KUKA manipuluje podzespo?ami z kompozytu w?óknistego w firmie DLR

CFK Nord w Stade powsta?o jako najnowocze?niejsze i zrzeszaj?ce wiele przedsi?biorstw centrum badań, zajmuj?ce si? produkcj? podzespo?ów ze wzmacnianego w?óknami w?glowymi tworzywa sztucznego. Nale?y do niego m.in. Niemieckie Centrum Lotnictwa i Astronautyki e. V. (DLR). KUKA we wspó?pracy z DLR stworzy?a zautomatyzowane urz?dzenie produkcyjne do celów badawczych.

Sytuacja wyj?ciowa

Niemieckie Centrum Lotnictwa i Astronautyki e.V. (DLR) postawi?o sobie za cel rozwijanie efektywnych technologii produkcji podzespo?ów CFK. Na nowej linii produkcyjnej o d?ugo?ci 45 metrów w sposób ca?kowicie automatyczny produkowane s? podzespo?y CFK takie jak np. wr?gi. Dotychczasowa produkcja podzespo?ów z CFK dla samolotów by?a bardzo droga i wymaga?a wysokich nak?adów pracy r?cznej. DLR w ramach swoich badań chcia?o to zmieni?, aby przys?u?y? si? przysz?ym generacjom samolotów.?

CFK jest lekkie i stabilne, ale spe?ni wysokie wymagania konstruktorów samolotów dopiero wtedy, gdy ca?y przebieg procesu, a tym samym jego jako?? b?dzie mo?liwa do odtworzenia. CFK – w przeciwieństwie do aluminium – mo?e oferowa? bardzo ró?n? jako?? np. gdy kierunki w?ókien b?d? nieoptymalnie rozmieszczone lub do kompozytu dostanie si? wilgo? przez kraw?dzie ci?cia. Poza tym ewentualne mechaniczne uszkodzenia materia?u nie s? widoczne z zewn?trz. Dlatego nale?y zachowa? maksymaln? dok?adno?? podczas produkcji.

Zadanie

Na instalacji testowej produkowane s? elementy przestrzenne w formie wr?gów o zbli?onych do końcowych konturach, które stabilizuj? kad?ub samolotu od wewn?trz.?Chodzi o automatyczn? produkcj? tekstylnych form wst?pnych oraz ich docinanie i pó?niejsze zaimpregnowanie p?ynn? ?ywic? epoksydow?. We wcze?niejszym procesie poszczególne surowe materia?y wykonane z w?ókien s? odwijane z rolek, a nast?pnie wst?pnie konfekcjonowane za pomoc? przyrz?du tn?cego (z no?em i rolk? nap?dow?). Nast?pnie pó?fabrykaty s? odk?adane do odpowiednich szuflad systemu magazynowania i przechowywane a? do ich pó?niejszego wykorzystania. Najwi?kszym wyzwaniem w trakcie ca?ego projektu by?y czujniki, poniewa? odpowiedni? jako?? produktów mo?na zapewni? tylko wtedy, gdy warstwy i k?ty u?o?enia w?ókien s? idealnie zgodne z zaleceniami. Zintegrowane czujniki pr?du wirowego wykonuj? wizualizacj? i analiz? k?tów u?o?enia w?ókien. Aktualnie produkowane w tej instalacji badawczej podzespo?y sk?adaj? si? z maks. 26 warstw w?ókien w?glowych.

Gotowe podzespo?y sk?adaj? si? z maks. 26 warstw w?ókien w?glowych.

Instalacja musi by? elastyczna, poniewa? chodzi o zlecenia badawcze, a nie o prawdziw? produkcj? seryjn?. Mia?o to kluczowe znaczenie zarówno dla koncepcji instalacji, jak i mo?liwo?ci programowania. Wymiana narz?dzi musi przebiega? ?atwa i szybko, a programowanie robotów powinno by? intuicyjne. Studenci po krótkim przeszkoleniu powinni móc realizowa? nowe zadania/produkty z pomoc? instalacji. Jest to wa?ne równie? ze wzgl?dów praktycznych, poniewa? ?redniej wielko?ci samolot pasa?erski posiada oko?o 140 wr?gów, z których ka?dy jest inny.

Rozwi?zanie

W rozwi?zaniu automatyzacyjnym KUKA robot drapuj?cy odbiera wykrój 2D, aby nada? mu ??dany kontur 3D. Dlatego jest on wyposa?ony w chwytak, za pomoc? którego zawsze pobiera tylko jeden wykrój. Po?o?enie wykrojów na pó?ce po?redniej jest rejestrowane przez system przetwarzania obrazów. Po uformowaniu robot drapuj?cy k?adzie form? wst?pn? na narz?dzie stacji konsolidacyjnej. Narz?dzie z aluminium ma wyfrezowany kontur i jest przymocowane do podstawy, która jest pod??czona do sto?u przesuwnego stacji konsolidacyjnej. Stacja konsolidacyjna sk?ada si? z prasy membranowej i ruchomego sto?u. Za pomoc? promieniowania podczerwonego wst?pna forma jest rozgrzewana, a znajduj?cy si? na elementach tekstylnych proszek roztapiany, aby ustabilizowa? warstwy.

Za pomoc? promieniowania podczerwonego znajduj?cy si? na elementach tekstylnych proszek jest roztapiany, aby ustabilizowa? warstwy

Po etapie formowania skonsolidowana forma wst?pna jest przenoszona przez robota ??cz?cego do narz?dzia stacji docinaj?cej. Robot ??cz?cy porusza si? wzd?u? osi liniowej, która jest wysoko po?o?ona, aby zapewni? maksymaln? swobod? ruchów w hali. Robot ??czy poszczególne stacje procesu. Programowanie toru danego robota odbywa si? offline w oparciu o dane CAD podzespo?u i przy pomocy oprogramowania toru fastCURVE firmy Cenit. Za po?rednictwem odpowiedniego interfejsu uk?ad sterowania Reis ROBOTstarV umo?liwia wytyczenie p?ynnego, bardzo dok?adnego toru, poniewa? nie jest on wytyczany tylko z punktu do punktu. Dzi?ki temu zaprogramowany tor mo?na przesun?? pó?niej o okre?lon? warto?? bezwzgl?dn?.
Programowanie toru danego robota odbywa si? offline w oparciu o dane CAD podzespo?u i przy pomocy odpowiedniego oprogramowania programistycznego. Za po?rednictwem odpowiedniego interfejsu uk?ad sterowania KRC ROBOTstar umo?liwia wytyczenie p?ynnego, bardzo dok?adnego toru. Dzi?ki temu zaprogramowany tor mo?na przesun?? pó?niej o okre?lon? warto?? bezwzgl?dn?.?Optymalny dobór narz?dzia tn?cego pozwala na precyzyjne ci?cie za pomoc? no?a ultrad?wi?kowego bez ingerowania w s?siedni materia?.

Ju? po kilku rozmowach by?o dla nas jasne, ?e przedsi?biorstwo z Obernburga nie po raz pierwszy projektuje rozwi?zanie automatyzacyjne dla tego typu elementów przestrzennych. Kierownicy projektu potrafili w sposób modu?owy podej?? do poszczególnych aspektów procesu wst?pnego formowania i przedstawi? logiczn? koncepcj? w oparciu o standardowe komponenty.

Sven Torstrick, kierownik projektu w centrum technologii produkcji z elementów lekkich w DLR

Technologia chwytaka umo?liwiaj?ca manipulowanie podzespo?ami CFK

Wyszukaj partnera systemowego KUKA w Twojej okolicy

Tutaj znajdziesz odpowiedniego partnera dla Twojej bran?y lub Twojego problemu.