Automatisiertes Ablegen eines Blitzschutzprepregs mit einem Roboterendeffektor

Kurzfassung

Mit dem steigenden Anteil von CFK-Bauteilen am Gesamtvolumen der Komponenten eines modernen Passagierflugzeugs rücken automatisierte Produktionsprozesse in den Fokus der Fertigungsplanung. Diese beinhalten oftmals Lösungen, die eine Übertragung der bisher manuell durchgeführten Fertigungsschritte an eine Roboterzelle zum Ziel haben, und Vorteile bezüglich der Fertigungsqualität, der Taktung und der Wirtschaftlichkeit gegenüber der bisherigen, manuellen Prozesse, aufweisen. Ein gutes Beispiel für einen solchen Fertigungsschritt ist das Ablegen des Blitzschutzprepregs auf der Außenhülle des A350. Dabei werden zurzeit die abzulegenden Prepregbahnen durch mehrere Werker manuell geschnitten und passgenau positioniert. Die nachfolgende Drapierung stellt eine besondere Herausforderung dar: Einige der Rumpfsegmente weisen eine zweifache Krümmung der Oberfläche auf, was eine falten- und verzugsfreie Drapierung des Blitzschutzprepregs schwierig macht. Die Zielvorgabe der Entwicklung des Ablegers war, die einzelnen Schritte des Ablegeprozesses mit Hilfe eines kompakten Roboterendeffektors durchführen zu können. Diese beinhalten sowohl den Zuschnitt der passenden Blitzschutzbahn, die je nach Ablegeposition auf der Außenhülle in ihrer Zuschnittform variiert, wie auch das genaue Ablegen und Drapieren der Bahn. Um diese Aufgaben bewältigen zu können, wurde der Endeffektor mit mehreren Antrieben zur Materialführung und zur Steuerung der Schneideeinheit, sowie einer Vielzahl an Sensoren ausgestattet. Diese sollen direkt und echtzeitfähig an die Robotersteuerung angebunden werden, um eine Regelung während des Ablegeprozesses zu ermöglichen. Die Regelung ist notwendig, weil beim Betrieb des Endeffektors unterschiedliche Kräfte auf das Material einwirken und das Ablegen negativ beeinflussen können. Das Paper behandelt den Entwicklungsprozess des Blitzschutzablegers einschließlich der Konzeptionierung und der Vorversuche. Die Anbindung an die Steuerung der Roboterzelle sowie die ersten Tests werden ebenfalls vorgestellt.