Leichtbau hat ein großes Marktpotenzial. Gerade die umsatzstarken Branchen, zu denen die Luftfahrt zählt, verwenden Leichtbau-Lösungen, um Ressourcen und Kosten einzusparen. Am Beispiel soll das Potenzial einer viel versprechenden Leichtbau-Lösung gezeigt werden.
Ziel des Verbundvorhabens ist, durch die Flexibilisierung der Abläufe bei der Fertigung komplexer Leichtbaustrukturen aus Faserverbundkunststoffen eine drastische Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Qualität zu erreichen. Dazu wird ein innovatives Verfahren verwendet: die robotergestützte Nähtechnik.
Damit wird die textile Preform-Technik den teilweise gegensätzlichen Anforderungen der Luftfahrt- und Automobilindustrie hinsichtlich Stückzahl, Durchlaufzeit und Fertigungstoleranzen gerecht. Verkürzte Entwicklungszeiten, vereinfachte Umsetzung von Änderungen, Einsatz kostengünstiger Fertigungsvorrichtungen und automatisierter, dokumentierter Fertigungsprozess sollen dies ermöglichen,
Zudem erschließt die Preform-Technik neue Potenziale in anderen Industriesparten. Durch die Interdisziplinarität der technologischen Ansätze und des Projektkonsortiums (Faserverbundtechnologie, Textiltechnik, Robotik/Kybernetik, Bauweisen/Design, Verkehrstechnik) in Forschung und Industrie sind der erfolgreiche Projektablauf und die nachhaltige Nutzung der Ergebnisse bereits absehbar.
Die Hauptaufgabe zur Erreichung dieser Ziele besteht in der Realisierung einer durchgängigen Prozesskette vom Bauteilentwurf bis zur Fertigung. Dies enthält die Schaffung einer Nomenklatur zur Charakterisierung der Nähte im CAD-System, sowie zur Übergabe aller Nahtparameter an ein Offline-Programmiersystem, das automatisch die entsprechenden Roboternähprogramme generiert und eine Simulation des Fertigungsablaufs erlaubt.
Damit die offline erstellten Programme unmittelbar von der Roboternähanlage abgearbeitet werden können, werden die Nähköpfe mit einer Sensorik zur lateralen und vertikalen Bahnkorrektur ausgestattet. Die Anlage kompensiert somit natürlich auftretende Toleranzen (z.B. Absolutgenauigkeit des Roboters, Wärmedehnungen, Positioniergenauigkeit des Werkstücks, Toleranzen der Vorrichtung) autonom, was neben der Zeitersparnis durch Wegfall einer manuellen Bahnkorrektur auch drastische Kosteneinsparungen durch reduzierte Toleranzforderungen im Vorrichtungsbau bedeutet.
Ein weiterer wichtiger Aspekt im Hinblick auf die Serienfertigung genähter Preforms ist die Qualitätssicherung der Naht. Hierzu wird speziell ein System zur Qualitätssicherung (QS) entwickelt, das die Naht, deren Position und die Verzerrung des vernähten Materials überwacht und dokumentiert.
Die Erzeugung einer endkonturgenauen textilen Preform stellt eine besondere Herausforderung dar, insbesondere wenn die Zuschnitte während der Verarbeitung umgeformt (drapiert) werden. Daher werden im Rahmen des Projekts Laser-Schneidesysteme zur exakten Bearbeitung von Bauteilkanten und Ausschnitten untersucht. Die Entwicklung von Formwerkzeugen zur automatisierten Beschickung und Entformung rundet das Aufgabenspektrum ab. Aufgrund der hohen Komplexität (Hinterschneidungen) von Bauteilen ist die Entwicklung von neuen RTM-Werkzeugen mit Schiebertechnologie notwendig. Die Problematik von Faserverzügen bzw. Dichtheiten (Vakuum und Druck) wird gelöst. Für weitere Kostenreduktionen wird versucht, Bauteile mit endkonturnahen Geometrien zu fertigen, wodurch ein anschließender Fräsprozess vermieden werden soll. Die gesamte Prozesskette wird schließlich anhand von beispielhaften Strukturbauteilen aus den Bereichen Automobil und Luftfahrt verifiziert und bewertet.
Das Förderprojekt „Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Herstellung faserverstärkter Bauteile“ ist Teil des deutsch-österreichischen Projektverbunds „REDUX – Realisierung einer durchgängigen Prozesskette zur effizienten Produktion von CFK-Strukturen in textiler Preform-/RTM-Technik“.
Das Verbundprojekt wird auf deutscher Seite vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms „Innovationen als Schlüssel für Nachhaltigkeit in der Wirtschaft“ gefördert und vom Projektträger im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (PT-DLR) betreut. Das österreichische Teilprojekt wird gefördert durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG).
Ziel des Verbundvorhabens ist, durch die Flexibilisierung der Abläufe bei der Fertigung komplexer Leichtbaustrukturen aus Faserverbundkunststoffen eine drastische Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Qualität zu erreichen. Dazu wird ein innovatives Verfahren verwendet: die robotergestützte Nähtechnik.
Damit wird die textile Preform-Technik den teilweise gegensätzlichen Anforderungen der Luftfahrt- und Automobilindustrie hinsichtlich Stückzahl, Durchlaufzeit und Fertigungstoleranzen gerecht. Verkürzte Entwicklungszeiten, vereinfachte Umsetzung von Änderungen, Einsatz kostengünstiger Fertigungsvorrichtungen und automatisierter, dokumentierter Fertigungsprozess sollen dies ermöglichen,
Zudem erschließt die Preform-Technik neue Potenziale in anderen Industriesparten. Durch die Interdisziplinarität der technologischen Ansätze und des Projektkonsortiums (Faserverbundtechnologie, Textiltechnik, Robotik/Kybernetik, Bauweisen/Design, Verkehrstechnik) in Forschung und Industrie sind der erfolgreiche Projektablauf und die nachhaltige Nutzung der Ergebnisse bereits absehbar.
Die Hauptaufgabe zur Erreichung dieser Ziele besteht in der Realisierung einer durchgängigen Prozesskette vom Bauteilentwurf bis zur Fertigung. Dies enthält die Schaffung einer Nomenklatur zur Charakterisierung der Nähte im CAD-System, sowie zur Übergabe aller Nahtparameter an ein Offline-Programmiersystem, das automatisch die entsprechenden Roboternähprogramme generiert und eine Simulation des Fertigungsablaufs erlaubt.
Damit die offline erstellten Programme unmittelbar von der Roboternähanlage abgearbeitet werden können, werden die Nähköpfe mit einer Sensorik zur lateralen und vertikalen Bahnkorrektur ausgestattet. Die Anlage kompensiert somit natürlich auftretende Toleranzen (z.B. Absolutgenauigkeit des Roboters, Wärmedehnungen, Positioniergenauigkeit des Werkstücks, Toleranzen der Vorrichtung) autonom, was neben der Zeitersparnis durch Wegfall einer manuellen Bahnkorrektur auch drastische Kosteneinsparungen durch reduzierte Toleranzforderungen im Vorrichtungsbau bedeutet.
Ein weiterer wichtiger Aspekt im Hinblick auf die Serienfertigung genähter Preforms ist die Qualitätssicherung der Naht. Hierzu wird speziell ein System zur Qualitätssicherung (QS) entwickelt, das die Naht, deren Position und die Verzerrung des vernähten Materials überwacht und dokumentiert.
Die Erzeugung einer endkonturgenauen textilen Preform stellt eine besondere Herausforderung dar, insbesondere wenn die Zuschnitte während der Verarbeitung umgeformt (drapiert) werden. Daher werden im Rahmen des Projekts Laser-Schneidesysteme zur exakten Bearbeitung von Bauteilkanten und Ausschnitten untersucht. Die Entwicklung von Formwerkzeugen zur automatisierten Beschickung und Entformung rundet das Aufgabenspektrum ab. Aufgrund der hohen Komplexität (Hinterschneidungen) von Bauteilen ist die Entwicklung von neuen RTM-Werkzeugen mit Schiebertechnologie notwendig. Die Problematik von Faserverzügen bzw. Dichtheiten (Vakuum und Druck) wird gelöst. Für weitere Kostenreduktionen wird versucht, Bauteile mit endkonturnahen Geometrien zu fertigen, wodurch ein anschließender Fräsprozess vermieden werden soll. Die gesamte Prozesskette wird schließlich anhand von beispielhaften Strukturbauteilen aus den Bereichen Automobil und Luftfahrt verifiziert und bewertet.
Das Förderprojekt „Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Herstellung faserverstärkter Bauteile“ ist Teil des deutsch-österreichischen Projektverbunds „REDUX – Realisierung einer durchgängigen Prozesskette zur effizienten Produktion von CFK-Strukturen in textiler Preform-/RTM-Technik“.
Das Verbundprojekt wird auf deutscher Seite vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms „Innovationen als Schlüssel für Nachhaltigkeit in der Wirtschaft“ gefördert und vom Projektträger im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (PT-DLR) betreut. Das österreichische Teilprojekt wird gefördert durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG).
