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Flechttechnik CFK-Handhabungsgerät macht das Leben leichter

| Autor/ Redakteur: Peter Middendorf, Frieder Heieck, Stefan Carosella und Karin Birkefeld / Peter Königsreuther

In vielen Branchen gilt es heute, die bisher eingesetzten Komponenten durch solche zu substituieren, die leichter und mindestens ebenso stabil sind. Nun gibt es ein CFK-Handhabungsgerät, das nur noch ein Drittel des Vorgängers aus Stahl wiegt.

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Composite-Teile müssen nicht teuer sein Mit der Flechttechnik steht eine rentabler Prozess für die Herstellung von Faserverbundbauteilen zur Verfügung, die nicht nur in den Kreis der Exklusivlösungen gehören. Das beweist ein so gefertigtes CFK-Handhabungsgerät.
Composite-Teile müssen nicht teuer sein Mit der Flechttechnik steht eine rentabler Prozess für die Herstellung von Faserverbundbauteilen zur Verfügung, die nicht nur in den Kreis der Exklusivlösungen gehören. Das beweist ein so gefertigtes CFK-Handhabungsgerät.
(Bild: IFB)

Handhabungsgeräte sind Arbeitsmittel, die zur manuellen Bewegung von Gewichten innerhalb eines bestimmten Aktionsradius dienen und die beispielsweise zum Aufheben und Absetzen von Werkzeugen in der Automobilmontage genutzt werden. Bedient werden sie von einem Arbeiter, der das zu hebende Element über eine am Kran montierte Seilwinde in der Schwebe hält und mithilfe der eigenen Muskelkraft durch die Luft transportiert. Dabei müssen außer der Nutzlast selbst auch die Auslegerarme des Handhabungsgerätes beschleunigt und abgebremst werden, was eine zusätzliche Belastung für den Arbeiter darstellt.

Der Herausforderung, für die Firma Zaschesitec GmbH ein Handhabungsgerät in Faserverbundbauweise bis zur Serienreife zu entwickeln, nahm sich das Institut für Flugzeugbau (IFB) der Universität Stuttgart an. Das Ergebnis ist ein im Vergleich zur bisherigen Variante aus Stahl, um 70 % leichterer Kran, der im täglichen Einsatz eine optimale Ergonomie für das bedienende Personal bietet. Möglich wurde dieser Erfolg durch den Einsatz eines innovativen Fertigungsverfahrens – der robotergestützten Umflechttechnik.

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Leichtbaukomponente schont die Mitarbeiter

Besonders beim Hantieren mit Gewichten unter 50 kg kommt das Eigenwicht des Krans als muskelbelastender Effekt zum Tragen Das ist beim einmaligen Umgang mit dem Kran in der Regel kein Problem; werden die Arbeitsvorgänge an einem einzigen Tag aber viele Hundert Male wiederholt, dann bedeutet jedes Kilo Mehrgewicht ein ergonomisches Defizit. Das Ziel war es deshalb, die Massenträgheit des Handhabungsgeräts durch den Einsatz von Leichtbaustrukturen auf ein möglichst ausgereiztes Minimum zu reduzieren und dadurch die Arbeitsabläufe bequemer und auf Dauer gesehen effizienter zu machen.

Dieser Aufgabe hat sich das Institut für Flugzeugbau zusammen mit dem Kranbauer gestellt. Für das Projekt konnten die wissenschaftlichen Mitarbeiter auf jahrzehntelange Leichtbauerfahrung aus den Bereichen Flugzeug- und Automobilbau zurückgreifen; und sie waren in der Lage, ein Handhabungsgerät in CFK/RTM-Bauweise (ein carbonfaserverstärktes Kunststoffteil, mit dem Resin Transfer Moulding hergestellt) bis zur Serienreife zu entwickeln.

Neben der faserverbundgerechten Konstruktion und Auslegung stellte insbesondere die für später ins Auge gefasste Zulassung als praxistaugliches Krangerät eine wesentliche Herausforderung während der Entwicklung dar. Da das Gerät in unmittelbarer Umgebung von Menschen betrieben werden sollte, galten sehr hohe Anforderungen an die Funktionssicherheit der Gesamtstruktur. Der Projektleitung war bewusst, dass die einzigen heutzutage akzeptierten Zulassungskriterien für sicherheitsrelevante Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen aus dem Flugzeugbau stammen. Hinterlegt sind sie in einer Richtlinie der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (EASA). Die an das Handhabungsgerät angepasste Systematik beinhaltet die Prüfung des Materials auf der sogenannten Couponebene, die Simulation der Struktur, mechanische Tests einzelner Subkomponenten sowie verschiedene statische und dynamische Prüfungen des Gesamtsystems.

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