Wie man die Produktion von Sandwich-Panels automatisiert

In einem unserer letzten Blogartikel haben wir bereits das öffentlich geförderte Forschungsprojekt ACoSaLUS (automated composite sandwich lay-up system) und die neuesten Entwicklungen vorgestellt. In den letzten Monaten haben die Projektpartner weitere Fortschritte gemacht, über die wir gerne berichten. Cevotec hat sich auf die Optimierung des Laminatdesigns und des Patch-Placement-Prozesses, sowie auf das robotergestützte, automatisierte Handling von Wabenkernen konzentriert. Außerdem wurde die optische Post-Placement-Inspektion der Patches mit Hilfe von KI weiter verbessert.

Um einen vollständig automatisierten Legeprozess zu ermöglichen, haben wir im Rahmen dieses gemeinsamen Projekts unsere Fiber Patch Placement Technologie weiterentwickelt und erfolgreich die „first skin“ Patches direkt auf dem stark gekrümmten Werkzeug abgelegt (siehe Video unten). Dabei wurde die Rolling Motion Funktion unseres Roboters eingesetzt. Rolling Motion ist eine rollierende Bewegung des 6-achsigen Legeroboters, um Patches präzise auf hochkomplexen, konvex geformten Teilen zu platzieren. Die Bewegung des Roboters folgt einer Kurve mit unterschiedlichen Oberflächennormalen für jeden Punkt der Kurve. Um diese genaue Ablage zu unterstützen, wurde auch unser Greifer optimiert und verfügt nun über eine flexible Vakuum- und „Blow-off“-Steuerung. Derzeit optimieren wir die Parameter des Ablageprozesses, um die Produktion des Demonstrators vorzubereiten.

Wir haben auch unsere optische Patch-Qualitätskontrolle verbessert und eine KI-gestützte Post-Placement Prüfung entwickelt, um den strengen Fertigungsspezifikationen und Qualitätsanforderungen unserer Kunden aus der Luft- und Raumfahrt gerecht zu werden. Nachdem wir das neurale Netz der KI trainiert haben, kann das System nun Kanten erkennen und verschiedene Materialien korrekt zuordnen. Dadurch kann das Bildverarbeitungssystem eine erfolgreiche Patch-Platzierung und auch FOD und andere Defekte erkennen. Wie auf dem Bild unten zu sehen ist, kann das System zwischen verschiedenen Materialien unterscheiden, z. B. Wabenkern (incl. „Hard Point“ an Montagepunkten) sowie UD- und Gewebepatches. Die neuen Features der optischen Qualitätskontrolle werden im Produktionsprozess des Demonstrators getestet.

Letztes Jahr haben wir bereits unseren innovativen, zum Patent angemeldeten Wabengreifer vorgestellt, der Wabenkerne automatisch aufnehmen kann. Nach erfolgreichen Tests haben wir den Greifer in unser SAMBA-Produktionssystem integriert. Der 6-Achs-Roboter ist nun in der Lage, den Wabenkern vollautomatisiert aufzunehmen und präzise auf die Werkzeugform abzulegen (siehe Video unten). Damit ist es möglich, einen weiteren, bislang nicht automatisierbaren Prozessschritt in die FPP-Fertigung von Sandwichbauteilen zu integrieren. Ein sehr kritischer, manueller Prozess bei der Herstellung von Sandwichbauteilen aus Verbundwerkstoffen kann damit entfallen, was die Reproduzierbarkeit, Fertigungsqualität und die Wirtschaftlichkeit weiter erhöht.

Das Projekt befindet sich in seiner Endphase und wird bis Jahresende abgeschlossen werden. Den im Rahmen dieses Projekts produzierten Demonstrator werden wir auf kommenden Messen in der zweiten Jahreshälfte ausstellen – wir halten Sie dazu auf dem Laufenden!

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.