Open Access

Toni Meinel

• Die Umsetzung der geforderten Produktionsstückzahlen von Luftfahrzeugen in Verbundbauweise ist mit heutigen Technologien nur mit einer hohen Anzahl an Großanlagen, die meist im Einkopfbetrieb arbeiten, zu erreichen. Dies erfordert einen enormen Investitionsaufwand und Platzbedarf. Bisherige Forschungsansätze gehen das Problem durch den Einsatz mehrerer, koordiniert arbeitender Roboter- einheiten an. Diese Technologien sind meist ortsgebunden, benötigen dennoch viel Raum und der finanzielle Aufwand ist nach wie vor hoch. Das Projekt Fibre Layup Laser Powered Produktivity Robot (FL²A²PPybot) setzt daher auf den Einsatz von mehreren kleinen, autarken, frei beweglichen und koordiniert arbeitenden Einheiten, die sich auf dem Formwerkzeug bewegen. Dadurch sollen die Investitionskosten, der Platzbedarf sowie die Ortsgebundenheit im Vergleich zu bestehenden Technologien weitaus geringer ausfallen. Die Robotereinheiten weisen einen modularen Aufbau auf, sodass verschiedene Aufgaben des Produktions- und Qualitätssicherungsprozesses abgedeckt werden können. Den Hauptanwendungsfall stellt dabei der Faserlegeprozess (Fiber-Placement- Prozess) dar. Um den speziellen Anforderungen dieser Fertigungsstrategie gerecht werden zu können, erfordert es unter anderem ein Fortbewegungskonzept für die mobile Einheit. Die Herausforderung für dieses Konzept stellt die Tatsache, dass sich der Roboter auf unausgehärtetem Prepreg bewegt. Um den hohen Qualitätsanforderungen, die an die Herstellung von Kohlefaser-verstärkter Kunststoffbauteile für die Luftfahrt gestellt werden, gerecht werden zu können, soll ein Fortbewegungskonzept als Lösung dienen, welches nur geringste Gleitreibungen zwischen abgelegten Fasern und Kraft-übertragender Elemente zulässt. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Lösungsansatzes zu dieser Problematik. Als Fahrwerkskonzept wird ein Ballradantrieb entwickelt, der dem mobilen Roboter die Möglichkeit verleiht, omnidirektionale Bewegungen durchzuführen. Von der Zusammenstellung der für diesen Prozess notwendigen Anforderungen an das Fortbewegungskonzept über eine detaillierte Recherche zu bestehenden Ballbot Entwicklungen, zeigt diese Arbeit Möglichkeiten zu konstruktiven Lösungen auf und bewertet diese. Ein daraus resultierendes Konzept für den Aufbau eines geeigneten Omni Ball Moduls wird hierfür ausgelegt, berechnet und konstruiert.