MAI ZPR

Endbearbeitung von CFK-Bauteilen – Industrieroboter machen’s möglich

Die Endbearbeitung von CFK-Bauteilen ist bis heute ein wenig beachteter Bereich in der CFK-Prozesskette; doch gerade hier werden die Endkonturen und die konstruktiven Kennwerte, die aus der Bauteilkonstruktion kommen, wie z. B. Passgenauigkeit und Oberflächengüte, erzeugt.

Ein Verfahren zur Endbearbeitung von CFK-Bauteilen ist das sogenannte Zerspanen, das beispielsweise durch Fräsen, Bohren oder Schleifen des Werkstoffs realisiert werden kann. Die Umsetzung erfolgt bisher überwiegend durch klassische Werkzeugmaschinen, wohingegen Industrieroboter nur selten Anwendung finden. Ursache hierfür sind die limitierten Absolutgenauigkeiten des Industrieroboters, die deutlich unter den Anforderungen des klassischen Maschinenbaus liegen, so dass die positiven Eigenschaften von Industrierobotern, wie hohe Flexibilität und Wirtschaftlichkeit, bisher ungenutzt bleiben.

Hier setzt das Forschungsvorhaben MAI ZPR an. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Robotertestzelle zur flexiblen Zerspanung von komplexen CFK-Bauteilen in einem industrietauglichen Maßstab. Die Robotertestzelle soll dabei derart realisiert werden, dass mit Standardkomponenten eine Bearbeitungsgenauigkeit von +/-0,4 mm bei der Zerspanung eines CFK-Referenzbauteils erreicht werden kann. Dies beinhaltet die Entwicklung einer CFK-Zerspanungssystematik sowie einer Systematik zur präzisen Roboterbearbeitung bestehend aus einer präzisen Kalibrierung der Bearbeitungsbahn, einer Prozesskraftkompensation zur Reduktion der Bahnabdrängung und einer integrierten Prozessüberwachung zur Steigerung der Prozesssicherheit und Qualität. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung einer durchgängigen CAD/CAM-Prozesskette, in der CFK- und roboterspezifische Anforderungen an Programmierung, Simulation und Optimierung berücksichtigt werden.

Abbildung: CFK-Zerspanung durch präzise Roboterbearbeitung

Die angestrebten Entwicklungen sollen im Erfolgsfall durch die verbesserte Wirtschaftlichkeit in der Herstellung von CFK-Bauteilen zu einer höheren Marktdurchdringung von CFK beitragen. Sie stärken die wissenschaftliche und technologische Kompetenz der beteiligten Projektpartner sowie des MAI Carbon Clusters und sichern somit langfristig die Wettbewerbsfähigkeit der MAI-Region und den Standort Deutschland.

Die dazugehörigen Abschlussberichte der Projektpartner finden Sie hier: Abschlussbericht MAI ZPR