Eine neue Fräskinematik auf Linearachse weist zahlreiche Vorteile gegenüber großen Portalanlagen und Sondermaschinen auf. Nun soll die Technik zur Serienreife weiterentwickelt werden.
Die neuentwickelte flexible Fräskinematik mit Hybridantrieb auf einer Linearachse bearbeitet hochpräzise ein CFK-Flugzeugseitenleitwerk im 1:1-Maßstab.
Fraunhofer IFAM
Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM hat zusammen mit Partnern einen Roboter entwickelt, der die Bearbeitung von Leichtbauwerkstoffen, Metallen und Stählen mit einer Fertigungstoleranz von bis zu 0,1 mm ermöglicht. Dafür wurden zwei Roboterkinematiken untersucht, durch steuerseitige Einstellungen und messtechnische Unterstützung für bahngenaue Prozesse optimiert und anhand realer Anwendungsfälle aus der Luftfahrt im 1:1-Maßstab erprobt. Zum Projektabschluss sei es gelungen, ein Seitenleitwerk aus CFK vom assoziierten Partner Airbus sowie einen Prüfkörper aus Stahl hochpräzise zu bearbeiten, so Fraunhofer IFAM.
Ein zentrales Element zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens des Roboters sei der Einsatz eines zusätzlichen Direktantriebs, durch den parallel zum herkömmlichen Getriebeantrieb auf der Lastseite ein Moment aufgeschaltet werden könne. Das Hybridantriebskonzept verbinde die Möglichkeit, unerwünschte Effekte zu kompensieren und Anregungen hoher Frequenzen zu dämpfen. Überdies weise die Kombination einer seriellen Knickarmkinematik mit einer Linearachse gegenüber großen Portalanlagen und Sondermaschinen einige Vorteile auf.
Hohe Bahngenauigkeiten
Etwa hätten sich im Projekt Bahngenauigkeiten von 0,15 mm für Großbauteile von bis zu 7 m erzielen lassen. Die direkte mechanische Übertragung der Motormomente auf die Kinematik erlaube zudem eine erhöhte Ruck-Einstellung aller Grundachsen. Diese liege um den Faktor 10-100 höher als bei konventionellen Robotern mit Servoantrieben. Auch sei bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 10 m/min eine Bahngenauigkeit im Bereich der vorab erfassten statischen Genauigkeit nachweisbar.
Fraunhofer IFAM will die Technik nun mit Industriepartnern bis zur Serienreife weiterentwickeln, denn für Industrieroboter mit Hybridantrieb sieht die Forschungseinrichtung zahlreiche Anwendungen: Das Spektrum reiche in Kombination mit einer Linearachse von der Luftfahrt mit leichteren Faserverbundstrukturen und Aluminiumlegierungen bis zu härteren Materialien wie Stahl oder Titan, die im Schienen-, Nutzfahrzeug- und Schiffbau sowie in der Energiebranche zum Einsatz kommen.
