Carbon-Bauteile aus Roboterhand

Bauteile aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen sind besonders fest und dabei wesentlich leichter als Stahl. Bislang werden solche Carbon-Bauteile jedoch meist manuell hergestellt. Ein Forscherteam der Jade Hochschule Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth hat zusammen mit Ingenieuren des Oldenburger Unternehmens SWMS Systemtechnik Ingenieurgesellschaft mbH eine Software entwickelt, mit der das Erzeugen von kohlenstofffaserverstärkten Bauteilen simuliert und deren Fertigung automatisiert werden kann. Das Verfahren birgt den Angaben zufolge das Potenzial für geschwindigkeits- wie kostenmäßige Vorteile bei der serienmäßigen Fertigung verstärkter Bauteile. Bei gleichen mechanischen Eigenschaften besitzen Bauteile aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) ein um bis zu 70 % geringeres Eigengewicht im Vergleich zu Stahl. Bisher kommen jedoch oftmals nur manuelle Produktionsverfahren zum Einsatz, dabei sind viele Einzelschritte erforderlich. „Zudem entstehen schädliche Stäube und Dämpfe“, sagt Dr. Ludger Wolters, Professor im Fachbereich Ingenieurwissenschaften. Beim automatisierten Verfahren werden mittels eines Roboters vorimprägnierte Faserbänder, sogenannte Tapes, in mehreren Lagen auf eine Grundform aufgebracht und anschließend zu einem Bauteil verbacken. Das Prinzip gleicht dem Bekleben einer Fläche mit Klebeband. Damit der Roboter weiß, wo und wie die Tapes verlegt werden sollen, benötigt er ein Programm. Hier setzt die Softwarelösung namens „TapeStation“ an. Sie ermöglicht es, das Verlegen der Tapes auf Basis eines CAD-Modells der Grundform zu simulieren, zu visualisieren und zu analysieren. Das auf diese Weise erzeugte und optimierte Simulationsmodell wird abschließend von der Software in ein für den Roboter verständliches Programm umgewandelt. Dabei werden gängige Typen von Industrierobotern unterstützt. Die Softwarelösung greift für die Simulation auf das bestehende CAD-Modell der Grundform zu. „Dies ist wichtig für Unternehmen, da Mehraufwände bei der Datenhaltung vermieden werden“, erklärt Wolters. Durch die Unterstützung von Industrierobotern ermögliche es die Software zudem, auch kleinere Serien von Bauteilen rentabel automatisiert zu fertigen.