Apr
04
2018

Wie die Laserprojektionstechnologie von FARO die Verbundwerkstoff-Industrie bei der Optimierung von Montageprozessen und der Verbesserung der Produktionsleistung unterstützt

Eines der Hauptziele von Herstellern, die Verbundwerkstoffe für die Herstellung ihrer Produkte oder Teile für zum Beispiel Flugzeuge, Boote, Autos oder Rotorblätter verwenden, besteht zumeist darin, die Größe und das Gewicht zu minimieren und gleichzeitig die Festigkeit des jeweiligen Produkts zu maximieren. Ein wichtiger Faktor, den es dabei zu berücksichtigen gilt, ist die zeitnahe und präzise Platzierung und Positionierung der Verbundwerkstoff-Lagen.

Als Verbundwerkstoffe eingeführt wurden, hatten ihre einzigartigen Eigenschaften erhebliche Auswirkungen auf die Reduzierung der Größe, des Gewichts und der Energieaspekte von größeren Bauteilen, die für die Luftfahrt, die Automobilindustrie sowie die Raumfahrt- und Schiffbauindustrie gedacht waren. Bedauerlicherweise hat die arbeitsaufwändige Produktion der Verbundwerkstoff-Gelege in keiner Weise zu einer Senkung der Herstellungskosten beigetragen. Mithilfe der Laserprojektionstechnologie von FARO soll sich dies nun ändern.

Diese Technologie findet insbesondere im Bereich der Verbundwerkstoffe Anwendung und ermöglicht es Unternehmen, Produktionszyklen zu kürzen, Ausschuss und Nacharbeit zu reduzieren und die allgemeine Produktivität zu steigern.

Eine der wichtigsten Anwendungen bezieht sich auf die Anordnung von Verbundlaminaten auf einem Werkzeug für einen Aufbauherstellungsprozess.

Die Hersteller suchen stets nach Möglichkeiten, um die Lagen so schnell und präzise wie möglich zu lokalisieren und zu platzieren, um das Laminieren zu optimieren. Einige Unternehmen verwenden Vorlagen oder Mylar-Schablonen, um den Laminierungsprozess zu beschleunigen und die Positionsgenauigkeit sicherzustellen. Zunächst werden die Vorlagen gemessen, geschnitten und gebaut (Mylar, Werkzeuge, Papier). Im Anschluss daran müssen die Vorlagen von den Bedienern ordnungsgemäß für jede Lage eines Auftrags oder Teils in die richtige Position gebracht werden. Für die korrekte Platzierung dieser Vorlagen sind häufig manuelle Messungen und menschliches Eingreifen erforderlich. Hinzu kommt, dass die meisten Verbundwerkstoff-Gelege aus mehrere Lagen bestehen.

Die Verwendung von veralteten Werkzeugen wie Maßbändern macht den Laminierungsprozess langsam und zuweilen ungenau. Oftmals werden daher physische oder Mylar-Vorlagen verwendet, um den Vorgang zu beschleunigen. Das damit verbundene Ziehen der richtigen Vorlage, deren Ausrichtung und Platzierung sowie die Fixierung und das anschließende Beibehalten der Position während des Laminierens können allerdings schwierig sein. Die Vorlagen zeigen den Bedienern, wo die Lagen zu platzieren sind, aber sie müssen vor der Platzierung der Lagen korrekt positioniert werden, was zeit- und arbeitsaufwändig ist.

Die Vorlagen und Werkzeuge können außerdem mit erheblichen Ausgaben verbunden sein, wenn es darum geht, sie zu bauen, zu lagern und instandzuhalten.

Die Möglichkeit, spontan technische Änderungen vorzunehmen, hat Entwicklungsmöglichkeiten bei technischen Planungen und Anwendungen eröffnet. Allerdings können physische Vorlagen schnell veralten, wenn neue Teile konstruiert werden oder Änderungsaufträge umgesetzt werden müssen. Bei technischen Änderungen wird häufig eine neue Vorlage benötigt. Außerdem kann die Anzahl der Änderungsaufträge bei der Entwicklung und Einführung eines neuen Produkts enorm hoch ausfallen.

Der FARO® TracerM Laser Projector ermöglicht es den Herstellern, all diese Herausforderungen auf effektive und effiziente Weise zu bewältigen: Die Vorteile sind unter anderem eine schnellere Anordnung und Platzierung der Lagen sowie kürzere Produktionszyklen. Dies hat wiederum eine höhere Produktivität, geringere Ausfallzeiten sowie weniger Ausschuss/Nacharbeiten während des Laminierens zur Folge.

Der FARO® TracerM Laser Projector

Der FARO TracerM projiziert eine Laservorlage auf das Verbundwerkzeug und zeigt die genaue Stelle und Ausrichtung der Verbundwerkstofflagen an. Die erforderlichen Arbeitsschritte werden dabei in der korrekten Reihenfolge und unter Einhaltung der CAD-basierten Lagenplanung angezeigt. Durch die Verwendung dieser virtuellen Vorlagen lässt sich die Zykluszeit für sehr komplexe Gelege mit Dutzenden bis Hunderten Lagen erheblich verbessern.

Laminieren von Verbundwerkstoffen und Lagen

Da außerdem die Zeit eingespart wird, die man zur Herstellung physischer Vorlagen benötigt, lassen sich auch die Fertigungs- und Markteinführungskosten senken.

Hinzu kommt, dass die Schwachpunkte des Änderungsauftragsprozesses durch den Einsatz der Laserprojektion erheblich reduziert werden. Dies ermöglicht eine schnelle Umsetzung der Änderungen (Tage statt Wochen oder Monate): Wenn das CAD-Modell geändert wird, werden die Änderungen der Laserprojektion auf den Computer geladen, der den Projektor steuert. Die Änderungen werden also unmittelbar für die nächste Produktionseinheit umgesetzt.

Zu guter Letzt wird bei einer computer- und lasergeleiteten Montage auch die Wahrscheinlichkeit von Defekten während des Laminierungsprozesses stark reduziert. Das liegt daran, dass durch lasergeleitete Montagelösungen wie dem FARO TracerM ein Höchstmaß an Produktionsqualität sichergestellt wird, und zwar ungeachtet der Erfahrung und Kompetenz der Mitarbeiter in den verschiedenen Schichten.

Die Laserprojektionstechnologie liefert außerdem wertvolle Unterstützung bei Advanced/Automated Fiber Placement (AFP)-Maschinen. Mit AFP-Maschinen werden Glasfasern automatisch auf einem Werkzeug platziert. Sie werden insbesondere verwendet, um die Glasfasern korrekt auszurichten, wodurch der Laminierungsprozess beschleunigt wird: Üblicherweise überprüfen Hersteller die Winkel von Glasfaserlagen mit Handmessgeräten. Diese Vorgehensweise ist jedoch zeit- und arbeitsaufwändig. Außerdem muss die Produktion dafür unterbrochen werden.

Die Laserprojektion bietet die schnellste Methode, um die korrekte Ausrichtung der Lagen zu gewährleisten. Durch die Einführung einer Laserprojektionslösung können die Glasfaserwinkel während der Projektion visuell überprüft werden. Der FARO TracerM Laser Projector projiziert die gewünschte Linie (Glasfaserwinkellinie) und der Bediener nimmt anhand des Linienbildes und mit einem Winkelmesser eine Sichtprüfung vor.

Mithilfe der Laserprojektion ist auch das Handlaminieren von Lagen möglich, die unterhalb der AFP-Mindestkurslänge liegen.

Auf diese Weise senkt die Laserprojektionstechnologie den für die Überprüfung der Glasfaserwinkel erforderlichen Zeit- und Arbeitsaufwand: Es sind keine physischen Werkzeuge (mit Ausnahme des Winkelmessers) nötig, um die Winkel zu prüfen, und die Verifizierung der Glasfaserwinkel erfolgt unabhängig von der AFP-Maschine (unabhängige Verifizierung).

FARO TracerM Laser Projector: 3D-Laserprojektor für lasergeleitete Montage und Produktion

Der TracerM Laser Projector projiziert einen 0,5 mm breiten Laser akkurat auf eine 2D-/3D-Oberfläche oder ein Objekt und stellt so eine virtuelle Vorlage bereit, mit der Bediener und Monteure die Komponenten schnell, präzise und absolut zuverlässig positionieren können.

Die klar definierte Laservorlage wird anhand eines 3D-CAD-Modells erstellt, sodass das System einen detaillierten Laserumriss von Bauteilen, Artefakten oder relevanten Bereichen sichtbar projizieren kann.

Das Ergebnis ist eine virtuelle und kollaborative 3D-Vorlage, mit der sich ein großes Spektrum von Montage- und Produktionsanwendungen optimieren lässt. Dadurch sind Unternehmen in der Lage, die Produktivität und Qualität deutlich zu steigern.

Die Möglichkeit zur Anleitung eines Montageprozesses in Verbindung mit der präzisen Lokalisierung und Ausrichtung der Komponenten erhöht die Fertigungseffizienz. Kostspielige Abweichungen werden durch die Implementierung einer einfachen, zuverlässigen, wiederholbaren und kostengünstigen Lösung zur Optimierung der Produktionsprozesse eliminiert.

Der FARO TracerM reduziert nicht nur den Einsatz von teuren physischen Vorlagen und Werkzeugen, sondern verringert bzw. eliminiert auch den anfallenden Ausschuss und die erforderlichen Nacharbeiten.

Für große Baugruppen und/oder in räumlich beschränkten Bereichen können mehrere TracerM-Projektoren von einer Workstation aus gesteuert werden, um sehr große virtuelle Vorlagen in einem einzigen Koordinatensystem bereitzustellen.

Zwei TracerM-Projektoren projizieren zum Laminieren in einem Verbundwerkstoff-Reinraum auf eine Triebwerksgondel.

Der TracerM ist die ideale Lösung für Unternehmen, die in den Bereichen Luftfahrt, Verteidigung, Schwermaschinen, Schiffbau, Eisenbahn und Verbundwerkstoffe tätig sind, in denen die akkurate Positionierung, Ausrichtung und Montage großer und unhandlicher Bauteile mit wiederkehrenden und oft problematischen Aufgabenstellungen einhergeht.

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