EP3535574A1 - Moulded part made from fibre composite - Google Patents

Moulded part made from fibre composite

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EP3535574A1
EP3535574A1 EP17780406.9A EP17780406A EP3535574A1 EP 3535574 A1 EP3535574 A1 EP 3535574A1 EP 17780406 A EP17780406 A EP 17780406A EP 3535574 A1 EP3535574 A1 EP 3535574A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
molding
damage
physical property
layer
molded part
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17780406.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Lauschke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP3535574A1 publication Critical patent/EP3535574A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/041Analysing solids on the surface of the material, e.g. using Lamb, Rayleigh or shear waves
    • GPHYSICS
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    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
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    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10Number of transducers
    • G01N2291/106Number of transducers one or more transducer arrays

Definitions

  • the invention relates to a molded part made of fiber composite material.
  • the invention relates to the verification of a physical property of the molding.
  • a rail vehicle such as a locomotive, a railbus or a railroad car, includes a chassis and a fairing.
  • the cladding can be used in particular in the front area in order to achieve an aerodynamically favorable shape, to ensure impact protection or to protect elements of the vehicle from environmental influences such as moisture, ice or dirt.
  • the cladding may comprise a molded part formed with a fiber composite material. Other molded parts can be on an outer skin, on the front end, a
  • a fiber composite is formed of fibers embedded in a matrix.
  • a molded article comprising a fiber composite material can combine low weight and high strength.
  • the molded part can be inexpensive, durable and resistant to chemicals and offer a superior variety of shapes.
  • WO 2010/029 188 A1 teaches a vehicle head structure, in particular a rail vehicle, wherein the vehicle head structure is completely formed with structural elements of fiber composite materials.
  • DE 10 2006 018 461 A1 proposes to equip a molded part made of fiber-reinforced plastic with at least one RFID transponder in order to detect a counterfeiting of the molded part.
  • DE 10 2007 014 696 B3 relates to a technique for determining structural information of materials, in particular on a lightweight structure.
  • piezoelectric sensors are distributed over the surface of the material to be tested and waves in the surface direction are exchanged between the sensors.
  • An object underlying the present invention is to provide an improved technique for inspecting a molded article with a fiber composite for damage.
  • the present invention solves this problem by means of the subject matters of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.
  • a molded article comprises a layer of fiber composite extending along a surface and a scanner attached to the mold configured to determine a physical property of the molded article at a mounting location of the scanner.
  • Shaped be determined in a simple and understandable manner. As a result, the molded part can remain at its installation location while a check is taking place. The review can be done quickly and with little effort. In one embodiment, the check may even be performed during the operation of a device to which the molding is attached.
  • the device may for example be a rail vehicle may include, for example, a fairing, an outer skin, a front end, a nose, a roof part, a front door or other element on the vehicle.
  • To check the molding neither a mobile scanner nor a trained personnel to handle it is required. An operator of the apparatus can perform a check of the molding itself without, for example, using an external service.
  • a plurality of scanning devices is arranged distributed in the planar direction on the layer.
  • the molded article has a substantially constant thickness in a direction perpendicular to the layer.
  • the physical properties determined by means of the scanning devices can then be comparable with one another, in particular between adjacent scanning devices.
  • the molding may also have a varying thickness.
  • Damage can also be analyzed by changing the physical parameter at one point over time. Due to the lack of correlation between the scans of the various scanners, the determination of the damage can be performed in a simplified form.
  • the scanning devices may preferably be attached to locations of the molding which is improved in terms of the condition of the molding or for which a likelihood of damage is increased.
  • a relative distance between scanners may be in a range of about 20 to 120 mm.
  • the scanning devices can be arranged regularly, for example in the form of a matrix or in a grid in the manner of a honeycomb, or irregularly according to the scattering principle. It is preferred that a maximum distance of any point of the molding from a nearest scanning device does not exceed a predetermined value.
  • the scanning devices may be wired in a first variant, wherein a power or data line with the molding and in particular with the layer may be firmly connected.
  • the scanning devices are wireless and an energy or data connection can be made by means of electromagnetic waves.
  • a known wireless technology such as RFID or
  • Bluetooth can be used.
  • a standardized interface is formed over which the particular physical properties are provided. This interface can be defined both physically and logically. It is further preferred that the physical property along a
  • Direction is determined perpendicular to the layer.
  • certain physical properties may be put in context at closely spaced locations. A precise knowledge of the mounting locations is not required because the specific physical property is not affected by the distance of the scanning devices to each other.
  • measurements in the thickness direction may be made when the molded article has a thickness varying over the surface.
  • the physical property is preferably dependent on damage to the molded part.
  • the physical property may include a thermal conductivity, a conductivity or an echo behavior for a wave, in particular an acoustic or electromagnetic wave, an electrical conductivity, capacitance or inductance. If the component is damaged, the physical property changes in the region of the damage, so that on the basis of the physical signal, a check of the component for damage can be performed.
  • the damage may include aging, moisture damage, radiation damage, crack or microcrack, hole or breakage.
  • the functionality of the molded part can be determined in particular improved on a critical component.
  • the layer can be connected to another layer in a planar manner and the damage can include a detachment of the two layers from one another. Such damage is also called delamination or delamination, and may occur, for example, between different layers of fiber composites.
  • the further layer comprises a carrier structure, which may be designed in particular as a foam core.
  • the molded part can thus be designed as a one-sided or two-sided sandwich construction.
  • the scanning device comprises a transmitter for a wave propagating in the molding and a receiver which is adapted to scan a reflection of the wave.
  • the shaft can be mechanical, which also refers to structure-borne sound.
  • the transmitter and the receiver may coincide and, for example, in
  • a piezoelectric element Formed a piezoelectric element.
  • an electromagnetic wave may also be used, for example in the radar or X-ray region.
  • ductility for heat may also be determined. It is generally preferred that the physical properties of the molding in the thickness direction, ie perpendicular to
  • the scanning device can be designed in particular in one piece. An analysis of the physical properties may be allowed without having to match two or more elements separately attached to the molding.
  • the scanning device comprises a circuit which flows through a portion of the molding in a direction perpendicular to the layer.
  • an electrically conductive element is provided for this purpose at this point, in a second variant, the current can flow directly through the molded part.
  • This variant can be particularly favorable when the fiber composite material is conductive, for example by electrically conductive fibers such as carbon fibers.
  • the layer of fiber composite material may then form a first electrode and on each scanning device a second electrode is provided, to which current from the first electrode in a direction perpendicular to the layer can flow through the molded part.
  • a conductance or an electrical resistance of the molded part is determined, but in other embodiments, other, electrically scannable properties can be included, for example, capacitive or inductive properties of the molded part.
  • One system includes the above-described molded article having a plurality of scanners, and a processing device configured to determine damage to the molded article based on the determined physical properties at the mounting locations of the scanners. If the scanning devices are wireless, it is preferred that the
  • Processing device handles the energy transfer to the scanning devices and / or the wireless communication with the scanning devices.
  • the processing device can be provided separately from the molded part or fixedly attached to the molded part in order to be integrated with it.
  • An interface of the processing device for providing a sampling or determination result is preferably carried out electrically.
  • the processing means is arranged to determine damage to the molding when the determined physical property at a point in the surface is outside a predetermined range. For example, a range of about 5 to 500 ⁇ may be given for electrical resistance at the scanners. If the electrical resistance at a scanning device falls below the lower limit of the range or exceeds the upper limit, damage can be deduced. In this case, the specific physical property of each scanner can be individually compared with the area.
  • the processing means is arranged to determine a damage when the amount of a
  • Gradients of the particular physical property over the surface exceeds a predetermined threshold.
  • damage may be determined when the change in the physical property in a direction along the surface exceeds a predetermined amount.
  • a curvature or a slope of a curve can be considered, which is defined by support points, which is defined by certain physical properties at the individual mounting locations.
  • it may also be checked whether the magnitude of the gradient is outside a predetermined range.
  • a method of determining damage to a molded article comprises steps of determining a physical property of the molded article by means of a scanner, the scanner being fixedly attached to the molded article at a predetermined mounting location , and determining the damage based on the determined physical property.
  • the method can be carried out in particular by means of the processing device described above with regard to the system. Features that are described with respect to the method, the system and the molding, can be applied to the
  • the physical property may be determined first and second times, the damage being determined based on a change in the particular physical property between the determinations.
  • One or more scanners may be mounted anywhere on the molding and the first scan may be a calibration to which the following measurements may be compared. If a change in the physical parameter sensed at a location exceeds a predetermined level, damage may be expected.
  • damage may also be determined if one of the particular parameters changes faster than provided by another predetermined amount. Further, the damage may be determined if the relative change (or rate of change) of the particular parameter at one location differs from the relative change (or rate of change) of the particular parameter elsewhere by more than a predetermined amount.
  • the scanning devices may be provided at predetermined minimum distances on the molded part or measurements of close to each other
  • Scanning devices can be performed with a time delay.
  • a plurality of scanners are distributed in the planar direction on the layer, wherein the processing means is adapted to interpolate the physical property between locations of the scanning and to determine damage of the molded part based on a course of the interpolated property in the planar direction.
  • the interpolation may be along a curve of the surface or along a portion of the surface. Due to the specific physical properties at the mounting locations of the scanning devices, interpolation points are specified between which interpolation takes place.
  • the interpolation can take place in any desired manner, for example by means of a Bezier curve, a spline or a polynomial. As a result, an improvement can be detected which concerns only a small area of the layer, for example a puncture or a microcrack.
  • the method can be present in particular in the form of a computer program product with program code means, wherein the computer program product can run at least partially on the processing device described above.
  • the processing device preferably comprises a programmable microcomputer, microcontroller or an FPGA.
  • FIG. 1 shows a molded part with a fiber composite material.
  • FIG. 1 shows a system 100 comprising a molding 105 and a processing device 110.
  • the molding 105 comprises at least one layer 15 of a fiber composite material and an optional support structure 120.
  • the layer 15 generally comprises fibers which are embedded in a matrix.
  • the layer 1 15 a glass fiber reinforced plastic
  • GRP carbon fiber reinforced plastic
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • other fibers can be used, such as aramid or textile fibers. It can also be used a mixed construction with different fibers.
  • the support structure 120 may be connected to the surface 1 15 flat or lie between two layers 15 1; This structure is also called sandwich construction.
  • the support structure 120 is preferably formed as a foam core, for example based on a hard foam, which may comprise about polyethylene, polystyrene or polyurethane.
  • the processing device 110 may be constructed integrally with the molded part 105, for example, by the processing device 1 10 being fixedly attached to the layer 1 15 or enclosed in a cavity bounded on at least one side by the layer 15.
  • the processing device 1 10 being fixedly attached to the layer 1 15 or enclosed in a cavity b
  • Processing device 1 10 arranged in a recess of the support structure 120.
  • the layer 1 15 extends along a surface 125, the dimensions of which are indicated by way of example in FIG. 1 as x and y.
  • the surface 125 need not be flat, but can be arbitrarily shaped and in particular curved.
  • In the layer 1 15 at least one scanning device 130 is firmly attached.
  • Scanning device 130 can be attached to layer 1 15, in particular after the molding 105 has been produced, for example by means of lamination. If the molded part 105 comprises an inner side and an outer side, then it is preferable to provide the scanning device 130 on the inner side.
  • the scanning device 130 is set up to determine a physical property of the molded part 105 locally, ie at the respective mounting location of the scanning device 130.
  • physical property may include an electrical parameter, thermal conductivity, heat capacity, or reflective properties related to excitation of the scanner 130.
  • the excitation may in particular comprise a mechanical oscillation, which may be particularly in the ultrasonic range.
  • Scanning device 130 may for this purpose comprise a first sound transducer, which is adapted to initiate structure-borne noise on the molded part 105 as a transmitter, and a second sound transducer to scan a reflected sound wave as a receiver. Both transducers can each be designed as a piezo transducer. In one embodiment, a single piezo-transducer is successively called
  • transmitters and / or receivers may also be used for another test signal, such as an electrical signal or an electromagnetic wave.
  • the wave can be at any frequency, so it can range from heat radiation, visible light and radio waves, to radar or X-rays.
  • each scanning device 130 determines the respective physical parameter locally, ie at its respective mounting location. A mutual influence of different
  • Scanning 130 should be avoided as possible.
  • the physical parameter in a direction perpendicular to the surface 125, ie in the thickness direction can be determined.
  • the absolute direction is perpendicular to the surface 125 of the respective one
  • the processing device 110 is configured to determine damage to the molding 105 based on certain physical parameters of the scanning device 130.
  • the processing device 1 10 is connected at least in terms of data technology and at least temporarily to each of the scanning devices 130.
  • the data connection can be wireless or wired.
  • the Scanners 130 are also powered. This energy can be provided by the processing device 1 10, wherein alternatively a wired or wireless transmission is possible.
  • a result provided by the processing device 110 regarding damage to the molding 105 may be provided to the outside by means of an interface 135.
  • Exemplary values for the physical parameter at the individual scanning devices 130 are shown in FIG. 1 as support points 140.
  • the support points 140 are distributed to the mounting locations of the respectively associated scanning devices 130 along the surface 125.
  • the support points 140 are each shown in a direction perpendicular to the surface 125.
  • the support points 140 define a further surface 145 which essentially follows the surface 125 in its extent and whose distance to the surface 125 at each of its points depends on the size of the physical parameter determined in the respective region.
  • an interpolation can be carried out between the attachment locations of the scanning devices 130, as will be described in more detail below with reference to FIG.
  • the shape, in particular the curvature of the surface 125 is not significant.
  • the molded part 105 can therefore be shaped as desired.
  • Damage to the molded part 105 can be determined if a distance between the further surface 145 and the surface 125 or the layer 1 15 exceeds or falls below a predetermined distance.
  • FIG. 2 shows a molded part 105 with a damage 205.
  • the damage 205 may include a crack, a hole, a pinch or a delamination.
  • the illustrated damage 205 includes a number of very small ones
  • the delamination usually comprises a detachment of the layer 1 15 from a region adjacent to the surface, such as the support structure 120 or another layer 1 15.
  • the damage 205 can be detected, because at locations of scanning devices 130 in the region of the damage 205, the determined physical parameter is significantly smaller than in a remaining area. While most samplers 130 return similar values for the particular physical parameter, the values of the samplers 130 in the region of the damage 205 deviate significantly therefrom. For example, if an electrical resistance of the molded part 105 is determined in a direction perpendicular to the surface 125, the determined value in a damage-free region may be about 10, while in the region of damage 205 it may be about 100,000.
  • the damage 205 may be recognized by the fact that the particular physical parameter is outside a predetermined range. In another embodiment, the damage 205 may be detected when the parameter exceeds or falls below a predetermined threshold.
  • FIG. 3 shows an exemplary interpolation of a physical property p of the molded part 105 of FIGS. 1 or 2.
  • an extension of the layer 15 along the surface 125 is shown in the horizontal direction, purely in the x-direction, and in FIG vertical direction is the value of a physical parameter that reflects the physical property.
  • four exemplary support points 140 are shown at attachment locations x1 to x4. Through the support points 140 runs a first curve, which was interpolated between the mounting locations x1 to x4. That is, values of the physical parameter p between the mounting locations x1 to x4 were calculated on the basis of the existing fulcrums 140.
  • the first curve 305 forms a circular arc in the present example.
  • the first curve 305 exceeds the region 310 between the mounting locations x2 and x3. If it is used as the criterion for determining the damage 205 that the (interpolated) first curve 305 is outside the range 310, then a small or weak damage 205 can also be detected in an improved manner.
  • a second curve 315 is shown, which reflects a curvature of the first curve 305. This curvature can be understood as the amount of a gradient of the first curve 305.
  • the damage 205 may be detected when the second Curve 315 is outside of another predetermined range 320.
  • an abrupt transition or a point of discontinuity of the further surface 145 can be used as an indication of a damage 205.
  • FIG. 4 shows a flow diagram of a method 400 for determining a
  • the method 400 is set up in particular for running on the processing device 110. By means of the method 400, it can be determined whether the molded part 105 has a damage 205 or not.
  • a scanning device 130 is permanently assigned to each mounting location, which is fixedly attached to the layer 1 15 at the respective mounting location.
  • the scanners 130 may be controlled simultaneously or sequentially to determine the physical parameter p.
  • each of the determined values of the physical parameter p may be compared to a lower threshold and / or an upper threshold. If the parameter p exceeds the threshold value, there is damage 205 at the assigned mounting location.
  • interpolation points 140 of individual scanning devices 130 can be interpolated, as explained in greater detail above with reference to FIG.
  • the interpolation may be along a curve 305 or a
  • Thresholds so 205 can be closed on a damage.
  • step 425 the amount of a gradient of the curve 305 or the surface 145 may be determined. This amount may be compared to a lower and / or upper threshold in step 430 become. If the magnitude of the gradient is beyond one of the thresholds, the damage 205 can be deduced.
  • the method 400 may be event driven or scheduled. In one embodiment, the method 400 is periodically executed to realize constant monitoring of the molding 105 for freedom from damage.

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Abstract

The invention relates to a moulded part comprising a layer made from a fiber composite which extends along a surface, and a scanning device fixed to the moulded part, which is designed to determine physical properties of the moulded part on the area where the scanning device is applied.

Description

Formteil aus Faserverbundwerkstoff  Molded part made of fiber composite material
Die Erfindung betrifft ein Formteil aus Faserverbundwerkstoff. Insbesondere betrifft die Erfindung die Überprüfung einer physikalischen Eigenschaft des Formteils. The invention relates to a molded part made of fiber composite material. In particular, the invention relates to the verification of a physical property of the molding.
Ein schienengebundenes Fahrzeug, beispielsweise eine Lokomotive, ein Schienenbus oder ein Eisenbahnwagen, umfasst ein Fahrgestell und eine Verkleidung. Die Verkleidung kann insbesondere im Frontbereich verwendet werden, um eine aerodynamisch günstige Form zu erreichen, einen Aufprallschutz zu gewährleisten oder Elemente des Fahrzeugs vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Eis oder Verschmutzung zu schützen. Die Verkleidung kann ein Formteil umfassen, das mit einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist. Weitere Formteile können an einer Außenhaut, am Frontend, einerA rail vehicle, such as a locomotive, a railbus or a railroad car, includes a chassis and a fairing. The cladding can be used in particular in the front area in order to achieve an aerodynamically favorable shape, to ensure impact protection or to protect elements of the vehicle from environmental influences such as moisture, ice or dirt. The cladding may comprise a molded part formed with a fiber composite material. Other molded parts can be on an outer skin, on the front end, a
Bugnase, einer Bugklappe oder einem Dachteil des Fahrzeugs verwendet werden. Ein Faserverbundwerkstoff ist gebildet aus Fasern, die in einer Matrix eingebettet sind. Ein Formteil, das einen Faserverbundwerkstoff umfasst, kann ein geringes Gewicht und eine hohe Festigkeit miteinander verbinden. Außerdem kann das Formteil preiswert, dauerfest und chemikalienresistent sein und eine überragende Formenvielfalt bieten. Bow nose, a bow door or a roof part of the vehicle can be used. A fiber composite is formed of fibers embedded in a matrix. A molded article comprising a fiber composite material can combine low weight and high strength. In addition, the molded part can be inexpensive, durable and resistant to chemicals and offer a superior variety of shapes.
WO 2010 / 029 188 A1 lehrt eine Fahrzeugkopfstruktur, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, wobei die Fahrzeugkopfstruktur vollständig mit Strukturelementen aus Faserverbundwerkstoffen gebildet ist. WO 2010/029 188 A1 teaches a vehicle head structure, in particular a rail vehicle, wherein the vehicle head structure is completely formed with structural elements of fiber composite materials.
DE 10 2006 018 461 A1 schlägt vor, ein Formteil aus faserverstärktem Kunststoff mit mindestens einem RFID-Transponder auszustatten, um eine Fälschung des Formteils zu erkennen. DE 10 2006 018 461 A1 proposes to equip a molded part made of fiber-reinforced plastic with at least one RFID transponder in order to detect a counterfeiting of the molded part.
Um ein Formteil mit einem Faserverbundwerkstoff auf Beschädigung, beispielsweise aufgrund von Steinschlag oder eines Unfalls, zu überprüfen, wird üblicherweise ein externes Gerät benötigt, das von einer ausgebildeten Person bedient wird. Außerdem können genaue Kenntnisse über das Formteil erforderlich sein, um beispielsweise ein einlaminiertes Versteifungselement von einer Beschädigung unterscheiden zu können. Die Untersuchung kann zeitaufwändig sein und eine Demontage des Formteils oder eines anderen Teils des Fahrzeugs erfordern. In order to check a molded part with a fiber composite material for damage, for example due to stone chipping or an accident, usually an external device is needed, which is operated by a trained person. In addition, accurate knowledge of the molded part may be required to distinguish, for example, a laminated stiffening element from damage. The investigation can be time-consuming and require disassembly of the molding or other part of the vehicle.
DE 10 2007 014 696 B3 betrifft eine Technik zur Ermittlung von strukturellen Informationen von Materialien, insbesondere an einer Leichtbaustruktur. Dazu werden Piezo-Sensoren flächig am zu prüfenden Material verteilt angebracht und Wellen in Flächenrichtung zwischen den Sensoren ausgetauscht. DE 10 2007 014 696 B3 relates to a technique for determining structural information of materials, in particular on a lightweight structure. For this purpose, piezoelectric sensors are distributed over the surface of the material to be tested and waves in the surface direction are exchanged between the sensors.
Diese Technik erfordert jedoch eine an das jeweilige Bauteil individuell angepasste Aufbereitung von Messwerten. Eine Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegt, besteht darin, eine verbesserte Technik zur Überprüfung eines Formteils mit einem Faserverbundwerkstoff auf Beschädigung bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. However, this technique requires a customized to the respective component preparation of measured values. An object underlying the present invention is to provide an improved technique for inspecting a molded article with a fiber composite for damage. The present invention solves this problem by means of the subject matters of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.
Ein Formteil umfasst eine Schicht aus Faserverbundwerkstoff, die sich entlang einer Fläche erstreckt, und eine am Formteil fest angebrachte Abtasteinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine physikalische Eigenschaft des Formteils an einem Anbringungsort der Abtasteinrichtung zu bestimmen. A molded article comprises a layer of fiber composite extending along a surface and a scanner attached to the mold configured to determine a physical property of the molded article at a mounting location of the scanner.
Durch das Bestimmen der physikalischen Eigenschaft punktuell am Anbringungsort ist es nicht erforderlich, die bestimmte physikalische Eigenschaft in Relation zu einer Form des Formteils in Flächenrichtung zu stellen. Eine Kalibrierung oder gegenseitige Abstimmung von Abtasteinrichtungen, die inBy determining the physical property punctually at the mounting location, it is not necessary to set the determined physical property in relation to a shape of the molding in the plane direction. A calibration or mutual tuning of scanning devices, which in
Flächenrichtung voneinander beabstandet sind, muss nicht durchgeführt werden. Ein Verarbeitungsaufwand für die Bestimmung einer Beschädigung kann dadurch signifikant verringert sein. Anhand der bestimmten physikalischen Eigenschaft kann der Zustand desSurface direction are spaced apart, does not have to be performed. A processing effort for the determination of damage can thereby be significantly reduced. Based on the specific physical property, the state of the
Formteils auf einfache und nachvollziehbare Weise bestimmt werden. Dadurch kann das Formteil an seinem Einbauort verbleiben, während eine Überprüfung stattfindet. Die Überprüfung kann rasch und mit geringem Aufwand durchgeführt werden. In einer Ausführungsform kann die Überprüfung sogar während des Betriebs einer Vorrichtung, an der das Formteil angebaut ist, durchgeführt werden. Die Vorrichtung kann beispielsweise ein schienengebundenes Fahrzeug umfassen, wobei das Formteil beispielsweise eine Verkleidung, eine Außenhaut, ein Frontend, eine Bugnase, ein Dachteil, eine Bugklappe oder ein anderes Element an dem Fahrzeug umfassen kann. Zur Überprüfung des Formteils ist weder eine mobile Abtasteinrichtung noch ein geschultes Personal zu dessen Handhabung erforderlich. Ein Betreiber der Vorrichtung kann eine Überprüfung des Formteils selbst durchführen, ohne beispielsweise einen externen Dienst in Anspruch zu nehmen. Shaped be determined in a simple and understandable manner. As a result, the molded part can remain at its installation location while a check is taking place. The review can be done quickly and with little effort. In one embodiment, the check may even be performed during the operation of a device to which the molding is attached. The device may for example be a rail vehicle may include, for example, a fairing, an outer skin, a front end, a nose, a roof part, a front door or other element on the vehicle. To check the molding neither a mobile scanner nor a trained personnel to handle it is required. An operator of the apparatus can perform a check of the molding itself without, for example, using an external service.
Es ist besonders bevorzugt, dass eine Vielzahl Abtasteinrichtungen in Flächenrichtung an der Schicht verteilt angebracht ist. Häufig hat das Formteil in einer Richtung senkrecht zur Schicht eine im Wesentlichen konstante Dicke. Die mittels der Abtasteinrichtungen bestimmten physikalischen Eigenschaften können dann, insbesondere zwischen benachbarten Abtasteinrichtungen, miteinander vergleichbar sein. Für die vorgeschlagene Technik kann das Formteil aber auch eine variierende Dicke aufweisen. Zur Bestimmung einesIt is particularly preferred that a plurality of scanning devices is arranged distributed in the planar direction on the layer. Often, the molded article has a substantially constant thickness in a direction perpendicular to the layer. The physical properties determined by means of the scanning devices can then be comparable with one another, in particular between adjacent scanning devices. However, for the proposed technique, the molding may also have a varying thickness. To determine a
Schadens kann auch eine Veränderung des physikalischen Parameters an einer Stelle über die Zeit analysiert werden. Durch die mangelnde Korrelation zwischen den Abtastungen der verschiedenen Abtasteinrichtungen kann die Bestimmung des Schadens in vereinfachter Form durchgeführt werden. Damage can also be analyzed by changing the physical parameter at one point over time. Due to the lack of correlation between the scans of the various scanners, the determination of the damage can be performed in a simplified form.
Die Abtasteinrichtungen können bevorzugt an Stellen des Formteils angebracht sein, die verbessert aussagekräftig für den Zustand des Formteils ist oder für die eine Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung erhöht ist. Ein relativer Abstand zwischen Abtasteinrichtungen kann beispielsweise in einem Bereich von ca. 20 bis 120 mm liegen. Dabei können die Abtasteinrichtungen regelmäßig angeordnet sein, beispielsweise in Form einer Matrix oder in einem Raster nach Art einer Bienenwabe, oder unregelmäßig nach dem Streuprinzip. Dabei ist bevorzugt, dass ein maximaler Abstand eines beliebigen Punkts des Formteils von einer nächstgelegenen Abtasteinrichtung einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Die Abtasteinrichtungen können in einer ersten Variante drahtgebunden sein, wobei eine Energie- oder Datenleitung mit dem Formteil und insbesondere mit der Schicht fest verbunden sein kann. In einer anderen Variante sind die Abtasteinrichtungen drahtlos und eine Energie- oder Datenverbindung kann mittels elektromagnetischer Wellen hergestellt werden. Dazu kann insbesondere eine bekannte drahtlose Technik wie RFID oderThe scanning devices may preferably be attached to locations of the molding which is improved in terms of the condition of the molding or for which a likelihood of damage is increased. For example, a relative distance between scanners may be in a range of about 20 to 120 mm. In this case, the scanning devices can be arranged regularly, for example in the form of a matrix or in a grid in the manner of a honeycomb, or irregularly according to the scattering principle. It is preferred that a maximum distance of any point of the molding from a nearest scanning device does not exceed a predetermined value. The scanning devices may be wired in a first variant, wherein a power or data line with the molding and in particular with the layer may be firmly connected. In another variant, the scanning devices are wireless and an energy or data connection can be made by means of electromagnetic waves. In particular, a known wireless technology such as RFID or
Bluetooth verwendet werden. In allen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass eine genormte Schnittstelle gebildet ist, über die die bestimmten physikalischen Eigenschaften bereitgestellt werden. Diese Schnittstelle kann sowohl physikalisch als auch logisch definiert sein. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die physikalische Eigenschaft entlang einerBluetooth can be used. In all embodiments it is preferred that a standardized interface is formed over which the particular physical properties are provided. This interface can be defined both physically and logically. It is further preferred that the physical property along a
Richtung senkrecht zur Schicht bestimmt wird. Insbesondere wenn die Schicht im Wesentlichen konstante Dicke aufweist, können bestimmte physikalische Eigenschaften an nahe zusammen liegenden Anbringungsorten miteinander in Kontext gesetzt werden. Eine genaue Kenntnis der Anbringungsorte ist dabei nicht erforderlich, da die bestimmte physikalische Eigenschaft nicht vom Abstand der Abtasteinrichtungen zueinander beeinflusst wird. Die Durchführung von Messungen in Dickenrichtung kann jedoch auch durchgeführt werden, wenn das Formteil eine über die Fläche variierende Dicke aufweist. Direction is determined perpendicular to the layer. In particular, if the layer is of substantially constant thickness, certain physical properties may be put in context at closely spaced locations. A precise knowledge of the mounting locations is not required because the specific physical property is not affected by the distance of the scanning devices to each other. However, measurements in the thickness direction may be made when the molded article has a thickness varying over the surface.
Die physikalische Eigenschaft ist bevorzugt von einer Beschädigung des Formteils abhängig. Beispielsweise kann die physikalische Eigenschaft eine Wärmeleitfähigkeit, eine Leitfähigkeit oder ein Echoverhalten für eine Welle, insbesondere eine akustische oder elektromagnetische Welle, eine elektrische Leitfähigkeit, Kapazität oder Induktivität umfassen. Wird das Bauteil beschädigt, so ändert sich die physikalische Eigenschaft im Bereich der Beschädigung, sodass auf der Basis des physikalischen Signals eine Überprüfung des Bauteils auf Beschädigung durchgeführt werden kann. Dabei kann die Beschädigung eine Alterung, einen Feuchtigkeitsschaden, einen Strahlungsschaden, einen Riss oder Mikroriss, ein Loch oder einen Bruch umfassen. Die Funktionsfähigkeit des Formteils kann insbesondere an einem kritischen Bauteil verbessert bestimmt werden. The physical property is preferably dependent on damage to the molded part. For example, the physical property may include a thermal conductivity, a conductivity or an echo behavior for a wave, in particular an acoustic or electromagnetic wave, an electrical conductivity, capacitance or inductance. If the component is damaged, the physical property changes in the region of the damage, so that on the basis of the physical signal, a check of the component for damage can be performed. The damage may include aging, moisture damage, radiation damage, crack or microcrack, hole or breakage. The functionality of the molded part can be determined in particular improved on a critical component.
Die Schicht kann flächig mit einer weiteren Schicht verbunden sein und die Beschädigung eine Ablösung der beiden Schichten voneinander umfassen. Eine solche Beschädigung wird auch Delaminierung oder Delamination genannt und kann beispielsweise zwischen verschiedenen Schichten von Faserverbundwerkstoffen auftreten. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die weitere Schicht eine Trägerstruktur, die insbesondere als Schaumkern ausgebildet sein kann. Das Formteil kann somit als einseitige oder zweiseitige Sandwich-Konstruktion ausgebildet sein. Mittels herkömmlicher Methoden kann eine partielle Delamination der Schicht von der Trägerstruktur nur sehr schwer nachweisbar sein. Mittels der wenigstens einen Abtasteinrichtung an dem beschriebenen Formteil kann ein Ablösen bereits in einem relativ frühen Stadium sicher erkannt werden. Es können unterschiedliche physikalische Eigenschaften des Formteils überprüft werden. In einer Ausführungsform umfasst die Abtasteinrichtung einen Sender für eine sich im Formteil ausbreitende Welle und einen Empfänger, der dazu eingerichtet ist, eine Reflexion der Welle abzutasten. Die Welle kann insbesondere mechanisch sein, wobei auch von Körperschall gesprochen wird. Der Sender und der Empfänger können zusammenfallen und beispielsweise inThe layer can be connected to another layer in a planar manner and the damage can include a detachment of the two layers from one another. Such damage is also called delamination or delamination, and may occur, for example, between different layers of fiber composites. In a further embodiment, the further layer comprises a carrier structure, which may be designed in particular as a foam core. The molded part can thus be designed as a one-sided or two-sided sandwich construction. By conventional methods, partial delamination of the layer from the support structure is very difficult be detectable. By means of the at least one scanning device on the described molding detachment can be reliably detected already at a relatively early stage. Different physical properties of the molded part can be checked. In one embodiment, the scanning device comprises a transmitter for a wave propagating in the molding and a receiver which is adapted to scan a reflection of the wave. In particular, the shaft can be mechanical, which also refers to structure-borne sound. The transmitter and the receiver may coincide and, for example, in
Form eines Piezoelements ausgebildet sein. In anderen Ausführungsformen kann auch eine elektromagnetische Welle verwendet werden, beispielsweise im Radar- oder Röntgenbereich. In noch einer weiteren Ausführungsform kann auch eine Duktilität für Wärme bestimmt werden. Es ist allgemein bevorzugt, dass die physikalischen Eigenschaften des Formteils in Dickenrichtung, also senkrecht zurFormed a piezoelectric element. In other embodiments, an electromagnetic wave may also be used, for example in the radar or X-ray region. In still another embodiment, ductility for heat may also be determined. It is generally preferred that the physical properties of the molding in the thickness direction, ie perpendicular to
Flächenrichtung, überprüft werden. Die Abtasteinrichtung kann insbesondere einstückig ausgeführt sein. Eine Analyse der physikalischen Eigenschaften kann zugelassen sein, ohne zwei oder mehr Elemente, die separat voneinander am Formteil angebracht sind, aufeinander abstimmen zu müssen. Surface direction, to be checked. The scanning device can be designed in particular in one piece. An analysis of the physical properties may be allowed without having to match two or more elements separately attached to the molding.
In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst die Abtasteinrichtung einen Stromkreis, der einen Abschnitt des Formteils in einer Richtung senkrecht zur Schicht durchfließt. In einer ersten Variante ist dazu ein elektrisch leitfähiges Element an dieser Stelle vorgesehen, in einer zweiten Variante kann der Strom unmittelbar durch das Formteil fließen. Diese Variante kann insbesondere dann günstig sein, wenn der Faserverbundwerkstoff leitfähig ist, beispielsweise durch elektrisch leitfähige Fasern wie Kohlefasern. Die Schicht aus Faserverbundwerkstoff kann dann eine erste Elektrode bilden und an jeder Abtasteinrichtung ist eine zweite Elektrode vorgesehen, zu der Strom von der ersten Elektrode in einer Richtung senkrecht zur Schicht durch das Formteil fließen kann. Üblicherweise wird ein Leitwert bzw. ein elektrischer Widerstand des Formteils bestimmt, in weiteren Ausführungsformen können jedoch auch andere, elektrisch abtastbare Eigenschaften aufgenommen werden, beispielsweise kapazitive oder induktive Eigenschaften des Formteils. Ein System umfasst das oben beschriebene Formteil mit mehreren Abtasteinrichtungen und eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Beschädigung des Formteils auf der Basis der bestimmten physikalischen Eigenschaften an den Anbringungsorten der Abtasteinrichtungen zu bestimmen. Sind die Abtasteinrichtungen drahtlos ausgeführt, so ist bevorzugt, dass dieIn yet another embodiment, the scanning device comprises a circuit which flows through a portion of the molding in a direction perpendicular to the layer. In a first variant, an electrically conductive element is provided for this purpose at this point, in a second variant, the current can flow directly through the molded part. This variant can be particularly favorable when the fiber composite material is conductive, for example by electrically conductive fibers such as carbon fibers. The layer of fiber composite material may then form a first electrode and on each scanning device a second electrode is provided, to which current from the first electrode in a direction perpendicular to the layer can flow through the molded part. Usually, a conductance or an electrical resistance of the molded part is determined, but in other embodiments, other, electrically scannable properties can be included, for example, capacitive or inductive properties of the molded part. One system includes the above-described molded article having a plurality of scanners, and a processing device configured to determine damage to the molded article based on the determined physical properties at the mounting locations of the scanners. If the scanning devices are wireless, it is preferred that the
Verarbeitungseinrichtung die Energieübertragung zu den Abtasteinrichtungen und/oder die drahtlose Kommunikation mit den Abtasteinrichtungen abwickelt. Die Verarbeitungseinrichtung kann separat vom Formteil vorgesehen sein oder fest am Formteil angebracht sein, um mit diesem integriert ausgeführt zu sein. Eine Schnittstelle der Verarbeitungseinrichtung zur Bereitstellung eines Abtastoder Bestimmungsergebnisses ist bevorzugt elektrisch ausgeführt. Processing device handles the energy transfer to the scanning devices and / or the wireless communication with the scanning devices. The processing device can be provided separately from the molded part or fixedly attached to the molded part in order to be integrated with it. An interface of the processing device for providing a sampling or determination result is preferably carried out electrically.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, eine Beschädigung des Formteils zu bestimmen, wenn die bestimmte physikalische Eigenschaft an einem Punkt in der Fläche außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Beispielsweise kann ein Bereich von ca. 5 bis 500 Ω für einen elektrischen Widerstand an den Abtasteinrichtungen vorgegeben sein. Unterschreitet der elektrische Widerstand an einer Abtasteinrichtung die untere Grenze des Bereichs oder überschreitet er die obere Grenze, so kann auf eine Beschädigung geschlossen werden. Dabei kann die bestimmte physikalische Eigenschaft jeder Abtasteinrichtung einzeln mit dem Bereich verglichen werden. In a particularly preferred embodiment, the processing means is arranged to determine damage to the molding when the determined physical property at a point in the surface is outside a predetermined range. For example, a range of about 5 to 500 Ω may be given for electrical resistance at the scanners. If the electrical resistance at a scanning device falls below the lower limit of the range or exceeds the upper limit, damage can be deduced. In this case, the specific physical property of each scanner can be individually compared with the area.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, eine Beschädigung zu bestimmen, wenn der Betrag einesIn a further embodiment, the processing means is arranged to determine a damage when the amount of a
Gradienten der bestimmten physikalischen Eigenschaft über die Fläche einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Anders ausgedrückt kann eine Beschädigung bestimmt werden, wenn die Änderung der physikalischen Eigenschaft in einer Richtung entlang der Fläche ein vorbestimmtes Maß übersteigt. Dazu kann entweder eine Krümmung oder eine Steigung einer Kurve betrachtet werden, die durch Stützstellen definiert ist, die durch bestimmte physikalische Eigenschaften an den einzelnen Anbringungsorten definiert ist. In einer weiteren Ausführungsform kann auch überprüft werden, ob der Betrag des Gradienten außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Ein Verfahren zum Bestimmen einer Beschädigung eines Formteils, wobei das Formteil eine Schicht aus Faserverbundwerkstoff umfasst, die sich entlang einer Fläche erstreckt, umfasst Schritte des Bestimmens einer physikalischen Eigenschaft des Formteils mittels einer Abtasteinrichtung, wobei die Abtasteinrichtung an einem vorbestimmten Anbringungsort fest am Formteil angebracht ist, und des Bestimmens der Beschädigung auf der Basis der bestimmten physikalischen Eigenschaft. Das Verfahren kann insbesondere mittels der oben bezüglich des Systems beschriebenen Verarbeitungseinrichtung durchgeführt werden. Merkmale, die bezüglich des Verfahrens, des Systems und des Formteils beschrieben sind, können in entsprechender Weise auf dieGradients of the particular physical property over the surface exceeds a predetermined threshold. In other words, damage may be determined when the change in the physical property in a direction along the surface exceeds a predetermined amount. For this purpose, either a curvature or a slope of a curve can be considered, which is defined by support points, which is defined by certain physical properties at the individual mounting locations. In another embodiment, it may also be checked whether the magnitude of the gradient is outside a predetermined range. A method of determining damage to a molded article, wherein the molded article comprises a layer of fiber composite extending along a surface, comprises steps of determining a physical property of the molded article by means of a scanner, the scanner being fixedly attached to the molded article at a predetermined mounting location , and determining the damage based on the determined physical property. The method can be carried out in particular by means of the processing device described above with regard to the system. Features that are described with respect to the method, the system and the molding, can be applied to the
Gegenstände der jeweils anderen Kategorien bezogen werden. Items of the other categories.
Die physikalische Eigenschaft kann ein erstes und ein zweites Mal bestimmt werden, wobei die Beschädigung auf der Basis einer Änderung der bestimmten physikalischen Eigenschaft zwischen den Bestimmungen bestimmt wird. Eine oder mehrere Abtasteinrichtungen können an beliebigen Stellen am Formteil angebracht werden und das erstmalige Abtasten kann eine Kalibrierung darstellen, mit der folgende Messwerte verglichen werden können. Übersteigt eine Änderung des abgetasteten physikalischen Parameters an einer Stelle ein vorbestimmtes Maß, so kann von einer Beschädigung ausgegangen werden.The physical property may be determined first and second times, the damage being determined based on a change in the particular physical property between the determinations. One or more scanners may be mounted anywhere on the molding and the first scan may be a calibration to which the following measurements may be compared. If a change in the physical parameter sensed at a location exceeds a predetermined level, damage may be expected.
Insbesondere ein schleichend fortschreitender Schaden, beispielsweise aufgrund einer Ausbreitung von Wasser im Formteil, kann so sicher detektiert werden. In einer weiteren Ausführungsform kann auch eine Beschädigung bestimmt werden, wenn sich einer der bestimmten Parameter schneller verändert als durch ein weiteres vorbestimmtes Maß vorgesehen ist. Ferner kann die Beschädigung bestimmt werden, wenn sich die relative Änderung (oder Änderungsgeschwindigkeit) des bestimmten Parameters an einer Stelle von der relativen Änderung (oder Änderungsgeschwindigkeit) des bestimmten Parameters an einer anderen Stelle um mehr als ein vorbestimmtes Maß unterscheidet. In particular, a gradual progressive damage, for example, due to a spread of water in the molding, can be detected so sure. In another embodiment, damage may also be determined if one of the particular parameters changes faster than provided by another predetermined amount. Further, the damage may be determined if the relative change (or rate of change) of the particular parameter at one location differs from the relative change (or rate of change) of the particular parameter elsewhere by more than a predetermined amount.
Es ist allgemein bevorzugt, dass Messungen unterschiedlicher Abtasteinrichtungen einander gegenseitig nicht beeinflussen. Dazu können die Abtasteinrichtungen in vorbestimmten Mindestabständen am Formteil vorgesehen sein oder Messungen von nahe aneinander liegendenIt is generally preferred that measurements of different scanners do not affect each other. For this purpose, the scanning devices may be provided at predetermined minimum distances on the molded part or measurements of close to each other
Abtasteinrichtungen können zeitversetzt durchgeführt werden. Bevorzugt ist eine Vielzahl Abtasteinrichtungen in Flächenrichtung an der Schicht verteilt angebracht, wobei die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die physikalische Eigenschaft zwischen Anbringungsorten der Abtasteinrichtungen zu interpolieren und eine Beschädigung des Formteils auf der Basis eines Verlaufs der interpolierten Eigenschaft in Flächenrichtung zu bestimmen. Scanning devices can be performed with a time delay. Preferably, a plurality of scanners are distributed in the planar direction on the layer, wherein the processing means is adapted to interpolate the physical property between locations of the scanning and to determine damage of the molded part based on a course of the interpolated property in the planar direction.
Die Interpolation kann entlang einer Kurve der Fläche oder entlang eines Abschnitts der Fläche erfolgen. Durch die bestimmten physikalischen Eigenschaften an den Anbringungsorten der Abtasteinrichtungen sind Stützstellen vorgegeben, zwischen denen interpoliert wird. Die Interpolation kann auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer Bezierkurve, eines Splines oder eines Polynoms. Dadurch kann verbessert eine Beschädigung erkannt werden, die nur einen kleinen Bereich der Schicht betreffen, beispielsweise eine Punktierung oder ein Mikroriss. The interpolation may be along a curve of the surface or along a portion of the surface. Due to the specific physical properties at the mounting locations of the scanning devices, interpolation points are specified between which interpolation takes place. The interpolation can take place in any desired manner, for example by means of a Bezier curve, a spline or a polynomial. As a result, an improvement can be detected which concerns only a small area of the layer, for example a puncture or a microcrack.
Das Verfahren kann insbesondere in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen, wobei das Computerprogrammprodukt zumindest teilweise auf der oben beschriebenen Verarbeitungseinrichtung ablaufen kann. Die Verarbeitungseinrichtung umfasst bevorzugt einen programmierbaren Mikrocomputer, MikroController oder ein FPGA. The method can be present in particular in the form of a computer program product with program code means, wherein the computer program product can run at least partially on the processing device described above. The processing device preferably comprises a programmable microcomputer, microcontroller or an FPGA.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen: The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:
Fig. 1 ein Formteil mit einem Faserverbundwerkstoff; 1 shows a molded part with a fiber composite material.
Fig. 2 ein Formteil mit einer Beschädigung;  2 shows a molded part with a damage;
Fig. 3 eine Interpolation einer physikalischen Eigenschaft eines  3 shows an interpolation of a physical property of a
Formteils; und  Molding; and
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer  4 is a flowchart of a method for determining a
Beschädigung eines Formteils darstellt. Figur 1 zeigt ein System 100, das ein Formteil 105 und eine Verarbeitungseinrichtung 1 10 umfasst. Das Formteil 105 umfasst mindestens eine Schicht 1 15 eines Faserverbundwerkstoffs und eine optionale Trägerstruktur 120. Die Schicht 1 15 umfasst allgemein Fasern, die in einer Matrix eingebettet sind. Insbesondere kann die Schicht 1 15 einen glasfaserverstärkten KunststoffDamage to a molded part represents. FIG. 1 shows a system 100 comprising a molding 105 and a processing device 110. The molding 105 comprises at least one layer 15 of a fiber composite material and an optional support structure 120. The layer 15 generally comprises fibers which are embedded in a matrix. In particular, the layer 1 15 a glass fiber reinforced plastic
(GFK) oder einen kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK) umfassen, es können aber auch andere Fasern verwendet werden, beispielsweise Aramid- oder Textilfasern. Es kann auch eine Mischbauweise mit unterschiedlichen Fasern verwendet werden. Es können auch mehrere Schichten 1 15, die sich beispielsweise bezüglich ihrer Faserrichtungen unterscheiden, vom Formteil 105 umfasst sein, wobei die Schichten besonders bevorzugt flächig miteinander verbunden sind. Die Trägerstruktur 120 kann flächig mit der Schicht 1 15 verbunden sein oder zwischen zwei Schichten 1 15 liegen; dieser Aufbau wird auch Sandwich-Bauweise bezeichnet. Die Trägerstruktur 120 ist bevorzugt als Schaumkern ausgebildet, beispielsweise auf der Basis eines Hartschaums, der etwa Polyethylen, Polystyrol oder Polyurethan umfassen kann. Die Verarbeitungseinrichtung 1 10 kann mit dem Formteil 105 integriert aufgebaut sein, beispielsweise indem die Verarbeitungseinrichtung 1 10 an der Schicht 1 15 fest angebracht oder in einem Hohlraum eingeschlossen ist, der an zumindest einer Seite von der Schicht 1 15 begrenzt ist. In einer Ausführungsform ist die(GRP) or a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) include, but other fibers can be used, such as aramid or textile fibers. It can also be used a mixed construction with different fibers. It is also possible for a plurality of layers 11, which differ, for example, with respect to their fiber directions, to be encompassed by the molded part 105, wherein the layers are particularly preferably connected to one another in a flat manner. The support structure 120 may be connected to the surface 1 15 flat or lie between two layers 15 1; This structure is also called sandwich construction. The support structure 120 is preferably formed as a foam core, for example based on a hard foam, which may comprise about polyethylene, polystyrene or polyurethane. The processing device 110 may be constructed integrally with the molded part 105, for example, by the processing device 1 10 being fixedly attached to the layer 1 15 or enclosed in a cavity bounded on at least one side by the layer 15. In one embodiment, the
Verarbeitungseinrichtung 1 10 in einer Aussparung der Trägerstruktur 120 angeordnet. Processing device 1 10 arranged in a recess of the support structure 120.
Die Schicht 1 15 erstreckt sich entlang einer Fläche 125, deren Dimensionen in Figur 1 exemplarisch mit x und y angegeben sind. Dabei muss die Fläche 125 nicht eben sein, sondern kann beliebig geformt und insbesondere gekrümmt sein. Es sind auch Hohlkörper möglich, beispielsweise ein Hohlzylinder oder eine Hohlkugel. In der Schicht 1 15 ist wenigstens eine Abtasteinrichtung 130 fest angebracht. DieThe layer 1 15 extends along a surface 125, the dimensions of which are indicated by way of example in FIG. 1 as x and y. In this case, the surface 125 need not be flat, but can be arbitrarily shaped and in particular curved. There are also hollow body possible, for example, a hollow cylinder or a hollow sphere. In the layer 1 15 at least one scanning device 130 is firmly attached. The
Abtasteinrichtung 130 kann insbesondere nach dem Herstellen des Formteils 105 an der Schicht 1 15 angebracht werden, beispielsweise mittels Laminieren. Umfasst das Formteil 105 eine Innenseite und eine Außenseite, so ist bevorzugt, die Abtasteinrichtung 130 an der Innenseite vorzusehen. Die Abtasteinrichtung 130 ist dazu eingerichtet, eine physikalische Eigenschaft des Formteils 105 lokal, also am jeweiligen Anbringungsort der Abtasteinrichtung 130, zu bestimmen. Die physikalische Eigenschaft kann beispielsweise einen elektrischen Parameter, eine Wärmeleitfähigkeit, eine Wärmekapazität oder Leit- bzw. Reflexionseigenschafen bezüglich einer Anregung der Abtasteinrichtung 130 umfassen. Die Anregung kann insbesondere eine mechanische Schwingung umfassen, die insbesondere im Ultraschallbereich liegen kann. DieScanning device 130 can be attached to layer 1 15, in particular after the molding 105 has been produced, for example by means of lamination. If the molded part 105 comprises an inner side and an outer side, then it is preferable to provide the scanning device 130 on the inner side. The scanning device 130 is set up to determine a physical property of the molded part 105 locally, ie at the respective mounting location of the scanning device 130. The For example, physical property may include an electrical parameter, thermal conductivity, heat capacity, or reflective properties related to excitation of the scanner 130. The excitation may in particular comprise a mechanical oscillation, which may be particularly in the ultrasonic range. The
Abtasteinrichtung 130 kann dazu einen ersten Schallwandler umfassen, der dazu eingerichtet ist, als Sender Körperschall am Formteil 105 einzuleiten, und einen zweiten Schallwandler, um als Empfänger eine reflektierte Schallwelle abzutasten. Beide Schallwandler können jeweils als Piezowandler ausgeführt sein. In einer Ausführungsform wird ein einziger Piezowandler nacheinander alsScanning device 130 may for this purpose comprise a first sound transducer, which is adapted to initiate structure-borne noise on the molded part 105 as a transmitter, and a second sound transducer to scan a reflected sound wave as a receiver. Both transducers can each be designed as a piezo transducer. In one embodiment, a single piezo-transducer is successively called
Sender und als Empfänger verwendet. In anderen Ausführungsformen können Sender und/oder Empfänger auch für ein anderes Testsignal verwendet werden, beispielsweise ein elektrisches Signal oder eine elektromagnetische Welle. Die Welle kann in einer beliebigen Frequenz vorliegen, sodass sie in einem Bereich von Wärmestrahlung über sichtbares Licht und Radiowellen bis hin zu Radaroder Röntgenstrahlung liegen kann. Transmitter and used as a receiver. In other embodiments, transmitters and / or receivers may also be used for another test signal, such as an electrical signal or an electromagnetic wave. The wave can be at any frequency, so it can range from heat radiation, visible light and radio waves, to radar or X-rays.
Es ist besonders bevorzugt, dass jede Abtasteinrichtung 130 den jeweiligen physikalischen Parameter lokal, also an ihrem jeweiligen Anbringungsort, bestimmt. Eine gegenseitige Beeinflussung unterschiedlicherIt is particularly preferred that each scanning device 130 determines the respective physical parameter locally, ie at its respective mounting location. A mutual influence of different
Abtasteinrichtungen 130 soll dabei möglichst vermieden werden. Dazu kann insbesondere der physikalische Parameter in einer Richtung senkrecht zur Fläche 125, also in Dickenrichtung bestimmt werden. Bei einer gekrümmten Fläche 125 wie in der in Figur 1 exemplarisch dargestellten Ausführungsform des Formteils 105 ist die absolute Richtung senkrecht zur Fläche 125 vom jeweiligenScanning 130 should be avoided as possible. For this purpose, in particular the physical parameter in a direction perpendicular to the surface 125, ie in the thickness direction can be determined. In the case of a curved surface 125, as in the exemplary embodiment of the molded part 105 shown in FIG. 1, the absolute direction is perpendicular to the surface 125 of the respective one
Anbringungsort abhängig. Weist das Formteil 105 im Bereich unterschiedlicher Abtasteinrichtungen 130 unterschiedliche Dicke auf, so kann dies wegen der Unabhängigkeit der mittels der Abtasteinrichtungen 130 abgetasteten Parameter eine Messung nicht beeinträchtigen. Location dependent. If the molded part 105 has different thicknesses in the region of different scanning devices 130, this can not affect a measurement because of the independence of the parameters sampled by the scanning devices 130.
Die Verarbeitungseinrichtung 1 10 ist dazu eingerichtet, eine Beschädigung des Formteils 105 auf der Basis von bestimmten physikalischen Parametern der Abtasteinrichtung 130 zu bestimmen. Dazu ist die Verarbeitungseinrichtung 1 10 zumindest datentechnisch und zumindest temporär mit jeder der Abtasteinrichtungen 130 verbunden. Die datentechnische Verbindung kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen. Üblicherweise müssen die Abtasteinrichtungen 130 auch mit Energie versorgt werden. Diese Energie kann durch die Verarbeitungseinrichtung 1 10 bereitgestellt werden, wobei wieder alternativ eine drahtgebundene oder drahtlose Übermittlung möglich ist. Ein durch die Verarbeitungseinrichtung 1 10 bereitgestelltes Ergebnis bezüglich einer Beschädigung des Formteils 105 kann mittels einer Schnittstelle 135 nach außen bereitgestellt werden. The processing device 110 is configured to determine damage to the molding 105 based on certain physical parameters of the scanning device 130. For this purpose, the processing device 1 10 is connected at least in terms of data technology and at least temporarily to each of the scanning devices 130. The data connection can be wireless or wired. Usually, the Scanners 130 are also powered. This energy can be provided by the processing device 1 10, wherein alternatively a wired or wireless transmission is possible. A result provided by the processing device 110 regarding damage to the molding 105 may be provided to the outside by means of an interface 135.
Beispielhafte Werte für den physikalischen Parameter an den einzelnen Abtasteinrichtungen 130 sind in Figur 1 illustrativ als Stützstellen 140 eingezeichnet. Die Stützstellen 140 sind auf die Anbringungsorte der jeweils zugeordneten Abtasteinrichtungen 130 entlang der Fläche 125 verteilt. Graphisch sind die Stützstellen 140 jeweils in einer Richtung senkrecht zur Fläche 125 dargestellt. So definieren die Stützstellen 140 eine weitere Fläche 145, die in ihrer Erstreckung der Fläche 125 im Wesentlichen folgt und deren Abstand zur Fläche 125 an jedem ihrer Punkte von der Größe des im jeweiligen Bereich bestimmten physikalischen Parameters abhängig ist. Zur Bestimmung der weiteren Fläche 145 kann zwischen den Anbringungsorten der Abtasteinrichtungen 130 eine Interpolation vorgenommen werden, wie unten mit Bezug auf Figur 3 noch genauer beschrieben wird. Für die Betrachtung des Abstands der weiteren Fläche 145 von der Fläche 125 bzw. der Schicht 1 15 ist die Form, insbesondere die Krümmung der Fläche 125 nicht erheblich. Das Formteil 105 kann daher beliebig geformt sein. Exemplary values for the physical parameter at the individual scanning devices 130 are shown in FIG. 1 as support points 140. The support points 140 are distributed to the mounting locations of the respectively associated scanning devices 130 along the surface 125. Graphically, the support points 140 are each shown in a direction perpendicular to the surface 125. Thus, the support points 140 define a further surface 145 which essentially follows the surface 125 in its extent and whose distance to the surface 125 at each of its points depends on the size of the physical parameter determined in the respective region. In order to determine the further area 145, an interpolation can be carried out between the attachment locations of the scanning devices 130, as will be described in more detail below with reference to FIG. For the consideration of the distance of the further surface 145 from the surface 125 or the layer 1 15, the shape, in particular the curvature of the surface 125 is not significant. The molded part 105 can therefore be shaped as desired.
Eine Beschädigung des Formteils 105 kann bestimmt werden, wenn ein Abstand zwischen der weiteren Fläche 145 und der Fläche 125 bzw. der Schicht 1 15 einen vorbestimmten Abstand über- oder unterschreitet. Damage to the molded part 105 can be determined if a distance between the further surface 145 and the surface 125 or the layer 1 15 exceeds or falls below a predetermined distance.
Figur 2 zeigt ein Formteil 105 mit einer Beschädigung 205. Die Beschädigung 205 kann einen Riss, ein Loch, eine Quetschung oder eine Delamination umfassen. Die dargestellte Beschädigung 205 umfasst eine Anzahl sehr kleinerFIG. 2 shows a molded part 105 with a damage 205. The damage 205 may include a crack, a hole, a pinch or a delamination. The illustrated damage 205 includes a number of very small ones
Risse, die eine Form ähnlich einem Spinnennetz bilden. Die Delamination umfasst üblicherweise eine Ablösung der Schicht 1 15 von einem flächig angrenzenden Bereich wie der Trägerstruktur 120 oder einer weiteren Schicht 1 15. Die Beschädigung 205 kann erfasst werden, da an Anbringungsorten von Abtasteinrichtungen 130 im Bereich der Beschädigung 205 der bestimmte physikalische Parameter deutlich kleiner als in einem restlichen Bereich ist. Während die meisten Abtasteinrichtungen 130 für den bestimmten physikalischen Parameter ähnliche Werte zurückliefern, weichen die Werte der Abtasteinrichtungen 130 im Bereich der Beschädigung 205 signifikant davon ab. Wird beispielsweise ein elektrischer Widerstand des Formteils 105 in einer Richtung senkrecht zur Fläche 125 bestimmt, so kann der bestimmte Wert in einem beschädigungsfreien Bereich bei ca. 10 liegen, während er im Bereich einer Beschädigung 205 bei einem Wert von ca. 100.000 liegt. Die Beschädigung 205 kann in einer einfachen Ausführungsform daran erkannt werden, dass der bestimmte physikalische Parameter außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Beschädigung 205 erfasst werden, wenn der Parameter einen vorbestimmten Schwellenwert über- oder unterschreitet. Cracks forming a shape similar to a spider web. The delamination usually comprises a detachment of the layer 1 15 from a region adjacent to the surface, such as the support structure 120 or another layer 1 15. The damage 205 can be detected, because at locations of scanning devices 130 in the region of the damage 205, the determined physical parameter is significantly smaller than in a remaining area. While most samplers 130 return similar values for the particular physical parameter, the values of the samplers 130 in the region of the damage 205 deviate significantly therefrom. For example, if an electrical resistance of the molded part 105 is determined in a direction perpendicular to the surface 125, the determined value in a damage-free region may be about 10, while in the region of damage 205 it may be about 100,000. In a simple embodiment, the damage 205 may be recognized by the fact that the particular physical parameter is outside a predetermined range. In another embodiment, the damage 205 may be detected when the parameter exceeds or falls below a predetermined threshold.
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Interpolation einer physikalischen Eigenschaft p des Formteils 105 der Figuren 1 oder 2. In rein beispielhafter Weise ist in horizontaler Richtung eine Erstreckung der Schicht 1 15 entlang der Fläche 125 dargestellt, und zwar rein exemplarisch in x-Richtung, und in vertikaler Richtung der Wert eines physikalischen Parameters, der die physikalische Eigenschaft reflektiert. In einer oberen Darstellung sind vier exemplarische Stützstellen 140 an Anbringungsorten x1 bis x4 eingezeichnet. Durch die Stützstellen 140 verläuft eine erste Kurve, die zwischen den Anbringungsorten x1 bis x4 interpoliert wurde. Das heißt, dass Werte des physikalischen Parameters p zwischen den Anbringungsorten x1 bis x4 auf der Basis der vorhandenen Stützstellen 140 rechnerisch bestimmt wurden. Der erste Verlauf 305 bildet im vorliegenden Beispiel einen Kreisbogen. Obwohl keine der Stützstellen 140 außerhalb eines vorbestimmten Bereichs 310 liegt, der auf einen beschädigungsfreien Abschnitt des Formteils 105 hinweist, übersteigt die erste Kurve 305 den Bereich 310 zwischen den Anbringungsorten x2 und x3. Wird als Kriterium für das Bestimmen der Beschädigung 205 verwendet, dass die (interpolierte) erste Kurve 305 außerhalb des Bereichs 310 liegt, so kann auch eine kleine oder schwach ausgeprägte Beschädigung 205 verbessert erfasst werden. FIG. 3 shows an exemplary interpolation of a physical property p of the molded part 105 of FIGS. 1 or 2. In a purely exemplary manner, an extension of the layer 15 along the surface 125 is shown in the horizontal direction, purely in the x-direction, and in FIG vertical direction is the value of a physical parameter that reflects the physical property. In an upper illustration, four exemplary support points 140 are shown at attachment locations x1 to x4. Through the support points 140 runs a first curve, which was interpolated between the mounting locations x1 to x4. That is, values of the physical parameter p between the mounting locations x1 to x4 were calculated on the basis of the existing fulcrums 140. The first curve 305 forms a circular arc in the present example. Although none of the pads 140 are outside of a predetermined region 310 indicative of a damage-free portion of the molding 105, the first curve 305 exceeds the region 310 between the mounting locations x2 and x3. If it is used as the criterion for determining the damage 205 that the (interpolated) first curve 305 is outside the range 310, then a small or weak damage 205 can also be detected in an improved manner.
Im unteren Bereich von Figur 3 ist eine zweite Kurve 315 dargestellt, die eine Krümmung der ersten Kurve 305 reflektiert. Diese Krümmung kann als Betrag eines Gradienten der ersten Kurve 305 verstanden werden. In einer weiterenIn the lower area of FIG. 3, a second curve 315 is shown, which reflects a curvature of the first curve 305. This curvature can be understood as the amount of a gradient of the first curve 305. In another
Ausführungsform kann die Beschädigung 205 erfasst werden, wenn die zweite Kurve 315 außerhalb eines weiteren vorbestimmten Bereichs 320 liegt. Dadurch kann insbesondere ein abrupter Übergang oder eine Unstetigkeitsstelle der weiteren Fläche 145 als Hinweis auf eine Beschädigung 205 verwendet werden. Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Bestimmen einerEmbodiment, the damage 205 may be detected when the second Curve 315 is outside of another predetermined range 320. As a result, in particular, an abrupt transition or a point of discontinuity of the further surface 145 can be used as an indication of a damage 205. FIG. 4 shows a flow diagram of a method 400 for determining a
Beschädigung 205 eines Formteils 105. Das Verfahren 400 ist insbesondere zum Ablaufen auf der Verarbeitungseinrichtung 1 10 eingerichtet. Mittels des Verfahrens 400 kann bestimmt werden, ob das Formteil 105 eine Beschädigung 205 aufweist oder nicht. Damage 205 of a molded part 105. The method 400 is set up in particular for running on the processing device 110. By means of the method 400, it can be determined whether the molded part 105 has a damage 205 or not.
In einem Schritt 405 werden bevorzugt an mehreren Anbringungsorten der Schicht 1 15 des Formteils 105 physikalische Parameter p des Formteils 105 bestimmt. Bevorzugt ist jedem Anbringungsort eine Abtasteinrichtung 130 fest zugeordnet, die am jeweiligen Anbringungsort fest an der Schicht 1 15 angebracht ist. Die Abtasteinrichtungen 130 können gleichzeitig oder nacheinander zur Bestimmung des physikalischen Parameters p gesteuert werden. In einem Schritt 410 kann jeder der bestimmten Werte des physikalischen Parameters p mit einem unteren Schwellenwert und/oder einem oberen Schwellenwert verglichen werden. Überschreitet der Parameter p den Schwellenwert, so liegt am zugeordneten Anbringungsort eine Beschädigung 205 vor. In a step 405, physical parameters p of the molded part 105 are preferably determined at a plurality of mounting locations of the layer 1 15 of the molded part 105. Preferably, a scanning device 130 is permanently assigned to each mounting location, which is fixedly attached to the layer 1 15 at the respective mounting location. The scanners 130 may be controlled simultaneously or sequentially to determine the physical parameter p. In a step 410, each of the determined values of the physical parameter p may be compared to a lower threshold and / or an upper threshold. If the parameter p exceeds the threshold value, there is damage 205 at the assigned mounting location.
Optional kann in einem Schritt 415 zwischen Stützstellen 140 einzelner Abtasteinrichtungen 130 interpoliert werden, wie oben mit Bezug auf Figur 3 genauer erläutert ist. Die Interpolation kann entlang einer Kurve 305 oder einerOptionally, in a step 415 interpolation points 140 of individual scanning devices 130 can be interpolated, as explained in greater detail above with reference to FIG. The interpolation may be along a curve 305 or a
Fläche 145 erfolgen. Dabei kann das gesamte Formteil 105 oder nur ein Abschnitt davon abgedeckt sein. In einem nachfolgenden Schritt 420 kann ein Vergleich der Werte der Kurve 305 oder der Fläche 145 mit einem unteren Schwellenwert und/oder einem oberen Schwellenwert durchgeführt werden. Liegt ein Abschnitt der Kurve 305 oder der Fläche 145 jenseits eines derSurface 145. In this case, the entire molded part 105 or only a portion thereof may be covered. In a subsequent step 420, a comparison of the values of the curve 305 or the surface 145 with a lower threshold and / or an upper threshold may be performed. Is a portion of the curve 305 or the surface 145 beyond one of
Schwellenwerte, so kann auf eine Beschädigung 205 geschlossen werden. Thresholds, so 205 can be closed on a damage.
Weiterhin optional kann in einem Schritt 425 der Betrag eines Gradienten der Kurve 305 oder der Fläche 145 bestimmt werden. Dieser Betrag kann in einem Schritt 430 mit einem unteren und/oder einem oberen Schwellenwert verglichen werden. Liegt der Betrag des Gradienten jenseits eines der Schwellenwerte, so kann auf die Beschädigung 205 geschlossen werden. Further optionally, in step 425, the amount of a gradient of the curve 305 or the surface 145 may be determined. This amount may be compared to a lower and / or upper threshold in step 430 become. If the magnitude of the gradient is beyond one of the thresholds, the damage 205 can be deduced.
Das Verfahren 400 kann ereignisgesteuert oder zeitgesteuert durchlaufen werden. In einer Ausführungsform wird das Verfahren 400 periodisch abgearbeitet, um eine ständige Überwachung des Formteils 105 auf Beschädigungsfreiheit zu realisieren. The method 400 may be event driven or scheduled. In one embodiment, the method 400 is periodically executed to realize constant monitoring of the molding 105 for freedom from damage.
Bezugszeichen reference numeral
100 System 100 system
105 Formteil  105 molded part
1 10 Verarbeitungseinrichtung  1 10 processing device
1 15 Schicht (Faserverbundwerkstoff)  1 15 layer (fiber composite material)
120 Trägerstruktur  120 carrier structure
125 Fläche  125 area
130 Abtasteinrichtung  130 scanning device
135 Schnittstelle  135 interface
140 Stützstelle  140 support point
145 weitere Fläche  145 more area
205 Beschädigung 205 damage
305 erste Kurve 305 first turn
310 Bereich  310 area
315 zweite Kurve  315 second turn
320 Bereich  320 area
400 Verfahren 400 procedures
405 Abtasten  405 sampling
410 Einzelvergleich mit Bereich  410 single comparison with area
415 Kurve oder Fläche interpolieren  415 Interpolate curve or surface
420 Vergleich mit Bereich  420 Comparison with area
425 Gradient bestimmen  Determine 425 gradient
Vergleich des Betrags des Gradienten mit Bereich oder Comparison of the amount of the gradient with area or
Schwellenwert threshold

Claims

Patentansprüche claims
1 . Formteil (105), wobei das Formteil (105) folgendes umfasst: 1 . Molded part (105), wherein the molded part (105) comprises:
eine Schicht (1 15) aus Faserverbundwerkstoff, wobei sich die Schicht (1 15) entlang einer Fläche (125) erstreckt; und  a layer (1 15) of fiber composite material, wherein the layer (1 15) along a surface (125) extends; and
eine am Formteil (105) fest angebrachte Abtasteinrichtung (130), die dazu eingerichtet ist, eine physikalische Eigenschaft (p) des Formteils (105) an einem Anbringungsort (x) der Abtasteinrichtung (130) zu bestimmen. 2. Formteil (105) nach Anspruch 1 , wobei eine Vielzahl Abtasteinrichtungen a scanner (130) fixedly mounted on the molding (105) and adapted to determine a physical property (p) of the molding (105) at an attachment location (x) of the scanner (130). 2. molding (105) according to claim 1, wherein a plurality of scanning devices
(130) in Flächenrichtung an der Schicht (1 15) verteilt angebracht ist. (130) distributed in the planar direction on the layer (1 15) is mounted.
3. Formteil (105) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die physikalische Eigenschaft (p) entlang einer Richtung senkrecht zur Schicht (1 15) bestimmt wird. 3. molding (105) according to claim 1 or 2, wherein the physical property (p) along a direction perpendicular to the layer (1 15) is determined.
4. Formteil (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die 4. molding (105) according to any one of the preceding claims, wherein the
physikalische Eigenschaft von einer Beschädigung des Formteils abhängig ist. 5. Formteil (105) nach Anspruch 4, wobei die Schicht (1 15) flächig mit einer weiteren Schicht (120) verbunden ist und die Beschädigung (205) eine Ablösung eines Abschnitts der Schicht (1 15) von einer weiteren Schicht (120) umfasst. 6. Formteil (105) nach Anspruch 4, wobei die Trägerstruktur (120) flächig mit zwei Schichten (1 15) verbunden ist, die auf unterschiedlichen Seiten der Trägerstruktur (120) liegen.  physical property is dependent on damage of the molded part. 5. molded part (105) according to claim 4, wherein the layer (1 15) flat with another layer (120) is connected and the damage (205) a detachment of a portion of the layer (1 15) of another layer (120). includes. 6. molding (105) according to claim 4, wherein the support structure (120) is connected flat with two layers (1 15), which lie on different sides of the support structure (120).
7. Formteil (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die 7. molding (105) according to any one of the preceding claims, wherein the
Abtasteinrichtung (130) einen Sender für eine sich im Formteil (105) ausbreitende Welle und einen Empfänger für eine Reflexion der Welle umfasst.  Scanning device (130) comprises a transmitter for a wave propagating in the molded part (105) and a receiver for a reflection of the wave.
Formteil (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Abtasteinrichtung (130) einen Stromkreis umfasst, der einen Abschnitt des Formteils (105) in einer Richtung senkrecht zur Schicht (1 15) durchfließt. A molding (105) according to any one of the preceding claims, wherein the scanning means (130) comprises a circuit comprising a portion of the Moldings (105) in a direction perpendicular to the layer (1 15) flows through.
9. System (100), umfassend ein Formteil (105) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 und eine Verarbeitungseinrichtung (1 10), die dazu eingerichtet ist, eine Beschädigung (205) des Formteils (105) auf der Basis der bestimmten physikalischen Eigenschaften (p) an Anbringungsorten (x) der A system (100) comprising a molding (105) according to any one of claims 2 to 8 and processing means (110) adapted to damage (205) the molding (105) based on the determined physical properties (p) at sites (x) of
Abtasteinrichtungen (130) zu bestimmen.  To determine scanning devices (130).
10. System (100) nach Anspruch 9, wobei die Verarbeitungseinrichtung (1 10) dazu eingerichtet ist, eine Beschädigung (205) zu bestimmen, wenn die bestimmte physikalische Eigenschaft (p) an einem Punkt in der Fläche (125) außerhalb eines vorbestimmten Bereichs (310) liegt. The system (100) of claim 9, wherein the processing means (110) is arranged to determine damage (205) if the determined physical property (p) at a point in the surface (125) is outside a predetermined range (310) lies.
1 1 . System (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Verarbeitungseinrichtung (1 10) dazu eingerichtet ist, eine Beschädigung (205) zu bestimmen, wenn der Betrag eines Gradienten (315) der bestimmten physikalischen 1 1. The system (100) of claim 9 or 10, wherein the processing means (110) is arranged to determine damage (205) when the magnitude of a gradient (315) of the particular physical
Eigenschaft (p) über die Fläche (145) einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. 12. Verfahren (400) zum Bestimmen einer Beschädigung (205) eines Formteils (105), wobei das Formteil (105) eine Schicht (1 15) aus  Property (p) over the area (145) exceeds a predetermined threshold. 12. A method (400) for determining a damage (205) of a molded part (105), wherein the molded part (105) comprises a layer (1 15)
Faserverbundwerkstoff umfasst, die sich entlang einer Fläche (125) erstreckt, und das Verfahren (400) folgende Schritte umfasst:  Fiber composite material extending along a surface (125), and the method (400) comprises the steps of:
Bestimmen (405) einer physikalischen Eigenschaft des Formteils (105) mittels einer Abtasteinrichtung (130), wobei die Abtasteinrichtung (130) an einem vorbestimmten Anbringungsort (x) insbesondere fest am Formteil (105) angebracht ist; und  Determining (405) a physical property of the molding (105) by means of a scanner (130), the scanner (130) being fixedly attached to the molding (105) at a predetermined attachment location (x); and
Bestimmen (410) der Beschädigung auf der Basis der bestimmten physikalischen Eigenschaft.  Determining (410) the damage based on the determined physical property.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verfahren (400) folgende Schritte umfasst: 13. The method of claim 12, wherein the method (400) comprises the steps of:
Bestimmen (405) einer physikalischen Eigenschaft des Formteils (105) an vorbestimmten Anbringungsorten (x), die in Flächenrichtung am Formteil (105) verteilt sind; Bestimmen (425) eines Gradienten (315) der bestimmten physikalischen Eigenschaft (p) über die Fläche (145); Determining (405) a physical property of the molding (105) at predetermined attachment locations (x) distributed in the planar direction on the molding (105); Determining (425) a gradient (315) of the determined physical property (p) across the surface (145);
Vergleichen (430) eines Betrags des Gradienten mit einem vorbestimmten Schwellenwert; und  Comparing (430) an amount of the gradient with a predetermined threshold; and
Bestimmen (410) einer Beschädigung, falls der Betrag des Gradienten den Schwellenwert übersteigt.  Determining (410) damage if the magnitude of the gradient exceeds the threshold.
14. Verfahren (400) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die physikalische 14. The method (400) according to claim 12 or 13, wherein the physical
Eigenschaft ein erstes und ein zweites Mal bestimmt (405) wird und die Beschädigung auf der Basis einer Änderung der bestimmten physikalischen Eigenschaft zwischen den Bestimmungen bestimmt (410) wird.  Property (405) is determined a first and a second times, and the damage is determined (410) based on a change in the particular physical property between the determinations.
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei eine Vielzahl Abtasteinrichtungen (130) in Flächenrichtung an der Schicht (1 15) verteilt angebracht ist; wobei die physikalische Eigenschaft (p) zwischen The method (400) of any one of claims 12 to 14, wherein a plurality of scanners (130) are distributed in the planar direction on the layer (1 15); where the physical property (p) is between
Anbringungsorten (x) der Abtasteinrichtungen (130) interpoliert und eine Beschädigung (205) des Formteils (105) auf der Basis eines Verlaufs (145, 305) der interpolierten Eigenschaft (p) in Flächenrichtung bestimmt wird. 16. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung eines Verfahrens (400) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung (1 10) ausgeführt wird oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.  Mounting locations (x) of the scanning devices (130) interpolated and damage (205) of the molding (105) on the basis of a course (145, 305) of the interpolated property (p) in the surface direction is determined. 16 computer program product with program code means for performing a method (400) according to any one of claims 12 to 15, wherein the computer program product on a processing device (1 10) is executed or stored on a computer-readable medium.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019119820A1 (en) * 2019-07-23 2021-01-28 HELLA GmbH & Co. KGaA Structural component made of fiber-reinforced plastic for a vehicle and method for damage diagnosis of such a structural component

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE201787T1 (en) * 1992-11-25 2001-06-15 Simmonds Precision Products DATA PROCESSING STRUCTURES AND METHODS
US6370964B1 (en) * 1998-11-23 2002-04-16 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Diagnostic layer and methods for detecting structural integrity of composite and metallic materials
US7458266B2 (en) * 2004-09-27 2008-12-02 Samsung Electronics Co. Ltd. Method and apparatus for detecting a load change upon a structure and analyzing characteristics of resulting damage
DE102006018461A1 (en) 2006-04-19 2007-10-25 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Molded part for aircraft, has radio frequency identification transponder directly arranged on barrier layer, covered by top layer and integrated between main structure and top layer, which is integrally connected to fiber connection
DE102006035274B4 (en) * 2006-07-31 2008-07-03 Technische Universität Dresden Fiber composite component with a sensor and display unit
DE102007014696B3 (en) 2007-03-27 2008-10-09 Hps High Performance Space Structure Systems Gmbh Sensor or actuator device for determining structural information of materials, has piezoelement, where device is provided for wireless transmission of data or energy to supply and controlling piezoelement
AU2009290832B2 (en) 2008-09-15 2012-04-12 Voith Patent Gmbh Vehicle front-end for mounting to the front face of a track-bound vehicle, in particular a rail vehicle
DE102009002536A1 (en) * 2009-04-21 2010-10-28 Culimeta Textilglas-Technologie Gmbh & Co.Kg Fiber product, fiber molding and method for producing the same
US20130137330A1 (en) * 2010-08-10 2013-05-30 Heinrich Grimm Device and Method for Producing a Molding Pulp Part and Molding Pulp Part
US9002022B1 (en) * 2011-10-07 2015-04-07 The Boeing Company Methods for non-destructive inspection of thick fiber-reinforced composite parts
DE102011122481B4 (en) * 2011-12-20 2017-10-26 Barbara Renner Method and arrangement for monitoring and locating material damage and discontinuities in lightweight composite structures
CN105842337A (en) * 2015-01-13 2016-08-10 台湾动力检测科技股份有限公司 Method for detecting defect points in adhesive layer of fiber cloth
CN105044213B (en) * 2015-06-28 2017-08-25 大连理工大学 A kind of fiber-reinforced resin matrix compound material phased array ultrasonic detection chip postpones rule optimization method

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