Prozessbewertung für das automatisierte Preforming einer Druckkalotte aus faserverstärktem Kunststoff

Kurzfassung

Der Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung gibt das Ziel einer weitestgehenden Klimaneutralität für Deutschland bis zur Mitte des Jahrhunderts aus. Auf dem Weg dorthin sollen bei Verkehrsmitteln Gewichtseinsparungen zur Senkung der Emissionen beitragen. Hierfür werden Faserverbundkunststoffe aufgrund ihres enormen Leichtbaupotenzials genutzt. Trotz des hohen Reifegrads von CFK-Bauteilen werden für komplexe Anwendungen immer noch aufwändige, manuelle Herstellungsverfahren verwendet. Zu einer vollständigen Ausnutzung der Vorteile von CFK gilt es die Nachteile wie hohe Produktionskosten zu minimieren. Deshalb werden am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Augsburg verschiedene automatisierte Konzepte für die Herstellung einer Druckkalotte umgesetzt. Zum einen wird ein Pick & Place Verfahren mit zwei kooperierenden Greifern und zum anderen ein robotergeführter Endlosableger, der den Zuschnitt direkt von der Halbzeugrolle in die Werkzeugform abrollt, verwendet. Außerdem wird ein modulares Greifersystem, welches Verstärkungslagen on-the-fly drapiert und anschließend ablegt, getestet. Um die verschiedenen Konzepte bewerten zu können, wird eine Nutzwertanalyse durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die manuelle Fertigung mit moderatem weiteren Entwicklungsaufwand in Bezug auf ökonomische Aspekte übertroffen werden kann. Zur Überprüfung der Ablagequalität sowie der Prozesssicherheit sind jedoch weitere Versuchsreihen notwendig. Diese Arbeit liefert Verbesserungsvorschläge für alle Konzepte und gibt einen Ausblick auf die mögliche Taktzeit mit einem optimierten Prozesspfad.