Allround-Talent im Flugzeugbau

Roh-Bauteile im Flugzeugbau variieren in Größe und Ausführung, was eine automatisierte Bearbeitung erschwert. Ein neuer mobiler Roboter, der sich schnell auf Formabweichungen, Produkt- sowie Typveränderungen einstellen kann, bearbeitet die Teile mit hoher Genauigkeit.

Im Flugzeugbau wird noch vieles von Hand gefräst, gebohrt oder montiert. Denn die Roh-Bauteile variieren nicht nur in ihrer Größe, sondern auch in ihrer Ausführung. Geringe Unterschiede lassen sich bei den extrem leichten und elastischen Materialien nicht vermeiden und stellen eine Herausforderung für die automatisierte Bearbeitung dar. Kommen automatisierte Maschinen zum Einsatz, sind es in erster Linie schwere, individuell zugeschnittene Portalanlagen, die sich auf Schienen langsam über die Bauteile schieben. Diese Anlagen sind kostspielig, unflexibel, haben hohe Nebenzeiten und daher eine geringe Produktivität.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Stade haben jetzt gemeinsam mit Industriepartnern einen mobilen Roboter entwickelt, der die Bauteile selbständig anfahren und dort alle notwendigen Arbeiten ausführen kann. Der Roboter ist universell einsetzbar und kann sich schnell auf Formabweichungen, Produkt- sowie Typveränderungen einstellen. Dabei erfüllt er die hohen Anforderungen der Luftfahrt in punkto Genauigkeit: Die Abweichungen bei der Bearbeitung betragen weniger als einen halben Millimeter.

Genauigkeitsgewinn durch abtriebsseitige Messsysteme

"Vor allem durch die Integration von speziell entwickelten abtriebsseitigen Messsystemen ist es uns gelungen, den Fehler erheblich zu minimieren", erklärt Christian Böhlmann, Gruppenleiter Integrierte Produktionssysteme. Während bei herkömmlichen Industrierobotern die Messtechnik am Motor befestigt ist, befindet sie sich bei dem neuen Roboter direkt an den Achsen. Dadurch wissen die Forscher immer, wo die Achsen stehen. Des Weiteren wurde die Bearbeitungsgenauigkeit noch durch die steuerungsseitige Kompensation von Haftreibeffekten der Getriebe und eine verfeinerte Kalibrierung des Roboters gesteigert. Diese ermittelt durch einmalige Messungen die reale Robotergeometrie und berücksichtigt sie bei der Berechnung der Bewegung. Da die Bauteile in der Luftfahrt manchmal bis zu 20 Metern lang sind, wurde der Roboter mobil gestaltet. Dank einer steifen Plattform mit drei Antriebsrädern kann sich der Roboter frei in der Produktionshalle bewegen. Sobald er seine Zielposition erreicht hat, zieht er die Räder ein und steht stabil.