Online-Prozessüberwachung von Automated Fiber Placement Prozessen auf Basis der Thermografie

Der steigende Einsatz von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK), vor allem in der Luftfahrtindustrie, führt zu einer zunehmenden Bedeutung der CFK-Fertigungsverfahren, wie dem Automated Fiber Placement Prozess (AFP). Eine manuelle Überwachung dieses Prozesses ist aufgrund des geringen Kontrasts zwischen den einzelnen Laminatlagen erschwert und damit zeitintensiv und ineffizient. In dieser Arbeit wird eine neuartige Überwachungsmethode auf Basis der Thermografie vorgestellt und erforscht. Eine integrierte Infrarotkamera direkt hinter der Andruckeinheit des AFP Legekopfes wertet dabei den Temperaturkontrast zwischen dem unmittelbar abgelegten Faser-Matrix-Halbzeug und dem Untergrund sowie die generelle Temperaturverteilung aus. Über eine Detektion der Halbzeugkanten können Positionierungsfehler identifiziert werden. Ebenso können über eine Auswertung der Oberflächentemperaturen Anbindungsfehler oder Fremdkörper anhand von Temperaturanomalien detektiert werden. Mit einem prototypischen Überwachungssystem werden die Systemgrenzen aufgezeigt und die Funktionsfähigkeit anhand eines Beispielprozesses demonstriert.