Aerotec FFT EDAG, kompozit gövde parçalarını üretmek için otomatik bir hücre geliştirdi

Görev:
Airbus A350 XWB için kompozit bir gövde katmanı oluşturma işini otomatize etmek. Karbon elyaf reçineler ile çalışmanın zor bir iş olmasından dolayı bu tür işler geleneksel olarak daima elle yapılmaktadır.

Çözüm:
Gövdeyi güçlendiren kirişlerin yerleştirildiği ve yerine sabitlendiği otomatik bir imalat hücresi geliştirmek. Güçlendirilecek gövde kısmının yedi metre uzunluğa sahip olduğu göz önünde bulundurulduğunda, bu işte uzun erişimlere ve daha yüksek taşıma yükü kapasitelerine sahip FANUC robotlarının kullanılması gerekiyordu.

Sonuç:
Bu karmaşık ve yüksek hassasiyetli sürecin otomasyonu, robotların bu tür işlerin gerektirdiği doğruluk seviyesine tam olarak erişebildiğini gösterdi. Hücrenin inşa edilmesi, bu sürecin teknolojik ve ekonomik anlamda erişebilir olduğunu kanıtladı.

Parçaları birleştirmeye ve kalkışa hazır

FFT EDAG, karbon bileşenler için bir imalat hücresi inşa etti

Teknoloji merkezi Nordenham yeni üretim teknolojisinin doğduğu yerdir. FFT EDAG, Premium Aerotec ile birlikte CFRP uçak iskeleti parçaları için boylamalar yerleştirmek üzere otomatikleştirilmiş bir imalat hücresi geliştirmiştir. Üretim hücresinin Airbus A350 XWB üretiminde kullanılması planlanmaktadır. Yeni Airbus uçaklarının üretimi yeni başlamıştır ve ilk uçak, son montaj aşamasındadır. Üretim tesisleri geliştirilmektedir ve özellikle otomasyon derecesi artırılmaktadır. Yeni uçağın hem kanatları hem de gövde yapısı karbon fiber kompozit teknolojisiyle üretilmiştir. Üretim tesisleri EADS'ın bağlı şirketi Premium Aerotec ve FFT EDAG tarafından ortaklaşa geliştirilecektir. Bu iki şirket yeni teknoloji merkezi Nordenham'da bir yer kiralamıştır. Premium Aerotec, uçağın yapısal bileşenlerinin yapımında uzmandır. Gerekli üretim tesisleri Premium Aerotec tarafından çalıştırılmaktadır ve geliştirilmektedir. FFT EDAG özellikle otomotiv ve uzay sektörü olmak üzere birçok sektöre seri ve toplu üretim için hazır çözümler ve kullanıma hazır üretim hatları sunan bir tedarikçidir. Şirket, global pazarda en büyük bağımsız geliştirme şirketi olarak tanınmaktadır.

Uzay sektöründe yeni teknolojileri uygulamaya koyma olanağı her zaman mümkün değildir. Bu durum kolayca anlaşılabilir: Güvenlik nedenleriyle, genellikle bedensel işçilik dahil geleneksel uygulamalar tercih edilir. Kullanılan materyallerde temel bir değişiklik yapılması halinde yeni üretim yöntemleri kaçınılmazdır. Tekrarlanabilir üst düzey kalitede ve rekabetçi maliyetlerle üretim yapmak için asıl soru üretimin otomatik hale getirilip getirilmeyeceği değil, üretimin nasıl otomatik hale getirileceğidir. Bu zamana kadar kompozit gövde iskeleti yapımı, yüksek oranda bedensel çalışmayı gerektirmiştir ve gerektirmeye devam etmektedir. İlk üretim hücresinin amacı, boylamaların el ile ayarlanmasının otomatik hale getirilebileceğini göstermektir. Prensip bilinmektedir: Reçine ile önceden emprenye edilen Prepreg adlı karbon fiber yapı, gerekli duvar kalınlığına göre çeşitli katmanlar birbiri üstüne gelecek şekilde kalıba yerleştirilir. Kompozit parçaları "pişirme" yoluyla sertleştirilir, yani yaklaşık 180 ° C'de basınç altında fırında ısıtılarak sertleştirilir. Uçak iskeleti için gerekli olan esnemezliği elde etmek üzere eklenen, boylama olarak adlandırılan uzunlamasına ilave destekler, uçak iskeleti şeklinde önceden imal edilmiş iskelete yerleştirilir. Bu işlem, kürlemeden önce gerçekleştirildiğinden bu aşama "ıslak malzeme" olarak adlandırılır.

Bu adımların otomasyonunda bazı engellerin aşılması zorunludur. Teknik bilgilerin başka işlemlerden aktarılması çok zordur. Sonunda yüksek hassasiyete sahip uçak yapıları büyük ve çok sert olmayan parçalarla birleştirilir. Aynı zamanda otomasyonun, yalnızca teknik olarak değil ekonomik olarak da uçak sektörüne yarar sağladığı kabul edilir. Otomotiv üretiminde olduğu gibi, platform stratejisinde de otomasyon gereksinimleriyle ilgili olarak maksimum esneklik sağlanacağı konusunda garanti verilir. FFT EDAG Nordenham'da proje yöneticisi olan Mike Wehn, teknik özelliklerin geliştirilmesini şöyle hatırlıyor: "Esnek, programlanabilir robotların esnek olmayan geniş fikstürlerin yerini alması kaçınılmazdı."

Esneklik yalnızca test için değil

Teknoloji merkezi Nordenham'da elde edilen sonuç ilk fiili üretim hücresidir. Orijinalinin yaklaşık yarısı büyüklüğündeki bir bileşen ile test edilmektedir. Yedi metre uzunluğundaki gövde kısmına toplam 16 boylama yerleştirilmiştir. Test hücresindeki her iki FANUC robot da uzun erişim kollarıyla donatılmıştır. R-2000iB/100P model robot maksimum 3.500 mm alana erişebilir. İki robottan biri yere monte edilmiştir. Takımın kafasını tutan robot ray ünitesine monte edilmiştir. FANUC robot konrolörü R-30iA, tüm eksenleri kontrol eder. Her biri altı eksene sahip iki robot kolu, ray ünitesi ve işleme kafasının diğer dört ekseni olmak üzere toplamda 17 eksen bağlanmıştır. Ayrıca kafaya birkaç tahrik elemanı monte edilmiştir, bunlar Profibus ile robot kontrolörüne entegre edilmiştir. Wehn: "Robot kafasının öne çıkan özelliği, dört entegre FANUC servo motordur." Bu servo motorlar yan parçaların birbirine uymasını sağlar, bu sayede kafayı farklı geometrik yüzeylere uygun hale getirebilirsiniz. Bu fikir; çevrimdışı programların yalnızca simülasyon amaçlı değil, aynı zamanda üretim programlarına çevrimdışı verileri doğrudan aktarmak ve örneğin RobCAD veya Catia'dan alınan değerlerle çalışmak üzere kullanılmasını amaçlar. Wehn, "Servo motorlar her program için kendi kendini otomatik olarak ayarladığından kafada el ile yapılan ayarlamaları yapmak zorunda kalmayacağız." Bu aşamada FFT EDAG geliştiricileri, Premium Aerotec tarafından sunulan farklı iskeletleri dikkate aldı. Bu parçalardan her biri aslında hassas boylama konumsal yerleşimi için ayrı bir takım gerektiriyordu. Özel olarak geliştirilen rulo birleştirme kafası buna yönelik tasarlandığından artık tek bir takım gerekli.
Ancak, servo motorlar ile yapılan ayarlama yalnızca gelecekteki üretimler için avantaj sağlamaz. Hücrenin tasarım aşamasında bile tekrar tekrar değişiklikler yapılmıştır.

Genelde birçok alandaki geliştirme planları tam olarak sabit değildir. Wehn'nin de söylediği gibi: "Gelecekte fiili üretime geçebileceğimizden (her türden alan kullanımı ve lojistik dahil), Aerotec ile bir üretim sisteminin nasıl geliştirilebileceği konusunda çalışıyoruz."
Bu geliştirme bir sonrakini tetiklemeseydi FFT EDAG, FFT EDAG olamazdı. Boylamaları yerleştirme konusunda üretim sistemine sağlanan katma değeri artırmak için boylamalar arasına dokusuz levhaları veya diğer ilave materyalleri yerleştirmeyle ilgili bir proje üzerinde çalışıyorlar. Sonraki adım da otomatik hale getirilmelidir: Boylamayı ve ilave materyalleri kaplayan bir filmin uygulanması.

Çok kollu teknolojisinin senkronize hareketi

Mike Wehn, robotun hareket profilini "çok önemli" olarak ifade etmektedir. Kullanılan R 2000iB robotlar, paralel boylamaları kalıpla paralel hizada olacak şekilde almak, bunları ters çevirme hareketiyle kaldırmak ve ardından kalıba milimetrik bir hassasiyetle yerleştirmek zorundadır. Şu anda yalnızca iki robotla yapılmakta olan testler yakında büyük boyutlarda kullanılabilecek: Bu sayede en fazla 18 m uzunluğunda boylama ile kalıp taşımada her uzun tarafta 4 robot olacaktır. Bu, hassaslığın yanı sıra daha iyi hareket senkronizasyonu gerektirir. Geleneksel programlamayı kullanarak bu işi gerçekleştirmek zor olacaktır. “Robot öğretme çalışmaları hakkında Mike Wehn, “Çok kollu özelliği sayesinde rahatça öğretebiliyoruz" şeklinde düşüncelerini ifade etmektedir.
Çalışma sırası şu şekilde olur; robotlar boylamaları tek tek alır, ardından ters çevirme hareketiyle kalıba taşır ve materyal yüzeyi ile arasında birkaç santimetre olacak şekilde yukarıda tutar. Boylamaların kontrolsüz salınımı kesinlikle engellenmelidir. Uzun bir bant ile tutturulmuş gibi boylamanın bir ucu kafayla yüzeye tam olarak yerleştirilir. Tüm boylamalar yerleştirilinceye kadar robotlar ray ekseni boyunca rulo birleştirme kafası ile birlikte yavaşça hareket eder. Bu şekilde boylama tepkisel kuvvet gerekmeden büyük ölçüde yerleştirilebilir.
Mike Wehn eklemenin dahi kuvvet veya gerilim olmadan gerçekleştirilme gereksiniminin nedenini şöyle açıklamaktadır: "Konumlandırma sırasında bir milimetrenin artı / eksi onda üçü oranında doğruluk elde etmemiz gerekir." Wehn: "Bir diğer görevimiz de bu konumlandırmayı yüksek oranda tekrarlanabilir doğruluk ve denge ile gerçekleştirmek üzere otomatik hale getirebileceğimizi göstermektir."
Tüm bu işlemleri 18 x 3,5 metrelik çalışma alanının tamamında gerçekleştirirken kesin doğruluk elde etmek için TCP'nin yakınında boylamalar üzerinde hareket sırasında robotu ölçen ve 3D model ayarlandığında oluşan sapmaları düzelten Leica sistemi eklenmiştir.