DE102016102477A1

DE102016102477A1 - Method and installation for producing a fiber composite component

Info

Publication number: DE102016102477A1
Application number: DE102016102477.5A
Authority: DE
Inventors: Dominic Bertling
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2036-02-13
Also published as: DE102016102477B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Anlage zum Herstellen eines Faserverbundbauteils, bei dem der Injektionsprozess überwacht wird. Hierfür werden reale Sensorwerte von Messparametern ermittelt und anschließend basierend auf diesen Sensorwerten dann simulierte Injektionsverläufe ermittelt, bei denen die dort simulierten Sensorwerte mit den real gemessenen Sensorwerten korrelieren oder diesen entsprechen.The invention relates to a method for a system for producing a fiber composite component, in which the injection process is monitored. For this purpose, real sensor values of measurement parameters are determined, and then based on these sensor values, simulated injection profiles are determined in which the sensor values simulated there correlate with or correspond to the sensor values actually measured.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit einer Anlage zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mittels eines Injektions- oder Infusionsverfahrens, bei dem ein Matrixmaterial in ein Fasermaterial eingebracht und das eingebrachte Matrixmaterial ausgehärtet wird. The invention relates to a method with a system for producing a fiber composite component by means of an injection or infusion method, in which a matrix material is introduced into a fiber material and the introduced matrix material is cured.

Bei der Herstellung von Formbauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen, kurz Faserverbundbauteile, wird in der Regel ein Fasermaterial, beispielsweise in Form eines Faserhalbzeuges, in ein Formwerkzeug eingebracht, das zumindest teilweise die spätere Bauteilform aufweist. Anschließend wird das in das Formwerkzeug eingebrachte Fasermaterial mit einem Matrixmaterial, beispielsweise ein Harz, infiltriert, um das gesamte Fasermaterial mit dem Matrixmaterial zu durchtränken und um nach Aushärtung bzw. Polymerisation des Matrixmaterials das faserverstärkte Kunststoffbauteil zu erhalten. In the production of molded components made of fiber-reinforced plastics, short fiber composite components, a fiber material, for example in the form of a semi-finished fiber, is usually introduced into a mold, which at least partially has the later component form. Subsequently, the fiber material introduced into the mold is infiltrated with a matrix material, for example a resin, in order to impregnate the entire fiber material with the matrix material and to obtain the fiber-reinforced plastic component after curing or polymerization of the matrix material.

Ein wesentliches Qualitätsmerkmal bei einem derartigen Injektions- oder Infusionsverfahren ist die vollständige Tränkung bzw. Durchtränkung des Fasermaterials mit dem injizierten oder infundierten Matrixmaterial. Denn verbleiben nach dem Injektionsprozess noch ungetränkte Stellen innerhalb des Fasermaterials, deren Abmessungen bzw. Volumen größer sind als ein Maximalgrenzwert, so muss das Bauteil fehlerhaft aus der Produktion genommen werden. Denn ungetränkte Reststellen stellen in dem späteren Faserverbundbauteil eine Schwachstelle dar. Im weiteren Verlauf wird unter dem Injektionsprozess der Ablauf eines Injektions- oder Infusionsverfahrens verstanden. An essential quality feature in such an injection or infusion process is the complete impregnation or impregnation of the fiber material with the injected or infused matrix material. Because remain after the injection process still unoccupied sites within the fiber material whose dimensions or volume are greater than a maximum limit, the component must be taken out of production incorrectly. This is because unimpregnated residues represent a weak point in the later fiber composite component. In the further course, the injection process is understood to mean the course of an injection or infusion process.

Es ist daher wünschenswert, den Injektionszustand während des Injektionsprozesses zu überwachen, um so beispielsweise feststellen zu können, ob das Fasermaterial vollständig durchtränkt wurde oder ob ggf. in dem Fasermaterial trockene Stellen entstanden sind. Je frühzeitiger hierüber eine entsprechende Information vorliegt, desto frühzeitiger kann auch möglicherweise entsprechend eingegriffen werden, indem die Prozessparameter des Injektionsprozesses, wie beispielsweise der Injektionsdruck angepasst wird. Auch ist es denkbar, bei Feststellung von ungetränkten Stellen das Bauteil frühzeitig aus dem Prozess zu nehmen, wodurch die Effektivität gerade in der Serienproduktion gesteigert werden kann. It is therefore desirable to monitor the state of injection during the injection process so as to be able to determine, for example, whether the fiber material has been completely saturated or whether dry areas have possibly arisen in the fiber material. The earlier there is corresponding information, the earlier it may possibly be possible to intervene accordingly by adjusting the process parameters of the injection process, such as, for example, the injection pressure. It is also conceivable to take the component early out of the process when determining unimpacted points, whereby the effectiveness can be increased, especially in mass production.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anlage zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mittels eines Injektionsverfahrens anzugeben, indem während des Injizierens des Matrixmaterials in das Fasermaterial der Injektionsprozess überwacht und ggf. prognostiziert werden kann.It is therefore an object of the present invention to specify an improved method and an improved system for producing a fiber composite component by means of an injection method in that during the injection of the matrix material into the fiber material, the injection process can be monitored and possibly prognosticated.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie der Anlage gemäß Anspruch 12 erfindungsgemäß gelöst. The object is achieved by the method according to claim 1 and the system according to claim 12 according to the invention.

Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mittels eines Injektions- oder Infusionsverfahrens beansprucht, bei dem ein Matrixmaterial in ein Fasermaterial eingebracht und das eingebrachte Matrixmaterial dann beispielsweise unter Temperierung und Druckbeaufschlagung ausgehärtet wird. Dies beinhaltet demgemäß alle Verfahrensschritte, die zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mittels eines Injektions- oder Infusionsverfahrens, bei dem das Matrixmaterial in das Fasermaterial eingebracht wird, auch wenn diese nicht im Detail angegeben sind, insbesondere wird beispielsweise das Einbringen des Fasermaterials in ein Werkzeug sowie ggf. das Einschieben des Werkzeugs mit dem Fasermaterial und Matrixmaterial in einen Autoklaven mit umfasst. According to claim 1, a method for producing a fiber composite component by means of an injection or infusion method is claimed, in which a matrix material is introduced into a fiber material and the introduced matrix material is then cured, for example under temperature control and pressurization. This accordingly includes all method steps that are used to produce a fiber composite component by means of an injection or infusion method in which the matrix material is introduced into the fiber material, even if these are not specified in detail, in particular the introduction of the fiber material into a tool and possibly the insertion of the tool with the fiber material and matrix material in an autoclave includes.

Zunächst wird erfindungsgemäß eine Mehrzahl von simulierten Injektionsverläufen eines simulierten Injektionsprozesses bereitgestellt, wobei die simulierten Injektionsverläufe für jeweils verschiedene Werte von Prozessparametern des Injektionsprozesses simuliert wurden. Die simulierten Injektionsverläufe ergeben sich dabei dadurch, dass zumindest ein Wert eines Prozessparameters jeweils variiert wird, so dass für einen Prozessparameter mit jeweils variierenden Parameterwerten jeweils mindestens ein simulierter Injektionsverlauf vorliegt. Dabei sind in jedem simulierten Injektionsverlauf simulierte Sensorwerte von wenigstens einem den Injektionsprozess kennzeichnenden Messparametern zugeordnet, die sich aus der Simulation des Injektionsprozesses mit den der jeweiligen Simulation des Injektionsprozesses zugrunde liegenden Prozessparameter ableiten. Solche Sensorwerte von Messparametern sind dabei Werte von Messparametern, die sich auch bei einem realen Injektionsprozess durch entsprechende reale Sensoren ermitteln lassen, so dass für jeden simulierten Injektionsverlauf zum einen die diesen simulierten Injektionsverlauf zugrunde liegenden Werte der Prozessparameter, die über die Vielzahl von simulierten Injektionsverläufen variiert werden und die bei jedem simulierten Injektionsverlauf simulierten Sensorwerte zugeordnet, was alles zusammen in einem Datenspeicher bereitgestellt wird. First, according to the invention, a plurality of simulated injection profiles of a simulated injection process are provided, wherein the simulated injection profiles were simulated for respectively different values of process parameters of the injection process. The simulated injection profiles result from the fact that at least one value of a process parameter is varied in each case, so that in each case at least one simulated injection profile is present for a process parameter with respectively varying parameter values. Simulated sensor values of at least one measuring parameter characterizing the injection process, which are derived from the simulation of the injection process with the process parameters on which the respective simulation of the injection process is based, are assigned in each simulated injection course. Such sensor values of measurement parameters are values of measurement parameters which can also be determined by corresponding real sensors in a real injection process, so that for each simulated injection course, the values of the process parameters underlying this simulated injection course vary, which varies over the multiplicity of simulated injection progressions and simulates the sensor values simulated in each simulated injection run, all of which are provided together in a data store.

Damit liegen für ein oder mehrere variierende Prozessparameter die jeweiligen simulierten Injektionsverläufe einschließlich deren simulierte Sensorwerte vor, so dass ein Parameterraum aufgebaut werden kann, in dem für konkrete Werte der Prozessparameter wenigstens ein simulierter Injektionsverlauf einschließlich deren simulierte Sensorwerte ermittelbar ist. Im breitesten Sinne wird ein simulierter Injektionsverlauf durch seine Sensorwerte bzw. Sensorverläufe, die aus der Simulation abgeleitet werden, definiert. Thus, the respective simulated injection profiles including their simulated sensor values are available for one or more varying process parameters, so that a parameter space can be set up in which at least one simulated injection profile including its simulated sensor values can be determined for specific values of the process parameters. In the broadest sense, a simulated injection curve is determined by its sensor values or Sensor curves derived from the simulation defined.

Erfindungsgemäß wird nun das Injektionsverfahren zum Injizieren/Infundieren des Matrixmaterials in das Fasermaterial durchgeführt, wobei während des Injizierens/Infundierens des Matrixmaterials in das Fasermaterial der Injektionsprozess überwacht wird. Dies geschieht dadurch, dass während des Injizierens/Infundierens des Matrixmaterials in das Fasermaterial mit Hilfe von realen Sensoren reale Sensorwerte von einem oder mehreren Messparametern ermittelt werden, wobei die Messparameter wenigstens einem der Messparameter der simulierten Sensorwerte entsprechen. Hierdurch liegt nun für den zuvor simulierten Messparameter ein konkreter, realer Sensorwert vor, so dass hierdurch eine Brücke zwischen der Sensorik und der Simulation geschlagen werden kann. According to the invention, the injection method for injecting / infusing the matrix material into the fiber material is now carried out, the injection process being monitored during the injection / infusion of the matrix material into the fiber material. This is achieved by real sensor values of one or more measurement parameters being determined during the injecting / infusing of the matrix material into the fiber material with the aid of real sensors, wherein the measurement parameters correspond to at least one of the measurement parameters of the simulated sensor values. As a result, a concrete, real sensor value is now available for the previously simulated measurement parameter, so that a bridge between the sensor system and the simulation can be struck thereby.

Anschließend wird zur Überwachung des realen Injektionsprozesses derjenige simulierte Injektionsverlauf durch eine Auswerteeinheit ermittelt, dessen simulierte Sensorwerte den erfassten realen Sensorwerten entsprechen oder mit den erfassten realen Sensorwerten korrelieren. Subsequently, to monitor the real injection process, that simulated injection course is determined by an evaluation unit whose simulated sensor values correspond to the detected real sensor values or correlate with the detected real sensor values.

Aus den erfassten, realen Sensorwerten lassen sich nun durch Abgleich mit den Daten in dem Datenspeicher, zumindest ein simulierter Injektionsverlauf ermitteln, dessen simulierte Sensorwerte den während des Injektionsverfahrens real erfassten Sensorwerten entsprechen oder zumindest mit diesen korrelieren, so dass zumindest mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden kann, dass der simulierte Injektionsverlauf dem tatsächlichen Injektionsverlauf innerhalb des Werkzeuges entspricht. From the detected, real sensor values, it is now possible by calibration with the data in the data memory to determine at least one simulated injection course whose simulated sensor values correspond to the sensor values actually acquired during the injection procedure or at least correlate with these, so that at least with a very high probability thereof It can be assumed that the simulated injection course corresponds to the actual injection course within the tool.

Hierdurch wird es erstmals möglich, genauere Kenntnisse über den tatsächlichen Zustand des Injektionsprozesses, sowie Kenntnisse über die Fließfront und mögliche Probleme während des Injizieren des Matrixmaterials zu erhalten, ohne dass hierfür eine enorm aufwendige und komplexe Sensorik innerhalb des Werkzeuges installiert werden müsste. Vielmehr wurde erkannt, dass mit einigen wenigen Sensoren mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit festgestellt werden kann, welcher Injektionszustand im aktuellen Injektionsprozess vorliegt, was aufgrund des abgeschlossenen Gesamtsystems ansonsten nicht möglich wäre. This makes it possible for the first time to obtain more accurate knowledge about the actual state of the injection process, as well as knowledge about the flow front and possible problems during the injection of the matrix material, without the need for an enormously complex and complex sensor system would be installed within the tool. Rather, it was recognized that with a few sensors can be determined with very high probability, which injection state in the current injection process is present, which otherwise would not be possible due to the completed overall system.

Damit lässt sich nahezu vollständig der gesamte Injektionsprozess überwachen, wodurch auch frühzeitig erkannt werden kann, ob der real vorliegende Injektionsprozess möglicherweise zu einem fehlerhaften Bauteil führen wird. Denn wenn der ermittelte simulierte Injektionsverlauf, dessen simulierten Sensorwerte mit den realen Sensorwerten korrelieren oder diesen entsprechen, am Ende des Injektionsprozesses zu einem Bauteil führt, das trockene Stellen aufweist oder nicht vollständig getränkt ist, dann kann mit aller Wahrscheinlichkeit auch davon ausgegangen werden, dass der reale Injektionsprozess, der vorliegend gerade durchgeführt wird, zum selben Ergebnis führt. Der Injektionsprozess kann somit frühzeitig beeinflusst oder aber auch abgebrochen werden, was insbesondere in einer Serienfertigung eine größere Effizienz verspricht. This makes it possible to monitor almost completely the entire injection process, which also makes it possible to detect at an early stage whether the injection process actually present will possibly lead to a defective component. For if the determined simulated injection course, whose simulated sensor values correlate with or correspond to the real sensor values, leads to a component having dry spots or is not completely soaked at the end of the injection process, then it can in all probability also be assumed that the real injection process being performed in the present case leads to the same result. The injection process can thus be influenced at an early stage or even canceled, which promises greater efficiency, especially in mass production.

Unter einem Injektionsverlauf im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere eine diskrete oder kontinuierliche Angabe über die Fließfront des injizierten Matrixmaterials verstanden, wobei diese Fließfront in der Regel fortwährend aufgrund eines Druckgradienten zwischen der Angussstelle am Werkzeug und dem ungetränkten Bereich diesen entsprechend benetzt und infiltriert. An injection course in the sense of the present invention is understood in particular to be a discrete or continuous indication of the flow front of the injected matrix material, this flow front generally being wetted and infiltrated accordingly due to a pressure gradient between the gate on the tool and the non-saturated area.

Unter einem Injektionszustand, der sich vorteilhafterweise aus dem Injektionsverlauf ableiten lässt, wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere der Injektionsfortschritt, Füllzustand bzw. Tränkungszustand verstanden und übermittelt somit Informationen über getränkte bzw. infiltrierte Bereiche und ungetränkte bzw. nicht infiltrierte Bereiche des Fasermaterials. Unter einem Injektionszustand kann somit insbesondere die Position der aktuellen Fließfront im zeitlichen Zusammenhang mit dem aktuellen Zeitpunkt im Injektionsprozess verstanden werden. For the purposes of the present invention, an injection state, which can advantageously be derived from the course of the injection, is understood to mean, in particular, the injection progress, filling state or drenching state, and thus transmits information about soaked or infiltrated areas and unimpregnated or non-infiltrated areas of the fiber material. An injection state can thus be understood in particular to be the position of the current flow front in temporal connection with the current point in time in the injection process.

In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die simulierten Injektionsverläufe durch ein maschinelles Lernsystem, beispielsweise ein neuronales Netz, bereitgestellt, bei dem die Parameter der simulierten Injektionsverläufe zusammen mit ihren jeweiligen simulierten Sensorwerten die Trainingsdaten bilden, mit dem das maschinelle Lernsystem die Zuordnung von Sensorwerten als Eingabe und Simulationsparametern des Injektionsverlaufes als Ausgabe in Bezug auf die Eingabe trainiert. Die simulierten Injektionsverläufe werden zusammen mit ihren Sensorwerten somit in Form eines maschinellen Lernsystems bereitgestellt. In an advantageous embodiment, the simulated injection courses are provided by a machine learning system, for example a neural network, in which the parameters of the simulated injection courses together with their respective simulated sensor values form the training data with which the machine learning system assigns sensor values as input and simulation parameters of the injection course is trained as an output with respect to the input. The simulated injection profiles are thus provided together with their sensor values in the form of a machine learning system.

Die realen Sensorwerte des realen Injektionsprozesses werden somit als Eingabe in das maschinelle Lernsystem eingegeben, wobei aufgrund der Vielzahl von Trainingsdaten, die sich aus den variierenden Simulationen der simulierten Injektionsprozesse ergeben, das maschinelle Lernsystem basierend auf den realen Sensorwerten dann denjenigen oder diejenigen Parameter für einen simulierten Injektionsverlauf ermittelt, deren simulierte Sensorwerte mit den realen Sensorwerten als Eingabe in Bezug auf das maschinelle Lernsystem korrelieren. Hierdurch können insbesondere Werte zwischen einzelnen Sensorwerten, die beispielsweise nicht aus der Simulation stammen, inter- oder extrapoliert und entsprechenden simulierten Injektionsverläufen zugeordnet werden. The real sensor values of the real injection process are thus input as input to the machine learning system, and due to the plurality of training data resulting from the varying simulations of the simulated injection processes, the machine learning system based on the real sensor values then those or those parameters for a simulated Injection history is determined whose simulated sensor values correlate with the real sensor values as input with respect to the machine learning system. As a result, in particular values between individual sensor values, for example, not from originate from the simulation, interpolated or extrapolated and assigned to corresponding simulated injection progressions.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der eine Messparameter, der sowohl bei der Simulation der Injektionsverläufe einerseits als auch bei dem realen Injektionsprozess andererseits Anwendung findet, die Zeitdauer seit Beginn des Einbringens des Matrixmaterials, bis das Matrixmaterial an eine vorgegebene Sensorposition gelangt. Sind mehrere dieser Sensoren im Werkzeug verbaut, so lässt sich anhand der Zeitdauer, bis das Matrixmaterial an die entsprechende Sensorposition gelangt, mit einer sehr hohen Genauigkeit die Position der Fließfront zu einem bestimmten Zeitpunkt ableiten. Darüber hinaus lässt sich dieser Messparameter auch in der Simulation relativ einfach bestimmen, so dass bei der Ermittlung der simulierten Sensorwerte Berechnungskomplexität reduziert werden kann. In a further advantageous embodiment, the one measurement parameter which is used both in the simulation of the injection courses on the one hand and in the real injection process on the other hand, the time since the beginning of the introduction of the matrix material until the matrix material reaches a predetermined sensor position. If several of these sensors are installed in the tool, the position of the flow front at a certain point in time can be derived with a very high degree of accuracy based on the time until the matrix material reaches the corresponding sensor position. In addition, this measurement parameter can also be determined relatively easily in the simulation so that calculation complexity can be reduced when determining the simulated sensor values.

Darüber hinaus kann einer der Messparameter auch die Laufzeit eines Ultraschallsignals sein, das mithilfe eines Ultraschallsenders in das Bauteil ausgestrahlt und mithilfe eines Ultraschallempfängers empfangen wurde. Aus der Laufzeit eines Ultraschallsignals lassen sich dabei Rückschlüsse auf den Füllzustand sowie des Polymerisationszustandes ableiten. Denkbar ist auch, dass ein Messparameter der Werkzeuginnendruck während des Einbringens des Matrixmaterials ist und/oder ein Messparameter die Werkzeuginnentemperatur während des Einbringens ist. In addition, one of the measurement parameters may also be the transit time of an ultrasound signal which has been emitted into the component by means of an ultrasound transmitter and received by means of an ultrasound receiver. It is possible to derive conclusions about the filling state and the state of polymerization from the transit time of an ultrasonic signal. It is also conceivable that a measurement parameter is the cavity pressure during the introduction of the matrix material and / or a measurement parameter is the cavity temperature during the introduction.

Vorteilhafterweise werden für die Messparameter entsprechende Wert-Zeit-Verläufe ermittelt, so dass sich zu jedem Zeitpunkt während des Einbringens des Matrixmaterials ein entsprechender Sensorwert ableiten lässt. Advantageously, corresponding value-time profiles are determined for the measurement parameters, so that a corresponding sensor value can be derived at any time during the introduction of the matrix material.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird mit Hilfe eines Ultraschallsensors als realer Sensor die Laufzeit eines Ultraschallsignals innerhalb des Faser- bzw. Matrixmaterials ermittelt, wodurch sich beispielsweise Veränderungen innerhalb des Bauteils ermitteln lassen. Im einfachsten Fall lässt sich hierdurch feststellen, wann die Fließfront an der entsprechenden Sensorposition seit Beginn des Injizierens angelangt ist. In a further advantageous embodiment, the transit time of an ultrasonic signal within the fiber or matrix material is determined with the aid of an ultrasonic sensor as a real sensor, whereby, for example, changes within the component can be determined. In the simplest case, this can be used to determine when the flow front has arrived at the corresponding sensor position since the beginning of the injection.

Zweckmäßig ist es ebenfalls, mit Hilfe eines Drucksensors als realen Sensor den Werkzeuginnendruck zu ermitteln, wodurch sich ebenfalls das Erreichend der Fließfront an der entsprechenden Sensorposition feststellen lässt. It is also expedient to determine the cavity pressure with the aid of a pressure sensor as a real sensor, which can also determine the reaching of the flow front at the corresponding sensor position.

Denkbar ist ebenfalls, dass mithilfe eines Zeitgebers als realer Sensor die Zeitdauer seit Beginn des Einbringens des Matrixmaterials sowie mithilfe eines Temperatursensors als realen Sensor die Werkzeuginnentemperatur während des Einbringens des Matrixmaterials ermittelt wird. It is also conceivable that with the aid of a timer as a real sensor, the time since the beginning of the introduction of the matrix material and with the aid of a temperature sensor as a real sensor, the tool internal temperature during the introduction of the matrix material is determined.

In diesem Zusammenhang ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn mithilfe des Zeitgebers die Zeitdauer seit Beginn des Einbringens des Matrixmaterials, bis das Matrixmaterial an einer vorgegebenen Sensorposition gelangt ist, in Abhängigkeit von den ermittelten Sensorwerten anderer realer Sensoren bestimmt wird, wodurch Aussagen über den Fließfrontverlauf an den diskreten Sensorpositionen abgeleitet werden können. Denn erreicht die Fließfront die entsprechende Sensorposition beispielsweise eines Ultraschall- oder Drucksensors, so verändert sich die Signalantwort, aus der dann eindeutig abgeleitet werden kann, dass das Matrixmaterial den Bereich um die Sensorposition infiltriert hat.In this context, it is particularly advantageous if, with the aid of the timer, the time duration since the beginning of the introduction of the matrix material until the matrix material has reached a predetermined sensor position is determined as a function of the determined sensor values of other real sensors, whereby statements about the flow front course are made can be derived from the discrete sensor positions. For if the flow front reaches the corresponding sensor position, for example of an ultrasound or pressure sensor, then the signal response changes, from which it can then be clearly deduced that the matrix material has infiltrated the region around the sensor position.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der zur Überwachung des realen Injektionsprozesses ermittelte simulierte Injektionsverlauf auf einem Display visualisiert und angezeigt, so dass während des Injektionsprozesses selber bereits die im Inneren und Verborgenen ablaufenden realen Prozesse auf einem Display bzw. Bildschirm angezeigt werden können. In a further advantageous embodiment, the simulated injection course determined for monitoring the real injection process is visualized and displayed on a display, so that during the injection process itself the real processes running inside and out can be displayed on a display or screen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird in Abhängigkeit von dem ermittelten simulierten Injektionsverlauf durch die Auswerteeinheit ein Injektionszustand des realen Injektionsprozesses ermittelt, wodurch sich direkt beispielsweise die Position der Fließfront und der Verlauf der Fließfront ableiten lässt. Somit kann während des Injektionsprozesses aus den simulierten Injektionsverläufen zu jedem Zeitpunkt der Injektionszustand des aktuellen realen Injektionsprozesses bestimmt werden. In a further advantageous embodiment, an injection state of the real injection process is determined as a function of the determined simulated course of injection by the evaluation unit, whereby the position of the flow front and the course of the flow front can be derived directly, for example. Thus, during the injection process from the simulated injection curves at any time of the injection state of the current real injection process can be determined.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird in Abhängigkeit von dem ermittelten simulierten Injektionsverlauf durch die Auswerteeinheit ermittelt, ob ein Injektionsendzustand des aktuellen Injektionsprozesses vorgegebenen Qualitätsparametern entspricht oder nicht. So kann aus dem ermittelten simulierten Injektionsverlauf prognostiziert werden, ob eine vollständige und den Qualitätsanforderungen entsprechende Tränkung des Fasermaterials erfolgen wird oder ob das Bauteil die unter Umständen fehlerhafte Stelle, beispielsweise in Form von trockenen Stellen, aufweisen wird. Darüber hinaus können Regionen identifiziert werden, in denen mit Fehlstellen zu rechnen ist und Regionen, in denen der Prozess ideal verlaufen ist. Der Aufwand der Bauteilprüfung kann hierdurch deutlich verringert werden, da die nachgeschaltete Qualitätssicherung dann lediglich diejenigen Regionen untersuchen muss, in denen eine Tränkung nicht ideal verlaufen ist. In a further advantageous embodiment, the evaluation unit determines whether or not an injection end state of the current injection process corresponds to predetermined quality parameters as a function of the determined simulated injection course. Thus, it can be predicted from the determined simulated injection course whether complete impregnation of the fiber material corresponding to the quality requirements will take place or whether the component will have the possibly faulty location, for example in the form of dry spots. In addition, regions can be identified in which defects can be expected and regions in which the process was ideal. The effort of the component testing can be significantly reduced as a result, since the downstream quality assurance then only needs to examine those regions in which an impregnation was not ideal.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Auswerteeinheit eingerichtet, den Zeitpunkt zu bestimmen, ab dem die Abweichung der Infusion/Injektion mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu einem Ausschuss führt und somit die Abweichung irreversibel ist. Wird der Prozess zu diesem Zeitpunkt abgebrochen, kann das Bauteil durch einen zweiten, händischen Injektions-/Infusionsprozess mit modifizierten Angussstrategien voll gefüllt und so somit eventuell gerettet werden. Hierdurch kann der Ausschuss bei geringfügiger händischer Nacharbeit deutlich reduziert werden. In a further advantageous embodiment, the evaluation unit is set up, the Time to determine when the deviation of the infusion / injection with a certain probability to a committee and thus the deviation is irreversible. If the process is aborted at this time, the component can be filled by a second, manual injection / infusion process with modified sprue strategies and thus possibly be rescued. As a result, the scrap can be significantly reduced with minor manual rework.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die simulierten Injektionsverläufe mit Hilfe eines parametrisierbaren Modells ermittelt, wobei die Werte der Prozessparameter der einzelnen Simulationen variiert werden. Die vorgegebenen Prozessparameter gehen dabei als Eingang in das parametrisierbare Modell ein, so dass für jeden Satz konkreter Werte von Prozessparametern ein simulierter Injektionsverlauf, beispielsweise in Form eines Satzes von Sensorwerten, ermittelt wird. In a further advantageous embodiment, the simulated injection profiles are determined with the aid of a parameterizable model, wherein the values of the process parameters of the individual simulations are varied. The predetermined process parameters enter as an input into the parameterizable model, so that a simulated injection course, for example in the form of a set of sensor values, is determined for each set of concrete values of process parameters.

Die variierbaren Prozessparameter können dabei beispielsweise die Permeabilität des Fasermaterials, die Viskosität des Matrixmaterials, der Faservolumengehalt des Fasermaterials, die Bauteildicke, der Injektionsdruck und/oder die Position von Voreilkanten in oder an den Rändern des Fasermaterials sein. Bei den Voreilkanten in dem Fasermaterial handelt es sich um Bereiche, in denen die Permeabilität des Fasermaterials gegenüber dem Rest des Fasermaterials deutlich zunimmt, so dass der Fließwiderstand in diesen Bereichen deutlich geringer ist als in den übrigen Bereichen des Fasermaterials, wodurch es zu einem schnelleren Fließen des injizierten Matrixmaterials kommt. Die Fließfront entwickelt sich somit nicht gleichmäßig entlang des Druckgradienten, sondern abweichend davon. Insbesondere Voreilkanten sind Ursachen für Gaseinschlüsse oder anderweitige Fehlerstellen. The variable process parameters may be, for example, the permeability of the fiber material, the viscosity of the matrix material, the fiber volume content of the fiber material, the component thickness, the injection pressure and / or the position of leading edges in or on the edges of the fiber material. The leading edges in the fiber material are areas in which the permeability of the fiber material relative to the rest of the fiber material increases significantly, so that the flow resistance in these areas is significantly lower than in the other areas of the fiber material, resulting in faster flow of the injected matrix material. The flow front thus does not develop uniformly along the pressure gradient, but deviates from it. In particular, leading edges are causes of gas inclusions or other defects.

Für die Simulation der Injektionsverläufe wird dabei das Gesamtbauteil ebenfalls in eine endliche Anzahl kleiner Segmente unterteilt, was beispielsweise heißen kann, dass die Grenzen von Faserlagen als Elemente abgebildet werden oder zu erwartende kritische Bereiche feiner aufgelöst sind. Das in Segmente unterteilte Bauteil wird nun als Grundlage für das parametrisierbare Modell genommen, weil die entsprechenden Prozessparameter dann für jeden Simulationsprozess entsprechend variiert werden. For the simulation of the injection profiles, the entire component is likewise subdivided into a finite number of small segments, which may mean, for example, that the boundaries of fiber layers are depicted as elements or expected critical areas are resolved more finely. The segmented component is now used as the basis for the parameterizable model because the corresponding process parameters are then varied accordingly for each simulation process.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden in Abhängigkeit von dem ermittelten simulierten Injektionsverlauf und ggf. in Abhängigkeit von dem daraus abgeleiteten Injektionszustand die Randbedingungen des Injektionsprozesses, die während des Injektionsprozesses veränderbar sind, angepasst, um so auf den aktuellen Injektionszustand Rücksicht zu nehmen. So kann beispielsweise bei einem ermittelten simulierten Injektionsverlauf, der eine niedrige Permeabilität in bestimmten Bereichen prognostiziert, der Injektionsdruck angehoben werden, um so eine vollständige Tränkung in der zur Verfügung stehenden Topfzeit zu erreichen. In a further advantageous embodiment, the boundary conditions of the injection process, which can be changed during the injection process, are adapted in dependence on the simulated injection process determined and, depending on the injection state derived therefrom, so as to take account of the current injection state. Thus, for example, in the case of a determined simulated course of injection which predicts a low permeability in certain areas, the injection pressure can be raised in order to achieve complete saturation in the available pot life.

Darüber hinaus lässt sich aus den simulierten Injektionsverläufen auch ableiten, was mögliche Ursachen für die Abweichung von einem idealen Verlauf sind, wenn zu jedem simulierten Injektionsverlauf auch die entsprechenden Prozessparameter, mit dem dieser simulierte Injektionsverlauf simuliert wurde, gespeichert sind. Unter Kenntnis der entsprechenden Prozessparameter lässt sich somit dann die mögliche Ursache für einen nicht idealen Injektionsverlauf bestimmen. In addition, it can be derived from the simulated injection progressions, which are possible causes for the deviation from an ideal course, if the corresponding process parameters with which this simulated injection course was simulated are stored for each simulated injection course. With knowledge of the corresponding process parameters, the possible cause for a non-ideal injection course can be determined.

Im Übrigen wird die Aufgabe auch mit einer Anlage gemäß Anspruch 12 gelöst, wobei die Anlage zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mittels eines Injektionsverfahrens, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet ist. Die Anlage weist einen Datenspeicher auf, in den die Mehrzahl von simulierten Injektionsverläufen zusammen mit ihren jeweiligen Sensorwerten hinterleg sind. Dies kann beispielsweise in Form eines maschinellen Lernsystems, wie beispielsweise einem neuronalen Netz, geschehen. Die Anlage weist ein Werkzeug auf, in das das Fasermaterial einbringbar und mit Matrixmaterial tränkbar ist, so wie dies bei klassischen Infusions- und Injektionsverfahren durchgeführt wird. Das Werkzeug weist dabei ein oder mehrere Sensoren zum Erfassen von realen Sensorwerten von wenigstens einem, den Injektionsprozess kennzeichnenden Messparameter, der einem der Messparameter der simulierten Sensorwerte entspricht, auf, um so kontinuierlich während des realen Injektionsprozesses die entsprechenden Sensorwerte der Messparameter zu ermitteln. Incidentally, the object is also achieved with a system according to claim 12, wherein the system for producing a fiber composite component by means of an injection method, as described above, is formed. The system has a data memory into which the plurality of simulated injection paths are stored together with their respective sensor values. This can be done, for example, in the form of a machine learning system, such as a neural network. The system has a tool into which the fiber material can be introduced and impregnated with matrix material, as is the case in classical infusion and injection methods. In this case, the tool has one or more sensors for acquiring real sensor values from at least one measurement parameter characterizing the injection process, which corresponds to one of the measurement parameters of the simulated sensor values, so as to continuously determine the corresponding sensor values of the measurement parameters during the real injection process.

Mit Hilfe einer Auswerteeinheit kann dann zwecks Überwachung des realen Injektionsprozesses derjenige simulierte Injektionsverlauf ermittelt werden, dessen simulierte Sensorwerte den real erfassten Sensorwerten entsprechen oder mit diesen korrelieren. With the aid of an evaluation unit, for the purpose of monitoring the real injection process, that simulated injection course can be determined whose simulated sensor values correspond to or correlate with the sensor values actually recorded.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert.The invention will be explained by way of example with reference to the attached figures.

Es zeigen: Show it:

1 – schematische Darstellung einer Anlage zum Injizieren von Matrixmaterial; 1 - Schematic representation of a system for injecting matrix material;

2a, 2b – Darstellung eines idealen Injektionsverlaufs; 2a . 2 B - representation of an ideal injection course;

3a, 3b – Darstellung eines Injektionsverlaufes mit variierten Prozessparametern. 3a . 3b - Presentation of an injection course with varied process parameters.

1 zeigt eine Anlage 10, mit der Faserverbundbauteile in einem Injektionsverfahren hergestellt werden können. Die Anlage 10 weist hierfür ein Werkzeug 11 auf, das eine formgebende Werkzeugoberfläche 12 hat, auf das ein Fasermaterial 13 ablegbar ist. Das auf die formgebende Werkzeugoberfläche 12 abgelegte Fasermaterial 13 wird dann mit Hilfe einer Vakuumfolie vakuumdicht verschlossen. 1 shows a plant 10 , can be made with the fiber composite components in an injection process. The attachment 10 has a tool for this 11 which is a shaping tool surface 12 has on a fiber material 13 can be stored. That on the shaping tool surface 12 deposited fiber material 13 is then sealed vacuum-tight with the aid of a vacuum film.

1 ist dabei nur ein Ausführungsbeispiel einer möglichen Anlagenkonfiguration. Denkbar ist auch, dass beispielsweise zwei Werkzeughälften vorgesehen sind, zwischen denen das Fasermaterial einbringbar ist. 1 is just one embodiment of a possible plant configuration. It is also conceivable that, for example, two mold halves are provided, between which the fiber material can be introduced.

Die Anlage 10 weist eine Anlagensteuerung 15 auf, die insbesondere zur Steuerung der Injektion des in dem Vorratsbehälter 16 befindlichen Matrixmaterials 17 in das Fasermaterial 13 ausgebildet ist. Die Anlagensteuerung 15 ist dabei so ausgebildet, dass sie insbesondere die wesentlichen Randbedingungen und Prozessparameter bei der Injektion des Matrixmaterials 17 in das Fasermaterial 13 einstellen und ggf. anpassen kann. The attachment 10 has a plant control 15 in particular for controlling the injection of the in the reservoir 16 located matrix material 17 into the fiber material 13 is trained. The plant control 15 It is designed in such a way that it in particular the essential boundary conditions and process parameters in the injection of the matrix material 17 into the fiber material 13 adjust and adjust if necessary.

Im Ausführungsbeispiel der 1 ist eine Auswerteeinheit 18 Bestandteil der Anlagensteuerung 15, was jedoch nicht zwingend sein muss. In the embodiment of 1 is an evaluation unit 18 Part of the system control 15 which does not have to be mandatory.

Des Weiteren weist die Anlage 10 einen Datenspeicher 19 auf, in dem eine Vielzahl von simulierten Injektionsverläufen 20 zusammen mit den jeweiligen simulierten Sensorwerten hinterlegt sind. Die Hinterlegung dieser simulierten Injektionsverläufe mit den simulierten Sensorwerten kann dabei mittels eines maschinellen Lernsystems erfolgen, bei dem die Sensorwerte und die dazugehörigen Injektionsverläufe die entsprechenden Trainingsdaten bilden. Der Datenspeicher 19 ist dabei mit der Auswerteeinheit 18 signaltechnisch verbunden.Furthermore, the attachment points 10 a data store 19 in which a variety of simulated injection progressions 20 stored together with the respective simulated sensor values. The deposit of these simulated injection courses with the simulated sensor values can be effected by means of a machine learning system, in which the sensor values and the associated injection courses form the corresponding training data. The data store 19 is with the evaluation unit 18 connected by signal technology.

Des Weiteren ist die Auswerteeinheit 18 mit einem Display 21 verbunden, um entsprechende Informationen bezüglich des realen Injektionsprozesses darstellen zu können. Furthermore, the evaluation unit 18 with a display 21 connected to represent appropriate information regarding the real injection process can.

Die Anlage 10 weist des Weiteren mehrere Ultraschallsensoren 22 auf, mit denen die Laufzeit eines Ultraschallsignals in Richtung Bauteildicke gemessen werden kann. Die Ultraschallsensoren 22 sind dabei mit der Anlagensteuerung 15 oder direkt mit der Auswerteeinheit 18 verbunden, so dass die Auswerteeinheit 18 entsprechende Informationen über die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Bauteils an den entsprechenden Sensorpositionen der Ultraschallsensoren 22 erhält. The attachment 10 further includes a plurality of ultrasonic sensors 22 on, with which the duration of an ultrasonic signal can be measured in the direction of component thickness. The ultrasonic sensors 22 are there with the plant control 15 or directly with the evaluation unit 18 connected, so that the evaluation unit 18 corresponding information about the speed of sound within the component at the corresponding sensor positions of the ultrasonic sensors 22 receives.

Die Verwendung von Ultraschallsensoren 22 in 1 ist dabei nur beispielhaft zu verstehen. Denkbar ist hier jede Art von Sensor, der Auskunft über die Fließfront innerhalb des Werkzeuges und Fasermaterials geben kann. The use of ultrasonic sensors 22 in 1 is to be understood as an example only. Conceivable here is any type of sensor that can give information about the flow front within the tool and fiber material.

Das Matrixmaterial 17 wird dabei über den Anguss 23 in das Fasermaterial 13 injiziert, wobei die Fließrichtung des Matrixmaterials in Richtung des gekennzeichneten Pfeil R_F definiert ist. Das in das Fasermaterial 13 injizierte Matrixmaterial 17 wird somit nacheinander die einzelnen Sensorpositionen der Ultraschallsensoren 22 passieren, was durch eine Veränderung der Laufzeit der Ultraschallsignale detektierbar ist. Es lässt sich somit als ein Messparameter in Bezug auf die jeweilige Sensorposition ermitteln, wie lange das Matrixmaterial 17 seit Beginn der Injizierung des Matrixmaterials bis zu der jeweiligen Sensorposition braucht. The matrix material 17 is doing over the sprue 23 into the fiber material 13 injected, wherein the flow direction of the matrix material in the direction of the marked arrow R _{F is} defined. That in the fiber material 13 injected matrix material 17 Thus, successively, the individual sensor positions of the ultrasonic sensors 22 happen, which is detectable by changing the duration of the ultrasonic signals. It can thus be determined as a measurement parameter with respect to the respective sensor position, how long the matrix material 17 since the beginning of the injection of the matrix material up to the respective sensor position needs.

Aus diesen Angaben ist die Auswerteeinheit 18 nun ausgebildet, basierend auf den entsprechenden Sensorwerten und der damit einhergehenden Zeit, bis das Matrixmaterial die entsprechenden Sensorpositionen erreicht hat, den jeweiligen, in dem Datenspeicher 19 gespeicherten simulierten Injektionsverlauf 20 zu ermitteln, dessen simulierte Sensorwerte den realen Sensorwerten entsprechen oder diesen korrelieren. Dieser so von der Auswerteeinheit 18 ermittelte simulierte Injektionsverlauf 20 wird dann auf einem Display 21 dargestellt, so dass sofort überblickt werden kann, wie sich die Fließfront innerhalb des Fasermaterials 13 ausbreitet. This information is the evaluation unit 18 now formed, based on the corresponding sensor values and the associated time until the matrix material has reached the corresponding sensor positions, the respective, in the data memory 19 stored simulated injection course 20 whose simulated sensor values correspond to or correlate to the real sensor values. This way from the evaluation unit 18 determined simulated injection course 20 will then be on a display 21 so that you can immediately see how the flow front is within the fiber material 13 spreads.

2a zeigt schematisch stark vereinfacht die Simulation eines Injektionsprozesses. Das herzustellende Bauteil ist dabei stark vereinfacht, was lediglich Anschauungszwecken dient. Das Bauteil besteht dabei aus vier Segmenten E₁ bis E₄, wobei an den gekennzeichneten Stellen fünf Sensoren S₁ bis S₅ angeordnet sind. Der Anguss des Matrixmaterials ist an der Position 23 vorgesehen. 2a shows schematically greatly simplified the simulation of an injection process. The manufactured component is greatly simplified, which serves only illustrative purposes. The component consists of four segments E ₁ to E ₄ , wherein five sensors S ₁ to S ₅ are arranged at the marked locations. The sprue of the matrix material is at the position 23 intended.

Die Sensoren sind dabei so ausgebildet, dass sie das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Matrixmaterial detektieren können, was beispielsweise mit Hilfe der bereits erwähnten Ultraschallsensoren möglich ist. Dabei lässt sich die Zeit feststellen, die das Matrixmaterial seit Beginn des Injektionsprozesses benötigt hat, um die entsprechende Sensorposition zu erreichen. The sensors are designed so that they can detect the presence or absence of matrix material, which is possible for example with the aid of the already mentioned ultrasonic sensors. In this case, it is possible to determine the time that the matrix material has needed since the beginning of the injection process in order to reach the corresponding sensor position.

Wie zu erkennen ist, breitet sich das Matrixmaterial 17 zunächst kreisförmig um die Angussstelle 23 aus. Im mittleren Bild ist zu erkennen, dass das Matrixmaterial 17 nach einer gewissen Zeit die Sensoren S₁, S₂ sowie S₃ erreicht hat. Im weiteren Verlauf werden dann ebenfalls die Sensoren S₄ und S₅ erreicht (rechtes Bild). As can be seen, the matrix material spreads 17 initially circular around the gate 23 out. In the middle picture it can be seen that the matrix material 17 after a certain time the sensors S ₁ , S ₂ and S _{3 has} reached. In the further course, the sensors S ₄ and S ₅ are then also reached (right picture).

Die Zeiträume bzw. die Zeitdauer eines jeden Sensors, bis das Matrixmaterial diesen Sensor erreicht hat, ist in 2b dargestellt. Dort ist zu erkennen, dass die Sensoren S₁ und S₂ bereits nach ca. 500 Sekunden erreicht wurden, während der mittlere Sensor S₃ erst nach ca. 1.000 Sekunden erreicht wurde. Die Sensoren S₄ und S₅, die sich in der maximalen Entfernung zum Angus 23 befinden, werden nach ca. 3.500 Sekunden erreicht. The time periods or duration of each sensor until the matrix material has reached this sensor is in 2 B shown. There it can be seen that the sensors S ₁ and S _{2 were} already reached after about 500 seconds, while the middle sensor S _{3 was reached} only after about 1,000 seconds. The sensors S ₄ and S ₅ located at the maximum distance to the Angus 23 are reached after about 3,500 seconds.

Für diesen, in 2a dargestellten Injektionsverlauf, d. h. der zeitliche Verlauf der Fließfront, lässt sich dabei bei der Simulation dieses Injektionsverlaufes die Sensorwerte S₁ bis S₅ in Form der zeitlichen Dauer bis zum Passieren des Matrixmaterials an der jeweiligen Sensorposition ermitteln und als simulierte Sensorwerte abspeichern. Für den Injektionsverlauf liegt somit ein Sensortupel S₁ bis S₅ vor. Der in 2a und 2b dargestellte Injektionsverlauf mit den Sensorwerten kann dabei als idealer Injektionsprozess angesehen werden. For this, in 2a In the case of the simulation of this injection course, the sensor values S ₁ to S ₅ in the form of the time duration until passing through the matrix material at the respective sensor position can be determined and stored as simulated sensor values. Thus, there is a sensor tuple S ₁ to S ₅ for the course of the injection. The in 2a and 2 B illustrated injection curve with the sensor values can be considered as an ideal injection process.

In den 3a und 3b ist ein weiterer simulierter Injektionsverlauf und diesbezüglichen Sensorwerte gezeigt, wobei hier ein Prozessparameter gegenüber dem idealen Injektionsverlauf variiert wurde, nämlich dass zwischen den Sensoren S₂ und S₅ eine Voreilkante angegeben wurde, in der die Permeabilität deutlich höher ist als gegenüber dem Rest des Fasermaterials, so dass bei gleichbleibendem Injektionsdruck hier mit einem Voreilen des Matrixmaterials zu rechnen ist. Dies ist im zweiten Bild der 3a zu erkennen, wo im oberen Voreilbereich 30 das Matrixmaterial bereits den Sensor S₅ erreicht hat, während die übrige Fließfront deutlich dahinter zurückliegt. In the 3a and 3b is shown a further simulated injection course and related sensor values, wherein here a process parameter was varied with respect to the ideal injection course, namely that between the sensors S ₂ and S ₅ an advance edge was specified, in which the permeability is significantly higher compared to the rest of the fiber material, so that at a constant injection pressure here is expected to lead the matrix material. This is the second picture of the 3a to recognize where in the upper league area 30 the matrix material has already reached the sensor S ₅ , while the rest of the flow front lies clearly behind it.

Dies lässt sich schließlich auch in den Sensorwerten erkennen, die in 3b dargelegt sind. Zu erkennen ist, dass Sensor S₅ bereits nach 1.500 Sekunden das Vorhandensein von Matrixmaterial anzeigt, wo hingegen beim idealisierten Injektionsverlauf, gezeigt in 2b, dort der Sensor erst nach ca. 3.500 Sekunden anschlug. Finally, this can also be seen in the sensor values, which in 3b are set out. It can be seen that sensor S ₅ indicates the presence of matrix material after only 1,500 seconds, whereas in the idealized injection course, shown in FIG 2 B , there the sensor only after about 3,500 seconds struck.

Wird nun ein reales Bauteil in einem realen Injektionsprozess gefertigt, so werden auch hier kontinuierlich die Sensorwerte erfasst. Dabei entsprechen die realen Sensoren am Werkzeug bzw. Bauteil den Sensorpositionen in der Simulation, um vergleichbare Sensorwerte zu erhalten. Erhält man nun in dem realen Injektionsprozess eine ähnliche oder identische Kombination der Sensorwerte S1 bis S5, so wie in 3b gezeigt ist, so kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass sich der Injektionsverlauf so darstellt, wie er in 3a gezeigt und simuliert wurde. Damit lassen sich während des Injektionsprozesses Rückschlüsse darauf ziehen, wie der momentane Ist-Injektionszustand ist, d. h. die Position der Fließfront ist ermittelbar. Darüber hinaus lassen sich Prognosen anstellen, wie sich die Fließfront möglicherweise im weiteren Injektionsverlauf darstellen wird. If a real component is now manufactured in a real injection process, the sensor values are continuously recorded here as well. The real sensors on the tool or component correspond to the sensor positions in the simulation in order to obtain comparable sensor values. If, in the real injection process, a similar or identical combination of the sensor values S1 to S5 is obtained, as in FIG 3b is shown, it can be assumed with high probability that the course of injection is as it is in 3a was shown and simulated. This allows conclusions to be drawn during the injection process as to how the current actual injection state is, ie the position of the flow front can be determined. In addition, predictions can be made as to how the flow front will possibly be in the further course of injection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Anlage investment
1111: Werkzeug Tool
1212: formgebende Werkzeugoberfläche shaping tool surface
1313: Fasermaterial fiber material
1414: Vakuumfolie vacuum film
1515: Anlagensteuerung system control
1616: Vorratsbehälter reservoir
1717: Matrixmaterial matrix material
1818: Auswerteeinheit evaluation
1919: Datenspeicher data storage
2020: simulierte Injektionsverläufe simulated injection courses
2121: Display display
2222: Ultraschallsensoren ultrasonic sensors
2323: Anguss sprue
3030: Voreilbereich Voreilbereich
S₁ S ₁: bis S₅ Sensorento S ₅ sensors
E₁ E ₁: bis E₄ Segmente des Bauteilsto E ₄ segments of the component

Claims

Method for producing a fiber composite component by means of an injection method, in which a matrix material ( 17 ) into a fiber material ( 13 ) and the injected matrix material ( 17 ) with a) providing a plurality of simulated injection progressions ( 20 ) for respective different process parameters of the injection process in a data memory ( 19 ), whereby each simulated course of injection ( 20 ) simulated sensor values of at least one, the injection process characterizing measurement parameters are assigned, which were determined in simulation of the injection process with those of the respective simulation of the injection process underlying process parameters, wherein during the Injizierens the matrix material ( 17 ) in the fiber material ( 13 ) the injection process is monitored by b) real sensor values of at least one measurement parameter characterizing the injection process, which corresponds to one of the measurement parameters of the simulated sensor values, being detected with the aid of real sensors and c) for monitoring the real injection process, that simulated injection course ( 20 ) by an evaluation unit ( 18 ) whose simulated sensor values correspond to the detected real sensor values or correlate with the detected real sensor values.

Method according to Claim 1, characterized in that the simulated injection progressions ( 20 ) are provided by a machine learning system, in particular by a neural network, in which simulated injection courses ( 20 ) together with their respective simulated sensor values form the training data with which the machine learning system assigns sensor values as input and simulated injection course ( 20 ) is trained as an output with respect to the input.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that a measurement parameter is the time duration since the beginning of the injection of the matrix material ( 17 ) until the matrix material ( 17 ) has reached a predetermined sensor position.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of an ultrasonic sensor ( 22 ) As a real sensor, the transit time of an ultrasonic signal is determined and / or determined by means of a pressure sensor as a real sensor, the cavity pressure.

A method according to claim 4, characterized in that with the aid of a timer, the time since the beginning of the injection of the matrix material ( 17 ) until the matrix material ( 17 ) at the predetermined sensor position of the ultrasonic or pressure sensor ( 22 ), is determined as a function of the determined transit time of the ultrasonic signal or the determined cavity pressure.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the simulated injection course determined for monitoring the real injection process ( 20 ) on a display ( 21 ) is visualized.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, depending on the determined simulated injection course ( 20 ) the injection state of the real injection process by the evaluation unit ( 18 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, depending on the determined simulated injection course ( 20 ) by the evaluation unit ( 18 ) determines whether an injection end state of the current injection process will correspond to predetermined quality parameters.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality (of injection curves 20 ) are simulated by means of a parameterizable model, the values of the process parameters of the individual simulations being varied.

A method according to claim 9, characterized in that the variable process parameters, the permeability of the fiber material ( 13 ), the viscosity of the matrix material ( 17 ), the fiber volume content of the fiber material ( 13 ), the component thickness, the injection pressure and / or positions of leading edges in the fiber material ( 13 ) are.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, depending on the determined simulated injection course ( 20 ) and possibly the injection state, the parameters of the injection process, which are variable during the injection process, set or adjusted.

Investment ( 10 ) for producing a fiber composite component by means of an injection method, in which a matrix material ( 17 ) into a fiber material ( 13 ) and the injected matrix material ( 17 ) is cured, the plant ( 10 ) a data memory ( 19 ) in which a plurality of simulated injection courses ( 20 For each simulated injection run, simulated sensor values of at least one measurement parameter characterizing the injection process, which were determined during the simulation of the injection process with the process parameters underlying the respective simulation of the injection process, are stored ( 10 ) a tool ( 11 ) into which the fiber material ( 13 ) and matrix material ( 17 ) is injectable, - the tool ( 11 ) one or more sensors for detecting real sensor values of at least one process parameter characterizing the injection process, which corresponds to a measurement parameter of the simulated sensor values, and 10 ) an evaluation unit ( 18 ) for monitoring the real injection process for determining the simulated injection course ( 20 ) whose simulated sensor values correspond to the detected real sensor values or correlate with the detected real sensor values.

Investment ( 10 ) according to claim 12, characterized in that the equipment is designed for carrying out a method according to one of the preceding claims.