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Automatisierte Ablage des Blitzschutzmaterials auf doppelgekrümmten Flugzeugrümpfen

Malecha, Marcin (2016) Automatisierte Ablage des Blitzschutzmaterials auf doppelgekrümmten Flugzeugrümpfen. Experience Composites, 2016-09-21 - 2016-09-23, Augsburg, Deutschland. (nicht veröffentlicht)

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Kurzfassung

Der steigende Einsatz von kunststoffverstärkten Kohlenstofffasermaterialien (CFK) in der Luftfahrt bringt neben den enormen strukturtechnischen Vorteilen auch fertigungsspezifische Herausforde-rungen für die Flugzeughersteller mit sich. So muss zum Beispiel der, bei einem Metallrumpfflugzeug obligatorische, Faraday’scher Käfig für den Fall eines Blitzeinschlags künstlich hergestellt werden. Dies wird erreicht indem die äußerste Lage des CFK-Rumpfes mir einem elektrisch gut leitenden Material überzogen wird. Aktuell wird ein dünnes Kupfernetz auf einer Kunststoffmatrix (Prepreg) in aufwändiger manueller Arbeit aufgetragen. In den Projekten AZUR und RoCk hat das Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie in Augsburg seine Kernkompetenz im Bereich der Prozessautomatisierung eingebracht und in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Premium Aerotec und Emil Bucher GmbH & Co. KG eine robotergeführte, vollautomatisierte Lösung für den Blitzschutz-Prozess entwickelt. Die größte Herausforderung lag dabei auf der faltenfreien Drapierung des Materials auf doppelgekrümmten Oberflächen in zu mindestens gleichbleibender Qualität im Vergleich zum manuellen Prozess. Mit der Analyse des manuellen Fertigungsprozesses beginnend, über viele Vorversuche der Konzepte und Teillösungen bis hin zu einem Prototyp, wurde ein Gesamtsystem aufgebaut der den Legeprozess ganzeinheitlich betrachtet und abbildet. Für den erfolgreichen Einsatz mussten drei Bereiche erarbeitet werden: das mechanische Handling des abzulegenden Blitzschutzmaterials, die passende Regelung der Antriebe des Legekopfes sowie die Entwicklung der optimalen Legestrategie und der dazu notwendigen Roboterprogrammierung. Der entwickelte Endeffektor besteht mechanisch aus Funktionseinheiten: Antreibe zur Materialförderung, Schneideeinheit, Andruckwalze, Ablösekeil und Drapiereinheit. Diese sind in einem kompakten Roboterendeffektor untergebracht, der vom Projektpartner Emil Bucher konstruiert und gebaut wurde. Um einen faltenfreien Ablegeprozess autonom ausführen zu können ist eine Regelung der Antreibe des Endeffektors notwendig, die synchron zur Position des Endeffektors auf der Ablegeform erfolgen muss. Der entsprechende Pfad des Roboters mit dem Ablegekopf auf der doppelgekrümmten Form muss präzise an die Krümmung der Form angepasst werden, was mit einem generischen Algorithmus im Rahmen der Optimierung der Ablegestrategie bewerkstelligt wird. Präsentiert wird die erfolgreiche Validierung des entwickelten Roboterendeffektors auf konkaven und konvexen Ablegeformen in Full-Size-Größe. Die flächendeckende, faltenfreie Ablage des Originalmaterials mit definiertem Überlapp wurde zum ersten Mal in der (fast) vollen Materialbreite von 90 cm im vollautomatischen Prozess erreicht. Dabei wurden die Anforderungen aus der aktuellen Fertigung eingehalten, die Ablagerate gesteigert und der Materialverbrauch drastisch gesenkt.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/107572/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Automatisierte Ablage des Blitzschutzmaterials auf doppelgekrümmten Flugzeugrümpfen
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Malecha, MarcinBT-AQPNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 September 2016
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:nicht veröffentlicht
Stichwörter:Blitzschutz, Automatisierung, Prepreg, Ablage
Veranstaltungstitel:Experience Composites
Veranstaltungsort:Augsburg, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:21 September 2016
Veranstaltungsende:23 September 2016
Veranstalter :JEC
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturen und Werkstoffe (alt)
Standort: Augsburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Automatisierung und Qualitätssicherung in der Produktionstechnologie
Hinterlegt von: Malecha, Marcin
Hinterlegt am:01 Dez 2016 11:23
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:12

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