Premium Aerotec - Nordenham
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Laser Tracker korrigiert im Flugzeugbau die exakte Position von Robotern

Beim A350 wird alles anders: Jeder Flugzeugrumpf wird zur Versteifung mit Profilen, so genannten Stringern, versehen. Bislang bestehen diese meist aus Aluminium. Positioniert werden sie in der Regel manuell über Bohrungen, die eine Fräsmaschine zuvor eingebracht hat. Beim A350, der zum großen Teil aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) besteht, funktioniert dies nicht mehr: Der Werkstoff härtet im Autoklav – ein druckbeaufschlagter Ofen – aus, so dass man keine Bohrungen anbringen kann.


Der Flugzeugbauer liefert als Strukturlieferant große Teile für die neue Generation der Airbus Langstreckenflugzeuge, deren Jungfernflug für Mitte des Jahres geplant ist. Dazu gehört die komplette vordere Rumpfsektion. „Dabei gilt es, die Stringer ganz exakt aufzusetzen, um später Qualitätseinbußen zu vermeiden. Ein manuelles Positionieren ist dabei unwirtschaftlich, schließlich sollen in Zukunft bis zu 13 Flugzeuge dieses Typs pro Monat gebaut werden. Unser Ziel ist es, die Montage auch im Flugzeugbau mit Robotern zu automatisieren. Voraussetzung aber ist, dass der Roboter so exakt arbeitet wie eine Fräsmaschine.“

Genauer gesagt: Um nachfolgende Fertigungs- und Montage-Prozesse nicht zu gefährden, müssen die bis zu 18 m langen Stringer für den A350 XWB mit einer Toleranz von +/- 0,3 mm in Umfangsrichtung gesetzt werden, in Längsrichtung sind es +/- 1 mm. Nach den ersten Versuchsaufbauten machte sich in Nordenham Ernüchterung breit: Der erste Roboter sollte sich eigentlich 3000 mm bewegen, blieb aber immer nach 2997 mm stehen. Der zweite fuhr stets 1,5 mm zu weit. „Eine Differenz von 0,1 Prozent erscheint zunächst marginal. Doch bei einer Stringerlänge von 18 m summiert sich dies. Dies war für uns nicht tragbar“, so Lewerenz.

Roboterhersteller Fanuc traf keine Schuld: Die Werte lagen innerhalb der Spezifikation. Das heißt, Roboter arbeiten ungenauer als Fräsmaschinen, denn sie reagieren auf Gewichtsänderungen und Kräfte – und weichen dann aus. Die Automobilindustrie behilft sich an dem Punkt, indem sie die Roboter teacht. Lewerenz winkt aber ab: „Die Anlagentechnik ist für insgesamt 800 Flugzeuge ausgelegt. Probebauteile zum Einteachen sind hier nicht wirtschaftlich. Wir haben bei Premium Aerotec deshalb die Prämisse, dass Maschinen komplett offline programmiert werden, damit in der Fertigung alles sitzt.“

Also machte sich der Zulieferer für die Flugzeugindustrie auf die Suche nach einer Möglichkeit, die Roboter ohne Teachen in die richtige Position zu bringen – gewissermaßen also nach einer Korrekturmaßnahme. Gefragt war ein System, das sich auf den Roboterkopf aufsetzen lässt. Mit dem Leica Absolute Tracker und einer Kamera, der so genannten Leica T-Cam, sowie einem Leica T-Mac lässt sich gleichzeitig immer die 3D-Koordinate eines Punktes sowie dessen Orientierung im Raum (i,j,k oder roll, pitch und yaw) erfassen. Dies ist von Bedeutung, da man eine 6D-Überwachung des Roboters benötigt. Denn er hat sechs Freiheitsgrade. Das heißt, nicht nur die Position des Roboterkopfs, sondern auch seine Orientierung kann überwacht werden. . . . .




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