Development of a Data Fusion-Based Multi-Sensor System for Hybrid Sheet Molding Compound

In den letzten Jahren ist die Produktion von faserverstärkten Kunststoffen stetig gestiegen. Ein Teil davon ist das glasfaser-verstärkte Sheet Molding Compound (SMC), welches sich durch seine günstigen Herstellkosten und einfache Verarbeitung auszeichnet. Allerdings weist dieses Material schlechte mechanische Eigenschaften auf, welche eine Anwendung für Strukturbauteile verhindert. Um diesem Nachteil entgegen zu wirken, wird das diskontinuierliche Glasfaser-SMC lokal mit kontinuierlichem Carbonfaser-SMC verstärkt. Dadurch können die Vorteile des günstigen und leicht zu verarbeitenden Glasfaser-SMC mit den sehr guten mechanischen Eigenschaften von Carbonfaser-SMC in Faserrichtung kombiniert werden. Die Kombination dieser beiden Werkstoffe kann bereits in einem frühen Produktionsschritt zu einer Vielzahl an möglichen Defekten wie beispielsweise Delamination, Falten oder Winkelabweichungen führen. Um keine weiteren wertschöpfenden Maßnahmen an defekten Bauteilen durchzuführen, muss die Qualitätssicherung bereits in einem frühen Prozessstadium durchgeführt werden. Die zu entdeckenden Fehler werden in außen- und innenliegende Defekte unterteilt. Da kein System verfügbar ist, um alle relevanten Defekte zu detektieren, wird pro Defektklasse ein Messsystem benötigt. Zudem erstreckt sich der Anwendungsbereich neben dem Halbzeug auch auf das ausgehärtete Bauteil. Das Laserlichtschnittsystem und die aktive Thermografie, in Form der Puls-Phasen-Thermografie, haben sich als geeignet erwiesen. Beide Systeme werden zunächst einzeln untersucht und für den vorliegenden Anwendungsfall angepasst. Dabei ist es möglich die Puls-Phasen-Thermografie methodisch zu einer Tiefenauswertung weiterzuentwickeln. Des Weiteren werden Fehler nicht nur detektiert, sondern auch definiert. Anschließen werden die beiden Systeme in einem Multisensorik-System zusammengeführt. Mit Hilfe der Datenfusion sind eine Auswertung von außen- und innenliegenden Defekten, sowie die Ermittlung von geometrischen Zusammenhängen zwischen einzelnen Defekten möglich. Durch den Aufbau eines Schichtmodells wird zusätzlich eine benutzerfreundliche Auswertung ermöglicht, welche dem Anwender schnell einzelne Schichten aufzeigen kann. Mit der Ermittlung der Messunsicherheit des Multisensorik-Systems wird die Güte aufgezeigt