Ausgangssituation

Die Herstellung von hochfesten und gleichzeitig sehr leichten Produkten aus Faserverbundwerkstoffen (FVW) hat sich in den letzten Jahren für viele Firmen zu einer notwendigen Kernkompetenz gegenüber den Wettbewerbern entwickelt. Um die derzeit sehr hohen Bauteilkosten signifikant verringern zu können, sind Rationalisierungen in den vorhandenen Strukturen und Prozessketten in den Fertigungsbetrieben notwendig. Die Fertigung der Verbundbauteile ist bisher auf manuelle Prozessführung analog zur Manufaktur ausgelegt. Dadurch ergeben sich durch eine intelligente Automatisierung Einsparpotentiale.

Ziel des Projektes

Im Rahmen des Projektes wurden zwei roboterbasierte Werkzeuge zum Absortieren und Drapieren von konturvarianten Zuschnitten entwickelt. Die ausgewählten Bauteile sind durch große Abmessungen sowie dreidimensionale Freiformflächen gekennzeichnet.

Vorgehensweise

• Anforderungsermittlung und -strukturierung
• Entwurf der Wirkprinzipien zum Greifen und Verformen der CFK-Textilien
  
• Konzeption, Entwicklung und Realisierung der Roboterwerkzeuge
• Entwicklung einer geeigneter Steuerungsarchitektur zur Vernetzung der Teilmodule
• Entwicklung einer Offline-Programmierumgebung zur aufgabenorientierten Bahnplanung
• Aufbau, Inbetriebnahme und Erprobung der prototypischen Versuchsumgebung

Ergebnisse:

Während des Projektes wurde ein modulares Werkzeug zum automatisierten Absortieren von konturvarianten CFK-Zuschnitten vom Schneidtisch entwickelt. Dieses integriert über 4300 Aktoren sowie 15 parallel laufende Regelkreise zur Vakuumregelung. Das Greifwerkezug beruht auf dem Prinzip des Niederdruck-Flächensaugens, wobei einzelne Sauglöcher über Aktoren selektiv aktiviert werden können.

Weiterhin wurde ein formflexibles Roboterwerkzeug zum automatisierten Drapieren von Zuschnitten auf Formwerkzeuge entwickelt. Bei diesem Werkzeug sind neben der Ansteuerung von entsprechender Aktorik für eine selektive Greiffunktion ebenfalls komplexe Regelkregelkreise zur Regelung von Heizfeldern und Vakuumerzeuger integriert.

Desweiteren wurde ein Offline-Bahnplanungs-Tool entwickelt, welches es ermöglicht, komplexe Bewegungsabläufe offline zu planen und mit dazugehörigen Stellsignalen zu synchronisieren.

Partner

eurocopter Deutschland GmbH, Premium AEROTEC GmbH, KUKA Roboter GmbH
IMA A. Abele+Partner GmbH, topcut-bullmer GmbH
ISSE der Universität Augsburg

Weiterführende Links:

Automatisiertes Konfektionieren von trockenen CFK-Textilien in 3D-Formwerkzeuge