Optische Messung der konsolidierten Tapebreite zur datenbasierten Optimierung des Bahnabstands beim thermoplastischen Tapelegen

Abstract

Beim thermoplastischen Tapelegen mit in-situ-Konsolidierung kommt es durch Prozessschwankungen noch immer zu Defekten wie Lücken und Überlappungen. Diese verringern die Endfestigkeit des Bauteils und entstehen durch Schwankungen in der Tapebreite. Mithilfe eines Laserlichtschnittsensors kann die Tapebreite präzise gemessen und eine Überwachung während des Prozesses ermöglicht werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein solches System angewendet und verschiedene Parametereinstellungen bewertet. Dazu erfolgt eine quantitative Auswertung mittels Python und eine Validierung der Daten mithilfe von Schlittproben und einem 3D-Scan. Es zeigt sich eine prozessbedingte Schwankung der Tapebreite über die Länge der Ablage, die mit den Prozessparametern korreliert. Diese wird mit allen Methoden qualitativ ähnlich erfasst, jedoch kommt es zu Abweichungen in den Absolutwerten. So wird mit den Schließen eine durchschnittliche Breite von 15,34 mm ± 0,30 mm gemessen, mithilfe des 3D-Scans und des Laserlichtschnittsensor hingegen 14,71 mm ± 0,32 mm beziehungsweise 14,74 mm ± 0,34 mm. Durch die Konsolidierung wird das Tape im Querschnitt trapezförmig verformt. Der Winkel der Kante beträgt im Mittel links 24,5 ° ± 8,1 ° und rechts 23,7 ° ± 6,5 °. Die variable Kantengeometrie sowie die unterschiedlichen Detektionsverfahren bedingen dabei die Messunterschiede in der Tapebreite und die hohe Streuung der Winkelmessung. Mithilfe der vorliegenden Methode können die Einflüsse der Prozessparameter auf die Tapebreite untersucht und so die Bahnplanung in Zukunft optimiert werden.