Verkettung von automatisierten Teilprozessen in CFK-Fertigung großer Strukturbauteile
Durchgängiger und automatisierter Bau einer Trockenfaser-Druckkalotte
Im Projekt PROTEC NSR wurde das Konzept eines durchgängigen Fertigungsprozesses entwickelt und an einem Full-Size-Demonstrator, hier der A350-Druckkalotte, gezeigt. Das Beispielbauteil ist ca. 4,5 Meter groß und besteht aus mehreren Lagen Trockenfaserzuschnitte mit unterscheidlichen Geometrien und Maßen. Die fehlende Symmetrie im Aufbau und doppelte Krümmung erschweren die Automatisierung der bis dato manuellen Fertigung erheblich.
Die einzelnen Teilprozesse wurden zum Teil in früheren Projekten entwickelt und konnten im Rahmen des Projektes PROTEC NSR zu einer smarten Prozesskette zusammengeführt werden, die von einem Prozessleitsystem gesteuert wurde. Im Verlauf des Projektes wurde starker Fokus auf die Nähe zum Originalprozess und der industriellen Fertigung gelegt. Ebenso wichtig war es die Ansätze zur „Automatisierung der Automatisierung“ zu untersuchen, die eine Implementierung des Prozesses innerhalb einer Fertigungsumgebung oder seine Modifizierung enorm vereinfachen. Standards der Industrie4.0 oder der Factory-of-the-Future-Konzepte können auf diese Weise bedient werden.
Manueller Einsatz minimiert
Das Konzept sieht Verkettung von automatisierten Teilprozessen vor, die mit Hilfe von robotischen Werkzeugen durchgeführt und durch ein übergelagertes Prozessleitsystem gesteuert werden. Begleitend werden anfallende Prozess-Qualitätssicherungsdaten gespeichert und ausgewertet. Der manuelle Einsatz konnte so stark reduziert werden. Die einzelnen Prozesse entlang der Kette sind:- Nesting, Schneiden und Absortieren der Zuschnitte.
- Anlieferung der Zuschnitte an die Roboterzelle.
- Ablage der langen Durchgangslagen mit Hilfe zweier kooperierender Roboter, die die bereitgestellten Zuschnitte autonom erkennen, verorten, greifen, transportieren und in der Form ablegen.
- Ablage der komplexen Verstärkungslagen mit Hilfe des Modularen Greifers der die bereitgestellten Zuschnitte autonom erkennt, verortet, greift, drapiert, transportiert und in der Form ablegt. Die Drapierqualität wird unmittelbar überwacht.
- Fixierung aller Lagen mit Hilfe eines Harzapplikators.
- Vermessung der abgelegten Zuschnitte bezüglich Lage (Kantendetektion) und Qualität (Faserwinkelmessung).
- Integration von Versteifungselementen mit Hilfe des Multikinematikgreifers.
- Einbringung von Hilfsstoffpaketen und Kompaktierung von Radien mit Hilfe des Multikinematikgreifers.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie
Dr. Marcin Malecha · E-Mail: marcin.malecha@dlr.de · DLR.de
