Preformoberfläche (1.2) initiierten Auslenkung des Tastkopfes (11) mittels einer Erfassungsvorrichtung (12.1). Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for detecting defects (S) of a preform (1) provided for further processing into a fiber composite component, in which the preform (1) formed by means of a preform tool using fiber textiles (1.1) and a fixing agent is subjected to the following method steps providing a probe receptacle (12) for guiding a probe (11) in contact with a preform surface (1.2) along a predetermined path on the preform surface (1.2), the probe (12) passing over a bump (1.3) of the preform surface (1.2) relative to the probe receptacle (12) is deflectable, guiding the probe head (11) by means of the probe holder (12) along the predetermined path, and detecting a by a bump (1.3) of the preform (1.2) initiated deflection of the probe head (11) by means of a detection device (12.1). Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Detektion von Fehlstellen einer zur Weiterverarbeitung zu einem Faserverbundbauteil vorgesehen Preform, wobei die Preform unter Verwendung von Fasertextilien und einem Fixiermittel sowie unter Druck und Temperatur mittels eines Preform-Werkzeugs hergestellt ist.The invention relates to a method and a device for detecting defects of a preform provided for further processing into a fiber composite component, wherein the preform is produced by using fiber textiles and a fixing agent as well as under pressure and temperature by means of a preform tool.
Für die Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen (Faserverbundbauteilen) und insbesondere von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffbauteilen (CFK-Bauteile) ist unter anderem das Resin-Transfer-Moulding-Verfahren (RTM-Verfahren) bekannt. Die Herstellung eines Faserverbundbauteils mittels dieses Verfahrens erfolgt im industriellen Einsatz in folgenden Einzelprozessen.For the production of fiber-reinforced plastic components (fiber composite components) and in particular of carbon fiber reinforced plastic components (CFRP components), inter alia, the resin transfer molding process (RTM process) is known. The production of a fiber composite component by means of this method is carried out in industrial applications in the following individual processes.
In einem ersten Prozessschritt werden einzelne Lagen aus einem Fasermaterial, wie bspw. Kohlenstoff oder Glas von eine Rolle abgerollt, zugeschnitten und zu einem entsprechenden Stapel (dem sogenannten Stack) gestapelt. Mittels eines Binders, bspw. Klebstoff oder mittels Fixiernähten werden die Faserlagen aneinander fixiert, um ein ungewolltes Verrutschen der einzelnen Faserlagen zueinander zu vermeiden. Gemäß
Als nächstes wird die Preform
Es hat sich gezeigt, dass bei hohen Umformgraden bzw. komplexen Geometrien des Preforms der Vorformprozess nur schwer kontrollierbar ist. So kommt es beim Vorformprozess, bei dem das zweidimensionale Faser-Halbzeug in eine der Bauteilkontur im Wesentlichen entsprechende 3D-Form gebracht wird, häufig zu Fehlstellen, wie Faserverzüge, Faserwellungen, Falten oder Aufdickungen. Dies ist geometrisch bedingt und lässt sich im Drapierprozess größtenteils nicht verhindern.It has been shown that with high degrees of deformation or complex geometries of the preform, the preforming process is difficult to control. Thus, during the preforming process, in which the two-dimensional semifinished fiber product is brought into a substantially 3D shape that corresponds to the component contour, defects such as fiber distortion, fiber undulations, folds or thickenings frequently occur. This is geometrically conditioned and can not be prevented in the draping process for the most part.
Wenn solche Fehler an der Preformoberfläche liegen, können diese optisch detektiert werden. Jedoch kommt es häufig zu Fehlstellen S innerhalb der Preform
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Detektion von Fehlstellen einer zur Weiterverarbeitung zu einem Faserverbundbauteil vorgesehen Preform anzugeben, mit welchem insbesondere eine Faltenbildung als Fehlstelle detektierbar ist.The object of the invention is to provide a method and a device for detecting defects of a preform provided for further processing into a fiber composite component, with which, in particular, wrinkling can be detected as a defect.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The first object is achieved by a method having the features of
Bei diesem Verfahren zur Detektion von Fehlstellen einer zur Weiterverarbeitung zu einem Faserverbundbauteil vorgesehen Preform wird die mittels eines Preform-Werkzeugs unter Verwendung von Fasertextilien und einem Fixiermittel geformte Preform mit folgenden Verfahrensschritten geprüft:
- – Bereitstellen einer Tastkopfaufnahme zum Führen eines Tastkopfes in Kontakt mit einer Preformoberfläche entlang einer vorgegebenen Bahn auf der Preformoberfläche, wobei der Tastkopf beim Überfahren einer Unebenheit der Preformoberfläche gegenüber der Tastkopfaufnahme auslenkbar ist,
- – Führen des Tastkopfes mittels der Tastkopfaufnahme entlang der vorgegebenen Bahn, und
- – Erfassen einer durch eine Unebenheit der Preformoberfläche initiierten Auslenkung des Tastkopfes mittels einer Erfassungsvorrichtung.
- Providing a probe receptacle for guiding a probe in contact with a preform surface along a predetermined path on the preform surface, wherein the probe is deflectable when passing over a unevenness of the preform surface with respect to the probe receptacle,
- - Guide the probe by means of the probe recording along the predetermined path, and
- - Detecting a initiated by an unevenness of the preform surface deflection of the probe by means of a detection device.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einfacher Weise Fehlstellen innerhalb eines Preforms detektiert.With this method according to the invention, defects within a preform are detected in a simple manner.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Tastkopf mit einer definierten Kraft auf die Preformoberfläche gedrückt.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention the probe is pressed with a defined force on the preform surface.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 3.The second-mentioned object is achieved by a device having the features of patent claim 3.
Diese Vorrichtung zur Detektion von Fehlstellen einer zur Weiterverarbeitung zu einem Faserverbundbauteil vorgesehenen Preform, wobei die Preform unter Verwendung von Fasertextilien und einem Fixiermittel mittels eines Preform-Werkzeugs hergestellt ist, ist ausgebildet mit
- – einem Tastkopf und einer Tastkopfaufnahme, wobei der Tastkopf schwenkbeweglich mit der Tastkopfaufnahme derart verbunden ist, dass beim Führen des Tastkopfes in Kontakt mit der Preformoberfläche entlang einer vorgegebenen Bahn auf der Preformoberfläche gegenüber der Tastkopfaufnahme durch Kontaktierung einer Unebenheit der Preformoberfläche ausgelenkt wird, und
- – einer Erfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist die durch eine Unebenheit der Preformoberfläche initiierte Auslenkung des Tastkopfes zu erfassen.
- A probe and a probe receptacle, the probe being pivotally connected to the probe receptacle such that when the probe is guided in contact with the preform surface along a predetermined path on the preform surface opposite the probe receptacle is deflected by contacting an unevenness of the preform surface, and
- - A detection device which is adapted to detect the unevenness of the preform surface initiated deflection of the probe.
Mit einer solchen Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstig umgesetzt werden. Insbesondere kann eine solche Vorrichtung in eine Serienfertigung integriert werden, indem bspw. die Tastkopfaufnahme mittels eines Roboters auf der vorgegebenen Bahn geführt wird und die mittels der Erfassungsvorrichtung detektierte Auslenkung ortsgenau erfasst und bspw. optisch angezeigt werden kann. Somit können Preforms vor dem Einlegen in das RTM-Werkzeug manuell nachgearbeitet werden.With such a device, the inventive method can be implemented inexpensively. In particular, such a device can be integrated into a series production, for example, by the probe head is guided by means of a robot on the predetermined path and detected by the detection device deflection detected location and, for example, can be visually displayed. Thus, preforms can be manually reworked prior to insertion into the RTM tool.
Da nicht die gesamte Oberfläche der Preform mit dem Tastkopf abgetastet werden kann, kann auf Basis von vorgelagerten Drapiersimulationen bereits vorab kritische Bereiche der Preform für die Faltenbildung identifiziert werden. Damit braucht mittels des Tastkopfes nur dieser identifizierte Bereich abgetastet werden.Since not the entire surface of the preform can be scanned with the probe, it is possible on the basis of upstream drape simulations to identify previously critical areas of the preform for wrinkling. Thus, only this identified area needs to be scanned by means of the probe.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Tastkopf mit der Tastkopfaufnahme derart schwenkbeweglich verbunden ist, dass der Tastkopf mit einer definierten Kraft auf die Preformoberfläche gedrückt wird. Damit wird eine definierte Auslenkung des Tastkopfes gegenüber der Tastkopfaufnahme sichergestellt.According to an advantageous embodiment of the device according to the invention, the probe head is pivotally connected to the probe head such that the probe is pressed with a defined force on the preform surface. This ensures a defined deflection of the probe relative to the probe receptacle.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der Tastkopf eine Tastrolle und einen die Tastrolle schwenkbeweglich mit der Tastkopfaufnahme verbindenden Tastarm aufweist, wobei die Tastrolle rotierbar mit dem Tastarm verbunden ist. Vorzugsweise ist der Tastarm gegenüber der Preformoberfläche geneigt mit einem Neigungswinkel α kleiner als 90° ausgerichtet.A further advantageous development of the device according to the invention provides that the probe has a sensing roller and a sensing roller pivotally connected to the probe head recording probe arm, wherein the sensing roller is rotatably connected to the probe arm. Preferably, the scanning arm is inclined with respect to the Preformoberfläche with an inclination angle α less than 90 °.
Schließlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Erfassungsvorrichtung derart ausgebildet, dass eine Verschwenkung des Tastarms gegenüber einer den Neigungswinkel α aufweisenden Schwenklage zu erfassen ist. Hierzu kann bspw. ein Momentensensor in der den Tastarm mit der Tastkopfaufnahme schwenkbeweglich verbindenden Schwenkachse verwendet werden, mit welchem eine Winkelveränderung detektiert wird.Finally, in a further preferred embodiment of the device according to the invention, the detection device is designed such that a pivoting of the probe arm with respect to a tilt angle α having pivot position is to be detected. For this purpose, for example, a moment sensor can be used in which the scanning arm with the probe head pivotally connecting pivot axis, with which a change in angle is detected.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described in detail by means of an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:
Da die
Die
Die Vorrichtung
Die Tastkopfaufnahme
Wird diese Tastkopfaufnahme
Die vorgegebene Bahn auf der Preformoberfläche
Somit ist es nicht erforderlich, dass die gesamte Preformoberfläche
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Preformpreform
- 1.11.1
-
Faserlage der Preform
1 Fiber layer of thepreform 1 - 1.21.2
-
Preformoberfläche der Preform
1 Preform surface of thepreform 1 - 1.31.3
-
Unebenheit der Preformoberfläche
1.2 Unevenness of the preform surface1.2 - 1010
- Vorrichtung zur Detektion von FehlstellenDevice for detecting defects
- 1111
-
Tastkopf der Vorrichtung
10 Probe of thedevice 10 - 11.111.1
-
Tastarm des Tastkopfes
11 Tastarm of theprobe 11 - 11.1011:10
- Schwenkachseswivel axis
- 11.211.2
-
Tastrolle des Tastkopfes
11 Tracing roller of theprobe 11 - 11.2011:20
- Drehachseaxis of rotation
- 11.311.3
- Federelementspring element
- 1212
- Tastkopfaufnahmeprobe receptacle
- 12.112.1
- Erfassungsvorrichtungdetection device
- aa
-
Dicke des fehlerfreien Preforms
1 Thickness of theperfect preform 1 - bb
-
Dicke des Preforms
1 mit Fehlstelle SThickness of thepreform 1 with defect S - Ee
- Ebenelevel
- FF
- Kraftforce
- RR
- Richtungdirection
- SS
- Fehlstellevoid
- uu
- Drehrichtungdirection of rotation
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016002766.5A DE102016002766A1 (en) | 2016-03-05 | 2016-03-05 | Method for detecting defects of a preform provided for further processing into a fiber composite component |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016002766.5A DE102016002766A1 (en) | 2016-03-05 | 2016-03-05 | Method for detecting defects of a preform provided for further processing into a fiber composite component |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016002766A1 true DE102016002766A1 (en) | 2017-09-07 |
Family
ID=59651256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016002766.5A Ceased DE102016002766A1 (en) | 2016-03-05 | 2016-03-05 | Method for detecting defects of a preform provided for further processing into a fiber composite component |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016002766A1 (en) |
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- 2016-03-05 DE DE102016002766.5A patent/DE102016002766A1/en not_active Ceased
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |