Composite-Entwicklung Automatisiertes Composite-Sandwich-Lay-Up-System

Cevotec startet mit Partnern aus Industrie und Forschung ein, wie es heißt, wegweisendes F&E-Projekt in Sachen vollautomatisierte Produktion von Composite-Sandwich-Bauteilen.

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Der Automatisierungsspezialist Cevotec bietet mit Samba und Artist Studio zu den modernsten Faserverbund-Produktionsanlagen weltweit gehörende Systeme an. An der Schnittstelle zwischen Faserverbund, Maschinenbau und Software entwickeln die Münchner Maschinen und Software für den Prozess Fiber Patch Placement (FPP).

Zum neuen Projekt mit dem Akronym „ACoSaLUS“ erklären die Spezialisten, dass das kontinuierliche Bestreben, Emissionen in der Luft- und Raumfahrtindustrie zu reduzieren, zu breiteren Einsatz von Faserverbundwerkstoffen und Sandwichstrukturen geführt hat. Hieraus kam der Impuls für neue Prozessentwicklungen und Teilezertifizierungen, heißt es weiter. Faserverbundwerkstoffe, insbesondere Sandwichstrukturen, bieten laut Cevotec nämlich ganz spezifische Vorteile. Doch bis heute seien diese stark abhängig von der Qualität manueller Fertigungsmethoden und mehrfachen, nachträglichen Prüfschritten, um die Sollqualität abzusichern. Durch die Weiterentwicklung des automatisierten FPP-Lay-up-Prozesses mit verbesserten On-line-Inspektionsmöglichkeiten will Cevotec nun die Produktion dieser Komponenten günstiger und besser kontrollierbar machen. Und zwar gemeinsam mit GKN Aerospace Deutschland GmbH, TUM - Lehrstuhl für Carbon Composites, SGL Carbon, der Hochschule Augsburg. Fördergelder kommen vom Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie.

Keine Handarbeiten mehr und stark erhöhte Legeleistung

FPP sei einzigartig darin, Fasern auf Oberflächen mit mehrfachen Krümmungen zu legen. Die Cecotec-Spezialisten nebst Projektpartner wollen das auf das automatisierte Legen kompletter Sandwichbauteile inklusive der Kernmaterialien ausweiten, so die Hauptziele des Vorhabens. Genauer gesagt will man sind die Netto-Legegeschwindigkeit um den Faktor 7 bis 10 erhöhen, so dass die Leistung auf rund 15 Quadratmeter pro Stunde getrieben wird. Der manuelle Aufwand soll dabei quasi auf null gedrosselt werden.

Im Jahr 2023, zum Ende des Projekts, will Cevotec dann die Netto-Legegeschwindigkeit in genannter Weise erhöht und einen vollautomatischen Legeprozess für Sandwich-Bauteile mittels Fiber Patch Placement-Technologie entwickelt haben. Das beinhaltet fortschrittliche On-line-Inspektionsroutinen und eine sich selbst anpassende Prozesskontrolle sowie weiterentwickelte Legeroutinen und das automatisiertes Ablegen der Kernmaterialien.Im Fokus steht dabei die Entwicklungen in die Serienfertigung der Luft- und Raumfahrt zu übertragen.

Prozessoptimierungen bis zur Sandwich-Qualitätssicherung

Der Aufgabenbereich von Cevotec umfasst sowohl Software- als auch Hardware-Entwicklungen. Als Erstes werde der Patch-Placement-Prozesses optimiert. Die Münchner werden dazu eine aktive Kraftrückkopplungsfunktion auf einem bereits vorhandenen Roboter implementieren, um, wie es weiter heißt, die Kompaktierungskräfte während des Lay-up-Prozesses in idealer Weise zu kontrollieren. Dabei verbessert man gleichzeitig die proprietäre, also hauseigene, Greifertechnologie, erläutert Richard Carle, Projektleiter bei Cevotec.

Mit der Hochschule Augsburg arbeitet man an die Legeplanungs- und Simulationsalgorithmen optimieren, um die Gesamtzykluszeit pro Bauteil zu verkürzen und dabei auch die Qualität der Festigkeitsvorhersagen zu erhöhen. Um sicherzustellen, dass die produzierten Bauteile den strengen Fertigungsspezifikationen entsprechen, die von Kunden aus der Luft- und Raumfahrt gefordert werden, wird Cevotec auch noch ein Bildverarbeitungssystem entwickeln. Damit sollen die Laminate der ersten und zweiten Haut während des Legeprozesses geprüft werden können. Diese Aufgabe wird in enger Zusammenarbeit mit der GKN Aerospace GmbH und der Vischeck GmbH geschehen.

Auch neue Prepreg-Rezepturen, die von der SGL Carbon entwickelt wurden, werden im Rahmen des Projekts getestet, um ihren Einsatz auf Cevotec-Anlagen zu optimieren. Darüber soll hinaus eine greiferbasierte Applikationstechnik für von der Vabatec GmbH neu entwickelte Vakuumhilfsmittel erarbeitet werden.

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