WO2020115056A1 - Herstellungsverfahren für ein faserverbundbauteil, faserverbundbauteil, prüfverfahren für ein faserverbundbauteil, computerprogramm, maschinenlesbares speichermedium und vorrichtung - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (2), wobei in dem Faserverbundbauteil (2) eine Sensorvorrichtung (1) mit einem flexiblen Schaltungsträger (3) und/oder einem Sensormodul (4), insbesondere einem mikromechanischen Beschleunigungssensormodul, integriert ist, mit den Schritten: • Beschicken eines Werkzeugs (30) zur Herstellung des Faserverbundbauteils (2) mit Textillagen und der Sensorvorrichtung; • Schließen, insbesondere luftdichtes Verschließen, des beschickten Werkzeugs und Komprimieren der Textillagen und der Sensorvorrichtung; Einleiten einer flüssigen Matrix (10), insbesondere eines Harzes, insbesondere eines Reinharzes, in das verschlossene Werkzeug (30) zur Herstellung des Faserverbundbauteils (2); • Erfassen, insbesondere in Echtzeit, einer Beschleunigung in Bezug auf das Einleiten und/oder das Verschließen mittels der Sensorvorrichtung (1) und/oder des Sensormoduls (4) der Sensorvorrichtung (1); • Ableiten und/oder Bewerten eines Prozessparameters des Herstellungsverfahrens in Abhängigkeit von der erfassten Beschleunigung.
Description
Beschreibung
Titel
Herstellungsverfahren für ein Faserverbundbauteil, Faserverbundbauteil,
Prüfverfahren für ein Faserverbundbauteil, Computerprogramm,
maschinenlesbares Speichermedium und Vorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein
Faserverbundbauteil, ein entsprechend hergestelltes Faserverbundbauteil, ein Prüfungsverfahren für ein entsprechend hergestelltes Faserverbundbauteil, ein dazu entsprechendes Computerprogramm und maschinenlesbares
Speichermedium, sowie eine dazu entsprechende Vorrichtung.
Stand der Technik
Aus der WO 2018/069066 Al ein Verfahren zum Anordnen einer Anzahl von mikromechanischen Beschleunigungssensoren auf oder in ein Kunststoffbauteil, insbesondere einen Stoßfänger, und ein entsprechendes Kunststoffbauteil, insbesondere Stoßfänger bekannt.
Im Schritt A des Verfahrens wird der mikromechanische Beschleunigungssensor in oder auf einen flexiblen Schaltungsträger fest positioniert, wobei der mikromechanische Beschleunigungssensor mit einer integrierten
Leiterbahnstruktur des flexiblen Schaltungsträgers kontaktiert wird.
Im Schritt B des Verfahrens werden zumindest bereichsweise der
mikromechanische Beschleunigungssensor und der flexible Schaltungsträger auf oder in das Kunststoffbauteil derart angeordnet, dass die integrierte
Leiterbahnstruktur des flexiblen Schaltungsträgers zumindest teilweise freigelegt wird
Aus der DE 10 2016 220 032 Al ist eine Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Sensormodul und mit wenigstens einer mit dem Sensormodul verbundenen Anschlussleitung zum elektrischen Kontaktieren des Sensormoduls bekannt.
Es ist vorgesehen, dass die Anschlussleitung als Leiterfolie ausgebildet ist, auf der mehrere unterschiedliche Sensormodule angeordnet und durch jeweils eine oder eine gemeinsame die Leiterfolie zumindest abschnittsweise umfassende Umspritzung eingehaust sind.
Bei der Herstellung von Faserverbundstrukturen, wie Faserverbundbauteilen, mit Verfahren wie dem Liquid Composite Molding (LCM) oder die Liquid Resin Injection (LRI), werden über unterschiedliche Ansätze Sensortechnologien genutzt, um die Zustände während der Herstellungsprozessschritte zu erfassen. Für diese Prozessüberwachung ( Process Monitoring ) werden zum einen
Sensoren sog. Tool Mounted Sensors (TMS), in das Herstellungswerkzeug eingebracht.
Diese hinterlassen jedoch Spuren am Endprodukt, außerdem können sie durch die Schwindung des in das Werkzeug eingebrachten Harzes den für die
Sensierung notwendigen Kontakt zum Bauteil verlieren.
Eine Lösung dieses Problems sind zum zweiten berührungslose Messmethoden. Diese sind jedoch nicht immer realisierbar.
Daher werden Sensoren drittens auch direkt in den Strukturaufbau im Werkzeug integriert. Größen, die bei der Prozessüberwachung überwacht werden, sind meist die Fließfront (zur Überprüfung einer vollständigen Matrixinfusion), eine durchgängige Imprägnierung der eingelegten Textilfasern oder des textilen Halbzeugs (Textillagen) und der Aushärtungsgrad des Strukturbauteils aus Matrix und Fasern bzw. textilem Halbzeug.
Dazu können dielektrische und optische oder thermische Messmethoden eingesetzt werden.
Typische Messmethoden sind die direkte Spannungsanalyse (DC Analyse), die dielektrische Analyse (DEA) oder die elektrische Time- Domain- Reflektrometrie (ETDR).
Dazu werden beispielsweise im Werkzeug oder Strukturbauteil eingebrachte DC- Punktsensoren oder Elektroden verwendet. Bekannt ist auch der Einsatz der SMARTweave- Methode aus faserbasierten ebenen Elektroden von Gittern aus mehreren dielektrischen Sensoren, von Carbonfasern oder von speziell entwickelten Buckypapern aus verwickelten Carbon Nano Tube (CNT)-Strängen, von speziell entwickelten Zweileitersensoren oder von Fringing Electric Field Sensors (FEF-Sensoren), die Materialeigenschaften als Funktion des Ortes und der Zeit messen.
Um die Ausbreitung der Fließfront bzw. die Formfüllung oder den
Aushärtungsgrad des Faserverbundbauteils zu erfassen werden auch die thermodynamischen bzw. mechanischen Eigenschaften der Matrix genutzt. Dies unter dem Einsatz von Druckaufnehmern oder (Mikro-)Thermoelementen. Eine optische Erfassung der Fließfront ist mit Fiber Optical Sensors (FOS), Optical Fiber Refractometern (OFR), optischen Faserinterferometern (OFI) oder
(faseroptischen) Spektrometern möglich, die im Strukturaufbau integriert sind.
Für eine berührungslose Messmethode in der Werkzeugform wird Ultraschall eingesetzt, z.B. über Ultraschallwandler oder einen eingebrachten Kupferdraht.
Weitere mögliche Sensortechnologien auf Basis elektrischer Messprinzipien sind direct current resistance (DCR)-Sensoren, leitfähige Filamente, Mikrogeflechte oder Fiber Bragg Gräting (FBG)- Sensor.
Darüber hinaus eignet sich die Thermographie, um den Aushärtungsgrad zu bestimmen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils. In dem Faserverbundbauteil ist eine
Sensorvorrichtung integriert, d.h. innerhalb des Faserverbundbauteils angeordnet. Die Sensorvorrichtung weist einen flexiblen Schaltungsträger bzw. ein Sensormodul auf. Das Verfahren umfasst die Schritte:
Der flexible Schaltungsträger kann ein oder mehrere Sensormodule aufweisen.
Beschicken eines Werkzeugs zur Herstellung des Faserverbundbauteils mit Textillagen, d.h. mit Textilfasern oder textilem Halbzeug und der
Sensorvorrichtung.
Schließen des beschickten Werkzeugs und Komprimieren der Textillagen und der Sensorvorrichtung.
Einleiten einer flüssigen Matrix zur Herstellung des Faserverbundbauteils.
Erfassen einer Beschleunigung in Bezug auf das Einleiten und/oder das
Schließen mittels der Sensorvorrichtung bzw. des Sensormoduls der
Sensorvorrichtung.
Ableiten bzw. Bewerten eines Prozessparameters des Herstellungsverfahrens in Abhängigkeit von der erfassten Beschleunigung.
Die Bewertung der abgeleiteten Prozessparameter kann zu deren Optimierung (Prozessoptimierung) eingesetzt werden.
Unter einem Faserverbundbauteil kann vorliegend ein Bauteil verstanden werden, dass aus einem Faserverbundwerkstoff besteht. Ein
Faserverbundwerkstoff entsteht im Allgemeinen durch einen wechselwirkenden Verbund aus Textilfasern oder textilem Halbzeug und einer Matrix zwischen den Fasern oder dem textilen Halbzeug. Die Matrix ist Füllstoff und Klebstoff. Typisch für Faserverbundwerkstoffe ist, dass durch die Wechselwirkung des Verbunds ein Werkstoff entsteht, der im Vergleich zu den Eigenschaften der Fasern und der Matrix höherwertigere Eigenschaften aufweist.
Das Faserverbundbauteil kann ein Karosserieteil für ein Fahrzeug sein; bspw. ein Stoßfängerbauteil oder ein Bauteil der Längsseite des Fahrzeugs.
Das Faserverbundbauteil kann ein Bauteil u.a. aus dem Bereich Maschinen- und Anlagenbau, der Medizintechnik, den Bereichen Luft- und Raumfahrttechnik, Energie, Offshore, Robotic, Sportgeräte und Consumer Products sein.
Ferner kann es sich bei dem Faserverbundbauteil um ein Sportgerät handeln.
Ein flexibler Schaltungsträger kann u.a. Silikone, Polyurethane, Polyamide, oder Thermoplaste umfassen. So lässt sich der flexible Schaltungsträger flexibel verformen, insbesondere lässt sich die integrierte Leiterbahnstruktur
entsprechend plastisch verformen, wodurch im Wesentlichen der flexible
Schaltungsträger an eine Geometrie bzw. Form des Faserverbundbauteils angepasst werden kann. Der flexible Schaltungsträger kann eine Leiterfolie sein.
Das Sensormodul kann ein elektronisches bzw. elektrisches Bauteil zur
Erfassung einer Beschleunigung, d.h. ein Beschleunigungssensormodul sein.
Das Sensormodul kann ein mikromechanisches Sensormodul sein. Das
Sensormodul kann ein mikromechanisches Sensormodul nach der Art der microelectromechanical Systems (ME MS) sein.
Die Schritte des Beschickens, Schließens und Einlesens haben eine zwingende Reihenfolge, die der aufgeführten Reihenfolge entspricht. Die Schritte des Erfassens und Ableitens können parallel zu den übrigen Schritten des Verfahrens erfolgen. Diese Schritte können während des Herstellungsverfahrens mehrfach bzw. regelmäßig bzw. dauerhaft bzw. durchgehend erfolgen.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine in einem Faserverbundbauteil angeordnete und eine Beschleunigung erfassende Sensorvorrichtung während des Einlesens einer flüssigen Matrix zur Herstellung des Faserverbundbauteils durch die ankommende Fließfront kurzzeitig ausgelenkt bzw. beschleunigt wird. Bei Erfassung der Beschleunigung in Echtzeit lässt sich dies leicht erkennen. Die so erfasste Auslenkung bzw. Beschleunigung lässt einen Rückschluss auf die ankommende Schmelze (die flüssige Matrix) zu. Dadurch können über das
erfasste Beschleunigungssignal die Prozessparameter der Harzinjektion (wie Injektionsdruck, -geschwindigkeit, oder -temperatur), oder der Zeitpunkt der Harzinjektion im Gesamtprozess des Herstellungsverfahrens mittels der in das dabei hergestellte Faserverbundbauteil angeordneten bzw. integrierten
Sensorvorrichtung abgeleitet, bewertet und optimiert werden. Das erfasste Beschleunigungssignal kann ferner zur Überprüfung bzw. Bewertung der verwendeten Prozessparameter des Herstellungsprozesses und somit auch zur Überprüfung und Bewertung des hergestellten Erzeugnisses herangezogen werden.
Weiter können bereits beim Schließen des Werkzeugs Effekte im Sensorsignal erfasst werden und daraus ebenfalls die Prozessparameter des
Werkzeugschließens (u.a. Schließgeschwindigkeit oder
-kraft) des Herstellungsverfahrens oder der Zeitpunkt des Schließens im
Gesamtprozess abgeleitet bzw. bewertet werden. Bspw. kann der Zeitpunkt des
Schließens des Werkzeugs in dem erfassten Beschleunigungssignal erkannt werden.
Die Bewertung der abgeleiteten Prozessparameter kann zu deren Optimierung eingesetzt werden.
Das Schließen kann derart erfolgen, dass das Werkzeug mit den
aufgenommenen Textilfasern oder dem textilen Halbzeug (Textillagen) und der aufgenommenen Sensorvorrichtung luftdicht erfolgt, z.B. über Schraub- oder Druck-/Presskraft
Die flüssige Matrix kann ein Harz sein. Das Harz kann ein Reinharz sein.
Die Erfassung der Beschleunigung kann in Echtzeit erfolgen.
Durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils aufweisend in einem Faserverbundbauteil angeordnete und eine Beschleunigung erfassende Sensorvorrichtung bereits bei der Herstellung der Komponente eine sekundäre Zusatzfunktion der
Überwachung des Herstellungsprozesses realisiert.
Nach einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens gemäß der
vorliegenden Erfindung werden im Schritt des Beschickens die Sensorvorrichtung bzw. der flexible Schaltungsträger zwischen die
Textilfasern oder das textile Halbzeug (Textillagen) eingelegt und die Sensorvorrichtung bzw. der flexible Schaltungsträger, insbesondere in Bezug auf die Textilfasern oder das textile Halbzeug (Textillagen) und/oder das
Werkzeug, positioniert und die Sensorvorrichtung bzw. der flexible Schaltungsträger fixiert.
Die Fixierung kann mittels einer Fixiervorrichtung erfolgen. Denkbar wäre auch eine Fixierung an den Textilfasern oder dem textilen Halbzeug (Textillagen) für das Faserverbundbauteil. Die Fixierung z.B. an einer der Textillagen kann mittels eines Klebstoffs oder eines Binders erfolgen. Ferner wäre ein Fixieren durch Aufsticken oder Weben denkbar.
Nach einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens gemäß der
vorliegenden Erfindung weist das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Öffnens des Werkzeugs nach dem Schritt des Einlesens der Matrix und des
anschließenden Aushärtens des Faserverbundbauteils im Werkzeug auf, wobei die Schritte des Erfassens und des Ableitens bzw. Bewertens auch in Bezug auf das Öffnen erfolgen.
Die Bewertung der abgeleiteten Prozessparameter kann zu deren Optimierung eingesetzt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Faserverbundbauteil. Das Faserverbundbauteil weist eine Sensorvorrichtung mit einem flexiblen
Schaltungsträger bzw. einem Sensormodul auf und ist hergestellt mittels einem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Sensormodul kann ein elektronisches bzw. elektrisches Bauteil zur
Erfassung einer Beschleunigung, d.h. ein Beschleunigungssensormodul sein.
Das Sensormodul kann ein mikromechanisches Sensormodul sein. Das
Sensormodul kann ein mikromechanisches Sensormodul nach der Art der microelectromechanical Systems (ME MS) sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Prüfung eines Faserverbundbauteils. In dem Faserverbundbauteil ist eine
Sensorvorrichtung mit einem flexiblen Schaltungsträger bzw. einem Sensormodul integriert. Das Verfahren umfasst die Schritte:
Erfassen einer Beschleunigung mittels der Sensorvorrichtung bzw. des
Sensormoduls der Sensorvorrichtung.
Bestimmen des Aushärtungsgrads des Faserverbundbauteils in Abhängigkeit von der erfassten Beschleunigung.
Das Prüfungsverfahren kann während des Aushärtens eines
Faserverbundbauteils im Rahmen von dessen Herstellung ausgeführt werden. Dabei kann es sich um das Aushärten während der Herstellung eines
Faserverbundbauteils nach dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung handeln.
Bei dem zu prüfenden Faserverbundbauteil kann ein Faserverbundbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung sein
Das Sensormodul kann ein elektronisches bzw. elektrisches Bauteil zur
Erfassung einer Beschleunigung, d.h. ein Beschleunigungssensormodul sein.
Das Sensormodul kann ein mikromechanisches Sensormodul sein. Das
Sensormodul kann ein mikromechanisches Sensormodul nach der Art der microelectromechanical Systems (ME MS) sein.
Das Erfassen kann in Reaktion auf ein Aufbringen eines vorbestimmten Impulses auf das Faserverbundbauteil bzw. das Werkzeug zur Herstellung eines
Faserverbundbauteils aufweisend das zu prüfende Faserverbundbauteil erfolgen.
Nach einer Ausführungsform des Prüfungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren den Schritt des Vergleichens der erfassten Beschleunigung mit einer Referenzbeschleunigung auf. Im Schritt des
Bestimmens wird dann der Aushärtungsgrad in Abhängigkeit von dem Vergleich bzw. des Vergleichsergebnisses bestimmt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte des Prüfverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung gespeichert ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Schritte des Prüfverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung auszuführen.
Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. la, b schematische Darstellungen eines Prozessschritts während der Herstellung eines Faserverbundbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung (Blick ins Werkzeuginnere/ Schnitt durch das Werkzeug);
Fig. 2a - c schematische Darstellungen eines Werkzeugs zur Herstellung eines Faserverbundbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung (Blick ins Werkzeuginnere/ Schnitt durch das Werkzeug);
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Prüfverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur la zeigt eine schematische Darstellung eines Prozessschritts während der Herstellung eines Faserverbundbauteils 2 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Darstellung zeigt einen Prozessschritt während der Herstellung in einem Liquid Composite Molding (LCM) Verfahren eines Faserverbundbauteils mit einer in dem Faserverbundbauteil angeordneten Sensorvorrichtung 1 mit einem flexiblen Schaltungsträger 3 bzw. einem Sensormodul 4. Der Prozessschritt stellt den Start des Schmelzeflusses (Matrixflusses) 10 dar.
Der obere Teil der dargestellten Ansicht ist eine Draufsicht auf das Werkzeug 30 (Blick ins Werkzeuginnere/ Schnitt durch das Werkzeug). Der untere Teil ist eine Seitenansicht auf das Werkzeug 30 in der Schnittachse A - A.
Neben den Ansichten auf das Werkzeug 30 ist schematisch ein Signalverlauf 6 der Sensorvorrichtung 1 bzw. der von dem Sensormodul 4 erfassten
Beschleunigung aufgetragen. Aus dem Signalverlauf 6 ist ein normales
Produktionsrauschen zu entnehmen.
Figur lb zeigt eine schematische Darstellung eines Prozessschritts während der Herstellung eines Faserverbundbauteils 2 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Prozessschritt stellt den Zeitpunkt des an dem Sensormodul 4
ankommenden Schmelzeflusses (Matrixflusses) 10 dar.
Der obere Teil der dargestellten Ansicht ist eine Draufsicht auf das Werkzeug 30. Der untere Teil ist eine Seitenansicht auf das Werkzeug 30 in der Schnittachse A - A.
Neben den Ansichten auf das Werkzeug 30 ist schematisch ein Signalverlauf 6 der Sensorvorrichtung 1 bzw. der von dem Sensormodul 4 erfassten
Beschleunigung aufgetragen. In dem Signalverlauf 6 ist deutlich ein Ausschlag zu erkennen. Der Ausschlag wird durch den auf das Sensormodul 4 auftreffende Schmelzefluss (Matrixfluss) 10 hervorgerufen.
Durch die Art und insbesondere die Stärke des Ausschlags lässt sich auf die verwendeten Prozessparameter des Verfahrensschritts rückschließen und diese bewerten. Bspw. kann aus dem Ausschlag die Ausbreitung der Fließfront bzw. die Formfüllung oder der Aushärtegrad des Faserverbundbauteils abgeleitet werden.
Figur 2a zeigt eine schematische Darstellung eines Werkzeugs 30 (Blick ins Werkzeuginnere/ Schnitt durch das Werkzeug) zur Herstellung eines
Faserverbundbauteils 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das dargestellte Werkzeug 30 ist derart gestaltet, dass zur Herstellung eines
Faserverbundbauteils 2 die Textilfasern oder das textile Halbzeug
(Textillagen)5a, 5b und die Sensorvorrichtung 1 aufweisend einen flexiblen Schaltungsträger 3 mit einer Anzahl an Sensormodulen 4 in das Werkzeug 30 eingelegt werden. Die Sensorvorrichtung 1 ist zwischen einer beliebigen Anzahl an oberen Textillagen 5b und einer beliebigen Anzahl an unteren Textillagen 5a eingelegt. Mittels des dargestellten Werkzeugs 30 lässt sich, insbesondere im Schritt der Injektion der Matrix eine Zone aus reiner Matrix, vorzugsweise eine Reinharzzone, um die Sensormodule bzw. Anschlusseinheiten formen.
Der Schritt des Integrierens (als Summe aller Verfahrensschritte) kann gleichzeitig die endkonturnahe Herstellung des Bauteils sein.
Figur 2b zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Werkzeugs 30 zur Herstellung eines Faserverbundbauteils 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß dieser Ausführungsform weist das Werkzeug 30 vorkonfektionierte Aussparrungen 31 für die auf dem flexiblen Schaltungsträger 3 angeordneten Sensormodulen 4 bzw. Anschlusseinheiten auf.
Figur 2c zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Werkzeugs zur Herstellung eines Faserverbundbauteils 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß dieser Ausführungsform weist die obere
Werkzeughälfte 30a zu den auf dem flexiblen Schaltungsträger 3 angeordneten Sensormodulen 4 bzw. Anschlusseinheiten korrespondierende Kavitäten 32 auf. Nach dieser Ausführungsform des Werkszeugs 30 können eine beliebige Anzahl an Textillagen 5a unterhalb des flexiblen Schaltungsträgers 3 angeordneten sein, sowie eine Anzahl an Textillagen 5b oberhalb des sich auf dem flexiblen
Schaltungsträgers 3 angeordnet sein, sofern sie oberhalb des sich auf dem Schaltungsträger 3 befindlichen Sensormoduls 4 noch drapierbar sind.
Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahrens 300 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Herstellungsverfahren 300 ist zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, in dem eine Sensorvorrichtung 1 mit einem flexiblen Schaltungsträger 3 bzw. einem Sensormodul 4 angeordnet bzw. integriert ist, geeignet.
Das Verfahren 300 umfasst die nachfolgende und in Figur 3 dargestellten Schritte.
In Schritt 301 wird ein Werkzeug 30 zur Herstellung des Faserverbundbauteils mit Textilfasern oder textilem Halbzeug (Textillagen) 5a, 5b und der
Sensorvorrichtung 1 beschickt.
In Schritt 302 werden das beschickte Werkzeug verschlossen und die Textillagen 5a, 5b und die Sensorvorrichtung 1 komprimiert.
Das Verschließen des Werkzeugs 30 kann luftdicht erfolgen.
In Schritt 303 wird eine flüssige Matrix 10 in das verschlossene Werkzeug 30 zur Herstellung des Faserverbundbauteils eingeleitet.
Die Matrix 10 kann ein Harz sein. Das Harz kann ein Reinharz sein.
In Schritt 304 wird eine Beschleunigung 6 in Bezug auf das Einleiten in 303 und/oder das Schließen des Werkzeugs 302 mittels der Sensorvorrichtung 1 bzw. des Sensormoduls 4 der Sensorvorrichtung 1 erfasst.
Die Erfassung 304 kann in Echtzeit erfolgen.
In Schritt 305 werden die Prozessparameter des Herstellungsverfahrens 300 in Abhängigkeit von der erfassten Beschleunigung 6 abgeleitet, bewertet und optimiert.
Die Schritte des Beschickens 301, Verschließens 302 und Einlesens 303 haben eine zwingende Reihenfolge, die der aufgeführten Reihenfolge entspricht. Die Schritte des Erfassens 304 und Ableitens, Bewertens und Optimierens 305 können parallel zu den übrigen Schritten 301 - 303 des Verfahrens 300 erfolgen. Diese Schritte 304, 305 können während des Herstellungsverfahrens 300 mehrfach bzw. regelmäßig bzw. dauerhaft bzw. durchgehend erfolgen.
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Prüfverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Prüfverfahren kann während des Aushärtens im Werkzeug im Rahmen der Herstellung eines Faserverbundbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgen. Das Faserverbundbauteil weist eine Sensorvorrichtung 1 mit einem oder mehreren flexiblen Schaltungsträgern 3 bzw. einem oder mehreren
Sensormodulen 4 auf. Das Faserverbundbauteil kann nach dem
Herstellungsverfahren 400 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sein bzw. hergestellt werden.
In Schritt 401 wird eine Beschleunigung 6 mittels der Sensorvorrichtung 1 bzw. des Sensormoduls 4 der Sensorvorrichtung 1 erfasst.
Die Erfassung 401 kann in Reaktion auf ein Aufbringen eines vorbestimmten Impulses auf das zu prüfende Faserverbundbauteil bzw. auf ein Werkzeug 30 zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aufweisend das zu prüfende
Faserverbundbauteil erfolgen.
In Schritt 402 wird ein Aushärtungsgrad des zu prüfenden Faserverbundbauteils in Abhängigkeit von der erfassten Beschleunigung 6 bestimmt.
Claims
1. Verfahren (300) zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (2), wobei in dem Faserverbundbauteil (2) eine Sensorvorrichtung (1) mit einem flexiblen Schaltungsträger (3) und/oder einem Sensormodul (4), insbesondere einem mikromechanischen Beschleunigungssensormodul, integriert ist, mit den
Schritten:
Beschicken (301) eines Werkzeugs zur Herstellung des Faserverbundbauteils (2) mit Textillagen und der Sensorvorrichtung;
Schließen (302), insbesondere luftdichtes Verschließen, des beschickten
Werkzeugs und Komprimieren der Textillagen und der Sensorvorrichtung;
Einleiten (303) einer flüssigen Matrix, insbesondere eines Harzes, insbesondere eines Reinharzes, in das verschlossene Werkzeug (30) zur Herstellung des Faserverbundbauteils (2);
Erfassen (304), insbesondere in Echtzeit, einer Beschleunigung in Bezug auf das Einleiten (303) und/oder das Verschließen (302) mittels der Sensorvorrichtung (1) und/oder des Sensormoduls (4) der Sensorvorrichtung (1);
Ableiten und/oder Bewerten (305) eines Prozessparameters des
Herstellungsverfahrens in Abhängigkeit von der erfassten Beschleunigung.
2. Verfahren (300) nach Anspruch 1, wobei im Schritt des Beschickens (301)
die Sensorvorrichtung (1) und/oder der flexible Schaltungsträger (3) zwischen die Textillagen (5a, 5b)) eingelegt werden und
die Sensorvorrichtung (1) und/oder der flexible Schaltungsträger (3),
insbesondere in Bezug auf die Textillagen (5a, 5b) und/oder das Werkzeug (30), positioniert werden und
die Sensorvorrichtung (1) und/oder der flexible Schaltungsträger (3) fixiert werden.
3. Verfahren (300) nach Anspruch 1 oder 2 mit dem zusätzlichen Schritt des Öffnens des Werkzeugs (30) nach dem Schritt des Einlesens (303), wobei die Schritte des Erfassens (304) und des Ableitens und/oder Bewertens (305) auch in Bezug auf das Öffnen erfolgen.
4. Faserverbundbauteil (2), aufweisend eine Sensorvorrichtung (1) mit einem flexiblen Schaltungsträger (3) und/oder einem Sensormodul (4), insbesondere einem mikromechanischen Beschleunigungssensormodul, herstellt mittels einem Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
5. Verfahren (400) zur Prüfung eines Faserverbundbauteils (2),
insbesondere gemäß Anspruch 4, insbesondere während des Aushärtens bei der Herstellung des zu prüfenden Faserverbundbauteils (2), insbesondere gemäß einem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Faserverbundbauteil eine Sensorvorrichtung (1) mit einem flexiblen
Schaltungsträger (3) und/oder einem Sensormodul (4), insbesondere einem mikromechanischen Beschleunigungsmodul, integriert ist, mit den Schritten: Erfassen (401) einer Beschleunigung (6), insbesondere in Reaktion auf ein Aufbringen eines vorbestimmten Impulses auf das zu prüfende
Faserverbundbauteil und/oder ein Werkzeug (30) zur Herstellung eines
Faserverbundbauteils aufweisend das zu prüfende Faserverbundbauteil (2), mittels der Sensorvorrichtung (1) und/oder des Sensormoduls (4) der
Sensorvorrichtung (1);
Bestimmen (402) eines Aushärtungsgrads des zu prüfenden
Faserverbundbauteils (2) in Abhängigkeit von der erfassten Beschleunigung (6).
6. Verfahren (400) nach Anspruch 5, mit dem Schritt des Vergleichens der erfassten Beschleunigung (6) mit einer Referenzbeschleunigung und wobei im Schritt des Bestimmens (402) der Aushärtungsgrad in Abhängigkeit von dem Vergleich bestimmt wird.
7. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte des
Verfahrens (400) nach einem der Ansprüche 5 bis 6 auszuführen.
8. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
9. Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Schritte des Verfahrens (400) nach einem der Ansprüche 5 bis 6 auszuführen.
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