Áttörés a merevítőautomatizálásban - Ragasztásra és felszállásra kész

Forrás: FANUC, Sikertörténetek az automatizálás világából
Az FFT EDAG szénszálas alkatrészek gyártásához épített gyártócellákat

Az új gyártástechnológia szülőhelye a Nordenham műszaki központ. Az FFT EDAG a Premium Aerotec segítségével a repülőgéptörzs szénszállal erősített polimer (CFRP) részeiben lévő hosszmerevítők elhelyezésére fejlesztett ki automatizált gyártócellát. A gyártócellát az Airbus A350 XWB gyártására fogják használni. Az új Airbus repülőgép gyártása mostanában kezdődik, az első gép jelenleg az összeszerelés végső fázisánál tart. A gyártóüzemek egyre javulnak, főleg az automatizálás mértéke nő. Az új repülőgép szárnyai és törzsszerkezete is szénszálas kompozitanyagokból készül. A gyártóüzemeket az EADS (European Aeronautic Defence and Space Company) Premium Aerotec nevű leányvállalata és az FFT EDAG közösen fejleszti. A két vállalat az új, nordenhami műszaki központban bérelt területet. A Premium Aerotec a repülőgépek szerkezeti alkatrészeinek gyártására szakosodott. A szükséges gyártóüzemeket a Premium Aerotec üzemelteti és fejlesztette tovább. Az FFT EDAG számos iparág számára szállít: főleg a gépjárműipart és a repülőgépipart látja el tömeggyártásra, illetve szakaszos gyártásra szolgáló, használatra kész megoldásokkal, valamint kulcsra kész gyártósorokkal. A vállalat a globális piacon a legnagyobb független fejlesztőcégként ismert.

A repülőgépiparban nem volt mindig lehetőség új műszaki megoldások bevezetésére. Ezt nem nehéz megérteni: biztonsági okokból sok esetben a hagyományos, kézi munkát használó gyártási technológiákat részesítették előnyben. Most azonban alapjaiban változnak a használt anyagok, így alapvető szükség van új gyártástechnológiákra. Az ismételhető csúcsminőség és a versenyképes árak tartása érdekében a kérdés nem az, hogy szükség van-e automatizálásra, hanem az, hogy az hogyan történjen. Napjainkban a kompozit anyagú repülőgép-törzsborítások előállítása még mindig rengeteg kézi munkát igényel. Az első gyártócella azt bizonyítja, hogy a hosszmerevítő szelvények kézi beállítása automatizálható. Az alapelv ismert: a Prepreg néven ismert, epoxigyantával előimpregnált szénszálból készült előgyártmányt – egymás fölé több rétegben, a szükséges falvastagságnak megfelelő mennyiségben – formába helyezik. A kompozitból készült alkatrészeket „sütéssel” keményítik úgy, hogy nyomás alatt egy kemencében mintegy 180 °C-ra hevítik őket. A repülőgéptörzs kívánt szilárdságának eléréséhez hosszirányú segédtartókat, úgynevezett hosszmerevítőket rögzítenek a törzsburkolathoz, amely ekkor már a törzs alakjára van formázva. Mivel ez a folyamat még a kezelés előtt történik, ez a fázis a „nedves anyag” nevet kapta.

A fenti lépések automatizálása során le kell küzdeni néhány akadályt. Nagyon nehéz más folyamatokból átvenni technológiai lépéseket. Végső soron a nagy pontosságú repülőgép-szerkezeteket nagyméretű, nem nagyon merev alkotóelemekből szerelik össze. Ugyanakkor arról is meg kell győzni a repülőgépipar szereplőit, hogy az automatizálás nemcsak műszakilag, de gazdaságilag is előnyös. Akárcsak a gépjárműgyártásban, az egységes platformokra épülő eljárás itt is maximális rugalmasságot ígér az automatizálási követelmények tekintetében. Mike Wehn, az FFT EDAG Nordenham projektvezetője így emlékszik a követelmények kidolgozására: „Rugalmas, programozható robotokkal kell kiváltani a nagy, rugalmatlan berendezéseket.”

Rugalmasság nem kizárólag tesztcélokra

A végeredmény, az első tényleges gyártócella jelenleg a nordenhami műszaki központban látható. Olyan részegységekkel tesztelik, amelyek mérete már az eredetinek körülbelül a fele. A hét méter hosszú törzsrészbe összesen 16 hosszmerevítő került. A tesztekben szereplő mindkét FANUC-robot hosszú kinyúlásra képes karral rendelkezik. Az R-2000iB/100P típusú robot legnagyobb munkavégzési távolsága 3500 mm. A két robot egyike a padlóhoz van rögzítve. A szerszámfejet tartó robot egy vezetősínen fut. Az összes tengelyt az R-30iA FANUC robotvezérlő vezérli. Összesen 17 összekapcsolt tengely van: a két robotkar egyenként hat tengellyel rendelkezik, ezenkívül pedig még egy vezetősín, valamint a megmunkálófej négy tengelye tartozik a rendszerhez. Mindemellett a fejben több aktuátor van, amelyek Profibus kommunikációs rendszerrel integráltak a robotvezérlőhöz. Wehn úgy véli: „A robotfej legemlítésreméltóbb része a négy integrált FANUC-szervomotor.” Ezek a szervomotorok teszik lehetővé, hogy az oldalsó részek egymáshoz igazodjanak, így a fejet különböző geometriai elrendezésekhez lehet adaptálni. Az elképzelés az, hogy az offline programokat ne csak szimulációra lehessen használni, hanem az offline adatokat közvetlenül is át lehessen vinni a gyártóprogramokba, és olyan értékeket lehessen felhasználni, amelyek például a RobCAD vagy a CATIA programból származnak. Ismét Wehnt idéznénk: „Megspóroljuk a fej kézi beállítását, mert a szervomotorok minden program esetén automatikusan beállítják saját magukat.” Ebben a fázisban az FFT EDAG fejlesztői figyelembe vették a Premium Aerotec által készített egyéb törzsborításokat is. Eredetileg ezen formák mindegyikének kialakítása során külön berendezésre volt szükség a hosszmerevítők pontos elhelyezéséhez. Ezt a különleges fejlesztésű, úgynevezett kötőhengerlő fejet úgy tervezték, hogy egy szerszám is elég legyen ezekre a feladatokra.
A szervomotorokkal történő beállítás előnyei azonban nem csak a jövőbeli gyártásnál jelentkeznek. Még a gyártócella tervezési fázisában is egymást követik a változtatások.

Általában véve a fejlesztési tervek még számos területen nincsenek pontosan meghatározva; amint Wehn mondja: „Az Aerotec vállalattal együttműködve fejlesztjük a gyártórendszert, ahogyan majd a jövőben, a tényleges gyártás esetén is együttműködünk majd, többek között a térkihasználás szempontjait és a logisztikai kérdéseket illetően.
Az FFT EDAG nem lenne az FFT EDAG, ha ez a fejlesztés nem lenne egy újabbnak a kiindulópontja. A gyártórendszer hozzáadott értékének növelése érdekében a hosszmerevítők elhelyezésének olyan megoldásán dolgoznak, amely lényege, hogy a hosszmerevítők közé nemszőtt lapokat vagy valamilyen más kitöltőanyagot helyeznek. Ráadásul a következő lépést is érdemes lenne automatizálni: ez a hosszmerevítőket és a kitöltőanyagot borító anyagréteg felvitele.

Több kar összehangolt mozgása

„Nagyon fontos a robot mozgásprofilja” – mondja Mike Wehn. A párhuzamos hosszmerevítők felszedésére használt R-2000iB robotok – amennyiben a kerettel párhuzamosra vannak beállítva – felszedéskor átfordulnak, és milliméterpontossággal helyezik a hosszmerevítőket a keretbe. Amit ma még csak két robottal tesztelnek, nemsokára nagyobb méreteket ölthet: 4 robot lesz a keret mindkét hosszú oldalán, és ezek akár 18 méteres hosszmerevítőket is tudnak majd mozgatni. Ez nagy pontosságot kíván, de még nagyobb szükség van a mozgások pontos összehangolására. Hagyományos programozást használva ezt nagyon nehéz lenne megoldani. „A többkaros kialakításnak köszönhetően nagyon könnyű megtanítani erre a robotot” – mondja Mike Wehn a robotok betanításáról.
A műveletsor úgy néz ki, hogy mindegyik robot felvesz egy hosszmerevítőt, majd átfordulva behelyezi a keretbe, és néhány centiméterrel az anyag felülete fölött tartja. A hosszmerevítők semmiképpen nem mozoghatnak szabályozatlanul. Ezután, mint amikor hosszú ragasztószalaggal ragasztunk, a hosszmerevítő egyik végét a fej pontosan a felületre illeszti. A robot ezt követően lassan mozgatja az úgynevezett kötőhengerlő fejet a vezetősín tengelye mentén, amíg a teljes hosszmerevítőt be nem illeszti a helyére. Ily módon a hosszmerevítő nagyrészt minden reaktív erő nélkül beilleszthető a helyére.
Mike Wehn elmagyarázza, miért kell már a beillesztést is úgy végrehajtani, hogy semmilyen erő ne ébredjen, és semmilyen feszültség ne keletkezzen: „A helyzetbeállítás során plusz-mínusz 0,3 milliméter pontosságot kell elérnünk.” Wehn folytatja: „Többek között az volt a feladatunk, hogy megmutassuk, képesek vagyunk automatizálni ezt a helyzetbeállítást nagy ismétlési pontossággal és egyenletesen.”
Hogy a teljes 18 m × 3,5 m-es munkaterületen biztosítsák a tökéletes pontosságot a teljes folyamat során, egy Leica rendszert is üzembe helyeztek, amely méri a robotot a hosszmerevítők mentén való mozgása közben a szerszámközéppont közelében, és a térbeli (3D) modell pontosításával helyesbíti az esetleg előforduló eltéréseket.

www.fanuc.eu  

NEWS ; Ipari hírek ; Business ; Autó, jármű, közlekedés, utazás ; Robot, automatika, automata ; - FANUC ; Fém, gépipar ; Műanyag, gumi, üveg, szénszál