Optische Erfassung und Analyse der Faserwelligkeit gebogener Faser-Thermoplast-Verbunde
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Philipp Kosse
Philipp Kosse studierte Elektrotechnik und Informationstechnik an der RWTH Aachen von 2005 bis 2011. Seit 2012 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement des Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen. Sein Forschungsschwerpunkt liegt in der optischen Messtechnik für Faserverbundkunststoffe.
Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement, Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen, Steinbachstr. 19, 52074 Aachen
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Evelyne Soemer
Evelyne Soemer studierte von 2002–2007 Maschinenbau an der Universität Siegen. Von 2010 bis 2015 war sie am Lehrstuhl für Umformtechnik der Universität Siegen mit dem Schwerpunkt des Biegens von Faser-Thermoplast-Verbunden tätig.
Lehrstuhl für Umformtechnik, Institut für Produktionstechnik, Universität Siegen, Paul-Bonatz-Strasse 9–11, 57076 Siegen
Robert Schmitt ist Inhaber des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement und Mitglied des Direktoriums des Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen sowie als Leiter der Abteilung Produktionsqualität und Messtechnik des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT Mitglied des Direktoriums des Fraunhofer IPT.
Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement, Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen, Steinbachstr. 19, 52074 Aachen
Bernd Engel ist Inhaber des Lehrstuhls für Umformtechnik an der Universität Siegen und als wissenschaftlicher Direktor des ASC (automotive center Südwestfalen) tätig. Zudem ist er Vorsitzender im VDI Fachausschuss „Biegetechnik“ und Gründer und Sprecher des „Expertenworkshop Biegen“, sowie Beiratsvorsitzender der TIME GmbH.
Lehrstuhl für Umformtechnik, Institut für Produktionstechnik, Universität Siegen, Paul-Bonatz-Strasse 9–11, 57076 Siegen
Jonas Deitmerg studiert seit 2012 Elektrotechnik an der RWTH Aachen. Seit 2014 ist er studentischer Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement des Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen.
Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement, Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen, Steinbachstr. 19, 52074 Aachen
Zusammenfassung
Bei der Formung von Faser-Thermoplast-Verbunden (FTV) ändert sich, aufgrund der angreifenden Formkräfte und der verschiedenen Reaktionen der Einzelkomponenten im Verbund darauf, die Position und Ausrichtung der Fasern im Matrixwerkstoff. Für FTV-Biegeprozesse mit dem Bogenverlauf in Richtung der Faserausrichtung entsteht so u. a. eine sichtbare Welligkeit der Fasern. Ein mögliches Verfahren zur optischen Auswertung der Welligkeit an den Oberflächen der Innen- und Außenbögen wird daher untersucht. Zur Bildgebung wird ein robotergeführtes Lichtschnittverfahren eingesetzt, um im ersten Schritt die Geometrie der Proben zu erfassen. Anschließend wird die Textur aufgenommen und mit der Geometrie fusioniert. Am entstanden Bauteilmodell wird die Länge der lokalen Faserverläufe ermittelt, um aus dem Quotienten der Faserlänge zur Bogenlänge innerhalb eines Messkorridors eine relative Kennzahl für die Welligkeit abzuleiten. Die Ergebnisse werden mit geometrisch möglichen Werten abgeglichen und zur Beurteilung des Beitrags der Welligkeit zur Bogenlängenkompensation herangezogen. Eine erste Validierung der Analyse erfolgt über Wiederholungsversuche, die zeigen, dass das vorgestellte Verfahren prinzipiell geeignet ist, Welligkeiten über Faserlängenänderungen zu erfassen.
Abstract
When forming fiber thermoplastic composites, the specific reactions of the composites' components to forming forces lead to a change in orientation and position of the fibers and the matrix material. After bending fiber reinforced thermoplastics along their fiber orientation, fiber waviness on the surface of the inner and outer arc becomes visible. Therefore, an optical system is presented that is capable of detecting the fiber waviness on the component's surfaces. For imaging, a robot-guided light-section sensor acquires the geometry of the specimens, followed by a texture acquisition to merge the texture with the geometry data. The resulting model is used to detect local fiber paths and lengths. The quotient of the fiber lengths over the arc lengths within a defined analysis corridor is calculated to get a relative factor for the waviness. The results are analyzed in respect to the geometrical arc length deviation. Therewith, the forming mechanisms of the utilized bending method can be evaluated. An initial validation of the waviness determination is performed by repeat tests which show, that the method is generally feasible of detecting the fiber waviness.
Über die Autoren
Philipp Kosse studierte Elektrotechnik und Informationstechnik an der RWTH Aachen von 2005 bis 2011. Seit 2012 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement des Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen. Sein Forschungsschwerpunkt liegt in der optischen Messtechnik für Faserverbundkunststoffe.
Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement, Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen, Steinbachstr. 19, 52074 Aachen
Evelyne Soemer studierte von 2002–2007 Maschinenbau an der Universität Siegen. Von 2010 bis 2015 war sie am Lehrstuhl für Umformtechnik der Universität Siegen mit dem Schwerpunkt des Biegens von Faser-Thermoplast-Verbunden tätig.
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Robert Schmitt ist Inhaber des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement und Mitglied des Direktoriums des Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen sowie als Leiter der Abteilung Produktionsqualität und Messtechnik des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT Mitglied des Direktoriums des Fraunhofer IPT.
Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement, Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen, Steinbachstr. 19, 52074 Aachen
Bernd Engel ist Inhaber des Lehrstuhls für Umformtechnik an der Universität Siegen und als wissenschaftlicher Direktor des ASC (automotive center Südwestfalen) tätig. Zudem ist er Vorsitzender im VDI Fachausschuss „Biegetechnik“ und Gründer und Sprecher des „Expertenworkshop Biegen“, sowie Beiratsvorsitzender der TIME GmbH.
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Jonas Deitmerg studiert seit 2012 Elektrotechnik an der RWTH Aachen. Seit 2014 ist er studentischer Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement des Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen.
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©2015 Walter de Gruyter Berlin/Boston
Articles in the same Issue
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- Editorial
- Digitale Kameramesstechniken
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- Noise equalisation and quasi loss-less image data compression – or how many bits needs an image sensor?
- The concept of smooth generic camera calibration for optical metrology
- Absolute und relative Messunsicherheit von ungekühlten Thermografiekameras
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- Ellipso-Höhentopometrie
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