Multi-Level Analysis for DataDriven Defect Detection in Thermoplastic AFP Manufacturing Processes for Composite Structures (Masterarbeit)

Kurzfassung

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit dem Thema der datengetriebenen Defekterkennung bei der Verarbeitung von Thermoplasten mit dem Automated Fibre Placement-Verfahren. Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. in Stuttgart wird eine fortschrittliche in-situ-AFP-Fertigungsanlage entwickelt, optimiert und getestet. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht in der Entwicklung eines speziellen Datenverarbeitungs- und Analyse-Tools, welches die Verarbeitung, Analyse und Integration von Fertigungs- und Prüfungsdaten vereinfacht und optimiert. Die frühzeitige Erkennung von Anomalien und Defekten, sowie eine damit einhergehende nachhaltigen Verbesserung der Prozessqualität stellen wesentliche Ziele des Vorhabens dar. Zu diesem Zweck erfolgt zunächst eine eingehende Literaturrecherche, um verwandte Arbeiten zu untersuchen. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung wird die In-situAFP-Technologie einer detaillierten Analyse unterzogen. Zudem werden die verfügbaren zerstörungsfreien Prüfmethoden zur Untersuchung und Bewertung der gefertigten Laminate einer eingehenden Betrachtung unterzogen. Im Rahmen experimenteller Untersuchungen erfolgt eine Ermittlung der Größe des vom Roller erzeugten Laserschattens. Ziel ist eine Korrektur der Daten, sodass diese als verlässliche Grundlage für die anschließende Analyse und Interpretation von Anomalien und Defekten dienen können. Im Anschluss erfolgt eine eingehende Studie der entstehenden Datensätze, auf deren Basis eine Verarbeitungslogik entwickelt wird, welche eine Vereinheitlichung der Datenformate sowohl aus der Fertigung als auch der Prüfung ermöglicht. Nach Abschluss der Verarbeitung wird eine Analysemöglichkeit bereitgestellt, die eine detaillierte Untersuchung der Datensätze erlaubt. Das Tool ist so zu konzipieren, dass Datensätze unterschiedlicher Herkunft im selben Tool analysiert werden können. Eine eigens entwickelte grafische Benutzeroberfläche begleitet den Nutzer durch sämtliche Verarbeitungs- und Analyseprozesse. Eine ausführliche Dokumentation unterstützt den Prozess. Des Weiteren wird eine Dokumentation entwickelt, welche den Fertigungsund Prüfprozess begleitet und das Überlagern der Daten ermöglichen und vereinfachen soll. Im Anschluss an die individuelle Analyse sollen Daten unterschiedlicher Herkunft zusammengeführt werden können, sodass anschließend die Korrelation der Daten untersucht und bewertet werden kann. In jedem Schritt der Analyse stehen intuitive Visualisierungen zur Verfügung, welche eine schnelle und effiziente Einschätzung der Daten ermöglichen.