Prozesssicheres Absortieren von Faserverbundtextilien

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Projektgruppe RMV

Zur Validierung der Konstruktion wurde ein Prototyp aufgebaut, der eine quadratische Fläche mit einer Kantenlänge von 120 mm umfasst. Auf der Fläche wurden insgesamt 25 Saugstellen untergebracht, sodass sowohl in X- als auch in Y-Richtung der Abstand zwischen zwei Saugstellen 25 mm beträgt. Insofern können Bauteile mit Konturgrößen von mindestens 25 mm absortiert werden (Bild 1). Anhand dieses Prototyps wurden Versuche zur Prozessstabiliät, Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit anhand unterschiedlicher Geometrien durchgeführt. Aus den Versuchen zeigte sich, dass die erarbeiteten Konzepte erfolgreich umgesetzt werden konnten und ein für industrielle Anwendungen stabiles automatiertes Absortieren gewährleistet werden kann.

Auflösung von 3,2 Saugstellen je Quadratdezimeter

Nach der erfolgreichen Umsetzung des Systems soll für eine beispielhafte Greiffläche eine mögliche Konfiguration betrachtet werden und eine Charakterisierung des Systems vorgestellt werden. Als beispielhafte Geometrie wird eine rechteckige Fläche mit den Abmessungen 210 mm × 297 mm gewählt. Für spezielle Anwendungen ist dafür mit dem vorgestellten System eine maximale Auflösung von 88 unabhängig einstellbaren Saugstellen möglich. Für diesen Anwendungsfall ergibt dies eine Auflösung von 3,2 Saugstellen je Quadratdezimeter, wobei die kleinste Bauteilkontur 2,5 cm betragen darf. Für dieses Szenario lässt sich ein mögliches Saugmodul folgendermaßen charakterisieren:

• Leistungsaufnahme für den Lüfter und die Steuerung im Saugbetrieb (bei 230 V Eingangsspannung): 500 W.

• Luftdurchsatz pro Minute 280 l/min.

• Lautstärke im stationären Betrieb: 60 dB.

• Gewicht: 10 kg.

Im nächsten Schritt wird gemeinsam mit verschiedenen Partnern aus der Industrie der individuelle Anwendungsfall analysiert und die Möglichkeit der Einsetzbarkeit untersucht und anwendungsspezifisch umgesetzt. Ziel ist es, den Entwicklungsprozess bis zum Einsatz in der Serienfertigung zu begleiten, um so den Automatisierungsgrad in der CFK-Fertigung zu steigern und einen wirtschaftlichen Einsatz in neuen Anwendungsfeldern zu ermöglichen. MM

Literatur

[1] Neitzel, M.; Mitschang, P.; Breuer, U.: Handbuch Verbundwerkstoffe. Werkstoffe, Verarbeitung, Anwendung. 2. Auflage München: Hanser, 2014.

[2] Klein, B.: Leichtbau-Konstruktion. Berechnungsgrundlagen und Gestaltung. 9. Auflage. Wiesbaden: Vieweg + Teubner, 2011.

[3] Ehrenstein, G. W.: Faserverbund-Kunststoffe. Werkstoffe, Verarbeitung, Eigenschaften. 2. Auflage. München: Hanser, 2006.

[4] Reinhart, G.; Ehinger, C. A.; Straßer, G.: Ansteuerungsentwicklung für ein roboterbasiertes, flexibles Handhabungswerkzeug zum automatisierten Absortieren von Zuschnitten. In: Entwurf mechatronischer Systeme. HNI-Verlagsschriftenreihe Bd. 272, 2010, S. 157–169.

[5] Ehinger, C. A.: Automatisierte Montage von Faserverbund-Vorformlingen. Dissertation, TU München, 2012.

[6] Strasser, G.: Greiftechnologie für die automatisierte Handhabung von technischen Textilien in der Faserverbundfertigung. Dissertation, TU München, 2011.

* M.Eng. Simon Berger, B.Eng. Albrecht Lottermoser und Dipl.-Ing. Johannes Graf sind wissenschaftliche Mitarbeiter am Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), Projektgruppe ressourceneffiziente mechatronische Verarbeitungsmaschinen (RMV), in 86153 Augsburg. Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart ist dort Institutsleiter

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