Technologietransfer: Automatisierte Qualitätssicherung von CFK-Oberflächen geht in die Anwendung

Bremen, / 5.3.2014

© Foto Fraunhofer IFAM

Änderung der Tropfengröße an der Grenze zwischen beflammten (rechts) und unbeflammten (links) Polypropylen-Kunststoffblend.

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen hat zusammen mit Partnern ein neues Verfahren zur Qualitätssicherung für die klebtechnische Verbindung von Faserverbundkunststoffen entwickelt. Durch einen erfolgreichen Technologietransfer kann diese Innovation vom 11.-13. März auf der JEC Europe 2014 in Paris gezeigt werden. Auf der Messe für Faserverbundwerkstoffe wird das als »Bondinspect®« bezeichnete Verfahren von der Automation W+R GmbH der Industrie präsentiert (Messestand N79, Pavillon 7/39).

Um moderne Leichtbauweisen im Bereich der Luftfahrt und im Automobilbau zu realisieren, werden Konstruktionen aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) angestrebt. Die Herstellung der gewünschten CFK-Bauteile erfolgt in metallischen Formen. Zur Erleichterung des Entformens werden die Formen in der Regel mit Trennmitteln behandelt, die teilweise am fertigen Produkt haften bleiben und vor einer nachfolgenden Lackierung oder Verklebung noch manuell entfernt werden müssen. Verschmutzungen, die durch Trennmittelreste entstehen, beeinflussen die Qualität der Haftung und somit der Klebverbindung. Doch wie können die verbleibenden Reste auf den Bauteilen erkannt werden?

Automatisiertes Monitoring von CFK-Oberflächen

Für die Ansprüche in der Fertigung von CFK-Bauteilen haben Wissenschaftler des Fraunhofer IFAM einen automatisierten Aerosol-Benetzungstest im Industriemaßstab entwickelt. Der Benetzungstest ist ein geeignetes Verfahren, um die Oberflächen von Großbauteilen während des Produktionsprozesses zuverlässig zu prüfen.

In der Anwendung erzeugt ein Ultraschallzerstäuber ein definiertes Wasseraerosol, das auf der zu prüfenden Oberfläche ein charakteristisches Tropfenmuster bildet. Ein Kamerasystem erfasst diese Tropfen und stellt sie auf einem Bildschirm dar. Die Auswertung der Tropfengrößenverteilung ermöglicht Aussagen zur Benetzungsfähigkeit von Oberflächen. Durch die Definition von Sollwerten lässt sich beispielsweise der Reinigungs- und Aktivierungseffekt einer Oberflächenvorbehandlung automatisiert überwachen. Vorteil der Aerosol-Prüfung ist, dass auch große Flächen – etwa Faserverbundkunststoffbauteile für die Flugzeug- oder Windkraftanlagenindustrie – überprüft werden können. Das Wasseraerosol trocknet innerhalb kürzester Zeit rückstandsfrei – die geprüften Oberflächen lassen sich zügig weiterverarbeiten.