Qualitätssicherung von textilen Kohlenstofffaser-Preforms mittels optischer Messtechnik

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Der großflächige Einsatz kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe in der automobilen Serienproduktion wird derzeit durch hohe Herstellungskosten behindert. Eine wesentliche Herausforderung stellt der Preforming-Prozess dar, in dem die Formgebung der Bauteile erfolgt. Um die Effizienz des Fertigungsprozesses zu steigern, ist der Einsatz von Inline-Messtechnik erforderlich. Aufgrund der biegeschlaffen und stark reflektiven Eigenschaften der textilen Halbzeuge gibt es jedoch kaum messtechnische Lösungen für den Preforming-Prozess. In der Dissertation wurden mögliche Defekte im Preforming-Prozess identifiziert, wobei die Geometrieabweichung als wichtiges Prüfmerkmal zur Bewertung von Preforms ausgewählt wurde. Nach einer systematischen Analyse geeigneter Messprinzipien wurde eine 3D-Messstation auf Basis des Laser-Lichtschnittprinzips entwickelt. Zur Bewertung der Messunsicherheit bei der Erfassung von Preformoberflächen wurde eine Methodik entwickelt, die auf neu kalibrierten Werkstücken basiert. Für den Inline-Einsatz der Messtechnik wurden Strategien zur Taktzeitreduktion durch Systemoptimierung sowie ein mehrstufiges Vorgehen über die Auswahl von Regions of Interest und die Entwicklung eines 2D-Prüfsystems vorgestellt. Die Eignung der 3D-Messstation und der 2D-Prüfstation wurde durch Validierung mit Prüfkörpern, die Geometrieabweichungen aufwiesen, nachgewiesen.