A kompozit felrakás (az összetett alkatrész gyártási folyamatának egyik fő lépése) hagyományosan munkaigényes folyamat.
A folyamathoz szakképzett technikusokra van szükség, hogy speciális szerszámok és berendezések segítségével elkészítsék a szükséges alkatrészeket. Ez gyakran lassú és költséges, ami korlátozza a kompozit gyártók által gyártható alkatrészek mennyiségét.
A Fives Composites & Automated Solutions csoportja kifejlesztett egy technológiát, amely lehetővé teszi ügyfeleik számára, hogy kompozit alkatrészeket hozzanak létre egy robotszál-elhelyező fej segítségével. Ez a technológia alacsonyabb költségű belépési pontot biztosít a kompozit felrakási folyamatba, megkönnyítve a gyártók számára a szükséges alkatrészek elkészítését.
Ez jelentős mértékben javíthatja a Fives ügyfelei kompozit összeállítási folyamatát. Az ehhez hasonló robotmegoldások több vállalatot segíthetnek abban, hogy kihasználják az automatizálás előnyeit és versenyezzenek a piacukon.
Ez végső soron a megalkotott termékek végfelhasználóinak, jelen esetben az űrkutatási vállalatoknak előnyös.
Íme, hogyan használta a Fives Group a RoboDK-t új megoldása létrehozásához.
Miért van szükség az űrrepülésre a szálelhelyezéshez szoros tűréshatárokra?
A repülőgépipar köztudottan szigorú minőségi követelményekkel és szigorúbb tűréshatárokkal rendelkezik, mint sok más iparágban. A repülőgépgyártás az erő és a súly kényes egyensúlyát foglalja magában. Kisebb a hibahatár, mint más iparágakban, ahol a biztonságot magas biztonsági tényező garantálja – egy repülőgépnél tudnia kell, hogy jól építi fel.
Ezek a szigorú követelmények különösen szükségessé teszik a kiváló minőségű anyagok és gyártási eljárások alkalmazását.
A rostok elhelyezése az egyik ilyen folyamat, amely szigorú tűréseket igényel. A szálak pontos elhelyezése egy kompozit alkatrészben kritikus fontosságú a késztermék, például a repülőgépszárny szilárdsága és tartóssága szempontjából.
A kompozitok fontos szerepet játszanak a repülőgépek súlyának csökkentésében, hozzájárulva az üzemanyag-hatékonyság javításához és a környezeti hatások csökkentéséhez. A szálerősítésű műanyagokat nagy szilárdság-tömeg arányuk miatt széles körben használják a repülőgépiparban.
Kihívást jelent, hogy a rostok elhelyezése munkaigényes folyamat. Egyetlen rész több ezer szálat tartalmazhat, amelyeket szinte lehetetlen lenne kézzel elhelyezni.
Az automatizált szálelhelyezés olyan folyamat, amelyben automatizált gépeket használnak többrétegű kompozit termékek létrehozására.
A Fives Group és a High Precision Machines bemutatása
A Fives Group egy multinacionális ipari mérnöki csoport, amely innovatív megoldásokat és termékeket kínál, hogy segítse a vezető iparági vezetőket teljesítményük növelésében.
A vállalat filozófiája az, hogy az ipar a válasz a modern világ főbb kérdéseire, mint például a környezeti, társadalmi és gazdasági kihívásokra.
A High Precision Machines csoport egy csoport a Fives-on belül. Célja olyan gyártógépek fejlesztése, amelyek megfelelnek a pontosság, ismételhetőség és megbízhatóság legszigorúbb követelményeinek.
Technológiáik között megtalálhatók az anyageltávolítási megoldások, a kompozitok és az automatizált megoldások, a köszörülés, a vágás, a töltés, a tömítés és a lézerrendszerek.
A csoport folyamatosan új utakat keres, hogy segítse ügyfeleit folyamataik javításában. Ez azt jelentheti, hogy olyan megoldásokat kell létrehozni, amelyek a piacon létező lehetőségektől eltérően működnek, mint ez a projekt is.
Robotszálas elhelyezés
A gyártók egyik kihívása, hogy a kompozit gyártási folyamatok gyakran bonyolultak és költségesek. Az automatizálásra szükség van, de a belépési költségek túl magasak lehetnek egyes vállalatok és gyártócsoportok számára.
Amanda Kotchon, a Fives vezérlőmérnöke elmagyarázza:
Alacsonyabb költségű belépési pontot akartunk biztosítani a kompozit elrendezések piacára azáltal, hogy lehetővé tesszük a végfelhasználók számára, hogy gyorsan elkészítsenek összetett alkatrészeket az űrrepülési tűréshatáron belül.
A robotjaikat offline programozási környezetben kellett programozniuk. A probléma azonban az volt, hogy a piacon lévő robotrendszerek nem tették lehetővé a pontos programozást.
Kotchon folytatja:
Amikor elindítottuk a projektet, a legtöbb robotgyártó nem kínált pontos vagy javított modelleket a robotjairól.
Az volt a feltételezés, hogy a vásárolt robot tökéletesen megfelelt a névleges geometriának – amiről tudjuk, hogy nem igaz.
Ez oda vezetett, hogy a csapat 1-10 mm-es nagyságrendű pozicionálási hibákat látott a legtöbb készen kapható robotnál, ami nem volt elfogadható a folyamat szempontjából. Alkalmazásuk megkövetelte, hogy nagyon nagy sebességgel – ezredmásodperceken belül – pontosan szinkronizáljanak több száz pontot, hogy elérjék a szükséges folyamatsebességet.
Olyan megoldást akartak, amely nincs bezárva a robotgyártó ökoszisztémájába.
Ahol a RoboDK bejött
A RoboDK rugalmas platformot kínált a csapatnak, amely megadta nekik a szükséges pontosságot és egyszerű használatot.
A RoboDK kalibrációs funkciói a platform használatának egyik fő előnyét jelentették. A kalibrálás a platform egyik hatékony funkciója. Lehetővé teszi szinte bármilyen ipari robot pontosságának gyors és egyszerű javítását.
A Fives Group számára a RoboDK kalibrációs funkciói megadták a szükséges irányítást a szűk tűréshatárok teljesítéséhez.
Kotochon azt mondja:
A RoboDK nagyon hasznos volt azáltal, hogy nemcsak kalibráló szoftvert biztosított, hanem betekintést engedett a robot viselkedésének kiváltó okaiba és a gép mozgásában fellépő hibaforrásokba.
Nagyra értékeljük a RoboDK hajlandóságát, hogy együtt dolgozzon velünk az alkalmazásunk fejlesztése során, és hogy mélyen belemerüljön a robotmechanikába, hogy kreatív megoldásokat találjon az új kihívásokra.
A csapat robotbeállítása
Mindig szeretnénk látni, hogyan állítják be felhasználóink robot hardverüket és szoftvereiket a maximális hatékonyság érdekében.
Íme a rendszerük összetevői:
A robot hardver
A megoldás a következő két alapvető hardverkomponensen alapul:
- Egy ABB IRB 8700 robot.
- Egyedi vég effektor a szálak elhelyezéséhez.
A Robot Szoftver
A rendszer alapvető szoftverelemei a következők:
- B&R vezérlő platform. Ez támogatja az egyszerű integrációt az ABB robotjaikkal és a COMAU robotjaikkal is.
- A csapat ACES szoftvere, amely az ügyfél alkatrészadatainak felhasználásával határozza meg az optimális szénszál-elhelyezést és az alkatrészgeometriát.
- A RoboDK speciálisan testreszabott változata a robot kalibrálásához és a robot mozgásainak korrigálásához a generált kalibráció segítségével.
Hogyan működik a rendszer
A megoldással összetett ívelt kompozit alkatrészeket lehet előállítani.
A kívánt út- és pozíciópontosság elérése érdekében a csapat a RoboDK kalibrációval kezdi. Ez feloldja a különbségeket az egyes „beépített” ipari robotok és az ideális robotmodell között. Ezután a rendszerben minden robot megkapja a saját egyedi korrigált beállításait.
A rendszer 16 különálló motoros szalagorsót és vágót szinkronizál a generált robotpályákkal. Ezt a robotszál-elhelyező fej és a cég szoftverének kombinációjával érik el.
Az útvonal szinkronizálva van a csapat B&R vezérlőjén lévő folyamatadatokkal. Ez lehetővé teszi számukra, hogy pontosan időzítsék a több ezer bemeneti-kimeneti eseményt, amelyeknek meg kell történniük a szálelhelyezési folyamat során.
Ki az ideális felhasználó a Fives Composite Lay-Up Solution számára?
Ezzel a projekttel a Fives Group célja, hogy alacsonyabb költségű belépési pontot biztosítson a kompozit lay-up projektekhez. A repülési tűrésekhez kalibrált robotkar használatával.
Brent Keller, a High Precision Machines csoport mérnöki igazgatója elmagyarázza, hogy ennek a megoldásnak a tökéletes felhasználója egy kevéssé kiszolgált piacon van:
Ez a megoldás ideális azoknak a végfelhasználóknak, akik olyan pozíciópontos mozgási platformot keresnek, amely kitölti a „polcról” robotrendszerek és a derékszögű szerszámgép-platformok közötti űrt.