Mehrfrequenz-Wirbelstromprufverfahren zur Qualitatskontrolle bei der Produktion von Kohlefaser-Multiaxialgelegen

摘要

Kohlefasermaterialien und deren Komposite gewinnen in verschiedensten Anwendungsbereichen zunehmend an Bedeutung. Im Unterschied zu metallischen Werkstoffen befindet sich die Erprobung technologischer Verfahrensparameter sowie eine entsprechend zertifizierte Qualitatssicherung fur mehrlagige Gelege noch im Entwicklungsstadium. Fur die Inlineinspektion sowie die manuelle Kontrolle von unlaminiertem Rohgelege existiert noch keine adaquate Pruflosung. Bleiben Fehler im Ausgangsmaterial unentdeckt, kann dies zu weitreichenden Konsequenzen wie fruhzeitige Materialermudung in der Materialpaarung fuhren. Haufig werden solche Fehler erst nach der Fertigstellung komplexer CFK-Baugruppen bemerkt, so dass die oft sehr aufwandig produzierten Teile verworfen werden mussen. Basierend auf dem am IZFP entwickelten Multifrequenzwirbelstrommesssystem konnte nun die Mehrzahl von auftretenden Fehlern, die wahrend der Produktion des Rohgeleges entstehen, sichtbar gemacht werden. Dazu zahlen Gassen, fehlende Faserbundel, Aufschiebungen, Ausfransungen, fehlende Nahfaden, Winkelabweichungen sowie Faserknaule. Durch eine angepasste Sensorgestaltung sowie einer intelligenten Bildvorverarbeitung konnen die komplexen Wirbelstromimpedanzen und deren Fehlersignale den verschiedenen Lagen zugeordnet werden. In der Arbeit konnten Fehler in bis zu 5 lagigen Gelegen gefunden und separiert werden. Die Scanauflosung sowie die Messfrequenz sind frei skalierbar. Entsprechende Parametersatze zur optimalen Fehlerklassifikation sind vorhanden. Kleinste zu detektierende Fehler befinden sich im Bereich weniger Millimeter. Ein Prototyp als Einzelsensorkonzept sowie die erweiterte Ausbaustufe eines Mehrsensorzeilensystems wurde erfolgreich umgesetzt, womit die Voraussetzung fur industrielle Anwendungen geschaffen wurde.