Lokale Verstärkung mit Verfahren der Luftfahrttechnik

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wbk Institut für Produktionstechnik Universität Karlsruhe (TH)

Zum Einsatz automatisierter Legeverfahren zur lokalen Verstärkung von im RTM-Verfahren hergestellten Bauteilen existieren allerdings derzeit wenige Ansätze. Am wbk Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wurde daher ein robotergeführter Legekopf zur Ablage trockener Faserstränge sowie zur Faserfixierung mit einem neuartigen Verfahren entwickelt.

Faserfixierung als Herausforderung für hohe Ablegeraten

Für die Anwendung automatisierter Legeverfahren im RTM-Prozess müssen in erster Linie hohe Ablegeraten realisiert werden. Dies lässt sich durch große Ablagebreiten und eine hohe Legegeschwindigkeit erreichen. Um den Verschnitt zu minimieren und ein endkonturnahes Ablegen zu ermöglichen, müssen verschiedene Rovingbreiten sowie ein endkonturnahes Abtrennen der Rovings möglich sein.

Zur Ablage enger Radien ist ein aktiver Vorschub jedes einzelnen Rovings notwendig. Eine große Herausforderung bei der Ablage trockener Fasern ist die Faserfixierung, weil sie derzeit die erreichbaren Legegeschwindigkeiten stark begrenzt.

Hohe Anpassungsflexibilität aufgrund des modularen Aufbaus

Der am Institut entwickelte Legekopf ist für die parallele Ablage von bis zu vier Rovings ausgelegt. Verarbeitet werden Rovings mit einer variablen Breite von 3 und 15 mm je Roving. Somit sind Ablagebreiten von 3 bis 60 mm möglich. Jeder Roving wird von einem getrennt angesteuerten Motor angetrieben. Durch vier separate Schneidsysteme lassen sich die Rovings einzeln abtrennen und somit ein endkonturnahes Ablegen erreichen.

Der entwickelte Legekopf ist modular aufgebaut. Das ermöglicht ein einfaches Austauschen einzelner Teilsysteme. Dadurch lässt sich der Legekopf schnell und einfach rekonfigurieren. Folglich erreicht er eine hohe Flexibilität in potenziellen Anwendungsbereichen. So können die einzelnen Module Materialspulen und -zuführung, Faserantrieb, Faserführung, Schneidsystem, Anpressrolle sowie die Einheit zur Faserfixierung ausgetauscht werden. Linearführungen und Anpresszylinder sorgen für einen stufenlos einstellbaren Druck der Anpressrolle auf die abgelegten Rovings. Durch eine Schnellkupplung lässt sich der Legekopf mit dem verwendeten Industrieroboter verbinden.

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