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Mit dem Cobot zum Organoblech: Intelligente Produktionstechnologie und Qualitätssicherung zur Herstellung carbonfaserverstärkter Thermoplastbauteile für maßgeschneiderte Luftfahrtstrukturen

Fischer, Frederic and Stefani, Thomas and Beyrle, Matthias and Kupke, Michael (2017) Mit dem Cobot zum Organoblech: Intelligente Produktionstechnologie und Qualitätssicherung zur Herstellung carbonfaserverstärkter Thermoplastbauteile für maßgeschneiderte Luftfahrtstrukturen. 21. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, 5.-7. Juli 2017, Bremen.

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Official URL: https://verbund2017.dgm.de/zur-konferenz/postersession/?tx_dgmprogram_themasingleview%5Bsession%5D=1523&tx_dgmprogram_themasingleview%5Baction%5D=show&tx_dgmprogram_themasingleview%5Bcontroller%5D=Session&cHash=ffe931857351bc583278a29835a9dcb0

Abstract

Die Struktur modernster Twin-Aisle-Flugzeuge wie dem Airbus A350 XWB besteht größtenteils aus carbonfaserverstärkte Kunststoffen (CFK). Thermoplastische Verbundwerkstoffe werden vieltausendfach als Verbindungselemente der Versteifungsstruktur, sogenannte Clips und Cleats, mittels Pressumformung vorkonfektionierter Organobleche hergestellt und verbaut. Etwa die Hälfte des eingesetzten vorkonsolidierter Materials ist dabei Ausschuss. In unserem Vortrag werden wir eine neuartige Fertigungstechnologie für die automatisierte Herstellung von thermoplastischen Organoblechen präsentieren. Mittels eines patentierten Pick-and-Place Endeffektors mit Niederhalter werden zunächst maßgeschneiderte Lagenpakete aus thermoplastischen Prepregs gestapelt und lokal verschweißt. Dadurch lassen sich auch Laminate mit lokalen Aufdickungen herstellen. Der Endeffektor ist an einen Leichtbauroboter vom Typ KUKA LBR iiwa montiert. Dieser sogenannte Cobot wurde explizit für die Mensch-Maschine Kollaboration entworfen und ist prädestiniert für wiederholende Tätigkeiten wie das Preforming, welches bedarfsgerecht durch den Werker ergänzt werden kann. Die Lagenpakete werden anschließend im Umluftofen unter Vakuum konsolidiert. Das entsprechende Verarbeitungsfenster von Konsolidierungszeit und Temperatur wurde in einer umfangreichen Versuchsreihe untersucht. Die Organoblechqualität wird abschließend per wassergekoppelten Ultraschallmessungen überprüft und dokumentiert. Mit dieser Produktionstechnologie ermöglichen wir erhöhte Designfreiheit durch individualisierte Massenfertigung (engl. mass customization), ein besseres Fly-to-Buy ratio durch geringeren Verschnitt, und reduzierten Ausschuss durch Prozessoptimierung und integrierte Qualitätssicherung.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/114436/
Document Type:Conference or Workshop Item (Poster)
Title:Mit dem Cobot zum Organoblech: Intelligente Produktionstechnologie und Qualitätssicherung zur Herstellung carbonfaserverstärkter Thermoplastbauteile für maßgeschneiderte Luftfahrtstrukturen
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Fischer, Fredericfrederic.fischer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5421-4336
Stefani, Thomasthomas.stefani (at) dlr.deUNSPECIFIED
Beyrle, Matthiasmatthias.beyrle (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3164-1068
Kupke, Michaelmichael.kupke (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:5 July 2017
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Published
Keywords:CFK, Hochleistungsthermoplaste, Ultraschallschweißen, Vakuumkonsolidierung, Human-Robot Interaction
Event Title:21. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
Event Location:Bremen
Event Type:international Conference
Event Dates:5.-7. Juli 2017
Organizer:DGM
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:fixed-wing aircraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Structures and Materials
Location: Augsburg
Institutes and Institutions:Institute of Structures and Design > Process and Automation
Deposited By: Fischer, Frederic
Deposited On:11 Dec 2017 11:45
Last Modified:11 Dec 2017 11:45

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