Fraunhofer IFAM | Stade

Automatisierung und Produktionstechnik

Automatisierung und Produktionstechnik für
die wandlungsfähige Flugzeugproduktion

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM am Standort Stade präsentiert sein aktuelles FuE-Portfolio »Automatisierung und Produktionstechnik« auf der ILA Goes Digital 2020.

Live-Event am 1. Juli 2020 | 11:00 - 11:45 Uhr

  • Automatisierte Installation von Kabinen- und Frachtraumseitenwänden sowie Gepäckfächern
  • Mobile Bearbeitung von CFK-Großbauteilen
  • Automatisierte Klebfilmapplikation und Stringerintegration

Wirtschaftlichere und effizientere Prozesse durch Automatisierung ermöglichen es, Kostendruck und Fachkräftemangel in der Flugzeugproduktion zu kompensieren. Hierfür kommen herkömmliche Industrieroboter mit vergleichsweise niedrigen Investitionskosten und geringem Platzbedarf zum Einsatz, die durch Kombination mit Sensorik oder künstlicher Intelligenz neue Anwendungen ermöglichen.

Automatisierung ermöglicht Flexibilität

Im Fokus steht die wandlungsfähige Produktion für die adaptive Montage und Bearbeitung großer Leichtbaustrukturen im zivilen Flugzeugbau. Die stets wachsenden Tätigkeitsfelder reichen von mobiler Robotik über die Mensch-Roboter-Kooperation bis zu produktionsinterner Logistik.

Etwa 4000 m² Hallenfläche sowie mehrere Technologieplattformen für die Bearbeitung und Montage großer Strukturen stehen im Stader Forschungszentrum bereit für die Entwicklung von Industrie 4.0-Technologien und automatisierten Prozessen im 1:1-Maßstab gemäß kundenspezifischer individueller Produktionsanforderungen.

Das Portfolio des Fraunhofer IFAM in Stade umfasst modulare Technologiebausteine, die im Sinne eines Baukastens miteinander kombiniert werden können, um je nach Anforderungen beispielsweise höchste Präzision, maximale Flexibilität, umfassendes Datenmanagement oder optimale Ressourcennutzung zu garantieren.

Durch zukunftsweisende Ansätze in der Digitalisierung sowie Offline-Programmierung werden zudem neue Möglichkeiten der Prozessgestaltung vorangetrieben.

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Live event highlights

Mittwoch, 1. Juli 2020 | 11:00 - 11:45 Uhr

Automatisierte Installation von Kabinen- und Frachtraumseitenwänden sowie Gepäckfächern

Ziel des von Fraunhofer geleiteten Projekts Clean Sky2 ACCLAIM ist die automatisierte Montage von neu designten Kabinen- und Frachtraumseitenwänden sowie Gepäckfächern (»Hatracks«). Die Projektarbeit umfasst auch eine auf virtueller Realität (VR) basierende Montageplanung sowie eine Augmented-Reality- (AR-) Prozessumgebung für die Installation und Qualitätssicherung. Für Tests und zur Validierung der Automatisierungsprozesse wurde von Fraunhofer ein Rumpfabschnittdemonstrator aufgebaut.

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Mobile Robotersysteme für hochflexible Produktionslösungen

In Projekten wie MBFast18 wurden mehrere mobile Robotersysteme für Bearbeitungsvorgänge und andere Prozesse entwickelt, die höchster Genauigkeit bedürfen. Diese Systeme sind multifunktional einsetzbar. Die Manipulatoren lassen sich beliebig austauschen und auf individuelle Anwendungen anpassen. Weitere FuE- Schwerpunkte umfassen die Entwicklung und Erprobung mobiler Bauteilträger, Messsysteme sowie Endeffektoren auf autonomen Plattformen.

Automatisierte Klebfilmapplikation und Stringerintegration

Das Projekt AutoGlare zielte auf eine vollautomatisierte Fertigung von Rumpfschalenelementen aus einem Zweikomponentengelege. Der Forschungsschwerpunkt des Fraunhofer IFAM lag auf der Entwicklung eines Roboterwerkzeugs zur automatisierten Ablage eines zweiseitigen Klebfilms sowie in der Integration von Versteifungselementen durch kooperierende Robotik. Unterstützt durch eine virtuelle Inbetriebnahme wurde eine Offline-Bahnplanung generiert, die eine präzise Ablage des Klebfilms und die Integration der Stringer in einer doppelt gekrümmten Geometrie ermöglicht.

Livestream

Mittwoch, 1. Juli 2020 | 11:00 - 11:45 Uhr
»Automation in Aerospace Industry @ Fraunhofer IFAM«
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Integrierte Produktionssysteme

Integrierte Produktionssysteme stehen im Rahmen der Bearbeitung von Großbauteilen aus Faserverbundkunststoffen
(FVK) für die flexible, prozesssichere und ganzheitliche Fertigung. Insbesondere beim Bearbeiten von Bauteilen auf einer
hohen Wertschöpfungsstufe ist eine Null-Fehler-Produktion gefordert, die nur durch sichere Prozessbeherrschung und
umfassendes Prozessmonitoring erreichbar ist.

Ein weiterer Schwerpunkt besteht in der Realisierung von produkt- und anwendungsflexiblen Anlagenlayouts auf Basis
hochgenauer Bearbeitungsmodule, die auch simultan einsetzbar sind. Eine Verknüpfung zwischen Bauteil, Maschine,
Messtechnik und Prozess geschieht dabei unter dem Aspekt aktueller und modernster Digitalisierungssysteme, welche
nicht nur eingesetzt, sondern auch aktiv weiterentwickelt werden. Eine Verknüpfung von Groß- und Leichtbaurobotik steht
dabei ebenso im Fokus wie die Nutzung hochgenauer Aktuator- und Messsysteme.

Im Rahmen der ILA Goes Digital 2020 finden Sie uns auch als Teil des Projektes SmartADU2020.

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Mobiler CNC-Roboter für die Bearbeitung von Großstrukturen

Im Forschungsprojekt Prozesssichere hochproduktive Präzisionszerspanung von CFK-Großstrukturen (ProsihP II) entwickelte das Fraunhofer IFAM in Stade gemeinsam mit einem interdisziplinären Projektkonsortium aus Industrie und Forschung einen mobilen CNC-Bearbeitungsroboter.

Christian Böhlmann, M.Eng.

Stellvertretender Abteilungsleiter
Gruppenleiter Integrierte Produktionssysteme

Automatisierung und Produktionstechnik
Ottenbecker Damm 12
21684 Stade

Telefon +49 4141 78707-262
E-Mail christian.boehlmann@ifam.fraunhofer.de

Montagetechnologien

Um den individuellen Bedürfnissen einer Prozesskette gerecht zu werden und diese in eine prototypische Automatisierungslösung zu überführen, kombiniert und integriert das Fraunhofer IFAM Industrie- und Leichtbaurobotik, moderne Messtechnik und hochgenaue flexible Bauteilaufnahmen unter Zuhilfenahme der Technologien, die durch die digitale Transformation Einzug in die Produktion erhalten. Dadurch lassen sich Montageprozesse sowohl von besonders großen Bauteilen mit geringer Eigensteifigkeit im 1:1-Maßstab als auch leichter, empfindlicher Bauteile in engen, bodenlastempfindlichen Räumen - wie der Flugzeugkabine - automatisieren.

Die am Fraunhofer IFAM entwickelten digitalen Technologien ermöglichen ein erhebliches Potenzial zur
Effizienzsteigerung, insbesondere durch die Modularisierung und Vernetzung von Anlagen, virtuelle Inbetriebnahme und
die Option eines digitalen Zwillings zur Anlagenüberwachung sowie neuartiger Interaktionsmöglichkeiten über Wearables
oder AR/VR-Geräte.

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Automatisierte Montage der CFK-Box eines Seitenleitwerks

Im Forschungsprojekt FLEXMONT automatisierte das Fraunhofer IFAM gemeinsam mit überwiegend lokalen Projektpartnern die Montage der Box eines Seitenleitwerks mit dem Ziel, eine signifikante Reduzierung von Montagezeiten und -kosten zu erreichen.

Dipl.-Ing. Björn Reichel

Gruppenleiter Montagetechnologien

Automatisierung und Produktionstechnik
Ottenbecker Damm 12
21684 Stade, Germany

Phone +49 4141 78707-207
E-Mail bjoern.reichel@ifam.fraunhofer.de

Adaptive Applikationssysteme

Automatisiertes Kleben, Oberflächenvorbehandlung, Trennen – Applikationstechnologien für den Leichtbau im 1:1-Maßstab

Für die Großbauteilmontage entwickelt das Fraunhofer IFAM in Stade maßgeschneiderte automatisierte
Applikationsprozesse für Dichtstoffe (Sealant), Spaltfüllmassen zum Justieren (Shim) und den Auftrag von Klebfilmen
gemeinsam mit der zugehörigen Applikationseinheit, meist in Form eines robotischen Endeffektors.

Ein weiterer Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt umfasst als Vorbereitung für das nachfolgende Kleben die

  • Oberflächenreinigung durch mobile, hochgenau gesteuerte Endeffektoren für eine Nassreinigung mittels Endlosreinigungsband auch an schwer zugänglichen Bauteilnähten,
  • Oberflächenaktivierung per Atmosphärendruck- (AD-) Plasmadüse und
  • Oberflächenaufrauung mittels Vakuumsaugstrahlen.

Darüber hinaus steht die trennmittelfreie Herstellung von Großbauteilen aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) für
den Leichtbau im Fokus der FuE-Arbeiten. Hier kommen vakuum-tiefziehfähige Polymertrennfolien (PeelPLAS®) zum Einsatz. Die aktuell gemeinsam mit dem Fraunhofer IFAM in Bremen durchgeführten Versuche zu einer neuartigen Niederdruck- (ND-) Plasmabeschichtung dienen dazu, die Folien in wirtschaftlichen Plasmaprozessen mit Trennschichten unterschiedlich starker Resthaftung zu beschichten, um diese einfacher vom Bauteil lösen zu können. Zudem soll künftig das Einlegen der Folien in die Bauteile automatisiert erfolgen.

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Dipl.-Ing. Urs Roemer

Gruppenleiter Adaptive Applikationssysteme

Automatisierung und Produktionstechnik
Ottenbecker Damm 12
21684 Stade, Germany

Phone +49 4141 78707-226
E-Mail urs.roemer@ifam.fraunhofer.de