Prozessentwicklung für das werkzeugformlose, thermoplastische Automated Fiber Placement (TP-AFP) mittels kooperierender Roboter zur Herstellung doppelt-gekrümmter Bauteile (Masterarbeit)

Abstract

Mittels TP-AFP können komplexe Bauteile aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen gefertigt werden. Diese Hochleistungskomponenten werden in der Luft- und Raumfahrt benötigt, um Gewicht und damit Treibstoff und CO2 zu sparen. Über die direkte Konsolidierung der Tapes, können Bauteile von beliebiger Größe gebaut und so zusätzlich Schnittstellen gespart werden. Der größte Kostentreiber ist in diesem Hinblick die notwendige, hochgenaue Werkzeugform. Sie muss für jedes Bauteil individuell beschafft werden und verursacht hohe Investitionskosten. Gleichzeitig ist weder eine flexible Anpassung noch die Fertigung neuer Bauteile möglich. Ziel dieser Arbeit ist es den Prozess ohne Werkzeugform weiterzuentwickeln. Dazu soll neben dem AFP-Roboter ein zweiter Roboter als Gegenform eingesetzt werden. Eine erste Version des Endeffektors wird für die Arbeit bereitgestellt. Mit ihm sollen eine Ablagestrategie für ebene Bauteile entwickelt und bereits identifizierte Prozessparameter validiert werden. Anschließend sollen notwendige Anpassungen am Endeffektor und Legerahmen ermittelt und umgesetzt werden, die die Ablage eines doppelt-gekrümmten Bauteils ermöglichen. Der Erfolg wird anhand eines achtel Segments eines Druckschotts für ein single-aisle Flugzeug validiert.