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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drapieren eines flächigen Materials an einer Ablagefläche mithilfe eines Drapiermodells und eines Effektors mit mehreren relativ zueinander bewegbaren, aktivier- und deaktivierbaren Wirkmodulen
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Aus der
DE 10 2013 202 571 A1 ist ein Endeffektor bekannt für einen Manipulator, aufweisend mehrere Wirkmodule zum Zusammenwirken mit Werkstücken und mehrere Aktuatormodule zum Bewegen der Wirkmodule, wobei die Wirkmodule mithilfe der Aktuatormodule jeweils in sechs kartesischen Freiheitsgraden relativ zueinander bewegbar sind und mithilfe der Wirkmodule Werkstücke jeweils angepasst an vorbestimmten Halteabschnitten aufnehmbar und räumlich frei drapierbar sind, bei dem mehrere Aktuatormodule einen kinematisch redundanten Aktuatorarm bilden.
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Aus der
DE 10 2013 208 778 A1 ist eine Einrichtung bekannt zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von textilen Strukturen mit zwei winklig verkreuzten Fasersystemen, insbesondere bei einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen, wobei die Einrichtung eine Gitterstruktur mit einem ersten Stabsystem mit ersten parallelen Stäben und einem zweiten Stabsystem mit zweiten parallelen Stäben aufweist, wobei das erste Stabsystem und das zweite Stabsystem zueinander winklig verkreuzt angeordnet und rhombusartig oder parallelogrammartig verschiebbar sind. An der Gitterstruktur können Halteelemente zum Halten einer textilen Struktur variabel positionierbar angeordnet sein. Die Halteelemente können jeweils an eine textile Struktur angepasst positionierbar sein.
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Aus der
DE 10 2016 103 761 A1 ist ein Wirkmodul bekannt zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von Werkstücken, wobei das Wirkmodul einen Halteabschnitt zum Aufnehmen und/oder Halten eines Werkstücks und einen optischen Sensorabschnitt mit wenigstens einer Lichtquelle, wenigstens einem Bildsensor und/oder einer elektrischen Kontrolleinrichtung aufweist, wobei der Sensorabschnitt baulich in den Halteabschnitt integriert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren baulich und/oder funktional zu verbessern.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Besonders bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Material kann biegeschlaff sein. Das Material kann eigensteif sein. Das Material kann homogen sein. Das Material kann inhomogen sein. Das Material kann Fasern aufweisen. Das Material kann wenigstens zwei verkreuzte Fasersysteme aufweisen. Das Material kann eine Textilie sein. Das Material kann ein Konfektionsteil sein. Das Material kann ein Zuschnitt sein. Das Material kann ein Gewebe, Gewirk, Gestrick, Geflecht, Nähgewirke oder Tape sein. Das Material kann organische Fasern, wie Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, Plexiglas-Fasern, und/oder anorganische Fasern, wie Basaltfasern, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, aufweisen. Die Fasern können Filamente aufweisen. Die Filamente können zu einem Roving zusammengefasst sein. Das Material kann ein erstes Fasersystem und ein zweites Fasersystem aufweisen. Die Fasern eines Fasersystems können zumindest annähernd gleich gerichtet sein. Die Fasern eines Fasersystems können zueinander zumindest annähernd parallel verlaufen. Das Material kann ein Faserhalbzeug sein. Das Material kann ein trockenes Faserhalbzeug sein. Das Material kann ein vorimpregniertes Halbzeug sein. Das Material kann ein Prepreg sein.
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Das Material kann zum Herstellen eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils dienen. Das Material kann zur Einbettung in einer Matrixkomponente dienen. Die Matrixkomponente kann eine thermoplastische Matrix aufweisen. Die Matrixkomponente kann Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI) und/oder Polytetrafluorethen (PTFE) aufweisen. Die Matrixkomponente kann eine duroplastische Matrix aufweisen. Die Matrixkomponente kann Epoxidharz (EP), ungesättigtes Polyesterharz (UP), Vinylesterharz (VE), Phenol-Formaldehydharz (PF), Diallylphthalatharz (DAP), Methacrylatharz (MMA), Polyurethan (PUR) und/oder Aminoharze, wie Melaminharz (MF/MP) oder Harnstoffharz (UF), aufweisen. Die Matrixkomponente kann Benzoxaine aufweisen.
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Das Faserverbundwerkstoff-Bauteil kann in einem Laminierverfahren hergestellt werden. Das Faserverbundwerkstoff-Bauteil kann in einem Harzinjektionsverfahren hergestellt werden. Das Faserverbundwerkstoff-Bauteil kann in einem Vakuum-Infusionsverfahren hergestellt werden. Das Faserverbundwerkstoff-Bauteil kann in einem Spritzpressverfahren, auch Resin Transfer Moulding (RTM), hergestellt werden. Das Faserverbundwerkstoff-Bauteil kann ein Fahrzeugbauteil sein. Das Fahrzeug kann ein Landfahrzeug, Kraftfahrzeug, Luftfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Raumfahrzeug sein. Das Faserverbundwerkstoff-Bauteil kann ein Gebrauchsgutbauteil sein. Das Gebrauchsgut kann ein Sportartikel sein. Das Faserverbundwerkstoff-Bauteil kann ein Investitionsgutbauteil sein. Das Investitionsgut kann eine Windkraftanlage sein. Das Investitionsgutbauteil kann ein Flügel einer Windkraftanlage sein.
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Das Drapieren kann ein Aufnehmen des Materials von einer Aufnahmefläche, ein Umformen des Materials und ein Ablegen des Materials an einer Ablagefläche umfassen. Das Drapieren kann zum Anpassen des Materials an die Ablagefläche dienen. Das Drapieren kann dazu dienen, vorgegebene Faserverläufe darzustellen. Das Material kann beim Drapieren zumindest abschnittsweise umgeformt, gestreckt und/oder verzogen werden. Ein Drapierverhalten kann von Kenngrößen des Materials beeinflusst sein.
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Die Aufnahmefläche kann eben sein. Die Aufnahmefläche kann zu einer Zuschneideeinrichtung oder zu einer Ablage gehören. Auf der Aufnahmefläche können mehrere Materialstücke angeordnet sein. Die Materialstücke können gestapelt sein. Das Material kann von der Aufnahmefläche oder von einem Materialstück-Stapel aufgenommen werden. Die Ablagefläche kann gekrümmt sein. Die Ablagefläche kann mehrfach und/oder räumlich gekrümmt sein. Die Ablagefläche kann konvex und/oder konkav gekrümmt sein. Die Ablagefläche kann eine Oberfläche eines Formwerkzeugs sein. An der Ablagefläche kann bereits Material angeordnet sein. Das Material kann an der Ablagefläche und/oder an einem bereits an der Ablagefläche angeordneten Material abgelegt werden.
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Das Drapiermodell kann ein mathematisches Modell sein. Das Drapiermodell kann ein informationstechnisches Modell sein. Das Drapiermodell kann ein regelungstechnisches Modell sein. Das Drapiermodell kann als Computerprogramm vorliegen. Das Drapiermodell kann zum Simulieren eines Drapierens dienen. Das Simulieren kann zur Analyse eines dynamischen Systemverhaltes dienen. Beim Simulieren kann ein Drapieren mithilfe eines Modells des Materials und eines Modells des Effektors durchgeführt werden, um Erkenntnisse über ein reales System und einen realen Verfahrensablauf zu gewinnen. Beim Simulieren können das reale System und der reale Verfahrensablauf abstrahiert dargestellt werden. Beim Simulieren können insbesondere Struktur, Funktion, Verhalten des Systems und des Verfahrensablaufs dargestellt werden. Das Simulieren kann mit konkreten Werten parametrisiert erfolgen. Simulationsergebnisse können interpretiert und auf das reale System und den realen Verfahrensablauf übertragen werden. Das Simulieren kann mithilfe eines Computers und eines Computerprogramms erfolgen. Das Drapiermodell kann dazu dienen, Parameterwerte zum Kontrollieren eines realen Effektors zu bestimmen. Das Drapiermodell kann die Transformationsmatrix beinhalten.
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Der Effektor kann zur Anordnung an einem Industrieroboter dienen. Der Industrieroboter kann einen Manipulator aufweisen. Der Industrieroboter kann eine elektrische Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann zum Kontrollieren des Industrieroboters dienen. Der Effektor kann ein Endeffektor sein. Der Effektor kann einen Anschlussflansch zur Verbindung mit dem Industrieroboter, insbesondere mit dem Manipulator, aufweisen.
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Der Effektor kann eine Effektorbasis aufweisen. Die Wirkmodule können jeweils relativ zu der Effektorbasis und/oder relativ zueinander bewegbar sein. Die Wirkmodule können jeweils mit einem Freiheitsgrad f=6 bewegbar sein. Die Wirkmodule können jeweils in einem kartesischen Koordinatensystem mit drei zueinander senkrechten Achsen entlang jeder Achse verlagerbar und um jede Achse rotierbar sein. Die Wirkmodule können jeweils von den übrigen Wirkmodulen unabhängig bewegbar sein. Die Wirkmodule können jeweils voneinander kinematisch unabhängig bewegbar sein. „Kinematisch unabhängig“ kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass eine Bewegung eines Wirkmoduls ohne kinematischen Einfluss auf andere Wirkmodule ist oder dass bei einer Bewegung eines Wirkmoduls ein kinematischer Einfluss auf andere Wirkmodule zumindest annähernd kompensierbar ist.
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Der Effektor kann Aktuatormodule zum Bewegen der Wirkmodule aufweisen. Die Aktuatormodule können jeweils zwischen der Basis und einem Wirkmodul angeordnet sein. Die Aktuatormodule können jeweils zwischen zwei Wirkmodulen angeordnet sein. Die Aktuatormodule können jeweils wenigstens einen Antrieb aufweisen. Die Antriebe können jeweils elektrisch, mechanisch, elektromotorisch, magnetisch, pneumatisch und/oder hydraulisch beaufschlagbar sein. Die Aktuatormodule können jeweils ein Getriebe aufweisen. Die Aktuatormodule können auch als Einzelkinematiken bezeichnet werden. Der Effektor kann eine flexible Mehrachskinematik aufweisen.
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Die Wirkmodule können zum Aufnehmen, Halten und/oder Ablegen des Materials dienen. Die Wirkmodule können zum schlupffreien Halten des Materials dienen. Die Wirkmodule können jeweils eine Wirkfläche zum Etablieren einer lösbaren Wirkpaarung mit dem Material aufweisen. Die Wirkflächen können jeweils mechanisch, pneumatisch, magnetisch, elektrostatisch und/oder adhäsiv wirken. Die Wirkmodule können als Sauggreifer oder Nadelgreifer ausgeführt sein. Unter Aktivieren/Deaktivieren eines Wirkmoduls kann ein Aktivieren/Deaktivieren einer Wirkfläche verstanden werden. Bei einem aktivierten Wirkmodul kann das Material aufgenommen und/oder gehalten werden. Bei einem deaktivierten Wirkmodul kann das Material abgelegt werden.
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Der Effektor kann wenigstens einen Effektorarm aufweisen. Ein Effektorarm kann auch als Manipulationsarm bezeichnet werden. Der wenigstens eine Effektorarm kann wenigstens ein Wirkmodul und mehrere Aktuatoren aufweisen. Ein Wirkmodul kann an einem freien Ende des wenigstens einen Effektorarms angeordnet sein. Wirkmodule und Aktuatormodule eines Effektorarms können entlang einer Effektorarmachse verkettet angeordnet sein. Der wenigstens eine Effektorarm kann an der Effektorbasis angeordnet sein.
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Der Effektor, die Aktuatormodule und/oder die Wirkmodule können mithilfe einer elektrischen Steuereinrichtung kontrollierbar sein. Zum Kontrollieren des Effektors, der Aktuatormodule und/oder der Wirkmodule kann die Steuereinrichtung eines Industrieroboters dienen. Zum Kontrollieren des Effektors, der Aktuatormodule und/oder der Wirkmodule kann eine gesonderte Steuereinrichtung dienen. Die gesonderte Steuereinrichtung kann mit einer Steuereinrichtung eines Industrieroboters signalleitend verbunden sein.
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Bezugspunkte des Materials können Punkte an einer Materialoberfläche sein. Bezugspunkte des Materials können zum Etablieren einer lösbaren Wirkpaarung mit den Wirkmodulen, insbesondere den Wirkflächen, des Effektors dienen. Die Bezugspunkte des Materials können mithilfe des Drapiermodells ermittelt und auf ein reales Material übertragen werden.
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Die Bezugspunkte können jeweils für die Aufnahmegeometrie und für die Ablagegeometrie definiert werden. Die Bezugspunkte für die Aufnahmegeometrie und die Bezugspunkte für die Ablagegeometrie können miteinander verknüpft werden. Die Transformationsmatrix kann zum Verknüpfen der Bezugspunkte für die Aufnahmegeometrie und der Bezugspunkte für die Ablagegeometrie dienen.
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Zum Bestimmen der Transformationsmatrix können Trajektorien der Bezugspunkte zwischen der Aufnahmegeometrie und der Ablagegeometrie bestimmt werden. Eine Trajektorie kann eine zeitabhängige Abfolge von Bezugspunktpositionen sein. Eine Trajektorie kann als zeitabhängige Funktion darstellbar sein. Eine Trajektorie kann eine Bezugspunktbahn mithilfe von Soll-Positionen der Bezugspunkte für einen aktuellen Zeitschritt und weitere Zeitschritte angeben. Die weiteren Zeitschritte können vergangene und/oder zukünftige Zeitschritte sein.
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Die Bezugspunkte können jeweils ein lokales Koordinatensystem aufweisen. Die lokalen Koordinatensysteme können kartesische Koordinatensysteme sein. Die lokalen Koordinatensysteme können sich mit den Bezugspunkten translatorisch und/oder rotatorisch bewegen. Zum Bestimmen der Transformationsmatrix können Rotationen der lokalen Koordinatensysteme zwischen der Aufnahmegeometrie und der Ablagegeometrie bestimmt werden. Die Rotationen der lokalen Koordinatensysteme können mithilfe der Trajektorien beschrieben werden. Die Trajektorien können zeitabhängige Abfolgen von Rotationen der lokalen Koordinatensysteme umfassen. Die Trajektorien können Rotationsabfolgen der lokalen Koordinatensysteme mithilfe von Soll-Rotationen der lokalen Koordinatensysteme für einen aktuellen Zeitschritt und weitere Zeitschritte angeben. Die weiteren Zeitschritte können vergangene und/oder zukünftige Zeitschritte sein.
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Das Drapiermodell kann finite Element aufweisen. Die finiten Elemente können Ecken aufweisen. Die Ecken der finiten Elemente können auch als Knoten bezeichnet werden. Das Drapiermodell kann Knoten aufweisen. Die Bezugspunkte können auf Knoten liegen. Für jeden Knoten kann ein Bezugspunkt definiert werden.
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Materialparameter können berücksichtigt werden. Materialparameter können Faserrichtungen, Faserwinkel, Streckungen, Verziehungen, Verscherungen und/oder Kenngrößen des Materials sein. Reibwerte können berücksichtigt werden. Reibwerte können innere Reibwerte des Materials sein. Reibwerte können Reibwerte zwischen dem Material und einer Aufnahmefläche und/oder einer Ablagefläche sein.
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Das Drapieren kann ein Drapieren mehrerer Materialteile an der Ablagefläche umfassen. Eine Drapierreihenfolge kann bestimmt werden. Eine Drapierreihenfolge der Materialteile kann bestimmt werden. Ein Drapieren kann zunächst wenigstens einmal simuliert werden. Ein Drapieren kann zunächst mehrmals simuliert werden. Erforderliche Drapierkräfte können bestimmt werden. Eine Größe der Drapierkräfte kann bestimmt werden. Eine Richtung der Drapierkräfte kann bestimmt werden. Eine Richtung der Drapierkräfte kann vektoriell bestimmt werden.
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Haltepunkte zum Einleiten von Drapierkräften in das Material können bestimmt werden. Bezugspunkte und Haltepunkte können einander entsprechen. Haltepunkte können Bezugspunkte an einem realen Material sein, an denen das Material tatsächlich aufgenommen und/oder gehalten wird. Bezugspunkte können in dem Drapiermodell verwendet werden. Bezugspunkte können zu Haltepunkten bestimmt werden. Das Material kann während des Drapierens an den Haltepunkten zumindest annähernd schlupffrei gehalten werden. Einer der Haltepunkte kann als Startpunkt zum Kontrollieren der Wirkmodule bestimmt werden.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Verfahren zum Erarbeiten von Prozessstrategien zur aktiven Drapierung von textilen Halbzeugen und deren Überführung in Steuerungsdaten für Produktionsmanipulatoren.
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Mithilfe einer aktiven Drapierung durch eine Kopplung von Ergebnissen einer Drapiersimulation und einer flexiblen Mehrachskinematik kann eine automatisierte Drapierung erfolgen. Eine Drapiersimulation kann weitergehend genutzt werden, es können weitere Berechnungen durchgeführt werden. Diese Ergebnisse können für eine Ansteuerung der flexiblen Mehrachskinematik genutzt werden. Ein Verschiebungsvektor (Trajektorie) sowie eine Rotation eines lokalen Koordinatensystems von Netzknoten eines Drapiermodells können zwischen 2D und 3D auf Basis der Drapiersimulation ermittelt werden. Vektoren und Rotationen können zusammen eine Transformationsmatrix ergeben. Benötigte Daten können aus dem Drapiermodell gewonnen werden. Benötigte Drapierkräfte und deren Richtung, die über Wirkflächen in ein Material eingebracht werden, können berechnet werden, um eine zuverlässige und faltenfreie Drapierung zu realisieren. Geeignete Angriffspunkte für minimale Krafteinwirkung und bestmögliches Drapierergebnis können ermittelt werden. Eine zeitliche Abfolge eines jeden Angriffspunktes kann ermittelt werden. Ermittelte Transformationsmatrizen können zur Ansteuerung eines Endeffektors und seiner jeweiligen Einzelkinematiken herangezogen werden. Eine Relativbewegung zwischen Wirkfläche (Angriffspunkt zum Material) und Halbzeug kann bewusst unterbunden werden. Veränderungen von Angriffspunkten zwischen einem ebenen Zustand (2D) und einem drapierten Zustand (3D) sowohl ihrer Orts als auch ihrer Orientierungen im Raum kann in Form von Transformationsmatrizen errechnet und zur Ansteuerung eines Endeffektors mit Manipulationsarmen genutzt werden. Dies kann ebenso genutzt werden, um erforderliche Kräfte für eine Verscherung bzw. Drapierung zu ermitteln um damit beispielsweise einen idealen Angriffspunkt für minimal erforderliche Kraft und bestmögliches Drapierergebnis zu ermitteln.
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Insbesondere eine Kombination der Ermittlung eines Verschiebungsvektors (Trajektorie) sowie einer Rotation eines lokalen Koordinatensystems von Netzknoten eines Drapiermodells zwischen 2D und 3D auf Basis der Drapiersimulation, wobei Vektoren und Rotationen zusammen eine Transformationsmatrix ergeben und benötigte Daten aus dem Drapiermodell gewonnen werden, und der Berechnung benötigter Drapierkräfte und deren Richtung, die über Wirkflächen in ein Material eingebracht werden, um eine zuverlässige und faltenfreie Drapierung zu realisieren, können entscheidend für eine grundsätzliche Funktionalität sein.
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Unter Einbeziehung einer Ermittlung geeigneter Angriffspunkte für minimale Krafteinwirkung und bestmögliches Drapierergebnis lässt sich ein Drapierergebnis gezielt steuern, wodurch Feinheiten wie beispielsweise Materialparameter oder auch Reibkoeffizienten (zwischen Material und Form, zwischen Material und Material) berücksichtigt werden können.
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Durch die Berechnung der Transformationsmatrizen und Nutzung einer flexiblen Manipulationskinematik kann eine Vielzahl an Geometrien bedient werden. Dies selbstverständlich im Rahmen der Erreichbarkeit und Belastbarkeit der einzelnen Manipulationsarme. Dies ist jedoch je nach Anforderung modular skalierbar und kann damit als generische Lösung für eine Vielzahl von Drapierproblemen gesehen werden.
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Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
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Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können unterschiedliche Drapieraufgaben gelöst werden. Ein Drapieren unterschiedlicher Materialgeometrien wird ermöglicht. Ein Drapieren an unterschiedlichen Ablagegeometrien wird ermöglicht. Eine Anzahl erforderlicher unterschiedlicher Effektoren wird reduziert. Ein gezieltes und aktiv kontrolliertes Drapieren wird ermöglicht. Ein Drapieren ohne Relativbewegung zwischen dem Material und dem Effektor wird ermöglicht. Ein Drapierergebnis wird verbessert. Ein Drapieraufwand, insbesondere Zeitaufwand und/oder Kostenaufwand, wird reduziert. Eine Prozesssicherheit wird erhöht.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
- 1 lokale Koordinatensysteme von Bezugspunkten in einer ebenen Anordnung und in einer mehrfach und/oder räumlich gekrümmten Anordnung mit Verschiebungsvektoren,
- 2 ein Drapierablauf,
- 3 ein Effektor mit mehreren relativ zueinander bewegbaren Wirkmodulen beim Aufnehmen eines Materials,
- 4 ein Effektor mit mehreren relativ zueinander bewegbaren Wirkmodulen beim Ablegen eines Materials,
- 5 ein Effektor mit Effektorarmen und
- 6 ein Effektorarm.
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1 zeigt lokale Koordinatensysteme, wie 100, von Bezugspunkten, wie 102, in einer ebenen 2D-Anordnung 104 eines Fasermaterials 106 und in einer mehrfach und/oder räumlich gekrümmten 3D-Anordnung 108 des Fasermaterials 106 mit Verschiebungsvektoren, wie 110.
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Zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils wird das Fasermaterial 106 in der ebenen 2D-Anordnung 104 von einer Aufnahmefläche aufgenommen und in der mehrfach und/oder räumlich gekrümmten 3D-Anordnung 108 an einer Oberfläche eines Formwerkzeugs drapiert.
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Dazu wird ein Drapiermodell mit finiten Elementen und Knoten verwendet. An dem Fasermaterial 106 werden auf Knoten liegende Bezugspunkte 102 in der ebenen 2D-Anordnung 104 und in der mehrfach und/oder räumlich gekrümmten 3D-Anordnung 108 definiert. Die Bezugspunkte 102 weisen jeweils ein lokales Koordinatensystem 100 auf. Zwischen den Bezugspunkten 102 werden Trajektorien und Rotationen der lokalen Koordinatensysteme 100 bestimmt. Aus den Trajektorien und Rotationen der lokalen Koordinatensysteme 100 wird eine Transformationsmatrix bestimmt.
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Die Transformationsmatrix beschreibt somit das Drapieren des Fasermaterials 106 von der ebenen 2D-Anordnung 104 zu der mehrfach und/oder räumlich gekrümmten 3D-Anordnung 108.
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2 zeigt einen Drapierablauf in einem Diagramm 200. Ausgehend von geometrischen und materialbezogenen Randbedingungen 202 wird eine Drapiersimulation 204 durchgeführt. Dabei werden in einem Schritt 206 eine Drapierabfolge und eine zeitliche Reihenfolge bestimmt und in einem Schritt 208 Haltepunkte ermittelt. Nachfolgend wird in einem Schritt 210 ein Algorithmus zur Berechnung von Transformationsmatrizen durchlaufen und ein Effektor wird unter Berücksichtigung der Transformationsmatrizen angesteuert, 212. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
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3 zeigt einen Effektor 300 mit mehreren relativ zueinander bewegbaren Wirkmodulen, wie 302, beim Aufnehmen eines Materials 304. 4 zeigt den Effektor 300 beim Ablegen des Materials 304.
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Der Effektor 300 weist eine Effektorbasis 306 und bewegliche Effektorarme, wie 308, auf. Die Effektorbasis 306 dient zur Verbindung des Effektors 300 mit einem Manipulator eines Industrieroboters. Die Effektorarme 308 sind an der Effektorbasis 306 angeordnet. Die Wirkmodule 302 sind jeweils an freien Enden der Effektorarme 308 angeordnet. Die Effektorarme 308 weisen jeweils eine Mehrzahl miteinander beweglich verbundener Glieder auf.
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Die Wirkmodule 302 dienen zum Aufnehmen, zum schlupffreien Halten und zum Ablegen des Materials. Die Wirkmodule 302 sind mithilfe der Effektorarme 308 jeweils relativ zu der Effektorbasis 306 und/oder relativ zueinander und unabhängig voneinander mit einem Freiheitsgrad f=6 bewegbar.
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Der Effektor 300 wird unter Berücksichtigung von Transformationsmatrizen angesteuert. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
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5 zeigt einen Effektor 400 mit einem Effektorarm 402 und Effektorfingern, wie 404. Der Effektorarm 402 weist eine Mehrzahl von miteinander beweglich verbundenen Armgliedern auf. Die Effektorfinger 404 sind an einem Ende des Effektorarms 402 angeordnet. Die Effektorfinger 404 weisen jeweils eine Mehrzahl von miteinander beweglich verbundenen Fingergliedern auf. Der Effektorarm 402 und die Effektorfinger 404 sind mithilfe von Aktuatoren bewegbar. An den Effektorfingern 404 ist jeweils endseitig ein Wirkmodul, wie 406, angeordnet. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 bis 4 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
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6 zeigt einen Effektorarm 500. Der Effektorarm 500 weist eine Mehrzahl von miteinander beweglich verbundenen Armgliedern, wie 502, und zwischen den Armgliedern 502 angeordnete Aktuatorelemente, wie 504, auf. Die Aktuatorelemente 504 können beispielsweise als pneumatische „Muskeln“ ausgeführt sein. Die Aktuatorelemente 504 sind mithilfe einer elektrischen Steuereinrichtung kontrollierbar. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 bis 5 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Koordinatensystem
- 102
- Bezugspunkt
- 104
- Aufnahmegeometrie, 2D-Anordnung
- 106
- Material, Fasermaterial
- 108
- Ablagegeometrie, 3D-Anordnung
- 110
- Verschiebungsvektor
- 200
- Diagramm
- 202
- Randbedingungen
- 204
- Drapiersimulation
- 206
- Schritt
- 208
- Schritt
- 210
- Schritt
- 212
- Ansteuern
- 300
- Effektor
- 302
- Wirkmodul
- 304
- Material
- 306
- Effektorbasis
- 308
- Effektorarm
- 400
- Effektor
- 402
- Effektorarm
- 404
- Effektorfinger
- 406
- Wirkmodul
- 500
- Effektorarm
- 502
- Armglied
- 504
- Aktuatorelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013202571 A1 [0002]
- DE 102013208778 A1 [0003]
- DE 102016103761 A1 [0004]
