Leseprobe 300332

Automatisierter Festshim-Prozess in der klebtechnischen Montage
groß-volumiger CFK-Flugzeugstrukturen
F. Schmick, Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Stade
J. Wollnack, Technische Universität Hamburg, Hamburg
Diese Veröffentlichung führt eine erweiterte Methode zur Generierung von 3D Druckmodellen von individuellen Fügespalten
in der automatisierten Montage von großen Faserverbundstrukturen ein. Hierfür wurden automatisierte
Prozesse der klebtechnischen Montage, wie die Oberflächentopographievermessung, die virtuelle Montagesimulation
und die additive Fertigung nach dem Smart Factory Leitsatz kombiniert und um eine Methode erweitert, welche
eine automatisierte Erstellung von Volumenmodellen von Klebspalten aus nicht zusammenhängenden Punktwolken
ermöglicht. Das Verfahren wird am Anwendungsfall der Seitenleitwerksmontage validiert.
1 Einleitung
Die Flugzeugindustrie stellt sich der Herausforderung des hohen Absatzes ihrer Produkte durch eine zunehmende
Automatisierung der Produktion. Automatisierte Prozesse werden in der Serienfertigung implementiert, um die Fertigungseffizienz
zu erhöhen. Zeitgleich werden mehr und mehr Bauteile in modernen Transportmitteln aus leichten
Faserverbundwerkstoffen hergestellt, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Das Wissen um den Umgang
mit Faserverbundwerkstoffen ist dabei noch nicht so weit entwickelt wie das mit metallischen Werkstoffen.
Insbesondere die automatisierte Montage von großvolumigen Faserverbundstrukturen ist aufgrund der geometrischen
Abweichungen der Bauteile von den Konstruktionsvorgaben hoch komplex. Diese geometrischen Abweichungen
von Ihrem Soll entstehen im Fertigungsprozess der Einzelbauteile und erschweren die Montage. Um eine Automatisierung
dieser Bauteile zu ermöglichen, werden intelligente und adaptive Prozesse benötigt, welche auf diese
Toleranzen reagieren. Dies wird unter anderem durch inline Geometriemesssysteme erreicht, welche in cyber-physischen
Systemen genutzt werden, um flexible Montageprozesse anzupassen [1]. Die Automatisierung der Montageprozesse
bietet weiterhin ein hohes Potential neben der Produktivitätssteigerung auch die Qualität und deren Dokumentation
zu verbessern. Dies kann durch den Industrie 4.0 Ansatz mit einer Vernetzung der Anlagenkomponenten
und einer durchgängigen und konsistenten Datenerfassung während der Produktion erreicht werden.
Einer dieser vernetzten und adaptiven Prozesse ist der toleranzangepasste Shimprozess in der Flugzeugindustrie.
Shim ist ein flüssiges oder festes Material, welches zur Füllung von Montagespalten genutzt wird und Bauteile temporär
während der Montage fixiert, siehe Bild 1.
Bild 1. Schematische Darstellung des Fügequerschnitts zweier Fügepartner
Ist der Spalt zwischen den beiden Fügeteilen klein, wird Sealant zur Füllung aufgetragen, wird der Spalt größer,
muss nach Vorschrift Flüssigshim verwendet werden. Die Applikation von Flüssigshim ist dabei schon automatisiert
und demonstriert worden, siehe Bild 2 und [2]. Die Menge an aufzutragendem Flüssigshim wird der Spaltgröße angepasst,
sodass in Regionen mit kleineren Spalten weniger und in Regionen mit größeren Spalten mehr Shim appliziert
wird. Jedes Shimmaterial ist dabei bis zu gewissen maximalen Spaltgrenzen spezifiziert. Wenn der Spalt zwischen
zwei Bauteilen beispielsweise größer ist als 1,5 mm, wird kein Flüssigshim mehr verwendet, sondern Festshim,
um die Spalte zu füllen. Die Herstellung von Festshim wird Stand heute manuell durchgeführt und benötigt viel
Prozesszeit.
DVS 332 1