Nutzungs- und Lebensdaueranalyse

Die in SCALE erforschte skalierbare Produktionstechnik geht mit skalierungsbedingten Bauteildefekten und spezifischen Abweichungen in der Fertigungsgenauigkeit einher. Bedingt durch die autonomen und meist parallel arbeitenden Robotoreinheiten kann es zu fertigungsbedingten Geometrie- und Materialinhomogenitäten kommen. So können beispielsweise eingebrachte Kerben, der Versatz einzelner Abschnitte oder ein Bauteilverzug zu unkontrollierten Eigenschaftseinbußen am gefertigten Bauteil führen. Die unterschiedlichen Defekte gilt es zu detektieren und deren Auswirkungen auf die spätere Einsatzstabilität vorherzusagen. Aus diesem Grund erfolgt im Rahmen des Forschungsschwerpunktes 06 sowohl eine ganzheitliche Validierung der erforschten Fertigungstechnologien am fertigen Bauteil als auch die Entwicklung einer skalenunabhängigen Nutzungs- und Lebensdaueranalyse. Unter Verwendung der zuvor im FS 05 entwickelten bauteilinhärenten Sensortechnik und 3D‑Messverfahren erfolgt zunächst die Adaptierung und Kalibrierung der Sensoren an/auf die spezifischen Anforderungen bei Bauteilen unterschiedlicher Größe. Die neuen Sensoren werden über eine geeignete Topologie basierend auf inhärenten Zuleitungen und geeigneten Kontaktierungsverfahren verschaltet und ermöglichen so eine örtliche Aufbereitung vorhandener Messdaten direkt am Sensorknoten. Später werden darauf aufbauende Forschungen und Technologien zudem intelligente, bauteilinhärente Sensorknoten mit integrierter Datenaufbereitung ermöglichen können. Jene sollen kabellos mit dem Umfeld kommunizieren und sich autark mittels Energy Harvester versorgen.

Durch zu entwickelnde Algorithmen wird im Anschluss mittels 3D-Messtechnik ein exaktes digitales Abbild des Bauteils (digitaler Zwilling) erstellt. Dieses dient primär der Zustandsbefundung funktionskritischer Geometrieelemente und deren Abweichungen zur angestrebten Sollgeometrie. Die Grundlagen für die Gestalterfassung in unterschiedlichen geometrischen Skalenbereichen stellen hierbei die in FS 05 erforschten optischen Messverfahren sowie die zuvor adaptierten Sensoren bereit. Die multiskalige Gestalterfassung bildet weiterführend die Grundlage für die Entwicklung neuartiger Ansätze zur Detektion und Charakterisierung von Verschleiß und Schäden an Großbauteilen, die realen Einsatzbedingungen ausgesetzt sind.