Leichtbau mit Kohlefaser

Inline-Messsystem – FVK-Verarbeitung automatisieren

Der Bedarf an Leichtbau-Materialien steigt rasant. Großserientaugliche Fertigungsverfahren mit adäquater Inline-Messtechnik stecken jedoch noch in den Kinderschuhen. Ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung initiiertes Forschungsprojekt soll das ändern.

Das neuartige Streifenprojektionssystem erfasst Leichtbaumaterialien wie CFK und GFK ohne Oberflächenbehandlung des Messobjekts, so dass Messungen im Fertigungstakt möglich sind.

Bis zum Frühjahr 2016 wird im Rahmen des Projekts "Prozessorientierte Erforschung photonischer Werkzeuge zum Kleben von Multi-Material-Leichtbaustrukturen im Automobil" ein Prozess für die automobile Großserienanwendung aufgesetzt, der zum einen die optimale Klebetechnik für die laserbehandelte Werkstoffpaarung Metall-FVK (Faserverbundkunststoffe) definiert, und zum anderen die passende Inline-Messtechnik in den Produktionsprozess integriert. Projektpartner für den messtechnischen Bereich ist die Aimess mit dem patentierten 3D-Infrarot-Scanner R3D Scan. Das neuartige Streifenprojektionssystem erfasst Leichtbaumaterialien wie CFK und GFK ohne Oberflächenbehandlung des Messobjekts, so dass Messungen im Fertigungstakt möglich sind. Damit unterscheidet sich das System laut Hersteller grundlegend von den üblicherweise zur 3D-Oberflächendaten-Erfassung eingesetzten Weißlichtscannern.

Im Gegensatz zu konventionellen Streifenprojektionssystemen analysiert dieser 3D-Scanner nicht die Reflexion, sondern die vom Messobjekt absorbierte Energie, die in Wärme umgewandelt wird. Diese weist das System mithilfe eines Infrarotdetektors nach. Da die Oberflächenbeschaffenheit in diesem Fall keine Rolle spiele, lasse sich ein präziser Scan von transparenten, dunklen oder reflektierenden Oberflächen erstellen. Somit sei die Technik in der Lage, bei der Messwerterfassung die transparente Matrix des laserbehandelten Metall-FVK von dessen Faser zu trennen, um so qualitätsrelevante Oberflächenparameter des laserbehandelten Leichtbau-Werkstoffs zu ermitteln. Anhand dieser Daten lasse sich der Klebeerfolg sicher vorhersagen.

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Erstmalig wurde ein Prototyp des R3D Scan zur Control 2013 vorgestellt. In diesem Jahr will der Hersteller ein optimiertes System präsentieren. Das Gehäusevolumen sei um 40 Prozent reduziert worden. Diese Einsparung von Material und Volumen führe zu einem optimierten Strahlengang während der Messung. Gleichzeitig erleichtere das kompaktere Design das Handling. Darüber hinaus habe das Entwicklungsteam ein neues Kühlkonzept erarbeitet das den Einsatz des Scanners auch bei Raumtemperaturen oberhalb von 30 Grad Celsius erlaube.

Ziel sei, dass die Messtechnik in Vernetzung mit anderen Produktionsmitteln einen automatisierten Fertigungsprozess gewährleiste. Gleichzeitig gelte es, die messtechnische Erfassung von Leichtbau-Materialien inline-fähig zu machen.

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