Um den Anfragen der Luft- und Raumfahrtindustrie gerecht zu werden, komplexe und größere Strukturen mit Fiber Patch Placement zu produzieren, hat Cevotec die FPP-Technologie weiterentwickelt. SAMBA Step L, das bisher größte Mitglied der SAMBA Familie, kann aktuell eine maximale Patchgröße von 200 mm x 300 mm verarbeiten. Das ist das 50-fache Flächenmaß der ursprünglich 20 mm x 60 mm und erweitert erheblich das Spektrum der Komponenten, die mit Fiber Patch Placement hergestellt werden können. Das System ist primär auf die Bauteil- und Prozessentwicklungen der Luft- und Raumfahrtindustrie ausgerichtet.

Fiber Patch Placement hat sich in den vergangenen Jahren bereits im Technologie-Portfolio für die Produktion komplexer Faserverbundbauteile von kleiner bis mittlerer Größe etabliert. Nun wurde das Fertigungsverfahren für die Produktion größerer Bauteile, insbesondere für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, weiterentwickelt.

„Seit der Einführung von größeren Patch-Konzepten für FPP Technologie im Jahr 2018 haben verschiedene Projekte aus der Luft- und Raumfahrt unsere Idee bestätigt, das Konzept signifikant zu erweitern – sowohl in Bezug auf die Größe der Patches als auch der fertigbaren Komponenten. Das bedeutet heute eine Skalierung von Faktor 50 – in Zukunft könnten die Dimensionen noch größer werden“, erklärt Dr. Neven Majic, Executive VP von Cevotec.

Das Projekt „50x“ nimmt bereits seit einigen Monaten im Cevotec Technikum nahe München Gestalt an. In der hier installierten SAMBA Step L Produktionszelle ist der Pick & Place Roboter auf einer Linearachse montiert. „Die erweiterte Reichweite des Roboters erlaubt uns, die üblichen Größen von Flugzeugkomponenten herzustellen“, führt Dr. Majic weiter aus. „Jeweils angepasst an spezifische Bauteilgrößen haben wir auch die Patch-Greifer skaliert und können jetzt Patches bis zur DIN-A4 Größe (ca. 200 mm x 300 mm) verarbeiten.“

Um eine maximale Flexibilität im Entwicklungsprozess zu ermöglichen, können vordefinierte Patches unterschiedlicher Größe und Materialien individuell den definierten Aufnahmepositionen zugeführt werden. Das kontrollierte Ablegen großer Patches auf gekrümmten Oberflächen wird durch einen speziellen Roll-Ablageprozess erreicht. Diese neue Ablagestrategie trägt wesentlich zur Qualität großer Patch-Laminate bei und potenzielle Lufteinschlüsse im Laminat werden je nach Anwendungsfall deutlich reduziert bzw. zuverlässig verhindert.

Die skalierten Patchgrößen von SAMBA Step L werden auch in der FPP-spezifischen Software ARTIST STUDIO durch neue Funktionen unterstützt. Um ein präzises Laminatdesign mit größeren Patches auf gekrümmten Oberflächen zu gewährleisten, wurde die Software um einen integrierten Drapier-Algorithmus erweitert. Damit lassen sich die Kanten der Patches genauer vorhersagen und experimentelle Drapier-Analysen reduzieren.

SAMBA Step L wurde für die Entwicklung automatisierter Legeprozesse für größere Flugzeugstrukturen, wie z.B. zweiachsig gekrümmte Sandwichstrukturen mit Dimensionen von bis zu 2 m x 3 m, entwickelt. Das System kann den anspruchsvollen Materialmix aus Carbon- und Glasfasern, Aramid, Klebefilmen und anderen Materialien verarbeiten, der speziell in Sandwichbauteilen vorkommt. Wie alle SAMBA Systeme verfügt auch SAMBA Step L über eine selbstkorrigierende Prozess- und Platzierungskontrolle in Echtzeit. Dieses Kontrollsystem stellt eine hohe Präzision bei der Platzierung und eine exakte Wiederholgenauigkeit sicher. Zusätzlich wurde ein Kraft-Momenten Sensor verbaut, um die Anpressdrücke bei der Patchablage präzise zu kontrollieren.

„SAMBA Sep L wird ab Frühjahr 2020 in unserem cevoLab, dem Fiber Patch Placement Kompetenzzentrum, für Kundenprojekte zur Verfügung,“ sagt Thorsten Gröne, Geschäftsführer von Cevotec. “Mit SAMBA Sep L machen wir einen großen Schritt nach vorne, um Fiber Patch Placement als Standard-Produktionstechnologie in der Luft- und Raumfahrtindustrie zu etablieren. Wir sehen Anwendungsmöglichkeiten in der Herstellung von Verkleidungsteilen, Gondelstrukturen, Paneele, Kuppelstrukturen und anderen komplexen Bauteilen. Die Möglichkeiten, bei Sandwichstrukturen die nötigen Hilfsmaterialien präzise direkt auf dem Kern zu platzieren und Zwischenkompaktierungen zu eliminieren, erweisen sich als ausgesprochen vielversprechend, um die Kostenstruktur für die nächste Generation komplexer Flugzeugstrukturen nachhaltig zu reduzieren.“

Hersteller von Faserverbundbauteilen können sich jederzeit mit Cevotec in Verbindung setzen, um zu erfahren, wie FPP 20-60% an Produktionskosten und -zeit sparen kann. Cevotec bietet eine Machbarkeits- und Stückkostenanalyse für jede Anwendung im Vorfeld kostenfrei an. Besucher der diesjährigen JEC World (3.-5. März 2020 in Villepinte, France) können in Halle 5 am Stand Q80 persönlich mehr erfahren und sich auch direkt mit dem Cevotec Management austauschen.

Über Cevotec:

Der Münchner Automations-Spezialist Cevotec ermöglicht es Herstellern, komplexe Faserverbund-Bauteile in hoher Stückzahl und Qualität zu fertigen. Mit den SAMBA Systemen, basierend auf der Fiber Patch Placement Technology, bietet Cevotec individuell konfigurierbare Produktionssysteme mit integrierter Prozesskontrolle an. Diese sind besonders für die automatisierte Faserablage bei komplexen 3D Geometrien und Multi-Material Laminaten geeignet. ARTIST STUDIO ist die technologiespezifische CAD-CAM Software zur Laminaterstellung und automatisierten Roboterprogrammierung. Beim Wechsel von manuellen Prozessen auf Fiber Patch Placement können Kosten- und Zeiteinsparungen von 20-60% realisiert werden. Hersteller profitieren zudem von einem umfassenden Service Portfolio, das individuelle Systemanpassungen als auch FE-basierte Komponentenentwicklung beinhaltet.