Über die Automatisierung komplexer Sandwich-Panels für die Luft- und Raumfahrt

Letztes Jahr haben wir das Förderprojekt ACoSaLUS (automated composite sandwich lay-up system) zusammen mit GKN Aerospace Deutschland GmbH, TUM – Lehrstuhl für Carbon Composites, SGL Carbon, der Hochschule Augsburg und der Vabatec GmbH gestartet. Wie der Name des Projekts verrät, ist das Ziel, die Produktion von Sandwichbauteilen aus Faserverbundwerkstoffen zu automatisieren. Dazu werden neue Fertigungs- und Steuerungskomponenten und -verfahren entwickelt und getestet. Wie bereits in einem unserer letzten Newsletter und in unserem Projekt-Twopager vorgestellt, befassen wir uns bei Cevotec sowohl mit Software- als auch Hardware-Entwicklungen. Nach mehr als einem Jahr Projektarbeit wollen wir Sie nun über die aktuellen Entwicklungen informieren.

Eines der Projektziele ist die signifikante Steigerung der Netto-Legegeschwindigkeit für Wabenkern-Sandwich-Strukturen durch die Weiterentwicklung unserer Fiber Patch Placement (FPP) Technologie. Neben der Verbesserung des Legeprozesses arbeiten wir an einem flexiblen Fertigungsverfahren, um Wabenkerne präzise auf komplexen Geometrien zu platzieren, um dadurch die Gesamtproduktivität zu erhöhen und die Zykluszeit zu reduzieren. Im Moment konzentrieren wir uns auf die Erweiterung unserer eigenentwickelten Greifertechnologie. Wir arbeiten an einem speziellen Greifer für Wabenkerne und an der Implementierung einer aktiven Kraftrückkopplungsfunktion, um den Anpressdruck während des Ablegeprozesses zu optimieren.

Im Rahmen des Förderprojekts wollen wir auch die Weiterentwicklung einer automatischen Qualitätskontrolle für unseren FPP-Prozess vorantreiben. Das Ziel ist es, eine optische Kontrolle und Qualitätssicherung der Faserablage zu ermöglichen und direkt nach der Ablage eventuelle Defekte im Laminat zu erkennen. Unsere Anlagen können bereits verschiedene Arten von Patches und Materialien mit sehr hoher Genauigkeit auf Patchebene identifizieren. Das Erkennen und Überprüfen von Patch-Überlappungen ist allerdings noch eine Herausforderung, insbesondere wenn die Patches „schwarz auf schwarz“ abliegen. Aktuell untersuchen wir dazu maschinelles Lernen auf Basis neuronaler Netzwerke, um komplexe Szenarien zu bewältigen, wie beispielsweise die Erkennung von unidirektionalen, parallel zueinander angeordneten Patches. Im nächsten Schritt wird unser Team zusammen mit Partnern einen Prototyp des optischen Qualitätskontrollsystems für die Patchablage entwickeln.

Bis zum Ende des Projekts im Juni 2023 wollen wir einen vollautomatischen Legeprozess für Sandwichbauteile mit unserer FPP-Technologie getestet und bewertet haben, einschließlich fortschrittlicher In-Line-Inspektionsroutinen, mit dem Ziel, die Entwicklungen in die Serienproduktion der Luft- und Raumfahrt zu übertragen. Wir halten Sie über weitere Entwicklungen und die Resultate dieses spannenden Projekts auf dem Laufenden!

Über Cevotec

Der Münchner Automations-Spezialist Cevotec bietet mit SAMBA und ARTIST STUDIO eines der modernsten Faserverbund-Produktionssysteme weltweit an. An der Schnittstelle zwischen Faserverbund, Maschinenbau und Software entwickelt das Unternehmen Produktionsanlagen und Software auf Basis der Fiber Patch Placement (FPP) Technologie. Die besonders für die automatisierte Faserablage bei komplexen 3D Geometrien geeigneten Anlagen verarbeiten neben Carbonfasern auch Glasfasern, Klebefilme sowie weitere technische Fasern und sind damit für eine Vielzahl von Anwendungen einsetzbar. Die Flexibilität wird insbesondere von Kunden aus der Luftfahrt und Medizintechnik sehr geschätzt, die 20%-60% an Kosten und Zeit sparen beim Wechsel von manuellen Prozessen auf FPP.

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (Förderkennzeichen LABAY113C). Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.