Ultraschallsensorgeführte Infusions- und Aushärteprozesse für Faserverbundkunststoffe

Abstract

In dieser Arbeit werden Ultraschallsensoren, Messverfahren und Auswertemethoden entwickelt, die die relevanten Bauteileigenschaften während der Imprägnierung und Aushärtung erfassen können. Diese stellen bei der Herstellung duroplastischer Faserverbundstrukturen wichtige Prozessschritte dar. Es werden ein kommerziell erhältliches Ultraschallmesssystem experimentell verifiziert und Ursachen für die geringe Eignung zur Prozessüberwachung identifiziert. Hieraus werden besser geeignete Sensoren entwickelt. Die Sensoren zeichnen sich durch hohe Leistung und Sensitivität, kleine Abmaße und niedrige Kosten aus. Zur Beschreibung der Zusammenhänge zwischen Schallsignal und Bauteilzustand werden physikalische und empirische Modelle aufgestellt und numerische Berechnungsmethoden entwickelt. Zusammen mit zuvor gemessenen Materialkennwerten ermöglichen diese die Bestimmung des Bauteilzustands aus den Schallsignalen. Mit Hilfe des entwickelten Messsystems können die Ankunftszeit, die Form, die Geschwindigkeit und die Richtung der Fließfront ermittelt werden. Auch die veränderliche Bauteildicke kann abgeleitet werden. Schließlich können der Aushärtungsfortschritt der duroplastischen Matrix und die dabei auftretenden Gel- und Vitrifikationsübergänge erfasst werden.