Gruppenleiter: Matthias Beyrle
In der Luft- und Raumfahrt werden aufgrund der vergleichsweise niedrigen Produktionsraten bei gleichzeitig hoher Variantenvielfalt neue Automatisierungsansätze benötigt, um Investitionen zu senken und gleichzeitig die Bauteilqualität zu erhöhen.
Prozess-Design
Im Team für Prozesse und Automatisierung (PNA) entwickeln unsere Experten flexible, sensorbasierte und robuste Produktionsprozesse und Handhabungstechnologien.
Für die Entwicklung kostenoptimierter Bauteile ist es essentiell, mögliche Herstellprozesse und deren Randbedingungen bereits beim Bauteil-Design zu berücksichtigen. Dadurch ist man in der Lage, ein optimales Prozess- und Bauteil-Design zu erarbeiten.
Prozess-Know-how
Im Team PNA befassen wir uns mit Herstellprozessen entlang der gesamten Prozesskette, von der Materialanlieferung bis hin zum fertigen Bauteil.
Durch langjährige Erfahrung und tiefgreifende Kenntnisse moderner Fertigungstechnologien sind wir in der Lage,
uund können somit innovative und effizient automatisierte Prozesse robust entwickeln.
Demonstration im industriellen Maßstab
Unsere Tätigkeiten zielen darauf ab, unsere Fertigungsprozesse im Full-Scale-Maßstab robust und effizient unter industriellen Rahmenbedingungen umzusetzen.
Hierfür werden Automatisierungslösungen in industrienaher Umgebung gemeinsam mit unseren Partnern entwickelt, um Fertigungsprozesse nicht nur schneller und effizienter, sondern auch reproduzierbar und nachhaltig zu gestalten.
GLEN ist ein Endeffektor konzipiert für die Ablage von Faser-Metall-Laminaten (FML) aus Aluminium und Glasfaser-Prepregs im Pick & Place-Verfahren. Er kann aktiv über Motoren eingestellt werden und verfügt über Wirkflächenkonfigurationen für beide Materialien, die im Betrieb gewechselt werden können. Im Zusammenspiel von zwei Endeffektoren im Roboteam können so großflächige FML-Bauteile gelegt werden.
Quelle: DLR (CC BY-NC-ND 3.0).
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Robotische Applikationsysteme für Vakuumaufbauhilfsstoffe zur Aufbringung auf groflächige 3D- und 2D-Bauteilgeometrien. Applikation von Hilfsstoffpaketen auf full-scale Dom-Geometrie eines Raketenmotor-Gehäuses (Ariane 6)
Teilautomatisierte Infusionstechnologien zur materialschonenden und bedienerfreundlichen Herstellung von Faserverbundstrukturen mit heißhärtenden, luftfahrtzertifizierten Harzsystemen.
Mulitfunktionales Greifsystem zum Pick&Place von verschiedenen Materialien auf einer Vielzahl an unterschiedlich geformten Oberflächen. Links: Drapierende Ablage von biegeschlaffen Hilfsstoffpaketen, Rechts: Präzise Positionierung einer Stringer Preform.
"Flashlamp Assisted Automated Fiber Placement (F-AFP)Das ‚Automated Fibre Placement‘ von Tapes aus faserverstärkten Hochleistungsthermoplasten ist ein additives Fertigungsverfahren. Der Ansatz der ‚in-situ‘ Konsolidierung führt zu einem schlanken, einstufigen Prozess. Kostenintensive Prozessschritte wie Ofen- oder Autoklavzyklen entfallen und ein enormes Potential für die kostengünstige Fertigung großer Strukturbauteile wird erschlossen. In Kombination mit der innovativen humm3TM Xenon-Blitzlicht Technologie ist der Prozess zudem flexibler einsetzbar als laserbasierte Systeme, die hohen Sicherheitsansprüchen genügen müssen. In der Fiberplacement Zelle am ZLP Augsburg können auf diese Weise Bauteile mit einer Länge von 4.5m und einem Maximalen Durchmesser von 3m gefertigt werden."
Kooperierende Ablage großer Kohlefaserzuschnitte mit ‚Pick & Place‘ ProzessDie Endeffektoren können mithilfe eines externen Werkzeugs passiv durch den Roboter auf sphärische Geometrien eingestellt werden. Dabei erfolgt eine Drapierung während der rollenden Aufnahmebewegung.
Robotischer Wickelprozess mit trockenen Rovings zur Erstellung von Preforms zur anschließenden Vakuuminfusion. Die Anlage wird durch ein Dry Fiber Placement-Legekopf ergänzt der innovative Mischformen aus Wickeln und Tapelegen ermöglicht.
Neben Qualität und Robustheit sind Kosten eine der wichtigsten Faktoren bei der Bewertung von neuen Automatisierungslösungen und deren Wirtschaftlichkeit. Für eine vollumfängliche und transparente Beurteilung werden dabei aber nicht nur einzelne Prozessschritte, sondern vielmehr die gesamte Prozesskette betrachtet. So können verschiedene Technologien miteinander verglichen werden um Optimierungsbedarfe zu identifizieren und um eine optimierte Prozesskette aufstellen zu können.
Die Heißpresse in Aktion: Kurze Zyklen für komplexe Strukturbauteile aus faserverstärkten ThermoplastenDas Heißpressen ermöglicht eine schnelle Umformung und Konsolidierung komplexer Bauteile. In Kombination mit einem Infrarot-Heizfeld können kurze Zykluszeiten auf Basis des Thermoformens von Organoblechen erreicht werden. Neben dem Thermoformen kann die Anlage auch zur variothermen Konsolidieren von Platten und Bauteilen genutzt werden. Eine integrierte Kühlung erlaubt das schnelle Abkühlen der Anlage.
Rollende Ablage von breiten Prepreg-Tapes zur Applikation einer funktionalen Schicht zum Schutz eines CFK-Rumpfes vor Blitzschlag. Dargestellt ist die maßstabsgetreue, Demonstration des robotischen Prozesses zur Ablage auf einfach und doppelt gekrümmten Rumpfschalengeometrien.