Billigere und schnellere Kompositfertigung
Fertigungsprozesse für Komposite erfordern einen überproportionalen Aufwand für optimale Prozessparameter und, um die geforderten Qualitäten und Toleranzen für leistungsstarke, leichte Strukturen zu erfüllen. Verschiedene Branchen brauchen zunehmend Materialien als Ersatz für hochvolumige Teile, um Gewicht und Materialkosten zu reduzieren. Allerdings sind die Herstellungsprozesse für Hochleistungskomposite entweder zu ineffizient oder die Materialien sind nicht stark genug. Die EU-finanzierte Initiative ECOMISE(öffnet in neuem Fenster) (Enabling next generation composite manufacturing by in-situ structural evaluation and process adjustment) befasste sich mit der Entwicklung eines neuartigen Produktionssystems, um die Herstellung und Nachbearbeitung der nächsten Generation von Duroplast-Verbundwerkstoffen zu fördern. Die Forscher entwickelten erfolgreich hochpräzise Prozesse, die die Effizienz steigern und die Produktionszeit senken. ECOMISE entwickelte einen wissensbasierten Herstellungsansatz, der Zeit und Geld spart. Zum ersten Mal schufen die Forscher eine in situ-Bewertung von Verbundwerkstoffen während der Fertigung und koppelten diese Informationen mit einer sofortigen Prozessanpassung. Mit dem Modul Probabilistic Process Predic entwickelte ECOMISE zuverlässigere Methoden zur Vorhersage des kontinuierlichen Herstellungsprozesses von Anfang bis Ende, einschließlich der abschließenden Entformung. In Hinsicht auf die Prozesssicherheit wählten die Forscher auf Basis der jeweils erforderlichen Genauigkeit die effizientesten Methoden aus. Darüber hinaus entwickelten die Forscher das Modul Online Process Monitoring, um Prozesseigenschaften wie Kompositqualität und Defekte, Infusions- und Härtungsprozesse zu identifizieren. ECOMISE entwickelte Sensor-Hardware wie etwa ein neues Blitzkonzept mit reduzierten Reflexionen bei der Faserorientierung. Die Teammitglieder lieferten auch das In-situ-Evaluierungsmodul, das neue Methoden und Werkzeuge für die Echtzeit-Strukturanalyse enthält und die Auswirkung von Defekten auf Komponentenebene während der Fertigung bewertet. Schließlich ersetzte das entwickelte In-Situ Process Adjustment-Modul aktuelle Verfahren durch eine automatisierte In-situ-Entscheidungsfähigkeit. Maßnahmen zur Prozessanpassung werden durch integrierte Echtzeit-Optimierungsalgorithmen abgeleitet. Diese Maßnahmen führen zu einer deutlichen Reduzierung von Material- und Energieverschwendung bei gleichzeitiger Sicherstellung der erforderlichen Teilequalität. Diese Ergebnisse versprechen erhebliche Vorteile für Endverbraucher aus dem Mittelstand und der Industrie, wie etwa Lieferanten von Verbundstrukturen.
