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Energieeffizientes konturnahes 3D-Werkzeugtemperiersystem für die Herstellung von Formteilen aus Faserverbundwerkstoffen“ (KarboWerk)
Die Preccon Robotics GmbH hatte die Teilnahme an das Verbundprojekt „Energieeffizientes konturnahes 3D-Werkzeugtemperiersystem für die Herstellung von Formteilen aus Faserverbundwerkstoffen“ (KarboWerk). In dem Verbundprojekt wurde der aktuell übliche Fertigungsprozess im Autoklaven analysiert und Möglichkeiten vorgestellt, die Effizienz durch konturnahe Beheizung der Werkzeugform und Reduktion von wärmespeichernden Massen zu erhöhen.
In dem Projekt KarboWerk war die Preccon Robotics GmbH maßgeblich an folgenden wichtigen Projektschritten beteiligt:
- Automatisierung der Herstellung und Anwendung des Heizsystems auf die Werkzeuge.
- Entwicklung und Umsetzung eines Moduls zur Bahnplanung und Steuerung des Roboters zur automatischen Herstellung bzw. Applikation des gesamten Temperiersystems
- Für die einzelnen Beschichtungs- und Bauprozesse (Fräsen, Lackieren, Schleifen, Lichtbogenspritzen) wurde ein flexibler, für die unterschiedlichen Auftragsverfahren geeigneter Industrieroboter eingesetzt.
Die qualitativ hochwertige und automatisierte Applikation der Heizschicht stellte auf Grund der komplexeren Wannenform und den notwendigen Aufsprühparametern (relativ großer Abstand, notwendige Vorschubgeschwindigkeit) im Gegensatz zu den einfachen Flachproben eine größere Herausforderung dar. Um die Kontaktschichten mittels des thermischen Spritzens automatisiert auch auf dreidimensional geformten Bauteilen aufbringen zu konnten, musste der Spritzstrahl in Abhängigkeit der jeweiligen Spritzparameter, wie z.B. Bewegungsrichtung, Stromstärke, Überfahrgeschwindigkeit usw. qualifiziert und quantifiziert werden. Ein Heizschichtauftrag mit Bewegungsrichtung sowohl quer als auch längs zur Form wurde erprobt. Die bei diesen Versuchen erfassten Daten dienten wiederum als Eingangsdaten für die Planung und Optimierung einer optimalen Beschichtungstrajektorie zur Erzeugung einer gleichmäßigen Schichtdicke und Qualität über die gesamte zu beschichtende Fläche.
Das Ergebnis ist letztendlich eine programmierte, robotergesteuerte Prozesskette, in der nacheinander die einzelnen Schichten aufgetragen werden.
Nähere Information über das Projekt können Sie auf der offiziellen Projekt-Homepage bekommen:
http://www.forschungsprojekt-karbowerk.de
Bewegungsrichtung quer. Häufige Anpassung der räumlichen Ausrichtung.
Beschichtungsrichtung längs. Ein gleichmäßigeres Ergebnis ist durch weniger Ausrichtungswechsel zu erwarten
- Ermittlung und Planung von den Trajektorien der Roboterbahnbewegung für die konturnahe 3D-Beschichtung anhand der Geometrie der Werkzeugform;
- Entwicklung eines auf die Aufgabestellung zugeschnittenen Offline-Programmierkonzeptes, welches die Kalibrierung des Industrieroboters, die Vermessung der eingesetzten Mess- und Bearbeitungswerkzeuge sowie das Einmessen der Werkstücke umfasst;
- Ausarbeitung der Automatisierungs- und Steuerparameter durch die Qualifizierung und Quantifizierung des Einflusses der verschiedenen Spritzparameter auf die Ergebnisse des Beschichtungsprozesses;
- Optimierung einer optimalen Beschichtungstrajektorie zur Erzeugung einer gleichmäßigen Schichtdicke und -qualität über die gesamte zu beschichtende Fläche;
- Programmierung der Bewegungsabläufe des zur Beschichtung eingesetzten Roboters mit Hilfe Offline-Programmiersystem FAMOS robotic® direkt anhand der Konstruktionsdaten des Werkstücks und unter Berücksichtigung der ermittelten Spritzparameter;
- Übertrag des erzeugten Bewegungsablaufs auf den Handlingroboter und Ausführung des Beschichtungsvorgangs des realen Bauteils.
- 3D ICOM GmbH,
- Neue Materialien Bayreuth GmbH,
- Future Carbon GmbH,
- VIERLING Production GmbH
- Airbus Stiftungsprofessur für Integrative Simulation und Engineering von Materialien und Prozessen der Universität Bremen.