EADS-Forscher arbeiten zur Zeit an robotergestützten Systemen für die Vernietung von Flugzeugteilen. Trotz der immer wichtigeren Rolle von Verbundwerkstoffe in der Luftfahrtindustrie wird die Vernietung von Metall- und Composite-Bauteilen Bestandteil der Flugzeugmontage bleiben. Das Nieten ist eine wirkungsvolle und erprobte Methode, unterschiedliche Materialien mit verschiedenen Dicken fest zu verbinden. Zur Verbindung von Versteifungselementen oder Fensterrahmen mit der Flugzeugaußenhaut kommen klassische, in Form gestauchte Senkniete zum Einsatz. Dafür ist ein Bohrloch mit Senke notwendig, damit der Nietkopf nicht in den Luftstrom ragt. Hochbeanspruchte Zonen der Struktur erfordern starke und leichtgewichtige Nieten aus einer Titanlegierung. Da dieses Material nicht durch Quetschen umgeformt werden kann, werden sogenannte 'Lock-Bolts', eine starke leichtgewichtige Mischform aus Niete und Bolzen, zusammen mit verformbaren Schließringen aus einer Aluminiumlegierung verwendet. Bei der Strukturmontage in der Luft- und Raumfahrt müssen sehr große, lange und flexible Komponenten bewegt, gefügt und gleichzeitig abgedichtet. Vor diesem Hintergrund entwickeln die Forscher am CRC in Suresnes (Frankreich) derzeit zusammen mit mehreren Airbus-Werken, der EADS Space Transportation und Dassault Aviation unter einem von Frankreich mitfinanzierten Programm eine Prozesszelle für die automatische Vernietung, bestehend aus handelsüblichen und vergleichsweise kostengünstigen Gelenkrobotern, die als Master-Slave-System zusammenarbeiten und mit speziellen Universalwerkzeugen (Effektoren) für den Einbau klassischer gestauchter Alu-Nieten oder 'Lock-Bolts' ausgerüstet sind. Zur Erzielung einer für die Serienfertigung erforderlichen Genauigkeit und eines konkurrenzfähigen Arbeitstempos müssen zwei Probleme gemeistert werden: erstens die spezifische Positionierungs-Ungenauigkeit der Roboter, die beispielsweise hei der Ausrichtung des Bohrers rund zwei Millimeter beträgt, zweitens die Abweichung der Geometrie der zu fügenden Strukturen von den im Roboter gespeicherten theoretischen Maßdaten, die bei großen und biegsamen Bauteilen besonders groß ist. Als Lösung haben die Forscher ein Echtzeit-Mess- und Ausrichtsystem in die Nietroboter-Zelle integriert, das beim automatischen Nietprozess für die notwendige konstante Präzision sorgt. Bei einer Lock-Bolt-Verbindung wird als erstes das Nietlochs durch den Master gebohrt, während der Slave die Gegenkraft hierzu ausübt und das Fügegut zusammenpresst. Das neu entwickelte Messsystem nutzt das frisch gebohrte Nietloch als letzte Positionierungshilfe, um die Ungenauigkeit des Nietroboters bis auf einen Zehntelmillimeter zu verringern. Anschließend wird mittels einer Tropfdüse am Effektor des Masters flüssige Dichtmasse auf die Senke des Bohrlochs aufgetragen, eine neue Werkzeugspitze in Arbeitsposition geschwenkt und der Nietstift in das Loch eingeführt. Daraufhin schiebt der Slave den Schließring über den Stift, quetscht ihn in die endgültige Form und bricht den Nietschaft (Überstand des Stifts) ab. Schließlich bringen sich beide Roboter für den nächsten Nietvorgang wieder in Startposition. Die Forscher am CRC arbeiten gegenwärtig an der Optimierung jedes einzelnen Arbeitsschritts dieser Sequenz, um den Arbeitstakt von derzeit einem auf mindestens vier Niete pro Minute zu beschleunigen und die abschließende Positionierung zu verbessern. Hierzu wird am CRC gerade eine Mini-Kamera in den Effektor des Master-Robotens eingebaut, die der Ausrichtung der Bohrerspitze folgen soll. Weitere Fortschritte verspricht man sich von der Entwicklung kleinerer und leichterer Master- und Slave-Effektoren sowie der Feinjustierung von Prozessen und Software zur Ausrichtung der Roboterarme.
Präzision ist Trumpf. Automatisierung im Flugzeugbau
Planet AeroSpace ; 4 ; 70-73
2005
4 Seiten, 4 Bilder
Article (Journal)
German
SLUB | 1986
|SLUB | 1979
|TIBKAT | 1976
|SLUB | 1940
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