Das smarte Ökosystem für den Faserverbundleichtbau: DigiCOMP erhält mit dem Digitalisierten Tränkungszentrum (DiTz) eine weitere Komponente zur qualitätsgesicherten und nachhaltigen Fertigung von FVK-Strukturen im LRI-Verfahren.
Digitalisiertes Tränkungszentrum (DiTz)
Die erfolgreiche Herstellung von Faserverbundbauteilen – insbesondere bei LRI-Verfahren (Liquid Resin Infusion) – hängt stark von der Wahl der richtigen Zeit-, Temperatur- und Druckparameter ab. Um die Parameterauswahl genau zu reproduzieren und weiter zu optimieren, hat die Firma Bolle & Cords zusammen mit dem DLR eine mobile und vielseitig einsetzbare Tränkungsanlage entwickelt. Zur Ausstattung gehören ein intelligenter vollautomatischer sowie rein manueller Betriebsmodus. Einmal eingerüstet, werden die Teilschritte des Fertigungprozesses (Evakuieren, Leckagedetektion, Harzerwärmung und -entgasung sowie Tränkung, Spülen und Nachdrücken) selbstständig durchlaufen. Möglich machen dies der kontinuierliche Dauerbetrieb mit zwei Harzvorratsbehältern und einem leistungsstarken Mikrowellenheizsystem sowie die erweiterten Überwachungsmöglichkeiten zur präzisen Darstellung des aktuellen Zustandes.
Eine Vielzahl an internen Sensoren analysiert und vergleicht den aktuellen Status von Anlage, Harz und Tränkungsprozess mit den Vorgaben. Über die offenen Schnittstellen reagiert DiTz ebenso auf externe Sensoren der Prozessinfrastruktur (Autoklav, Ofen, Presse, Formwerkzeug) wie auf weitere Services des Ökosystems DigiCOMP.
Langfristig ermöglichen die Anbindung von Algorithmen und Auswertesoftware die nachhaltige Gestaltung von Prozessen, indem individuelle Soll- und Regelparameter vorgegeben werden. Kurzfristig kann DiTz mit der übergreifenden Prozessdaten- und Bauteilzustandserfassung unerwarteten Prozessabweichungen entgegenwirken. Im Rahmen des Clean Sky 2-Projekts HLFC-Win wurde DiTz beim allerersten Herstellungsversuch der geometrisch komplexen „Suction Rib“-Struktur in einem Out-of-Autoclave-Prozess (OOA) eingesetzt.
„Suction Rib”-Fertigung
Die „Suction Rib“ ist Teil einer neuen, platzsparenden Bauweise für den HLFC-Laminarflügel (Hybrid Laminar Flow Control), bei dem Kompressor und Ansaugsystem in die Flügelrippenstruktur integriert sind.
Die „Suction Rib„-Struktur selbst stellt wiederum eine besondere Herausforderung für eine schnelle und vollständige Tränkung dar. Nach einer einstündigen automatischen Infusion mit konventioneller Prozessführung am DiTz zeigte sich eine signifikante Abweichung zwischen dem laufenden Prozess und einer parallel durchgeführten Prozesssimulation des Tränkungsvorganges mit der Software RTMWorx. Die Analyse identifizierte blockierte Harztransferleitungen als Ursache. Mit dem Wechsel zum manuellen Modus konnte der Druck harzführender Leitungen leicht über den Umgebungsdruck erhöht werden. In Folge dessen reduzierten sich die Blockierungen und das Bauteil konnte vollständig getränkt werden.
Die so gewonnenen Erkenntnisse finden einerseits Berücksichtigung bei der Erstellung neuer Fertigungskonzepte. Andererseits fließen die aufgenommenen Fertigungsdaten direkt als neue Parameter am DiTz in die Prozessgestaltung nachfolgender Bauteile ein.
Im Rahmen der nächsten Ausbaustufe soll DiTz mit dem RINSE-Service gekoppelt werden, bei dem eine automatische Analyse ultraschallsensierter Fließfronten Abhilfemaßnahmen vorschlägt bzw. direkt einleitet.
- Acknowledgement
This project has received funding from the Clean Sky 2 Joint Undertaking (JU) under grant agreement No 945583. The JU receives support from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme and the Clean Sky 2 JU members other than the Union.
- Disclaimer
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