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Composites "Sambatanzen" optimiert Faserverbundbauteile jetzt noch effektiver

| Redakteur: Peter Königsreuther

Der Münchener Automationsspezialist Cevotec ermöglicht es Herstellern, komplexe Faserverbundteile in hoher Stückzahl und Qualität zu fertigen: Mit den Samba-Systemen, basierend auf der Fiber Patch Placement Technology.

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Zwei neue Funktionen haben jetzt Cevotecs Samba-Fertigungszellen: etwa die neu entwickelte Rolling-Motion-Funktion (im Bild). Die bedeutet, dass anstatt den Patch entlang einer einzigen Normalen aufzutragen, der Kontaktpunkt jetzt entlang einer Kurve rollt. Die Vorteile verrät der Artikel, und was es mit der anderen, der sogenannten Draped-Curve-Funktion, auf sich hat.
Zwei neue Funktionen haben jetzt Cevotecs Samba-Fertigungszellen: etwa die neu entwickelte Rolling-Motion-Funktion (im Bild). Die bedeutet, dass anstatt den Patch entlang einer einzigen Normalen aufzutragen, der Kontaktpunkt jetzt entlang einer Kurve rollt. Die Vorteile verrät der Artikel, und was es mit der anderen, der sogenannten Draped-Curve-Funktion, auf sich hat.
(Bild: Cevotec)

Mit der Skalierung der Patchgrößen um das 50-fache hat Cevotec das Spektrum der Komponenten, die mit Fiber Patch Placement (FPP) hergestellt werden können, jetzt gravierend ergänzt, heißt es. Im Zuge der Entwicklung, die vor allem auf die Bauteil- und Prozessentwicklungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie hin ausgerichtet sei, habe man nun auch das Ablageverhalten des formflexiblen Patchgreifers optimieren können. Zusätzlich für die Anforderungen großer Bauteile, wie etwa Flugzeugstrukturen, entwickelt, ist die Draped-Curve-Funktion im Tool Artist Studio, mit der nun die Nachbildung traditioneller biaxialer oder quasi-isotroper Laminate durch FPP noch einfacher klappt, wie Cevotec sagt.

Rollbewegung statt Greiferwechsel

Ein Charakteristikum der FPP-Technik zeigt sich durch die Verwendung eines formflexiblen Greifers, der Patches aus verschiedenen Materialien auf eine fast beliebig geformte Oberfläche applizieren kann, heißt es weiter. Momentan könne der Greifer einer Samba-Produktionszelle solche Patches nur bis zu einer Größe von DIN A4 auf stark gekrümmte Großflächen, wie sie von Flugzeugstrukturen her bekannt seien, aufbringen. In bestimmten konvex gekrümmten Bereichen wird der Prozess jedoch durch die Höhe des Greiferkörpers begrenzt. Das heißt, wenn der Greifer im Verhältnis zu den begrenzenden Oberflächenmerkmalen des Bauteils zu groß ist, würde seine Grundplatte die Formoberfläche berühren, ehe die Ränder des Patches überhaupt mit derselben in Kontakt kämen. Um das Problem zu umgehen, musste bisher ein Greiferwechsel im laufenden Prozess durchgeführt werden, so dass die problematischen Bereiche mit kleineren Greifern und Patches belegt werden konnten, erklärt Cevotec. Nun aber gibt es für Anwender eine Alternative, die noch effizienter ist: die von Cevotec neu entwickelte Rolling-Motion-Funktion. Das bedeutet, dass anstatt den Patch entlang einer einzigen Normalen aufzutragen, der Kontaktpunkt jetzt entlang einer Kurve rollt, so dass jeder Punkt der Kurve eine andere Normale aufweist, sagen die Münchener Experten.

Software generiert die optimale Kontaktkurve selber

Diese Idee wurde durch die Rollbewegung eines Rades inspiriert, bei der zwei gleiche Punkte des Rades und der Oberfläche niemals in Kontakt kommen, heißt es weiter. Weil der Greifer komplexe Bewegungen ausführen müsse, habe Cevotec die Samba-Scale- und -Multi-Zellen mit 6-Achs-Robotern als Greifermanipulatoren ausgestattet. Basierend auf der Krümmung des Patchs wird so die beste Kontaktkurve für diese Anwendung automatisch von der FPP-spezifischen Software Artist Studio berechnet, was Ingenieuren die Arbeit mit dieser neuen Funktion erheblich erleichtert, so Cevotec.

Noch genauere Patch-Form-Vorhersage möglich

Artist Studio wurde außerdem um eine weiteres wichtiges Feature ergänzt: Eine der Stärken der Software, sagt Cevotec, ist schon immer, dass sie benutzerdefinierte Patch-Muster erstellen kann, insbesondere für lokale Verstärkungen entlang kurvenlinearer Lastpfade. Mit der neuen Draped-Curve-Funktion kann die Software dies nun auch bei der Erstellung traditioneller, also beispielsweise biaxialer ([0°, 90°]) oder quasi-isotroper (etwa [0°, 90°, +45°, -45°]) Laminate in FPP-Bauweise unterstützen. In Artist Studio 1.3 stellt Cevotec, wie es heißt, eine kinematische Drapierfunktion bereit, die es erlaubt, die Form der abgelegten Patches noch genauer als bisher vorherzusagen.

Die Rollbewegung bei der Patch-Ablage und die Draped-Curve-Funktion (hier im Bild) sind wichtige Entwicklungen, um die Produktivität und Flexibilität der SAMBA-Produktionszellen noch weiter zu erhöhen.
Die Rollbewegung bei der Patch-Ablage und die Draped-Curve-Funktion (hier im Bild) sind wichtige Entwicklungen, um die Produktivität und Flexibilität der SAMBA-Produktionszellen noch weiter zu erhöhen.
(Bild: Cevotec)

Compositeherstellungs-Zellen werden noch produktiver

Mit der neuen Funktion sei es nun auch möglich, FPP-Laminate wie traditionelle Gewebe mit einem 90°-Winkel zwischen Kett- und Schussrichtung zu generieren und dieses Muster über komplexe Formen zu drapieren. Darüber hinaus könnte man zusätzliche +/- 45°-Schichten hinzufügen, die dem gleichen Prinzip folgten.Der Konstrukteur sei so nur ein paar Klicks von einem optimalen QI-Laminat für das gesamte Bauteil entfernt. Und bei FPP immer möglich, ist, dass als 0°-Referenz jede beliebige gekrümmte Linie dienen kann, so Cevotec. Anspruchsvollere Patch-Muster als je zuvor können so Realität werden, betont der Anbieter.

Die Rollbewegung bei der Patch-Ablage und die Draped Curve-Funktion gelten als wichtige Entwicklungen, um die Produktivität und Flexibilität der Samba-Produktionszellen zu erhöhen. Ziel ist es, die leistungsstärksten Systeme für die industrielle Herstellung komplexer Verbundwerkstoffe anzubieten.

(ID:46520059)