Alternative Kraftstoffe wie Erdgas oder Wasserstoff müssen häufig in Druckbehältern transportiert werden. Um eine ausreichende Kraftstoffmenge für praxistaugliche Reichweiten von Kraftfahrzeugen mitführen zu können, ist für Erdgas beispielsweise ein Speicherdruck von bis zu 350 bar erforderlich. Die Auslegung der Druckbehälter auf diese hohen mechanischen Belastungen führt wiederum zu hohen Bauteilgewichten. Behälter aus Faserverbundkunststoff bieten gegenüber Stahlvarianten einen Gewichtsvorteil von über 50 Prozent und können damit zu einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs beitragen.

Mit der laserunterstützten thermoplastischen Wickeltechnik steht ein energie- und ressourceneffizientes Verfahren zur Fertigung solcher Druckbehälter aus Faserverbundkunststoff zur Verfügung. Um diese Technologie jedoch für eine großserienfähige Produktion von Druckbehältern und anderen sicherheitsrelevanten Bauteilen einsetzen zu können, ist eine Auseinandersetzung mit den qualitätsbedingten Herausforderungen dieses Prozesses notwendig.

Ein kritischer und bislang nicht umfassend kontrollierbarer Qualitätsparameter bei der Fertigung von sicherheitsrelevanten Bauteilen ist das Auftreten von Lücken zwischen bzw. Überlappungen von zwei nebeneinanderliegenden Tapes. Diese Fehler können je nach Häufigkeit und Intensität ihres Auftretens die strukturelle Integrität des Bauteils herabsetzen und daher potenziell für ein Bauteilversagen verantwortlich sein.

Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Beitrag dazu geleistet werden, eine Produktion von sicherheitsrelevanten Bauteilen, wie Druckbehältern, mit dem laserunterstützten thermoplastischen Tapewickeln zu ermöglichen. Dazu wird im Rahmen dieser Arbeit ein Konzept zur Detektion und Vermeidung dieser kritischen Prozessfehler entwickelt und die zur Modellbildung erforderlichen physikalischen Zusammenhänge mathematisch beschrieben. Dieses Konzept wird anhand eines Versuchsaufbaus validiert und die technisch-wissenschaftlichen Ergebnisse im Anwendungskontext bewertet.