Automatisiertes Inspektionssystem zur Qualitätssicherung von Klebungen zwischen CFK-Bauteilen im Flugzeugbau

Abstract:
Durch die zunehmende Verwendung von Klebeprozessen bei Herstellung industrieller Großbauteile aus Kohlefaserverbundwerkstoffen (CFK) im Flugzeugbau werden automatisierte Inspektionssysteme zur Qualitätsüberwachung benötigt. Ein Beispiel hierfür ist das Kleben von Längsversteifungen (Stringer) auf Schalenelementen (Panel). Für die Qualitätsprüfung müssen Fehlstellen wie Porosität, Fremd- oder Lufteinschlüsse sicher erkannt werden, um die Funktionalität des Bauteils zu gewährleisten. In diesem Beitrag werden der Aufbau und Vorteile eines robotergestützten Inspektionssystems vorgestellt, mit dem Klebeflächen kontinuierlich geprüft werden können. Mit Hilfe des zerstörungsfreien Prüfverfahrens der aktiven Thermografie ist es möglich, qualitative Aussagen über die Qualität der Klebung treffen zu können. Bei länglichen Bauteilgeometrien oder Großbauteilen ist eine kontinuierliche Prüfung vorteilhaft, da mit aktiver Thermografie bei dieser Variante der Prüfung die Positionierungszeit für das Messsystem eliminiert und durch räumliche Verlagerung der Fehlerkontrastmessung eine deutlich kürzere Prüfzeit im Vergleich zu herkömmlichen Prüfverfahren (Ultraschallprüfung) erreicht wird. Das Inspektionssystem besteht aus einer Anregungsquelle (Infrarotquarz-Strahler) und einer Infrarotkamera für den langwelligen infraroten Spektralbereich (LWIR). Beide Systeme können als Messeinheit an einen Leichtbauroboter adaptiert werden. Der Leichtbauroboter sowie die Infrarotkamera sind mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) und einem Auswerterechner vernetzt. Durch diese Kombination ist es möglich, eine vollständig automatisierte Fehlerkennung zu ermöglichen. Die eigentliche Fehleranalyse geschieht durch eine nachgelagerte Bildverarbeitung, mit der Fehlstellen in den Klebungen automatisiert lokalisiert und erkannt werden.