KUKA manipuluje s díly vyztu?enými uhlíkovými vlákny u DLR

CFK Nord ve Stade byla zalo?ena jako samostatné moderní výzkumné st?edisko pro firmy zabývající se výrobou díl? z plastu zesíleného uhlíkovými vlákny. Jedním z u?ivatel? je Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR). Spole?ně s KUKA vyvinula DLR automatizované výrobní za?ízení pro ú?ely výzkumu.

Vychozí situace

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) si dalo za cíl vyvinout efektivní vyrobní technologie pro díly vyztu?ené uhlíkovymi vlákny. Na nové, 45 metr? dlouhé, vyrobní lince vznikají díly vyztu?ené uhlíkovymi vlákny - nap?íklad ?ebra – plně automaticky. Dosud byla vyroba díl? pro letadla vyztu?ená uhlíkovymi vlákny velmi drahá a spojená s vysokymi nároky na ru?ní práci. DLR, jako ?istě vyzkumné za?ízení, by to chtělo pro budoucí generace letadel změnit.

Díl vyztu?eny uhlíkovymi vlákny je lehky a stabilní, ov?em vysoké po?adavky vyrobc? letadel budou splněny jen tehdy, kdy? bude cely pr?běh procesu a tím i kvalita reprodukovatelná. Nebo?, na rozdíl od hliníku, m??e mít díl vyztu?eny uhlíkovymi vlákny velmi rozdílnou kvalitu, kdy? nejsou nap?íklad směry vláken optimálně polo?eny nebo do vrstveného materiálu proniká p?es ?ezné hrany vlhkost. Mimoto nejsou na materiálu zevně vidět p?ípadná mechanická po?kození. Proto se musí p?i vyrobě dbát na maximální p?esnost.

úloha

Na zku?ební lince se vyrábí objemové díly s obrysy blízkymi kone?nému produktu ve tvaru ?eber, které v letadle zevnit? stabilizují trup. Jedná se o automatickou vyrobu textilních p?edlisk? (polotovar?) a také jejich olemování a pozděj?í napu?tění tekutou epoxidovou prysky?icí. V procesu, ktery tomuto p?edchází, se odvinují r?zná pot?ebná surová vlákna z rolí a ?eza?kou (s poháněnym kotou?ovym no?em) se p?edem p?ipraví. Pak se polotovary skladují v p?íslu?nych zasouvacích p?ihrádkách zásobníkového systému a? do okam?iku pou?ití. Senzorika byla u celého projektu zvlá?tní vyzvou, nebo? po?adovanou kvalitu produktu lze zajistit jen tehdy, kdy? poloha a úhel vláken p?esně odpovídá zadání. Integrovaná senzorika na bázi ví?ivych proud? vizualizuje a vyhodnocuje úhly vláken. Celkově se aktuálně vyrobené díly v tomto vyzkumném za?ízení skládají a? z 26 vrstev uhlíkovych vláken.

Celkově se vyrobené díly skládají a? z 26 vrstev uhlíkových vláken.

Linka musí byt flexibilní, nebo? se jedná o vyzkumné zakázky a ne o skute?nou sériovou vyrobu. Bylo rozhodující, aby bylo mo?no koncepce linky i programování snadno změnit. Vyměny nástroj? musí fungovat rychle a jednodu?e a také programování robot? by mělo byt intuitivní. Studenti by měli byt schopni po krátké době zau?ení realizovat na za?ízení nové úkoly/produkty. To je rovně? d?le?ité i pro pou?ití v praxi, nebo? st?edně velké dopravní letadlo je vybaveno asi 140 ?ebrovymi segmenty, z nich? ?asto nebyvají ani dva identické.

?e?ení

O automatizaci, provedenou firmou KUKA, se stará robot, ktery odstraňuje 2D vrstvu, aby se dosáhlo po?adovaného 3D obrysu. K tomu je vybaven podava?em, ktery v?dy uchopí jen jeden p?í?ez. Poloha p?í?ezu na pomocné odkládací plo?e je monitorována systémem zpracování obrazu. Po tvá?ení odlo?í robot p?edlisek na nástroj konsolida?ní stanice. Nástroj z hliníku má vyfrézované obrysy a je upevněn na podstavci, ktery je vybaven rozhraním k posuvnému stolu konsolida?ní stanice. Konsolida?ní stanice se skládá z membránového lisu s pohyblivym lisovacím stolem. Infra?ervenym zá?ením se p?edlisek zah?eje a roztaví se prá?kové pojivo na textilu, aby se stabilizoval svazek vrstev.

Infra?erveným zá?ením se roztaví prá?kové pojivo na textilu, aby se stabilizoval svazek vrstev

Po tomto tvá?ecím pracovním kroku p?emístí manipula?ní robot konsolidovany p?edlisek do formy pro p?esné olemování. Manipula?ní robot se pohybuje po lineární ose umístěné ve vy?ce, aby byla v hale maximální volnost pohybu. Robot spojuje jednotlivé procesní stanice. Programování dráhy robotu probíhá v re?imu offline na základě CAD dat obrobku a softwaru na programování dráhy fastCURVE od firmy Cenit. P?es p?íslu?né rozhraní umo?ňuje ?ídicí jednotka KRC ROBOTstar firmy Reis plynulou, velmi p?esnou dráhu, nejedná se jen o nau?eny pohyb z bodu do bodu. Tak lze naprogramovanou dráhu i dodate?ně posunout o ur?itou hodnotu. Díky vyběru optimálního ?ezného nástroje je mo?né velmi p?esně ?ezat ultrazvukovym no?em bez ovlivnění okolního materiálu.

Ji? po několika málo rozhovorech nám bylo jasné, ?e firma z Obernburgu neprojektuje automatizaci velkoobjemových komponent? poprvé. Vedoucí projektu byli schopni vidět jednotlivé aspekty procesu výroby p?edlisk? velmi modulárně a na základě standardních komponent p?edstavit logickou koncepci.

Sven Torstrick, vedoucí projektu ve st?edisku pro výrobní technologie lehkých konstrukcí u DLR

Manipula?ní technika pro manipulaci díl? vyztu?ených uhlíkovými vlákny

Vyhledat systémového partnera KUKA

Zde si m??ete vyhledat vhodného partnera pro své odvětví ?i ?e?ení problému.