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Ausgewählte Ausgabe: 06-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Mobiles Bearbeiten von Flugzeugteilen

In einem Forschungsprojekt haben interdisziplinäre Experten die mobile und hochpräzise Bearbeitung von Großbauteilen aus CFK (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) durch parallel arbeitende Roboter weiterentwickelt. Beflügelt von einer ganzen Palette an Innovationen, konnten sie die ambitionierten Ziele des vom Land Niedersachsen geförderten Projekts erreichen. Vor Kurzem präsentierten Wissenschaftler des Fraunhofer IFAM gemeinsam mit ihren Projektpartnern das „intelligente“ Frässystem im Forschungszentrum CFK Nord in Stade.


Bild 1.  Die im Projekt entwickelte „ProsihP II“-Gesamtanlage zur Bearbeitung des Seitenleitwerks eines „Airbus A320“.

Bild 1.
Die im Projekt entwickelte „ProsihP II“-Gesamtanlage zur Bearbeitung des Seitenleitwerks eines „Airbus A320“.

Im Umfeld von Industrie 4.0 hat auch die Luftfahrtbranche eine Automatisierungsoffensive gestartet. Der Trend ist: Weg von der individuell zugeschnittenen Sondermaschine für einen speziellen Prozess, hin zu universell einsetzbaren, mobilen Robotern. Im Projekt „Prozesssichere hochproduktive Präzisionszerspanung von CFK-Großstrukturen (ProsihP II)“ entwickelten deshalb Experten unterschiedlicher Disziplinen Lösungen für eine CFK-Bearbeitung mithilfe von Robotern.

Ausgangssituation

Die derzeit eingesetzten, kostspieligen, konventionellen Portalmaschinen lassen ein schnelles Einmessen und Bearbeiten nicht zu. Insbesondere bei Bauteilen aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) vermag die Prozessüberwachung Bearbeitungsfehler nicht zu verhindern, was immer wieder zu irreparablen Schädigungen des Materials und zu hohen Ausschusskosten führt.
Die Projektmitarbeiter von ProsihP II haben sich ihre Entwicklungsziele in den letzten drei Jahren deshalb klar abgesteckt:
– Eine Basis für ein modulares System aus fahrbaren Robotern, das sich an fast alle Bauteilgeometrien und Bauteilabmessungen anpasst.
– Die Möglichkeit der Kombination mehrerer Roboter im gleichzeitigen Einsatz für eine sehr viel schnellere Bearbeitung von CFK-Großbauteilen.
– Wandlungsfähigkeit, indem sich mobile robotische Einheiten mit wechselbaren Endeffektoren für eine Vielzahl weiterer Prozesse in der Produktion nutzen lassen.
– Die Entwicklung eines hochpräzisen Roboters, welcher durch seine genaue Bahnführung neue Anwendungsfelder erschließt.
– eine kontinuierliche Prozessüberwachung, die den Prozess bei steigendem Fehlerrisiko rechtzeitig wieder zurück in ein sicheres Prozessfenster bringt, bevor ein Schaden entsteht.

Fahrbare Plattform als Basis

Um ein hoch flexibles Maschinenkonzept und die gewünschten Freiheitsgrade zur Positionierung von Bearbeitungssystemen am Bauteil möglich zu machen, wurde eine fahrbare Plattform für Industrieroboter entwickelt. Voraussetzung für gute Bearbeitungsergebnisse ist dabei deren hinreichende statische und dynamische Stabilität. Das Automatisierungs-Team des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM – www.ifam.fraunhofer.de) hat in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern ein mobiles Trägerfahrzeug für austauschbare und herstellerunabhängig wählbare Schwerlastroboter konzipiert und gebaut, Bild 1.
Die kosteneffiziente, aus marktüblichen Komponenten aufgebaute Bewegungsplattform setzt für die Prozessdurchführung mit drei Stützen statisch bestimmt auf dem Boden auf.

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Autoren

Dipl.-Biol. Martina Ohle

Arbeitet in der Unternehmenskommunikation des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen.

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