Entwicklung eines Bildverarbeitungssystems zur automatisierten Herstellung faserverstärkter Kunststoffstrukturen

Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) aus Glas- oder Carbonfasern sind eine strategisch entscheidende Technologie, da sie hervorragende mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht besitzen. Daher ist die Anwendung von faserverstärkten Kunststoffen für viele Ingenieurbereiche unerlässlich, insbesondere bei der Flugzeugindustrie. Im Allgemeinen sind die Transportindustrie (Luft- und Raumfahrt, Schienenfahrzeug-, Nutzfahrzeug-, Schiff- und Kraftfahrzeugbau) und viele andere Industriebranchen (wie z. B. Windkraft, Medizintechnik, Messtechnik und sogar Sportgeräte) sehr daran interessiert, den Mehrwert ihrer Produkte durch Einsatz von Verbundmaterialen zu steigern. Entscheidend für die mechanischen Eigenschaften des FVK-Bauteils ist die Qualität der textilen Verstärkungsstrukturen, der so genannten Preforms, die maßgeblich von der Positioniergenauigkeit der textilen Halbzeuge zueinander sowie von ihrer Qualität selbst abhängt. Die Herstellung textiler Preforms ist immer noch vorwiegend durch manuelle Arbeitsschritte gekennzeichnet. Aufgrund des unfangreichen manuellen Arbeitsanteils ist die FVK-Herstellung bislang sehr kostenintensiv und oft nur eingeschränkt reproduzierbar. Die für die Serienfertigung von FVK-Bauteilen zwingend erforderlichen Inline-Prüfsysteme befinden sich derzeit noch überwiegend in der Entwicklungsphase. Die meisten verfügbaren Prüfsysteme sind lediglich für eine Post-Prozess-Qualitätsanalyse des FVK-Bauteils oder für Forschungszwecke geeignet. Ohne ein Inline-Prüfsystem, das jedes textile Halbzeug während seiner Ablage überprüft, kann jedoch kein voll automatisiertes Herstellungssystem für Verstärkungstextilien realisiert werden. Es mangelt also an sicheren und automatisierten Fertigungsprozessen, die geeignete Messsysteme für geschlossene Regelkreise benötigen. Aufgrund der Komplexität von FVK-Strukturen und der Anwendungsanforderungen kann nur die Erhöhung des Automatisierungsgrads eine wirtschaftlichere Produktion der erforderlichen Hochqualitätsprodukte ermöglichen. Ziel dieser Arbeit ist es, eine automatisierte Herstellung textiler Preforms durch die Entwicklung eines Machine-Vision-Systems zur Inline-Prüfung des Materialtyps, der Bindungsstruktur, der Ausrichtung und der Geometrie garnbasierter FVK-Halbzeuge zu ermöglichen.