Temperaturerfassungssystem und Prozessregelung des laserunterstützten Wickelns und Tapelegens von endlos faserverstärkten thermoplastischen Verbundkunststoffen

Wie aus dem Stand der Technik hervorgeht, konnte das hohe Automatisierungspotenzial der thermoplastischen Tapelegetechnologie bisher noch nicht in prozesssichere industrielle Produktionsanlagen überführt werden. Eine Ursache hierfür ist, dass bei bisher realisierten Tapelegesystemen die Temperatur des Prepregmaterials im Zwickelbereich nur über Hilfsgrößen gesteuert wird, da eine zuverlässige Temperaturerfassung bisher noch nicht umgesetzt wurde. Hieraus resultiert, dass die reale Prozesstemperatur des Prepregmaterials im Erwärmungsbereich erheblich von der vorgegebenen Verarbeitungstemperatur abweichen kann. Dies führt zu qualitativ schlechten Bauteilen oder unter Umständen zu Prozessabbrüchen. Um dieses Defizit durch eine geregelte Prozessführung zu beseitigen, ist eine sichere Erfassung der tatsächlich im Zwickelbereich vorherrschenden Prozesstemperatur notwendig. Aufgrund der Prozesskinematik beim Tapelegeprozess ist nur eine berührungslose Temperaturerfassung auf Basis der Pyrometrie möglich. Schwierigkeiten sind hierbei inkonstante Emissionskoeffizienten des zu messenden Prepregmaterials und ein inhomogenes Temperaturfeld innerhalb des Erwärmungsbereichs, so dass die im Zwickelbereich vorherrschende Temperatur bisher noch nicht zuverlässig erfasst werden konnte. Ziel dieser Arbeit ist daher die wissenschaftliche Herleitung und der Aufbau eines Temperaturerfassungssystems, welches beim thermoplastischen Tapelegeprozess in der Lage ist, die im Zwickelbereich vorherrschende Prozesstemperatur über den gesamten Erwärmungsbereich zuverlässig zu erfassen. Hierdurch soll eine prozesssichere Temperaturregelung des Tapelegeverfahrens umgesetzt werden. Das Temperaturregelungssystem ist in einen ebenfalls umzusetzenden laserunterstützten Multitapelegekopf zu integrieren.