DE102018130953A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Mischungsverhältnisses - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Mischungsverhältnisses einer Materialmischung, die aus wenigstens zwei Komponenten gebildet wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:- Ermitteln von einer Vielzahl von dielektrischen Kennwerten der Materialmischung, die in einem elektrischen Wechselfeld für verschiedene diskrete Frequenzen des elektrischen Wechselfeldes mittels eines Sensors gemessen werden;- Ermitteln einer Kennwertcharakteristik in Abhängigkeit von den ermittelten dielektrischen Kennwerten mittels einer Auswerteeinheit;- Ermitteln des Mischungsverhältnisses der Materialmischung in Abhängigkeit von der ermittelten Kennwertcharakteristik mittels der Auswerteeinheit.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Mischungsverhältnisses einer Materialmischung, die aus wenigstens zwei Harzkomponenten gebildet wird bzw. gebildet werden soll. Die Erfindung betrifft ebenso eine Messvorrichtung hierzu.
  • Bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen wird ein in ein Fasermaterial infundiertes Matrixmaterial ausgehärtet, so dass Fasermaterial und Matrixmaterial eine integrale Einheit bilden. Hierdurch werden die in dem Fasermaterial enthaltenen Verstärkungsfasern in die vorgegebene Richtung gezwungen und können so die vorgegebenen Lasten entsprechend abtragen. Das Matrixmaterial wird dabei meist durch Temperaturbeaufschlagung und ggf. während einer Druckbeaufschlagung ausgehärtet.
  • Nicht selten werden die verwendeten Matrixmaterialien, beispielsweise Harze, Polymere oder Kunststoffe, aus zwei oder mehreren Harzkomponenten gemischt und dann in das Fasermaterial infundiert. Hierzu werden die Einzelkomponenten dem Gesamtprozess zunächst einzeln zur Verfügung gestellt und erst zum Zeitpunkt der eigentlichen Verwendung gemischt, so dass die so hergestellte Materialmischung dem weiteren Herstellungsprozess zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Aus der nachveröffentlichten DE 10 2017 118 494.5 ist beispielsweise eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bekannt, mit dem die Entmischung und/oder ein Grad einer Entmischung eines Matrixmaterials, das aus mehreren Komponenten zusammengemischt wurde, bestimmt werden kann. Hierfür wird das Matrixmaterial mit einer Lichtquelle durchleuchtet und der hindurchgeführte Lichtstrahl der Lichtquelle mittels eines Sensors erfasst. Anschließend wird eine Abweichung eines Ist-Strahlenganges des hindurchgeführten Lichtstrahles gegenüber eines vorgegebenen Soll-Strahlenganges ermittelt, wobei anhand der Abweichung dann auf den Grad der Entmischung des Matrixmaterials geschlossen werden kann.
  • Aus der nachveröffentlichten DE 10 2017 118 496.1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundbauteils bekannt, wobei das Matrixmaterial während des Infundierens in das Fasermaterial mithilfe eines digitalen Bildsensors aufgenommen und mithilfe einer Auswerteeinheit ausgewertet wird. Aus den aufgezeichneten Bildern lassen sich dabei anhand verschiedener Merkmale die Mischgüte, der Mischgrad sowie eine Entmischung des Matrixmaterials feststellen.
  • Die optische Überwachung der Mischgüte hat jedoch den Nachteil, dass sie nur dann angewendet werden kann, wenn die Materialmischung während des Transportes zum Verarbeitungsort (beispielsweise dem Vakuumaufbau) optisch erfassbar ist, d.h. es müssen transluzente Bereiche innerhalb der Transportwege der Materialmischung vorhanden sein, die eine optische Erfassung des Matrixmaterials erlauben. Bei Anlagen jedoch, die eine optische Erfassung nicht ermöglichen, beispielsweise aufgrund von baulichen Bestimmungen, kann eine optische Mischgüteerfassung wie vorstehend beschrieben nicht verwendet werden.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, mit dem ein Mischungsverhältnis einer Materialmischung von Komponenten, insbesondere zur Herstellung von Faserverbundbauteilen, festgestellt werden kann, ohne dass hierfür die Materialmischung optisch zugänglich sein muss.
  • Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie der Vorrichtung gemäß Anspruch 12 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
  • Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Mischungsverhältnisses einer Materialmischung vorgeschlagen, wobei die Materialmischung aus wenigstens zwei Komponenten, insbesondere zwei Harzkomponenten, gebildet wird. Die Materialmischung, die aus den wenigstens zwei Komponenten durch Mischen hergestellt werden soll, kann dabei insbesondere ein Matrixmaterial sein, aus dem ein Faserverbundbauteil hergestellt werden kann.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
    • - Ermitteln von einer Vielzahl von dielektrischen Kennwerten der Materialmischung, die in einem elektrischen Wechselfeld für verschiedene diskrete Frequenzen des elektrischen Wechselfeldes mittels eines Sensors gemessen werden;
    • - Ermitteln einer Kennwertcharakteristik in Abhängigkeit von den ermittelten dielektrischen Kennwerten mittels einer Auswerteeinheit;
    • - Ermitteln des Mischungsverhältnisses der Materialmischung in Abhängigkeit von der ermittelten Kennwertcharakteristik mittels der Auswerteeinheit.
  • Demzufolge wird vorgeschlagen, zunächst eine Vielzahl von dielektrischen Kennwerten der Materialmischung zu ermitteln, die mittels eines Sensors, der im Bereich der Materialmischung vorgesehen ist, gemessen werden kann. Dieser dielektrische Kennwert wird dabei in verschiedene diskrete Frequenzen eines elektrischen Wechselfeldes ermittelt, so dass für jede Frequenz mindestens ein dielektrischer Kennwert vorliegt. Anschließend kann aus diesen gemessenen dielektrischen Kennwerten eine gemeinsame Kennwertcharakteristik ermittelt werden, bei der es sich beispielsweise um eine Kennzahl handeln kann, die sich aus den dielektrischen Kennwerten ableiten lässt. Eine solche dielektrische Kennwertcharakteristik kann dabei beispielsweise ein Maximum der gemessenen dielektrischen Kennwerte sein. Basierend auf der Kennwertcharakteristik kann dann das Mischungsverhältnis der Materialmischung ermittelt werden, indem beispielsweise verschiedenen Kennwertcharakteristiken jeweils eine Materialmischung zugeordnet ist, die zuvor in einem Kalibrierprozess ermittelt wurden. Denkbar ist aber auch, wie später noch detailliert gezeigt wird, dass die Kennwertcharakteristik einer Funktion übergeben wird, aus der dann das Mischungsverhältnis ermittelbar ist, wobei auch hier die Funktion zuvor für die jeweiligen Komponenten, aus denen die Materialmischung gebildet werden soll, in einem Kalibrierprozess bestimmt wurde.
  • Dabei wurde erkannt, dass sich durch das Messen von dielektrischen Kennwerten eine Kennwertcharakteristik ableiten lässt, die mit dem Mischungsverhältnis der Materialmischung korreliert, so dass im Betrieb, insbesondere während des Mischens der beiden Komponenten zu der Materialmischung, durch Messen von dielektrischen Kennwerten mit verschiedenen Frequenzen eines elektrischen Wechselfeldes, das aktuelle Mischungsverhältnis ermittelbar ist. Es besteht demzufolge ein Zusammenhang zwischen dem Mischungsverhältnis der Materialmischung und den gemessenen dielektrischen Kennwerten für verschiedene Frequenzen des elektrischen Wechselfeldes derart, dass über eine aus den dielektrischen Kennwerten ermittelbare Kennwertcharakteristik auf das Mischungsverhältnis geschlossen werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform hierzu wird als dielektrischer Kennwert die frequenzabhängige komplexe Impedanz durch eine Impedanzmessung mittels des Sensors für die verschiedenen diskreten Frequenzen gemessen, wobei als Kennwertcharakteristik die maximal imaginäre Impedanz der gemessenen dielektrischen Kennwerte ermittelt wird.
  • Bei Materialmischungen, die aus mehreren Komponenten, insbesondere mehreren Harzkomponenten, zusammengesetzt wurden, wird die maximale imaginäre Impedanz als dielektrische Eigenschaft stark von der jeweiligen Komponente beeinflusst, so dass diese sich bei der Messung der Einzelkomponenten signifikant unterscheidet. Es hat sich gezeigt, dass sich die maximale imaginäre Impedanz für beliebige Mischungen auf die Anteile der Einzelkomponenten zurückführen lässt, so dass sich eine Zuordnung bestimmen lässt, durch die aus der maximalen imaginären Impedanz eindeutig ein Mischungsverhältnis der Komponenten ermittelt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform hierzu wird aus zumindest einem Teil der ermittelten dielektrischen Kennwerte eine Kennwertkurve berechnet, wobei die maximale imaginäre Impedanz als Kennwertcharakteristik aus der ermittelten Kennwertkurve bestimmt wird.
  • Es hat sich hierbei gezeigt, dass die dielektrischen Kennwerte bei verschiedenen Frequenzen (beispielsweise zwischen 1 Hz und 20 kHz), insbesondere bei den dielektrischen Kennwerten höherer Frequenz, einen charakteristischen Verlauf haben, so dass eine Kennwertkurve berechnet werden kann, aus der die maximale imaginäre Impedanz als Kennwertcharakteristik abgeleitet werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird für zumindest einen Teil der ermittelten dielektrischen Kennwerte ein Halbkreis einer gemeinsamen Ortskurve angenommen und der Radius des Halbkreises durch die Auswerteeinheit ermittelt, wobei die maximale imaginäre Impedanz als Kennwertcharakteristik dann weiter in Abhängigkeit von dem ermittelten Radius bestimmt wird. Hierbei wird für die dielektrischen Kennwerte ein Wertepaar aus Realanteil und Imaginäranteil aus der Impedanzmessung ermittelt, so dass die Ortskurve basierend auf dem Realanteil und Imaginäranteil parametrisiert ist.
  • Jeder dielektrische Kennwert der basierend auf einer Impedanzmessung ermittelt wurde, setzt sich zusammen aus einem Realteil (reelle Impedanz) und einem Imaginärteil (imaginäre Impedanz). Durch diese beiden Werte wird die frequenzabhängige komplexe Impedanz beschrieben. In einem Koordinatensystem, bei dem auf der X-Achse die reelle Impedanz und auf der Y-Achse die imaginäre Impedanz abgetragen wird, lässt sich somit jeder gemessene dielektrische Kennwert eintragen, wobei die dielektrischen Kennwerte mit ihren Realanteilen und ihren Imaginäranteilen somit eine Kennwertkurve bilden. Gerade bei den höheren Frequenzen lässt sich dabei die aus einem Teil dieser dielektrischen Kennwerte abgeleitete Ortskurve in Form eines Halbkreises anlegen, zu dem sich ein Radius bestimmen lässt, der mit der maximalen imaginären Impedanz korreliert.
  • Für jeden so betrachteten dielektrischen Kennwert lässt sich nun individuell ein Radius bestimmen, wenn als Randbedingung vorausgesetzt wird, dass die aus den dielektrischen Kennwerten abgeleitete Ortskurve durch den Koordinatenursprung verläuft. Aus dem für jeden dielektrischen Kennwert ermittelten Radius kann dann beispielsweise durch Mittelung der Radien ein gemeinsamer Radius für den angenommenen Halbkreis der Ortskurve ermittelt werden, der mit der maximalen imaginären Impedanz korreliert und auf dessen Basis dann ein entsprechendes Mischungsverhältnis der Materialmischung ermittelt werden kann. Durch das Ermitteln des Radius aus allen im Halbkreis liegenden Wertpaaren von imaginärer und reeller Impedanz können Messwertabweichungen des Maximalwertes der imaginären Impedanz ausgeglichen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird eine Übertragungsfunktion in der Auswerteeinheit bereitgestellt, die als Eingabeparameter zumindest die ermittelte Kennwertcharakteristik erhält und als Ergebnis das Mischungsverhältnis der Harzkomponenten zuordnet.
  • Es hat sich gezeigt, dass sogar eine entsprechende Übertragungsfunktion, beispielsweise eines Polynom n-ten Grades, unter Kenntnis der maximalen imaginären Impedanz der Messung das Mischungsverhältnis der Komponenten sehr genau zugeordnet werden kann, so dass sich allein aus der Übertragungsfunktion und der Kenntnis über die maximale imaginäre Impedanz das Mischungsverhältnis bestimmen lässt. Die Übertragungsfunktion kann dabei beispielsweise in einem vorhergehenden Kalibrierprozess ermittelt werden, die dem unter Kenntnis verschiedener Mischungsverhältnisse und entsprechenden Messungen eine solche Übertragungsfunktion angenähert wird, beispielsweise durch ein Polynom n-ten Grades in Form einer Kurveninterpolation.
  • Es hat sich nun als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der zuvor beschriebene ermittelte Radius des angenommenen Halbkreises der Ortskurve, der mit der maximalen imaginären Impedanz korreliert, als Eingabeparameter für die Übertragungsfunktion fungiert, um so das Mischungsverhältnis zu ermitteln.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die aktuelle Temperatur der Materialmischung erfasst und das Mischungsverhältnis der Materialmischung weiter in Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur ermittelt, indem die aktuelle Temperatur als weiterer Eingabeparameter der bereitgestellten Übertragungsfunktion übergeben wird.
  • Es hat sich gezeigt, dass bei einem gleichbleibenden Mischungsverhältnis die gemessenen dielektrischen Kennwerte auch von der Temperatur abhängen können, das je nach verwendeten Materialkomponenten für das Ergebnis berücksichtigt werden muss oder nicht. Es hat sich des Weiteren gezeigt, dass die Temperatur als Eingabeparameter für die Übertragungsfunktion verwendet werden kann, so dass in dem Kalibrierprozess zum Ermitteln der Übertragungsfunktion nicht nur verschiedene Mischungsverhältnisse berücksichtigt werden müssen, auf die die Übertragungsfunktion angenähert werden muss, sondern für ein bestimmtes Mischungsverhältnis auch unterschiedliche Temperaturen berücksichtig werden müssen, um so die Übertragungsfunktion sowohl an das Mischungsverhältnis in Abhängigkeit der dielektrischen Kennwerte als auch in Abhängigkeit der Temperatur anzunähern.
  • Dabei ist es denkbar, dass in Abhängigkeit der an die Übertragungsfunktion übergebenen Temperatur die für die Ermittlung des Mischungsverhältnisses aus der maximalen imaginären Impedanz vorgesehene Funktion aus einer Vielzahl von Funktionen ausgewählt wird, die für die betreffende Temperatur die Zuordnung des Mischungsverhältnisses am besten annähert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein dielektrischer Kennwert für eine, mehrere oder alle Harzkomponenten, aus denen die Materialmischung gebildet werden soll, mittels eines Sensors ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit von dem ermittelten dielektrischen Kennwert der wenigstens einen Harzkomponente die Übertragungsfunktion aus einer Mehrzahl von Übertragungsfunktionen ausgewählt wird.
  • Hierdurch kann eine Temperaturvorbelastung der einzelnen Komponenten kalibriert werden. Andauernde Temperaturbelastung, wie sie bei Mehrkomponenten-Mischanlagen und bei der Lagerung für die einzelnen Komponenten auftreten, kann die maximale imaginäre Impedanz der Einzelkomponenten beeinflussen, obwohl diese noch unvermischt vorliegen. Um die Übertragungsfunktion für die aktuelle Materialmischung zu bestimmen, können demzufolge dielektrische Kennwerte für die Einzelkomponenten mithilfe von Sensoren ermittelt werden.
  • Somit werden für verschiedene dielektrische Kennwerte bzw. daraus ableitbaren Kennwertcharakteristiken (wie beispielsweise die maximale imaginäre Impedanz) der Einzelkomponenten auch verschiedene Übertragungsfunktionen bereitgestellt, die sich ebenfalls zuvor in einem Kalibrierprozess ermitteln lassen. So hat es sich gezeigt, dass bei der Übertragungsfunktion eines Polynoms n-ten Grades die entsprechenden Koeffizienten so angepasst werden können, dass die dielektrischen Kennwerte der Einzelkomponenten mit berücksichtigt werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Einzelkomponenten kontinuierlich einer Mischeinrichtung zugeführt, in der die Materialmischung aus den Einzelkomponenten hergestellt wird, wobei während der kontinuierlichen Herstellung der Materialmischung kontinuierlich das Mischungsverhältnis der Materialmischung ermittelt wird.
  • Darüber hinaus kann in Abhängigkeit der ermittelten Materialmischung die Mischeinrichtung so angesteuert werden, dass ein vorgegebenes Soll-Mischungsverhältnis angenähert wird. Hierfür wird das ermittelte Ist-Mischungsverhältnis mit dem vorgegebenen Soll-Mischungsverhältnis verglichen und dann die Mischeinrichtung entsprechend angesteuert.
  • Das vorliegende Verfahren zum Ermitteln eines Mischungsverhältnisses einer Materialmischung kann dabei angewendet werden bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen, bei denen aus einem Fasermaterial und einem Matrixmaterial in Form einer Materialmischung ein Faserverbundbauteil hergestellt werden soll. Hierfür wird die Materialmischung in das Fasermaterial infundiert, wobei die Materialmischung während des Infundierens aus den Einzelkomponenten gemischt wird. Während des Infundierens der Materialmischung wird diese dabei gemäß dem vorliegenden Verfahren hinsichtlich des Mischungsverhältnisses kontinuierlich überwacht.
  • Gemäß Anspruch 12 wird eine Messvorrichtung zum Ermitteln eines Mischungsverhältnisses einer Materialmischung vorgeschlagen, die aus wenigstens zwei Harzkomponenten gebildet wird, wobei die Messvorrichtung zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens ausgebildet ist. Die Messvorrichtung kann dabei einen Sensor aufweisen, mit dem die dielektrischen Kennwerte für die verschiedenen Frequenzen der Materialmischung ermittelt werden kann. Darüber hinaus kann die Messvorrichtung mindestens zwei weitere Sensoren aufweisen, welche mindestens einen dielektrischen Kennwert der Einzelkomponenten erfassen.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 - Schematische Darstellung der Messvorrichtung in Verbindung mit einer Mischeinrichtung;
    • 2 - Darstellung eines Kurvenverlaufes;
    • 3 - Darstellung von Messwerten verschiedener Komponenten.
  • 1 zeigt schematisch eine Messvorrichtung 10, die eine Auswerteeinheit 11 und insgesamt drei Sensoren 12a, 12b und 12c hat. Die Messvorrichtung 10 ist dabei mit einer Mischeinrichtung 20 verbunden, die eine Mischdüse 21 hat, mit der eine erste Komponente A und eine zweite Komponente B miteinander gemischt werden sollen.
    Die Mischdüse 21 mündet dabei in ein herzustellendes Bauteil 100, was beispielsweise ein Faserverbundbauteil sein kann.
  • Der erste Sensor 12a befindet sich dabei nach der Mischdüse 21 und erfasst dabei einen dielektrischen Kennwert der bereits hergestellten Materialmischung. Der Sensor 12b ist dabei so angeordnet, dass er dielektrische Kennwerte der ersten Komponente A erfasst, während der dritte Sensor 12c dielektrische Kennwerte der zweiten Komponente B erfasst. Darüber hinaus kann durch jeden Sensor 12a bis 12c auch die Temperatur erfasst werden, wobei sämtliche Messdaten dann in die Auswerteeinheit 11 der Messvorrichtung 10 einfließen. Mithilfe der Auswerteeinheit 10 lässt sich dann das Mischungsverhältnis in der Form B/(A+B) über die Zeit kontinuierlich ermitteln und ggf. auf einem Monitor 13 der Messvorrichtung 10 ausgeben.
  • In der Auswerteeinheit 11 wird eine Übertragungsfunktion f bereitgestellt, die das Mischungsverhältnis entsprechend eindeutig zuordnet. B A + B = f ( Z " m a x ; T )
    Figure DE102018130953A1_0001
  • Als Eingabe in die Übertragungsfunktion f werden dabei die maximale imaginäre Impedanz sowie die Temperatur gemessen durch den ersten Sensor 12a übergeben. Als Ergebnis wird das Mischungsverhältnis in Form B/(A+B) ermittelt.
  • Für die Ermittlung der maximalen imaginären Impedanz wird durch den Sensor 12a eine Mehrzahl von dielektrischen Kennwerten ermittelt, wobei jedem dielektrischen Kennwert eine Frequenz eines elektrischen Wechselfeldes zugeordnet ist. Die gemessenen dielektrischen Kennwerte sind dabei die frequenzabhängige komplexe Impedanz im elektrischen Wechselfeld für eine bestimmte Frequenz und setzen sich zusammen aus dem Realteil (reelle Impedanz) und dem imaginären Teil (imaginäre Impedanz).
  • Es hat sich gezeigt, dass in einem Frequenzbereich zwischen 1 Hz und 20 kHz ca. 15-25 Frequenzstützstellen ausreichen, um eine entsprechende Kennwertkurve, wie sie beispielsweise in 2 gezeigt ist, zu ermitteln. Die Stützstellen für verschiedene Komponenten einer derartigen Messung sind beispielsweise in 3 gezeigt, wobei hier jeder Messwert in Form eines Wertepaares von Realteil und Imaginärteil in ein zweidimensionales Koordinatensystem eingetragen wurde. Die X-Achse stellt dabei den Realanteil dar, während die Y-Achse den Imaginärteil abbildet.
  • Um das Ergebnis nun zu verbessern, wird für die Impedanzwerte mit den Frequenzen eine Ortskurve in Form eines Halbkreises angenommen, so dass für jeden dieser Wertepaare, die in das Koordinatensystem übertragen wurden, ein Radius ermittelbar ist, wenn angenommen wird, dass der Nulldurchgang bzw. der Ursprung des Koordinatensystems ebenfalls eine Stützstelle darstellt. Der für jede dieser Stützstellen ermittelte Radius wird nun gemittelt, wodurch geringe Messwertabweichungen des Maximalwertes der imaginären Impedanz ausgeglichen werden. Basierend auf dem so gemittelten Radius lässt sich sodann die maximale imaginäre Impedanz Z"max ermitteln.
  • Zur Kalibrierung der Übertragungsfunktion hinsichtlich der Temperaturvorbelastung der Einzelkomponenten wird mithilfe der Sensoren 12b und 12c eine dielektrische Analyse der Einzelkomponenten A und B durchgeführt und ebenfalls die aktuelle maximale imaginäre Impedanz der Einzelkomponenten A und B ermittelt, so wie dies bereits vorstehend beschrieben die eigentliche Materialmischung der Fall ist. Die maximale imaginäre Impedanz der Einzelkomponenten geht dabei ebenfalls als Parameter in die Funktion ein, so dass die gesamte Funktion wie folgt beschrieben werden kann: B A + B = f ( Z " m a x ( S 1 3 ) ; T ( S 1 3 ) )
    Figure DE102018130953A1_0002
  • Demzufolge liegt der Auswerteeinheit sowohl die Temperatur der Einzelkomponente A und B als auch der Materialmischung vor sowie die maximale imaginäre Impedanz der Einzelkomponenten A und B als auch der Materialmischung vor, beispielsweise in Form des Radius als Kennwertcharakteristik. Basierend auf der Temperatur und der maximalen imaginären Impedanz der Einzelkomponenten A und B wird dann eine Übertragungsfunktion gewählt, die auf diese Parameter kalibriert wurde. Dies kann in einem zuvor beschriebenen Kalibrierprozess erfolgen. Nach Auswahl der entsprechenden Übertragungsfunktion kann dann durch Eingabe der maximalen imaginären Impedanz sowie der Temperatur der Materialmischung auf das Mischungsverhältnis geschlossen werden.
  • Der für die Bestimmung der maximalen imaginären Impedanz herangezogene mittlere Radius lässt sich dabei nach der Formel wie folgt berechnen: mittlerer Radius = ( x = 1 n r x ) / n
    Figure DE102018130953A1_0003
  • Jeder einzelne Radius lässt sich dabei mit der Formel r = (x2+y2)/2x berechnen, wobei x der Realteil und y der Imaginärteil ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 10 -
    Messvorrichtung
    11 -
    Auswerteeinheit
    12a -
    erster Sensor
    12b -
    zweiter Sensor
    12c -
    dritter Sensor
    13 -
    Monitor
    20 -
    Mischeinrichtung
    21 -
    Mischdüse
    100 -
    Bauteil
    A -
    erste Komponente
    B -
    zweite Komponente
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017118494 [0004]
    • DE 102017118496 [0005]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Ermitteln eines Mischungsverhältnisses einer Materialmischung, die aus wenigstens zwei Komponenten gebildet wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Ermitteln von einer Vielzahl von dielektrischen Kennwerten der Materialmischung, die in einem elektrischen Wechselfeld für verschiedene diskrete Frequenzen des elektrischen Wechselfeldes mittels eines Sensors (12a, 12b, 12c) gemessen werden; - Ermitteln einer Kennwertcharakteristik in Abhängigkeit von den ermittelten dielektrischen Kennwerten mittels einer Auswerteeinheit (11); - Ermitteln des Mischungsverhältnisses der Materialmischung in Abhängigkeit von der ermittelten Kennwertcharakteristik mittels der Auswerteeinheit (11).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als dielektrischer Kennwert die frequenzabhängige komplexe Impedanz durch eine Impedanzmessung mittels des Sensors (12a, 12b, 12c) für die verschiedenen diskreten Frequenzen gemessen wird, wobei als Kennwertcharakteristik die maximale imaginäre Impedanz der gemessenen dielektrischen Kennwerte ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus zumindest einem Teil der ermittelten dielektrischen Kennwerte eine Kennwertkurve berechnet wird, wobei die maximale imaginäre Impedanz als Kennwertcharakteristik aus der ermittelten Kennwertkurve bestimmt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest einen Teil der ermittelten dielektrischen Kennwerte ein Halbkreis einer gemeinsamen Ortskurve angenommen und der Radius des Halbkreises durch die Auswerteeinheit (11) ermittelt wird, wobei die maximale imaginäre Impedanz als Kennwertcharakteristik dann weiterhin in Abhängigkeit von dem ermittelte Radius bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die ermittelten dielektrischen Kennwerte des Halbkreises der Radius gemittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungsfunktion in der Auswerteeinheit (11) bereitgestellt wird, die als Eingabeparameter zumindest die ermittelte Kennwertcharakteristik erhält und als Ergebnis das Mischungsverhältnis der Harzkomponenten zuordnet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfunktion den Radius gemäß den Ansprüchen 4 oder 5 als Eingabeparameter erhält.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Temperatur der Materialmischung erfasst und das Mischungsverhältnis der Materialmischung weiterhin in Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur ermittelt wird, indem die aktuelle Temperatur als weiterer Eingabeparameter der bereitgestellten Übertragungsfunktion übergeben wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfunktion ein Polynom n-ten Grades ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dielektrischer Kennwert für eine, mehrere oder alle Harzkomponenten mittels eines Sensors (12a, 12b, 12c) ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit von dem ermittelten dielektrischen Kennwert der wenigstens einen Harzkomponente die Übertragungsfunktion aus einer Mehrzahl von Übertragungsfunktionen ausgewählt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkomponenten kontinuierlich einer Mischeinrichtung (20) zugeführt werden, in der die Materialmischung aus den Einzelkomponenten hergestellt wird, wobei kontinuierlich das Mischungsverhältnis der Materialmischung ermittelt wird.
  12. Messvorrichtung (10) zum Ermitteln eines Mischungsverhältnisses einer Materialmischung, die aus wenigstens zwei Harzkomponenten gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.
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