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Produktdesign und Roboterfertigung integriert

Offline-Programmierung in der Aerospace-Industrie: „Verbundmaterial ist ein Alptraum“
Produktdesign und Roboterfertigung integriert

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Durch Offline-Programmierung können Roboter-Zellen gerade beim Bohren, Nieten und Fräsen oder beim zerstörungsfreien Prüfen ihre Vorteile ausspielen. Herausforderungen bringen aber die CFK-Verbundmaterialien. Das verdeutlichen die Go Robotics Technologie Tage, zu denen Yaskawa und Cenit nach Eschborn einluden.

„Wir arbeiten schon recht lange mit Cenit zusammen“, erklärt Alexander Steiger, Vertriebsleiter Robots & Products bei Yaskawa und Initiator der Veranstaltung. „Gerade im Aero- space-Bereich, aber auch bei Anwendungen mit hohem Programmieraufwand wie bei Freiformflächen und komplexen Konturen im Bootsbau oder auch in der Automotive-Industrie haben wir gemeinsame, für den jeweiligen Prozess passende Lösungen.“

Mit der Kooperation schließen das Softwarehaus und der Roboterhersteller Lücken zwischen Konstruktion, Planung, Programmierung und Produktion. „Ohne Informationsverlust erstellen wir einen Prozess, der in der virtuellen wie in der realen Welt übereinstimmt“, erklärt Steiger. „Von der Konstruktion bis zur Fertigung arbeiten wir mit ein und dem selben Programm.“ Das eröffne der Automation ganz neue Anwendungen.
„Denn Automatisierung ist nur erfolgreich, wenn die Wirtschaftlichkeit stimmt. Dabei spielt die Offline-Programmierung als Integrationskomponenten zwischen Produktdesign und Fertigung eine Schlüsselrolle“, ergänzt Nikolai D’Agostino, Industry Leader Aerospace bei Cenit.
Denn das herkömmliche Teach-In-Programmieren halte den Roboter vom eigentlichen produktiven Prozess ab, so D’Agostino. Zudem sei es oft schwierig, für komplexe Aufgaben alle vom Roboter anzufahrenden Bahnpunkte von Hand zu programmieren. „Das gilt für das zerstörungsfreie Prüfen von komplexen Oberflächen ebenso wie für Anwendungen wie Bohren, Nieten oder Fräsen.“
Zudem werde oft der Aufwand für die Roboter-Umprogrammierung beim nachträglichen Ändern von Bauteilen vernachlässigt, so der Softwarexperte. „Wenn ich aber die Änderungen im CAD ausführen und dann per Knopfdruck gleich eine neue Roboterbahn berechnen kann, habe ich diese Probleme nicht.“ Und das mache auch die Kleinserien-Produktion effizienter und flexibler, ergänzt Steiger: „Wenn ich aus CAD-Daten quasi auf Knopfdruck Roboterprogramme erstellen kann, kann ich bis hinunter zur Losgröße 1 automatisieren.“
„Zwar haben Roboter in Sachen absoluter Genauigkeit hier und da Nachteile, aber die kann man durch geschickte Programmierung oder Sensoren ausgleichen“, ergänzt D‘Agostino. Das bestätigt Stephan Vogl, Projektmanager Airplane Door Systems bei der EADS-Tochter Eurocopter: „Eine Roboterzelle ist günstiger als eine Linearachsen-Maschine, ich muss den Roboter aber genauer machen.“ Seit 2009 hat Eurocopter eine Roboterzelle zum Bohren und Nieten von Frachttüren für Flugzeuge in Betrieb.
Adaptive Programmierung nötig
Zuvor wurden die bis zu 1200 Nieten pro Tür von Hand eingebracht. „Bei einer solch großen Zahl von zu setzenden Nieten und bei solch komplexen Formen ist eine Offline-Programmierung natürlich unabdingbar“, betont der Eurocopter-Experte Vogl.
Auch bei Airbus müssen oft über 1000 Löcher gebohrt werden, daher setzt der Flugzeugbauer bereits seit rund 17 Jahren auf 3D CAD mit Off- line-Programmierung, berichtet Francois Gregoire, Entwicklungsingenieur bei Airbus France. Durch den Leichtbau-Siegeszug warten jedoch auf ihn ganz neue Herausforderungen: „Verbundwerkstoffe sind ein einziger Alptraum. Sie sind wie ein Tier und verändern sich ständig.“
Von diesem Ringen mit den Verbundmaterialien wissen auch die anderen Experten ein Lied zu singen. „Das Bohren von CFK-Bauteilen ist sehr komplex, weil es dabei Abweichungen in der Dicke gibt“, so Vogl. „Bei unserer nächsten Zelle, die ab 2012 Türen für den A350 bohren und nieten soll, müssen wir daher die Tiefe des Lochs nach dem Bohren messen, um automatisch den passenden Niet zuführen zu können.“
Solche Abweichungen bei den CFK-Materialien sind gerade ein großes Thema, bestätigt D’Agostino. Bange ist ihm aber nicht: „Diese Toleranzen lassen sich durch adaptive Programmierung und eine Messung vor dem Bearbeiten ausgleichen.“
Yaskawa Europe GmbH www.yaskawa.eu.com
Cenit AG www.cenit.de
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