ESEC Film
Quelle: DLR-CC-BY .
Premium Aerotec GmbH, ein Tier-1-Zulieferer für Airbus, trat an das Zentrum für Leichtbau-Fertigungstechnik in Augsburg, der Forschungseinrichtung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, mit der Vision heran, einen Teil der CFK-Fertigung zu automatisieren. Dabei ging es insbesondere um einen Teilprozess der Spantfertigung, bei dem die Kanten eines CFK-Spants durch einen Werker manuell mit Zwei-Komponenten-Material versiegelt werden. In Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber wurde ein Prozesskonzept mit Leichtbaurobotern entwickelt bei dem der Werker in einem gemeinsamen Arbeitsbereich mit dem Roboter arbeiten kann: Der Roboter bearbeitet die einfachen Kanten (d.h. größere Radien), während der Werker die sporadischen Stellen bearbeitet, die für den Roboter nicht zugänglich sind. Dank einer möglichen Parallelisierung – durch mehrere Bauteile im Arbeitsbereich - können die Aufgaben verteilt werden, ohne dass sich Mensch und Roboter gegenseitig behindern.
Der erste Schritt war die Prozessentwicklung, bei der ein schnelles und einfaches Einschleusen des zu bearbeitenden Bauteils im Vordergrund stand. Als Ergebnis kann das Bauteil frei auf dem vom Roboter zugänglichen Bereich platziert werden, ohne dass es fixiert werden muss. Der Bediener kann nun den Endeffektor zu drei charakteristischen Punkten des Bauteils führen und diese mit einer Messspitze referenzieren. Dadurch kann das System das Bauteil und seine dreidimensionale Lage im Raum erkennen. Nach dem Drücken der Starttaste beginnt der Roboter mit dem Auftragen des Materials an den vordefinierten Kantenbereichen. Als Weiterentwicklung ist eine eigenständige optische Erkennung oder ein Mix beider Systeme zur weiteren Reduzierung der Bearbeitungszeiten möglich.
Das zweite Arbeitspaket war die Entwicklung der Steuerung von Roboter und Endeffektor. Zunächst musste ein Kraft-Momenten-Sensor integriert werden, um eine komfortable Handführung der Tastspitze zu ermöglichen. Zusätzlich wurde ein Werkzeug zur Erzeugung des dreidimensionalen Pfades auf der Grundlage des CAD-Modells des Bauteils, einschließlich der unterschiedlichen Breite der Kante, entwickelt. Auch die Integration der Dispensersteuerung zum Auftragen einer konstanten Materialdicke in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Breite der Bauteilkante wurde erfolgreich umgesetzt.
Die dritte Herausforderung war das Erreichen der gewünschten Qualität des Materialauftrags und die mechanische Integration des Applikators. Die Viscotec GmbH unterstützte diese Aufgabe maßgeblich und lieferte ein System bestehend aus dem ViscoDuo-P 4/4 2K-Dispenser zusammen mit der Steuerung ViscoDos-2K-V/-2K-P. Dieser Aufbau ist in der Lage die beiden Komponenten des Materials sehr präzise zu mischen und kontrolliert aufzutragen. Eine mechanisch flexible Düse, ebenfalls von Viscotec geliefert, konnte die Ungenauigkeiten, die durch die Bahngenerierung, den Messvorgang und das Bauteil selbst entstehen, sehr gut kompensieren.
Gemeinsam mit der Premium Aerotec GmbH konnte das DLR ein System entwickeln das in der automatisierten Fertigung, insbesondere im Bereich der Mensch-Roboter-Kooperation, großes Potenzial aufweist. Mit diesem System kann eine auf ein konkretes Anwendungsszenario ausgerichtete Fertigungszelle konzipiert und schnell aufgebaut werden.
Wir bedenken uns bei den beteiligten Partnern für die erfolgreiche Zusammenarbeit!
Für weitere Informationen stehen folgende Kontaktpersonen zur Verfügung:
- Projektleitung, Steuerung: Marcin Malecha - marcin.malecha@dlr.de
- Steuerung, Prozess: Lucas Kiefer - lucas.kiefer@premium-aerotec.com
- Dispenser und Steuerung: Robert Pulzer - robert.pulzer@viscotec.de