Durch die hohen Aufwände in der Inspektion & Nachbesserung sind Kompositbauteile immer noch viel zu teuer. Icy 3D schafft eine vollautomatisierte Inspektionslösung die High-Tech-Materialen präzise, einfach, großflächig und schnell vermisst.

Klassische Materialien wie Stahl und Aluminium werden in High-Tech-Bauteilen zunehmend durch modernen Verbundalternativen, wie beispielsweise Carbonfasern, ersetzt. Es ergeben sich durch deren Einsatz diverse Vorteile bei Gewicht, Größe und Verschleiß. Vergleicht man hingegen den Herstellungsaufwand, wird offensichtlich, dass man noch Jahrzehnte von den ausgereiften Verarbeitungsprozessen klassischer Materialien entfernt ist. Die Inspektion und Nachbesserung eines Kompositbauteils dauert häufig doppelt so lange wie dessen Herstellung. Entsprechend gestalten sich die initialen Kosten beim Einsatz moderner Komponenten um ein Vielfaches teurer.

Geschäftsfelder, in denen bspw. das Gewicht einen großen Kostenfaktor darstellt, profitieren unmittelbar von einer Investition in die High-Tech-Materialien. Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung von Carbonfasermatten im Flugzeugbau. Das eingesparte Gewicht reduziert die Treibstoffkosten. Je länger also ein Flugzeug im Einsatz ist, desto mehr Gewinn ergibt sich aus der Investition. Es entsteht eine Symbiose zwischen Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit.

Attraktive High-Tech-Bauteile
Auch wenn der Einsatz von High-Tech-Materialien stoisch voranschreitet, gibt es leider noch viel unausgeschöpftes Potential. Die Langzeitbenefits liegen auf der Hand, aber Hersteller und Kunden werden durch die hohen Initialkosten abgeschreckt. Das erklärt auch die seit Jahren anhaltende Wachstumsrate von lediglich ~6,5% der Branche. Will man High-Tech-Bauteile für weitere Anwendungsfelder attraktiv machen, müssen die Herstellungskosten durch Automatisierung, insbesondere bei der Inspektion, gesenkt werden. Das ermöglicht es, Schwachpunkte und Fehlerquellen in den Herstellungsverfahren zu identifizieren und auszubessern. Gleichzeitig reduziert es die Herstellungsdauer und den anfallenden Ausschuss.

Herausforderungen für Messsysteme
Die Vermessung von Kompositbauteilen gestaltet sich oftmals herausfordernd, weil kombinierte Materialeigenschaften in einem einzigen Bauteil zusammenkommen. Das Spektrum der resultierenden Anforderungen ist für klassische Messsysteme nicht abdeckbar. Ein Beispiel zeigt sich an Carbonfasern. Das Material ist zugleich sehr dunkel und stark reflektierend. Ersteres bedarf einer intensiven Beleuchtung. Letzteres hingegen führt zu Streuung oder Überbelichtung in Sensoren. Es fehlen einfache und schnelle Automatisierungslösungen. Entsprechend wird häufig noch auf Stichprobenprüfungen durch Experten zurückgegriffen. Die Möglichkeiten für flächendeckende Echtzeit-Prüfungen sind damit stark begrenzt. Zusätzlich müssen bei Kompositmaterialien feinste Details ausgewertet werden, z.B. die Orientierungen der einzelnen Fasern. Die benötigten Auflösungen liegen hier unter 5µm. Die bei Großbauteilen hierfür anfallenden Datenmengen verschieben die Auswertungsmöglichkeiten für viele Hersteller aus dem In-Process in den Post-Process Bereich. Fehlende Echtzeitverarbeitung bedeutet, dass Bauteile erst nach der Herstellung als Defekt erkannt werden können und ggf. vollständig entsorgt werden müssen. Werden hingegen klassische Echtzeitverfahren eingesetzt, können potentielle Defekte nicht erkannt werden. Das Resultat bleibt identisch. Die Anforderungen an neue Lösungen sind immens.

Qualität durch High-Performance
Was der Markt braucht, sind folglich neue, einfache Echtzeitverfahren, die in puncto Qualität und Bauteilgrößen keine Kompromisse eingehen, gleichzeitig aber mit den Kostenstrukturen klassischer Messsysteme konkurrieren können. Die notwendigen Verfahren sind in der Wissenschaft gelöst, was bisher fehlt ist der Transfer in die Industrie. Die zu bewältigenden Datenmengen brauchen eine Skalierbarkeit, wie sie beim Cloud-Computing zu finden ist. Latenz- und Sicherheitsanforderungen lassen aber keinen Umweg über das Internet zu. Es wird also eine vollständig neue Hard- und Softwarearchitektur benötigt, um eine lokale und handliche Lösung für die anfallenden Datenmengen zu realisieren. Nur wer in der Lage ist, die Vollautomatisierung bei der Herstellung von Kompositbauteilen zu erreichen, wird in puncto Qualität, Kosten und Geschwindigkeit in diesem Markt bestehen. Die Leistungsfähigkeit in der Inspektion ist hierbei der Schlüssel zum Erfolg.

Von der Idee zur Lösung
Icy 3D entwickelt eine einfache und schnelle Messlösung für alle Festkörperoberflächen, deren Eigenschaften klassische Messsysteme überfordern. Das umfasst beispielsweise Carbon- und Glasfasern, Glas, Spiegel oder Lacke. Die Lösung basiert auf einem neuartigen, optisch-haptischen Sensor und einer KI-gestützten High-Performance-Pipeline, um die massiven Datenmengen in Echtzeit zu analysieren. Dabei entsteht im Sensor zu jedem Zeitpunkt eine exakte Kopie der gemessenen Oberfläche und es werden potentiell störende Oberflächeneigenschaften eines Bauteils eliminiert. Das System ist ausreichend klein, um Wasserstofftanks von innen zu vermessen und schnell genug, um  komplette Flugzeugflügel in 30-60 Minuten zu erfassen. Die portable Größe und Messgeschwindigkeit ermöglichen eine einfache Integration in bestehende Herstellungs- oder Messprozesse.

Icy 3D

Photonische Basistechnologie

• Computer Vision und KI
• Nanopartikel

Anwendungsfelder / Märkte

• Echtzeitvermessung von Großbauteilen auf Mikroebene
• Oberflächenunabhängige Sensorik für Carbon- & Glasfaser, Glas, Spiegel, Lacke, uvm.

Impact

• Aerospace & Defense
• Automobilindustrie
• Öl-, Gas- & Windenergie

icy3d.com