DLR - Institute of Structures and Design - Automatisierung und Qualitätssicherung in der Produktionstechnologie

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Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie am Standort Augsburg

Die Abteilung Automatisierung und Qualitätssicherung in der Produktionstechnologie komplettiert die Prozesskette für carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK). Dazu entsteht am Standort Augsburg das Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP). Schwerpunkte des ZLP in Augsburg sind die Textil- und Infusionstechnologie (Duromer), die Thermoplastverarbeitung, die produktionsintegrierte Qualitätssicherung, die Montage- und Verbindungstechnologie und die Robotik für Faserverbundfertigung. Ziel ist eine durchgängige Automatisierung des Produktionsprozesses für die Fertigung von Faserverbundstrukturen.

Textil- und Infusionstechnologie

Die Trockenfaserablage und anschließende Infusion mit duromeren Harzen eignet sich durch hohe Ablegeraten besonders gut für große und flächige Bauteile. Jedoch ist der Grad der Automatisierung sowohl im Bereich der Verarbeitung trockener, biegeschlaffer Halbzeuge, als auch beim Vakuumaufbau noch sehr gering. Der Bereich Texil- und Infusionstechnologie am ZLP in Augsburg untersucht die automatisierte Herstellung von duromeren Faserverbundbauteilen, insbesondere großer, flächiger und hochintegraler Strukturen mit dem Ziel einer durchgängigen Automatisierung. Auf Basis einer flexiblen Robotikplattform werden biegeschlaffe Faserhalbzeuge wie Gewebe oder Gelege aufgenommen und verzugsfrei in einem Formwerkzeug drapiert. Beim Greifen und Handling biegeschlaffer, trockener Kohlenstofffaser-Halbzeuge steht die berührungsarme und zerstörungsfreie Handhabung von großen Zuschnitten und Preforms im Vordergrund.

Thermoplastverarbeitung

Neben den duromeren Werkstoffen haben in den letzten beiden Jahrzehnten auch die Hochleistungsthermoplaste mit einer Kohlenstofffaser- oder Glasfaserversstärkung ihren Marktanteil erobert. Für eine wirtschaftliche Faserverbundproduktion fällt der Automatisierung eine Schlüsselrolle zu. Daher wird am ZLP in Augsburg eine automatisierte Fertigungskette für die Thermoplastverarbeitung entwickelt, die die Herstellung von komplexen Hochleistungsbauteilen in kleiner bis mittlerer Stückzahl vorsieht. Ziel ist dabei die praktische Ermittlung der technischen Machbarkeit und des erreichbaren Kostenniveaus bei sehr hoher Bauteilqualität.

Produktionsintegrierte Qualitätssicherung

Die strengen Anforderungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie an die Fertigung von Faserverbundstrukturen stellen eine der Herausforderungen an die produktionsintegrierte Qualitätssicherung dar. In weiten Bereichen werden bisher Methoden der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) als Mittel zur Endkontrolle eingesetzt. Ziel ist es mit modernen Verfahren der ZfP bereits frühzeitig in der Wertschöpfungskette anzusetzen, Anomalien zu identifizieren und gegebenenfalls Korrekturmaßnahmen einzuleiten.

Montage- und Verbindungstechnologie

Derzeitiger Stand in der Luft- und Raumfahrt innerhalb der Verbindungstechnik ist das Nieten oder bei nicht tragenden Teilen zunehmend auch das Kleben. Neue Material- und Bauweisenkonzepte erfordern angepasste Montage- und Verbindungstechnologien. Auch hier soll die Automatisierungstechnologie Einzug erhalten um die Reproduzierbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Prozesse zu gewährleisten. Ziele dieses Schwerpunktthemas sind die Reduktion der Fügestellen durch hochintegrale Fertigung von Faserverbundstrukturen sowie neue Techniken zur automatisierten Montage von großen Luftfahrtstrukturen.

Robotik für Faserverbundfertigung

Im Themenfeld Robotik für Faserverbundfertigung ist das erklärte Ziel die Automation von Be- und Verarbeitungsprozessen von Faserverbundskunststoffen. Dabei werden die hohen Anforderungen an die Produktionstechnik in der Luft- und Raumfahrt beachtet. Deren Umsetzung erfordert innovative Lösungen im Bereich der Robotik und Produktionstechnik. Neue Entwicklungen erlauben flexible Werkzeugplattformen, die mehrere Funktionen in der wertschöpfenden Prozesskette erfüllen.