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03.06.2014

Qualitätsprüfung von CFK-/GFK-Bauteilen

VITRONIC stellt optische Prüfsysteme für die Produktion carbonfaserverstärkter Kunststoffe vor.

Wiesbaden, 03. Juni 2014 – In der Sonderschau "Automatisierte Composite Produktion" auf der Automatica demonstriert VITRONIC ein System zur automatisierten optischen 2D-/3D-Lageerkennung und Qualitätsprüfung von CFK-/GFK-Zuschnitten und -Bauteilen im Produktionsprozess. Die automatisierte Fertigung von Leichtbau-Komponenten ist ein zentrales Thema der Fachmesse Automatica vom 3. bis 6. Juni 2014 in München.
Die hochauflösende Kamera des VITRONIC-Systems prüft automatisch die richtige Auswahl sowie den Abstand, die Lage und die Position von CFK/GFK-Bauteilen.

Im automatisierten Fertigungsprozess spielen diese Angaben für die pneumatische Aufnahme durch Roboterarme eine wichtige Rolle für einen reibungslosen Betrieb. „Die präzise und zuverlässige Qualitätsprüfung von CFK-/GFK-Zuschnitten und ausgehärteten Bauteilen ist der Schlüsselfaktor für eine durchgängig automatisierte Prozesskette in der industriellen Großserienproduktion“, erläutert Markus Maurer, Vertriebsleiter Industrieautomation.

Sogar verschiedenen Qualitätskriterien wie Abmessungen, Winkel, Ränder, Kontur, Schwerpunkt und Webfehler der Teile sowie Fremdmaterial (z.B. auch Verunreinigungen) werden zuverlässig kontrolliert und erkannt. Nach dem Imprägnieren und Aushärten wird die Qualität der zu Spanten, Karosserieteilen, Profilen, Trägern oder Bindern verarbeiteten CFK/GFK-Bauteile mit dem VITRONIC-System noch auf mögliche Falten, Faserfusseln, Furchen, Löcher, Pinholes auf großen Flächen oder andere typische Produktionsmängel überprüft (siehe Grafik). Dabei werden auch kleine Fehler und Strukturabweichungen erkannt. Durch diese automatisierte, objektive Prüfung wird eine gleichbleibend hohe Qualität der Produkte gewährleistet. 

Innovationstreiber unter den Leichtbau-Komponenten sind in vielen Branchen vor allem die Faserverbundtechnologien. Die nahezu ultraleichten Faserverbundstoffe (Composites) sind zwar ebenso stabil wie Stahl, aber noch um ein vielfaches teurer als dieser Werkstoff. Über eine höhere Prozessgeschwindigkeit und ein durchgängiges Automatisierungskonzept in der Fertigung wird dieser Kostennachteil der Faserverbundstoffe reduziert kompensiert.

Für den Einsatz optischer Prüfsysteme sprechen noch drei weitere gute Gründe, die für viele Unternehmen wichtig sind: Während komplette Produktionsprozesse dadurch einerseits beschleunigt werden, wird die Prüfung andererseits auch zuverlässiger. Denn kein Mensch kann die Produktqualität, Form und Abmessungen ohne spezielle Schablonen oder Messwerkzeuge so präzise messen und prüfen wie das VITRONIC-System mit seinen hochauflösenden Kameras. Zudem dokumentiert das Prüfsystem außerdem automatisch die Qualität der Bauteile. Dabei können sogar Bilder hinterlegt werden, ohne dass hierfür aufwendige zusätzliche Dokumente erstellt werden müssen. Der letzte Grund ist vor allem bei sicherheitskritischen Komponenten im Flugzeugbau entscheidend, wo jedes Bauteil zuverlässig und hundertprozentig genau geprüft und dokumentiert werden muss.

Hintergrundinformation:

CFK – leicht und sicher
Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, auch CFK (carbonfaserverstärkter Kunststoff; englisch carbonfiber-reinforced plastic CFRP), gilt als Leichtbau-Werkstoff der Zukunft. Das Geheimnis diesen hochfesten Materials ist die Kohlenstofffaser. Die nur 5-8 Mikrometer dicke Carbonfaser ist zehnmal dünner als ein menschliches Haar. Etwa 1.000 bis 24.000 Einzelfasern werden zu einem Bündel zusammengefasst.

Marktpotenzial und Kostenentwicklung von CFK
Carbon- bzw. kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe gewinnen dank hervorragender mechanischer Eigenschaften bei geringem Gewicht kontinuierlich an Bedeutung. Nicht zuletzt mit Blick auf die Umwelt- und Klimaschutzpolitik wird es zukünftig einen Masseneinsatz im gesamten Leichtbausegment des Automobil-, Luftverkehr- sowie Windenergiemarkts geben. Durch ihre Leichtbaueigenschaften, neuen Konstruktionsfreiräume und Möglichkeiten zur Funktionsintegration können CFK einen maßgeblichen Beitrag zur Ressourceneffizienz vor allem in der Nutzungsphase von Autos, Flugzeugen und anderen Produkten leisten.

Die Automobilbranche ist einer der größten CFK-Wachstumstreiber
Ab dem nächsten Jahr hat der Gesetzgeber alle Pkw-Hersteller verpflichtet, den CO2-Ausstoß ihrer Modelle im Schnitt auf 120 Gramm pro Kilometer zu senken, bis zum Jahr 2030 sogar auf weniger als 95 Gramm. Das geht nur mit radikaler Gewichtsreduktion durch den Einsatz von carbonfaserverstärkten Verbundstoffen. Denn je leichter ein Auto ist, desto weniger Kohlendioxid stößt es in die Luft aus. Bereits 100 Kilogramm weniger Gewicht bedeuten pro Kilometer 8,8 bis 12,5 Gramm weniger Kohlendioxid-Emissionen. Insbesondere Elektroautos müssen abnehmen. Denn sie haben als zusätzlichen Ballast ein Lithium-Ionen-Akku an Bord, der schnell mehrere hundert Kilogramm auf die Waage bringt. Deshalb ist der Werkstoff Carbon besonders für E-Mobile interessant, um deren Reichweite durch ein deutlich geringeres Gewicht zu erhöhen. Autobauer BMW geht mit gutem Beispiel voran: Das Elektroauto BMW i3 ist das erste Großserienfahrzeug mit einer Fahrgastzelle aus Carbon. Und auch die Sportwagen der M-Serie sind zum Teil aus Carbon.

(Quellen: Fraunhofer-Gesellschaft, Magazin 'weiter.vorn' Nr. 3.2012  /  VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (VDI ZRE): „Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe im Fahrzeugbau – Ressourceneffizienz und Technologien“, Mai 2013)

VITRONIC auf der Fachmesse Automatica

VITRONIC stellt vom 03. bis 06.06.2014 in Halle B4, Stand 500, sowie in Halle A 5, Stand 340 (in der Sonderschau "Automatisierte Composite Produktion") auf dem Messegelände in München aus.
Anreise mit dem Auto: A 94, Ausfahrt Riem und Ausfahrt Feldkirchen West. Mit öffentlichen Verkehrsmitteln: U2 und U5, Haltestelle „Messestadt West“ und „Messestadt Ost“ (Fahrtzeit ca. 18 Min. ab Hauptbahnhof).

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Kontakt:    
Katharina Bahn
Marketing & PR
Industrie
Tel: +49 611 7152 7017
katharina.bahn(at)vitronic.de
www.vitronic.de   

VITRONIC Dr.-Ing. Stein
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