Automatisierte Produktion von thermoplastischen Luft- und Raumfahrtstrukturen
Thermoplastische Verbundwerkstoffe für strukturelle Flugzeugbauteile bieten Vorteile in Bezug auf Leistung, Herstellungsverfahren und Wirtschaftlichkeit. Während der Produktion sind automatisierte Schweißtechnologien ein Garant für eine kostengünstige Produktion. Diese könnten die klassischen, auf metallische Werkstoffe optimierten Fügeverfahren wie das Nieten und die zusätzlich erforderliche Abdichtung ersetzen. Die Vorteile des Schweißens liegen zum einen in einer höheren Geschwindigkeit und zum anderen darin, dass die Reihenfolge der Endmontage geändert werden kann, da beim Fügeprozess keine Späne mehr entstehen, die beispielsweise Systeminstallationen beschädigen können. Elektrisches Widerstandsschweißen, Ultraschallschweißen und Induktionsschweißen sind vielversprechende Verfahren, die zunehmend zum Fügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen in der Luftfahrtindustrie eingesetzt werden.
Entwicklung eines kontinuierlichen Ultraschall-Schweißendeffektors
Am Zentrum für Leichtbautechnologie (ZLP) in Augsburg wurde ein roboterbasiertes kontinuierliches Ultraschallschweißsystem entwickelt. Es besteht aus einem Endeffektor, der an einem KUKA QUANTEC KR210 Industrieroboter auf einer sieben Meter langen Linearachse montiert ist, was die flexible Bearbeitung von großen ebenen und doppelt gekrümmten Strukturen ermöglicht. Die Funktionstüchtigkeit wurde bereits an verschiedenen Komponenten wie einer versteiften Rumpfverkleidung oder einer Heckklappe nachgewiesen. Für einen robusten Prozess wurde die Genauigkeit des Schweißprozesses über ein Laser-Tracker-System qualifiziert, das die Position des Endeffektors während des Schweißprozesses erfasst. Darüber hinaus zeichnet die Echtzeit-Prozessdatenerfassung Prozessparameter wie Druck oder Schweißleistung auf. Diese Daten werden während des Prozesses für eine Inline-Qualitätssicherung verwendet.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie
Manuel Engelschall · E-Mail: manuel.engelschall@dlr.de · DLR.de
