DE102020105602A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines flächigen Strukturbauteils aus einem Faser-Kunststoff-Verbund - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines flächigen Strukturbauteils aus einem Faser-Kunststoff-Verbund Download PDF

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Philipp Gänswürger
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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines flächigen Strukturbauteils aus einem Faser-Kunststoff-Verbund, wobei an einer Werkzeugvorrichtung (102) mithilfe einer mobilen Vorrichtung (122) zum Positionieren, Fixieren und Fügen eines Endeffektors (106) fortlaufend die Schritte Herstellen und/oder Fertigstellen von Bauteilaußenhautmodulen (100, 102), Fügen der Bauteilaußenhautmodule (100, 102) und Integrieren von Versteifungselementen (116, 118) durchgeführt werden, und Vorrichtung zum Herstellen eines flächigen Strukturbauteils aus einem Faser-Kunststoff-Verbund, wobei die Vorrichtung eine Werkzeugvorrichtung (102) eine mobile Vorrichtung (122) zum Positionieren, Fixieren und Fügen und einen Roboter (104) mit einem Endeffektor (106) zum fortlaufenden Durchführen der Schritte Herstellen und/oder Fertigstellen von Bauteilaußenhautmodulen (100, 102), Fügen der Bauteilaußenhautmodule (100, 102) und Integrieren von Versteifungselementen (116, 118) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines flächigen Strukturbauteils aus einem Faser-Kunststoff-Verbund. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines flächigen Strukturbauteils aus einem Faser-Kunststoff-Verbund.
  • Aus dem Dokument DE 10 2008 008 386 A1 ist Verfahren bekannt zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils mit einem Beplankungsfeld und einem Primärbauteil zur Verstärkung des Faserverbundwerkstoffbauteils, mit den Schritten: Aufbringen eines Prepreg-Halbzeugs auf eine Werkzeugform zur Ausbildung des Beplankungsfelds, wobei in dem Prepreg-Halbzeug Fasern entsprechend eines angenommenen Kraftflussverlaufs in dem Beplankungsfeld des herzustellenden Bauteils bereichsweise krummlinig verlaufen; Härten des Prepreg-Halbzeugs; Aufbringen von Lagen eines Textil-Halbzeugs auf das gehärtete Prepreg-Halbzeug zur Ausbildung des Primärbauteils; Tränken des Textil-Halbzeugs mit Matrixmaterial und Härten der Baugruppe aus vorgehärtetem Prepreg-Halbzeug und Textil-Halbzeug.
  • Aus dem Dokument DE 10 2012 210 043 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Herstellung einer integral verstärkten Leichtbaustruktur mit einem Faserverbundkunststoff, insbesondere einer Rumpftonne oder eines Schalenbauteils eines Flugzeugs, mittels eines Werkzeugs, wobei die Leichtbaustruktur eine Vielzahl von sich in Knotenpunkten kreuzende Versteifungsrippen aufweist, wobei eine Haut an die Versteifungsrippen angebunden ist und das Werkzeug eine Vielzahl von rinnenartigen Vertiefungen zur Schaffung der Versteifungsrippen aufweist, umfassend die folgenden Schritte: a) zumindest bereichsweises Ablegen mindestens einer Zwischenlage und mindestens einer Verstärkungslage in die Vertiefungen, b) Wiederholen des Schrittes a) bis die Vertiefungen mit Zwischenlagen und Verstärkungslagen zur Ausbildung der Versteifungsrippen mit integralen Anbindungsfüßen zumindest teilweise ausgefüllt sind, c) Belegen des Werkzeugs, insbesondere mit Zwischenlagen und/oder Verstärkungslagen, zur Herstellung der Haut, und d) Aushärten und/oder Verfestigen der Zwischenlagen und Verstärkungslagen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung strukturell und/oder funktionell zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das Strukturbauteil kann ein tragendes Bauteil sein. Das Strukturbauteil kann ein Bauteil sein, das besondere Steifigkeits- und/oder Festigkeitsanforderungen erfüllt. Das Strukturbauteil kann ein Bauteil eines Fahrzeugs, insbesondere eines Landfahrzeugs, Kraftfahrzeugs, Luftfahrzeugs, Wasserfahrzeugs oder Raumfahrzeugs, sein. Das Strukturbauteil kann ein Rumpf, Rumpfteil, Flügel oder Flügelteil eines Luftfahrzeugs sein. Das Strukturbauteil kann ein Rumpf oder Rumpfteil eines Wasserfahrzeugs sein. Das Strukturbauteil kann ein U-Boot-Druckkörper oder U-Boot-Druckkörperteil sein. Das Strukturbauteil kann ein Booster (Raketenantrieb) oder Boosterteil sein. Das Strukturbauteil kann ein Behälter oder Behälterteil, insbesondere ein Druckbehälter oder Druckbehälterteil, sein.
  • Das Strukturbauteil kann zumindest abschnittsweise ebenflächig und/oder gekrümmtflächig, insbesondere einfach und/oder mehrfach gekrümmtflächig, sein. Das Strukturbauteil kann zylindermantelförmig, zylindermantelabschnittförmig, kugelmantelförmig, kugelmantelabschnittförmig, rinnenförmig oder schalenförmig sein.
  • Der Faser-Kunststoff-Verbund kann organische Fasern, wie Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, Polymethylmethacrylat-Fasern und/oder anorganische Fasern, wie Basaltfasern, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, aufweisen. Die Fasern können als Gewebe, Gewirk, Gestrick, Geflecht oder Nähgewirke vorliegen. Die Fasern können textil vorliegen. Das Fasern können einlagig oder mehrlagig vorliegen. Das Fasern können als Tape oder Rovings vorliegen. Der Faser-Kunststoff-Verbund kann einen thermoplastischen Kunststoff, wie Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI) und/oder Polytetrafluorethylen (PTFE), aufweisen. Der Faser-Kunststoff-Verbund kann einen duroplastischen Kunststoff, wie Epoxidharz (EP), ungesättigtes Polyesterharz (UP), Vinylesterharz (VE), Phenol-Formaldehydharz (PF), Diallylphthalatharz (DAP), Methacrylatharz (MMA), Polyurethan (PUR), Aminoharz, Melaminharz (MF/MP) und/oder Harnstoffharz (UF). Der Kunststoff kann als Matrixmaterial dienen. Die Fasern können in dem Matrixmaterial eingebettet sein. Das Fasern können zunächst als trockenes Halbzeug vorliegen und nachfolgend mit einem Matrixmaterial infiltriert werden. Das Fasern können als vorimprägniertes Halbzeug vorliegen.
  • Die Schritte Herstellen und/oder Fertigstellen von Bauteilaußenhautmodulen, Fügen der Bauteilaußenhautmodule und Integrieren von Versteifungselementen können fortlaufend aufeinanderfolgend und/oder fortlaufend parallel durchgeführt werden. Die Schritte Herstellen und/oder Fertigstellen von Bauteilaußenhautmodulen, Fügen der Bauteilaußenhautmodule und Integrieren von Versteifungselementen können kontinuierlich und/oder diskontinuierlich fortlaufend durchgeführt werden. Die Schritte Herstellen und/oder Fertigstellen von Bauteilaußenhautmodulen, Fügen der Bauteilaußenhautmodule und Integrieren von Versteifungselementen können in kontinuierlicher Chargierung durchgeführt werden. Die Schritte Herstellen und/oder Fertigstellen von Bauteilaußenhautmodulen, Fügen der Bauteilaußenhautmodule und Integrieren von Versteifungselementen können durchlaufend durchgeführt werden.
  • Die Bauteilaußenhautmodule können kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig gefügt werden. Die Bauteilaußenhautmodule können in einem mechanischen Verfahren, thermischen Verfahren, Klebeverfahren, Schweißverfahren und/oder Tape-Bridging-Verfahren gefügt werden. Die Bauteilaußenhautmodule können flächig und/oder linienförmig gefügt werden.
  • Die Versteifungselemente können integriert werden, indem die Versteifungselemente zumindest teilweise an den Bauteilaußenhautmodulen hergestellt werden. Die Versteifungselemente können integriert werden, indem die Versteifungselemente gesondert hergestellt und mit den Bauteilaußenhautmodulen verbunden werden. Die Versteifungselemente können Stinger und/oder Spanten sein.
  • Die Werkzeugvorrichtung kann an das herzustellende Strukturbauteil angepasst zusammengesetzt werden. Das Strukturbauteil kann während dem Herstellen fortlaufend entlang der Werkzeugvorrichtung geführt werden. Das Strukturbauteil kann während dem Herstellen kontinuierlich und/oder diskontinuierlich entlang der Werkzeugvorrichtung geführt werden. Das Strukturbauteil kann während dem Herstellen in einer Produktionsrichtung oder Drucklaufrichtung entlang der Werkzeugvorrichtung geführt werden.
  • Wenigstens zwei Bauteilaußenhautmodule können nach unterschiedlichen Herstellungsverfahren hergestellt werden. Wenigstens ein Bauteilaußenhautmodule kann teilweise außerhalb der Werkzeugvorrichtung hergestellt werden. Wenigstens ein Bauteilaußenhautmodule kann teilweise an der Werkzeugvorrichtung und teilweise außerhalb der Werkzeugvorrichtung hergestellt werden. Wenigstens ein Bauteilaußenhautmodule kann ausschließlich an der Werkzeugvorrichtung hergestellt werden. Wenigstens ein Bauteilaußenhautmodule kann in einem Laminierverfahren, in einem Harzinjektionsverfahren, Legeverfahren, Tapelegeverfahren, Wickelverfahren, Autoklavverfahren, Faserspritzenverfahren, Pressverfahren, Pultrusionsverfahren, Spritzgussverfahren und/oder Wickelverfahren hergestellt werden.
  • Wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul kann aus der fortlaufenden Herstellung an der Werkzeugvorrichtung entfernt und/oder der fortlaufenden Herstellung an der Werkzeugvorrichtung zugeführt werden. Bauteilaußenhautmodule können bedarfsweise aus der fortlaufenden Herstellung an der Werkzeugvorrichtung entfernt und/oder der fortlaufenden Herstellung an der Werkzeugvorrichtung zugeführt werden. Beispielsweise kann ein fehlerhaftes Bauteilaußenhautmodul aus der fortlaufenden Herstellung an der Werkzeugvorrichtung entfernt und durch ein fehlerfreies Bauteilaußenhautmodul ersetzt werden.
  • Wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul kann beim Herstellen und/oder Fertigstellen an der Werkzeugvorrichtung besäumt werden. Das Besäumen kann ein Abtrennen und/oder Bearbeiten wenigstens einer Kante des wenigstens einen Bauteilaußenhautmoduls umfassen. Das Wenigstens eine Bauteilaußenhautmodul kann beim Herstellen und/oder Fertigstellen an der Werkzeugvorrichtung getempert werden.
  • Beim Integrieren der Versteifungselemente kann wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul an der Werkzeugvorrichtung abgestützt werden. Das wenigstens eine Bauteilaußenhautmodul kann rückseitig wenigstens eines Versteifungselements abgestützt werden. Die Versteifungselemente können an den Bauteilaußenhautmodulen integriert werden. Der Schritt des Integrierens kann an der an der Werkzeugvorrichtung durchgeführt werden. Durch Integrieren der Versteifungselemente an der Werkzeugvorrichtung kann eine Form fixiert werden. Durch Integrieren der Versteifungselemente an der Werkzeugvorrichtung kann eine Form der Werkzeugvorrichtung, der Bauteilaußenhautmodule und/oder des Strukturbauteils fixiert werden.
  • Die mobile Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen kann als Schweißbrücke ausgeführt sein. Die mobile Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen kann zum Positionieren, als Schablone, zum Führen, als Niederhalter, als Träger und/oder als Aufnahme verwendet werden. Die mobile Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen kann zum Positionieren und als Schablone zum Führen der Versteifungselemente verwendet werden. Die mobile Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen kann als Niederhalter und Träger zur Aufnahme einer Schweiß- und/oder Fixiervorrichtung, wie Ultraschall-Sonotrode, Widerstandsschweißeinheit etc., verwendet werden.
  • Während dem Herstellen des Strukturbauteils kann fortlaufend ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt werden. Der Soll-Ist-Vergleich kann durchgeführt werden, um das Strukturbauteil, wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul, wenigstens eine Fügestelle und/oder wenigstens ein Versteifungselement zu prüfen. Der Soll-Ist-Vergleich kann sensorgestützt durchgeführt werden. Der Soll-Ist-Vergleich kann mithilfe des Effektors durchgeführt werden. Das Strukturbauteil, wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul, wenigstens eine Fügestelle und/oder wenigstens ein Versteifungselement können/kann an der Werkzeugvorrichtung sensorgestützt geprüft werden.
  • Das Verfahren kann an mehreren Werkzeugvorrichtungen parallel durchgeführt werden. Parallel hergestellte Strukturbauteile können zusammengeführt werden. Parallel hergestellte Strukturbauteile können gefügt werden. An parallel hergestellten Strukturbauteile können Versteifungselemente integriert werden.
  • Das Verfahren kann durch maschinelles Lernen verbessert werden. Zum maschinellen Lernen kann der Soll-Ist-Vergleich genutzt werden.
  • Die Werkzeugvorrichtung kann einen modularen Aufbau aufweisen. Die Werkzeugvorrichtung kann ein Legewerkzeug sein. Die Werkzeugvorrichtung kann legewerkzeugartig ausgeführt sein. Die Werkzeugvorrichtung kann Längsstreben und/oder Querstreben aufweisen. Die Längsstreben können zumindest annähernd gerade sein. Die Längsstreben können bogenförmig sein.
  • Der Roboter kann ein Industrieroboter sein. Der Roboter kann eine Basis, einen Manipulator und/oder eine elektrische Kontrollvorrichtung aufweisen. Die Kontrollvorrichtung kann zum regelungstechnischen und/oder steuerungstechnischen Kontrollieren des Roboters dienen. Der Roboter kann programmierbar sein. Der Roboter kann über Kopf bzw. hängend angeordnet sein. Der Roboter kann relativ zu der Werkzeugvorrichtung verfahrbar sein. Der Endeffektor kann an dem Manipulator angeordnet sein. Die mobile Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen kann an dem Manipulator angeordnet sein. Der Endeffektor und/oder die mobile Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen können/kann ein Greifwerkzeug, eine Positionierwerkzeug, eine Schablone, ein Führungswerkzeug, einen Niederhalter, einen Träger, eine Schweiß- und/oder Fixiervorrichtung und/oder eine Sensorvorrichtung aufweisen.
  • Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fertigung von Flugzeugrumpfstrukturen bei reduziertem Werkzeugaufwand und erhöhter Flexibilität.
  • Bauteilaußenhautmodule können verkürzt werden. Werkzeuge zur Fertigung der Bauteilaußenhautmodule können kürzer gestaltet werden, was ein erhebliches Einsparpotential bei den Werkzeugkosten birgt. Ein Legewerkzeug zur Fertigung eines flächigen Strukturbauteils bzw. von Bauteilaußenhautmodulen kann für eine Integration von Versteifungselementen genutzt werden. Teilabschnitte des Strukturbauteils können mit unterschiedlichen Fertigungstechnologien hergestellt werden. Beispielsweise wird eine Kombination von im Heißpressverfahren hergestellten Bauteilaußenhautmodulen mit im In-Situ-Tapelegeverfahren hergestellten Bauteilaußenhautmodulen ermöglicht. Im Produktionsprozess entstandene Fehler bei der Fertigung der Bauteilaußenhaut haben eine reduzierte Auswirkung auf eine Fertigung des Strukturbauteils. Fehlerhafte Bauteile können einfach aus dem Produktionsprozess ausgeschleust werden. Ein unter Umständen notwendiges Tempern thermoplastischer Bauteilaußenhautmodule nach einer In-Situ-Konsolidierung kann in kleineren Umluft-Öfen stattfinden. Ein Raumbedarf kann durch kleinere Werkzeuge und/oder Parallelisierung der Fertigung auf mehreren Werkzeugen reduziert werden.
  • Bauteilaußenhautmodule können in einem Legewerkzeug zur Herstellung der Bauteilaußenhaut zu einem Strukturbauteil zusammengebaut werden. Toleranzketten können beim Austakten, Transport, Eintakten und Montieren der Bauteilaußenhautmodule durch den Zusammenbau im Legewerkzeug reduziert werden. Die Bauteilaußenhaut kann nach einem Besäumen und/oder Tempern direkt im Legewerkzeug wieder eingemessen werden. Durch das Schließen von Nähten, beispielsweise von Umfangsnaht, beispielsweise mittels Tape-Bridging, im Legewerkzeug können Unstetigkeiten in der Bauteilaußenhaut durch die vom Werkzeug vorgegebene Formkontur reduziert werden. Eine für eine Integration von Stringern, Spanten, Clips und/oder Cleats erforderliche Gegenkraft beim Schweißen kann direkt durch das solide Legewerkzeug entgegengebracht werden. Durch die Integration der Versteifungselemente im Legewerkzeug kann die Formkontur der Schale darin fixiert werden.
  • Es kann eine flexible Endeffektor-Technologie verwendet werden. Versteifungselemente, wie Stringer und/oder Spanten, können beim Zusammenbau flexibel an eine Sollkontur, die durch das Legewerkzeug vorgegeben sein kann, angepasst werden. Fertigungsbedingte Bauabweichungen auf Bauteilebene können ausgeglichen werden. Die mobile Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen kann als Positioniereinheit für die Versteifungselemente, als Schablone für eine Führung der Stringer in der Länge, als Niederhalter und Trägerstruktur für eine Aufnahme von Schweiß- und Fixiereinheiten (Ultraschall-Sonotrode, Widerstandsschweißeinheit, etc.) agieren. Durch die Flexibilität des Positionier- und Schweißendeffektors mit digitaler Rückmeldung (Soll-Ist-Vergleich) des Produktionsprozesses können Methoden des maschinellen Lernens auf den Fertigungsprozess angewendet und somit ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess angestoßen werden.
  • Mit der Erfindung wir ein Aufwand, wie Kostenaufwand, Zeitaufwand, Werkzeugaufwand, Transportaufwand, Vermessungsaufwand und/oder Positionierungsaufwand reduziert. Eine Flexibilität wird erhöht. Eine Abhängigkeit einzelner Herstellungsschritte voneinander wird reduziert. Eine Anzahl von Handhabungsschritten wird reduziert und damit ein Aufwand für Einmess- und Einrichtungsaufgaben. Eine Anfälligkeit für Bauteilabweichungen wird reduziert.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:
    • 1 ein Herstellen eines Bauteilaußenhautmoduls an einer Werkzeugvorrichtung mithilfe eines robotergeführten Endeffektors in räumlicher Ansicht,
    • 2 ein Herstellen eines Bauteilaußenhautmoduls an einer Werkzeugvorrichtung mithilfe eines robotergeführten Endeffektors in Schnittansicht,
    • 3 ein Fügen von Bauteilaußenhautmodulen an einer Werkzeugvorrichtung mithilfe eines robotergeführten Endeffektors in räumlicher Ansicht,
    • 4 ein Integrieren von Stingern an einer Werkzeugvorrichtung mithilfe einer mobilen Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen und eines robotergeführten Endeffektors in räumlicher Ansicht,
    • 5 ein Integrieren von Stingern an einer Werkzeugvorrichtung mithilfe einer mobilen Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen und eines robotergeführten Endeffektors in Schnittansicht,
    • 6 ein Integrieren von Spanten an einer Werkzeugvorrichtung mithilfe einer mobilen Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen und eines robotergeführten Endeffektors in räumlicher Ansicht,
    • 7 ein fortgeschrittenes Integrieren von Spanten an einer Werkzeugvorrichtung mithilfe einer mobilen Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen und eines robotergeführten Endeffektors in räumlicher Ansicht,
    • 8 ein Integrieren von Spanten an einer Werkzeugvorrichtung mithilfe einer mobilen Vorrichtung zum Positionieren, Fixieren und Fügen und eines robotergeführten Endeffektors in Schnittansicht und
    • 9 ein Schweißen an einer Werkzeugvorrichtung mithilfe eines robotergeführten Endeffektors in Schnittansicht
  • 1 zeigt ein Herstellen eines Bauteilaußenhautmoduls 100 für ein flächiges Strukturbauteil aus einem Faser-Kunststoff-Verbund, vorliegend eines Flugzeugrumpfteils, an einer Werkzeugvorrichtung 102 mithilfe eines Roboters 104 und eines Endeffektors 106 in räumlicher Ansicht. 2 zeigt das Herstellen des Bauteilaußenhautmoduls 100 in Schnittansicht.
  • Die Werkzeugvorrichtung 102 ist modularen aufgebaut, an das herzustellende Strukturbauteil angepasst zusammengesetzt und weist eine dem herzustellenden Strukturbauteil angepasste Stützstruktur mit geraden Längsstreben, wie 108, und bogenförmigen Querstreben, wir 110, auf.
  • Das Bauteilaußenhautmodul 100 kann teilweise an der Werkzeugvorrichtung 102 und teilweise außerhalb der Werkzeugvorrichtung 102 oder ausschließlich an der Werkzeugvorrichtung 102 hergestellt werden, beispielsweise in einem Legeverfahren, wie Tapelegeverfahren, wobei der Roboter mit einem Legekopf als Endeffektors 106 ausgerüstet ist. Das Bauteilaußenhautmodul 100 kann an der Werkzeugvorrichtung 102 besäumt und/oder getempert werden. Es können auch Bauteilaußenhautmodule 100 verwendet werden, die überwiegend oder ausschließlich außerhalb der Werkzeugvorrichtung 102 hergestellt wurden. Die Bauteilaußenhautmodule 100 können in unterschiedlichen Herstellungsverfahren hergestellt werden. Fehlerhafte Bauteilaußenhautmodule 100 können aus der fortlaufenden Herstellung entfernt und durch fehlerfreie Bauteilaußenhautmodul ersetzt werden.
  • 3 zeigt ein Fügen von Bauteilaußenhautmodulen 100, 112 an der Werkzeugvorrichtung 102 entlang einer linienförmigen Fügestelle 114 mithilfe des Roboters 104 und des Endeffektors 106. Die Bauteilaußenhautmodule 100, 112 können beispielsweise kraft- und/oder stoffschlüssig im Tape-Bridging-Verfahren gefügt werden, wobei der Roboter mit einem Fügekopf als Endeffektors 106 ausgerüstet ist. Unstetigkeiten der Bauteilaußenhautmodule 100, 112 können durch eine von der Werkzeugvorrichtung 102 vorgegebene Formkontur reduziert werden.
  • 4 zeigt ein Integrieren von als Stinger ausgeführten Versteifungselementen, wie 116, an der Werkzeugvorrichtung 102 mithilfe einer als Schweißbrücke ausgeführten mobilen Vorrichtung 122 zum Positionieren, Fixieren und Fügen, des Roboters 104 und des Endeffektors 106 in räumlicher Ansicht, 5 zeigt das Integrieren der Versteifungselemente 116 in Schnittansicht.
  • 6 zeigt ein Integrieren von als Spanten ausgeführten Versteifungselementen, wie 118, an der Werkzeugvorrichtung 102 mithilfe einer als Schweißbrücke ausgeführten mobilen Vorrichtung 122 zum Positionieren, Fixieren und Fügen, des Roboters 104 und des Endeffektors 106 in räumlicher Ansicht, 7 zeigt ein fortgeschrittenes Integrieren der Versteifungselemente 118 in räumlicher Ansicht, 8 zeigt ein Integrieren der Versteifungselemente 118 in Schnittansicht.
  • Die Versteifungselemente 116, 118 werden integriert, indem diese zumindest teilweise an den Bauteilaußenhautmodulen, wie 100, hergestellt werden, wobei die mobile Vorrichtung 122 zum Positionieren, Fixieren und Fügen als Positioniereinheit für die Versteifungselemente 116, 118, als Schablone zum Führen der Versteifungselemente 116, 118 und/oder als Niederhalter agieren kann.
  • Beim Integrieren der Versteifungselemente 116, 118 werden die Bauteilaußenhautmodule 100 rückseitig der Versteifungselemente 116, 118 an der Werkzeugvorrichtung 102 abgestützt. Durch das Integrieren der Versteifungselemente 116, 118 an der Werkzeugvorrichtung 102 wird eine Form der Werkzeugvorrichtung in dem Bauteilaußenhautmodul 100 fixiert.
  • Das Herstellen und/oder Fertigstellen der Bauteilaußenhautmodule 100, 112, das Fügen der Bauteilaußenhautmodule 100, 112 und das Integrieren der Versteifungselemente 116, 118 wird fortlaufend aufeinanderfolgend durchgeführt. Dabei wird das Strukturbauteil fortlaufend in einer Produktionsrichtung oder Drucklaufrichtung entlang der Werkzeugvorrichtung 102 geführt.
  • Während dem Herstellen des Strukturbauteils wird mithilfe des Effektors 106 fortlaufend sensorgestützt ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt, um das Strukturbauteil, Bauteilaußenhautmodule 100, 102, Fügestellen 114 und Versteifungselemente 116, 118 zu prüfen.
  • 9 zeigt ein Schweißen an der Werkzeugvorrichtung 102 mithilfe des Roboters 104, wobei der Endeffektor 106 als Schweißvorrichtung dient. Dabei sind die Bauteilaußenhautmodule 100 mithilfe von Positionierelementen, wie 120, mit der als Schweißbrücke ausgeführten mobilen Vorrichtung 122 zum Positionieren, Fixieren und Fügen verbunden.
  • Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
  • Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Bauteilaußenhautmodul
    102
    Werkzeugvorrichtung
    104
    Roboter
    106
    Endeffektor
    108
    Längsstrebe
    110
    Querstrebe
    112
    Bauteilaußenhautmodul
    114
    Fügestelle
    116
    Versteifungselement
    118
    Versteifungselement
    120
    Positionierelement
    122
    Vorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008008386 A1 [0002]
    • DE 102012210043 A1 [0003]

Claims (16)

  1. Verfahren zum Herstellen eines flächigen Strukturbauteils aus einem Faser-Kunststoff-Verbund, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Werkzeugvorrichtung (102) mithilfe einer mobilen Vorrichtung (122) zum Positionieren, Fixieren und Fügen eines Endeffektors (106) fortlaufend die Schritte Herstellen und/oder Fertigstellen von Bauteilaußenhautmodulen (100, 102), Fügen der Bauteilaußenhautmodule (100, 102) und Integrieren von Versteifungselementen (116, 118) durchgeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugvorrichtung (102) einen modularen Aufbau aufweist und an das herzustellende Strukturbauteil angepasst zusammengesetzt wird.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil während dem Herstellen fortlaufend entlang der Werkzeugvorrichtung (102) geführt wird.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Bauteilaußenhautmodule (100, 102) nach unterschiedlichen Herstellungsverfahren hergestellt werden.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul (100, 102) teilweise außerhalb der Werkzeugvorrichtung (102) hergestellt wird.
  6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul (100, 102) aus der fortlaufenden Herstellung an der Werkzeugvorrichtung (102) entfernt und/oder der fortlaufenden Herstellung an der Werkzeugvorrichtung (102) zugeführt wird.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul (100, 102) beim Herstellen und/oder Fertigstellen an der Werkzeugvorrichtung (102) besäumt wird.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul (100, 102) beim Herstellen und/oder Fertigstellen an der Werkzeugvorrichtung (102) getempert wird.
  9. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Integrieren der Versteifungselemente (116, 118) wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul (100, 102) an der Werkzeugvorrichtung (102) abgestützt werden.
  10. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Integrieren der Versteifungselemente (116, 118) an der Werkzeugvorrichtung (102) eine Form fixiert wird.
  11. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer mobilen Vorrichtung (122) zum Positionieren, Fixieren und Fügen zum Positionieren, als Schablone, zum Führen, als Niederhalter, als Träger und/oder als Aufnahme verwendet wird.
  12. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Herstellen des Strukturbauteils fortlaufend ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt wird.
  13. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil, wenigstens ein Bauteilaußenhautmodul (100, 102), wenigstens eine Fügestelle (114) und/oder wenigstens ein Versteifungselement (116, 118) an der Werkzeugvorrichtung (102) sensorgestützt geprüft wird.
  14. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren an mehreren Werkzeugvorrichtungen (102) parallel durchgeführt wird.
  15. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren durch maschinelles Lernen verbessert wird.
  16. Vorrichtung zum Herstellen eines flächigen Strukturbauteils aus einem Faser-Kunststoff-Verbund, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Werkzeugvorrichtung (102), eine mobile Vorrichtung (122) zum Positionieren, Fixieren und Fügen und einen Roboter (104) mit einem Endeffektor (106) zum fortlaufenden Durchführen der Schritte Herstellen und/oder Fertigstellen von Bauteilaußenhautmodulen (100, 102), Fügen der Bauteilaußenhautmodule (100, 102) und Integrieren von Versteifungselementen (116, 118) aufweist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012210043A1 (de) 2012-06-14 2013-12-19 Airbus Operations Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Leichtbaustruktur sowie Leichtbaustruktur

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