Das Fraunhofer LBF und MT Aerospace integrieren Glasfasersensoren in dickwandige CFK-Strukturen. Während der Vakuuminfusion überwachen sie damit die Fließfront bei der Harzinfiltration und erhöhen so die Prozesssicherheit.
MT Aerospace fertigt große Raumfahrtbauteile wie Boostergehäuse aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) im Vakuuminfusionsverfahren. Bei diesem wird eine trocken gewickelte Vorform in einem Vakuumsack durch Harz infiltriert und währenddessen in einem Ofen langsam gedreht.
Um die Fließfront des einströmenden Harzes zu überwachen, bringen die Projektpartner Glasfasersensoren bereits beim Wickeln in das Bauteil ein. Während der Harzinfusion lassen sich dank dieser eingebetteten optischen Sensoren sowohl die Fließfront als auch die Harzverteilung kontrollieren. Die Fließfront ist die Linie, an der das Harz zuerst mit den trockenen Fasern in Kontakt kommt. Für die Prozessüberwachung der digitalen Durchflussfronterkennung werden die Signale vom rotierenden Teil im Ofen an einen Computer außerhalb übertragen. Dort zeigt eine digitale Darstellung der Sensorposition auf dem Bauteil, wann die Fließfront den Sensor erreicht.
Damit werden laut Fraunhofer LBF bislang versteckte Prozesse sicht- und digital kontrollierbar, was die Prozesssicherheit erhöht. Eine Automatisierung des Harzflusses ist damit zudem möglich, so dass sich das Produkt reproduzierbar und qualitätssicher fertigen lässt. Nicht zuletzt soll dadurch ein gezieltes Eingreifen während der Fertigung ermöglicht werden.
Weitere Einsatzgebiete der integrierten Sensoren sehen die Entwickler künftig in einer automatisierten (Industrie 4.0) Steuerung des Fertigungsprozesses und in einer Strukturüberwachung der Komponente bereits ab der frühesten Lebenszyklusphase.
Bild oben: Ein per digitalisiertem Vakuuminfusionsprozess gefertigtes CFK-Boostergehäuse. (Quelle: Fraunhofer LBF)
Quelle und weitere Infos: Fraunhofer LBF, Springer Professional, Konstruktionspraxis
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