Einmessen, Referenzieren und Toleranzmanagement

Automatische Positionierung, Formkorrektur und Lagekorrektur

Eine automatisierte Bearbeitung und Montage von Leichtbau-Strukturen, entsprechend den geforderten Fertigungstoleranzen, verlangt nach hochpräzisen Messmethoden und Positioniermethoden, die sich individuell an die jeweilige Bauteilgeometrie und Fertigungssituation anpassen. Biegeschlaffe Bauteile – bis hin zu XXL-Formaten –, die aufgrund der herstellungsbedingten Geometrieabweichungen als Unikate zu sehen sind, müssen automatisch positioniert und in ihrer Form und Lage korrigiert werden. Die Forscher des Fraunhofer IFAM steuern und überwachen dies mit ebenfalls automatisierten 3D-Geometrievermessungen, beispielsweise mithilfe von gekoppelten laseroptischen Geometrieerfassungsverfahren.

Adaptive Bahnführung und absolute Positioniergenauigkeit

Für die Automatisierung von Prozessen an großen Leichtbaustrukturen sind ineinandergreifende Hard- und Softwarelösungen erforderlich. Unvermeidliche Abweichungen der Bauteile von der Sollgeometrie setzen eine adaptive Bahnführung voraus. Softwaretechnische Kalibrierung steigert die absolute Positioniergenauigkeit von sensorgeführten Aktuatoren – z. B. Industrierobotern – bis in den Bereich der Wiederholgenauigkeit. In Kombination mit einer CAD-CAM-Kopplung wird so die erforderliche Präzision für eine bauteil-adaptive Montage und Bearbeitung erreicht.

Jede Prozesskette erfordert eine individuelle Automatisierungslösung. Dafür stellt das Fraunhofer IFAM nicht nur Technologiebausteine bereit, sondern kombiniert und integriert diese auch mit marktüblichen Komponenten wie Robotern, Steuerungen und unterschiedlichen prozessspezifischen Endeffektoren zu einer prototypischen Gesamtanlage.

Automatisiertes Toleranzmanagement: Präzision durch Sensorik

Bei der Ausführung von Montageprozessen an großen Bauteilen mit geringer Eigensteifigkeit lässt sich Präzision auf verschiedenen Wegen erreichen. Bisher dominieren hochgenau gefertigte, sehr steife Rahmenstrukturen, in die das Bauteil eingespannt wird. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass sie sehr teuer ist und für jede Geometrie eine Rahmenstruktur vorgehalten werden muss. Die Expertinnen und Experten des Fraunhofer IFAM haben deshalb flexible Bauteilaufnahmen und Spannfelder entwickelt, welche sich der Geometrie verschiedenartiger Bauteile exakt anpassen und so ein aktives, automatisiertes Toleranzmanagement ermöglichen. Selbstfahrende Ausführungen erlauben es zudem, durch Vermeidung von Ein- und Ausrüstvorgängen sowie wiederholter Geometrieeinmessungen in der Prozesslinie weitere Nebenzeiten in erheblichem Umfang einzusparen.