Browsing by Author "Herkt, Manuel"

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Prozesskette zur robotergestützten Herstellung vernähter faserverstärkter Preforms
(2014) Herkt, Manuel; Middendorf, Peter (Prof. Dr.-Ing.)
Faserverbundwerkstoffe insbesondere auf Basis von Kohlenstoffffasern sind seit langem ein wichtiger Werkstoff im Flugzeugbau, da sie im Vergleich zu metallischen Werkstoffen eine signifikante Gewichtsersparnis für Bauteile bedeuten. Ein großer Nachteil dieser Technologie sind allerdings die hohen Herstellkosten, da der Prozess bei dem häufig mit Harz vorgetränkte Faserhalbzeuge zum Einsatz kommen noch weitestgehend manuell abläuft. Eine Alternative zu den vorgetränkten Fasern bietet die Preformtechnologie in Kombination mit Harzinjektionstechniken. Um textile Vorformlinge für Faserverbundbauteile herzustellen kommt häufig die Nähtechnik zum Einsatz. Textile Techniken und insbesondere Näh- gekoppelt mit Harzinjektionstechniken können wesentliche Beiträge zur Kostenreduktion liefern. In dieser Arbeit wird eine Prozesskette entwickelt, mit der es möglich ist, textile Preforms automatisiert mit einem Roboter zu konfektionieren. Die entwickelte Prozesskette wird in Form einer sog. erweiterten ereignisgesteuerten Prozesskette dargestellt. Es werden zunächst die Grundlagen für einen intelligenten Nähprozess mit einem Industrieroboter erörtert und in Grundlagenuntersuchungen validiert. Taktile Sensorik kommt ebenso wie berührungslose Sensorik zu Einsatz. Hierfür wurden insbesondere Untersuchungen zur Reflexion von Carbonfasern durchgeführt, um den Wellenlängenbereich zu ermitteln, in dem die Fasern am meisten Licht reflektieren. Auf dieser Basis wird eine Demonstratoranlage abgeleitet und an einem konkreten Bauteil aus der zivilen Luftfahrt, dem A350- Fensterrahmen, validiert und Parameter für eine industrielle Herstellung ermittelt. Diese Parameterermittlung dient als Grundlage für eine exemplarische Wirtschaftlichkeitsanalyse und mögliche Fabrikplanung für eine Serienherstellung des Fensterrahmens für die A350. Die Ergebnisse dieser Wirtschaftlichkeitsanalyse der robotergestützten Vernähung werden mit den Kosten der manuellen Herstellung des Fensterrahmens verglichen.