3DBraid - Virtuelle Flechtprozessoptimierung und Qualitätsanalyse mit optischer 3D-Messtechnik
Laufzeit: 01.06.2019 - 31.05.2021Vorhaben-Nr. 20708 N
Forschungsvereinigung:
| Forschungskuratorium Textil e.V. - FKT | |
| Reinhardtstraße 14-16 | Tel.: +49 30 726220-40 |
| D-10117 Berlin | E-Mail: jdiebel(at)textilforschung(.)de |
| www.textilforschung.de | |
Forschungseinrichtungen:
- Faserinstitut Bremen e.V.
- Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau
Vorhabenbeschreibung:
Die robotergestützte Flechttechnik ist ein industrielles Verfahren zur Fertigung komplexer Faserverbundbauteile. Ziel des Projektes 3DBraid ist es, Industrieunternehmen zu ermöglichen das Leichtbaupotenzial geflochtener Bauteile vollständig auszuschöpfen, indem flechtspezifische Zusammenhänge mit digitalen Werkzeugen einfach nutzbar gemacht und die Textilqualität mit optischer Messtechnik gesichert wird.Der Lösungsansatz basiert auf der Entwicklung einer virtuellen Roboterprogrammierung, mit der die Flechtkerntrajektorie auf Basis eines CAD-Modells unter Einbeziehung flechtspezifischer Fertigungseffekte automatisch erstellt wird. Mit einem neuen, auf 3D-Messtechnik basierenden Qualitätssicherungssystem werden visuelle Merkmale an ersten Preforms gemessen und damit die Kerntrajektorie optimiert. Die Merkmale werden zudem in Auslegungswerkzeuge übertragen, um mittels numerischer Methoden eine präzisere Dimensionierung des Bauteils zu erreichen. Durch die Korrelation visueller Merkmale mit mechanischen Eigenschaften können zudem Qualitätskriterien für Flechtbauteile abgeleitet werden.Folgende Projektergebnisse werden damit erzielt:• Signifikante Zeitersparnis während der Entwicklungsphase: Die Erstellung des Roboterprogramms zur Kernführung erfolgt sofort, im Vergleich zu mehreren Tagen beim manuellen „Teach-In“.• Materialeinsparungen von ca. 20 % durch Vermeidung einer Überdimensionierung der Bauteile.• Reduktion des Ausschusses durch Einsatz mechanisch basierter Qualitätskriterien, da Bauteile nicht aufgrund subjektiver Erscheinungsmerkmale ausgemustert werden.Die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Flechtprozesses in der Serienfertigung verbessert so insbesondere die Wettbewerbsfähigkeit von KMUs bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen. Die Projektergebnisse im Bereich der 3D-Messtechnik und numerischen Kennwertbestimmung können auf verwandte textile Halbzeuge wie bspw. Gewebe übertragen werden und erreichen so einen großen Nutzerkreis.
Ergebniszusammenfassung:
Ergebnis: System zur automatisierten Erzeugung flechtspezifischer Roboterprogramme auf Basis der Kerngeometrie
Anwendungsmöglichkeiten:
- initiale Programmierung des Flechtroboters ohne manuelles Teach-In
- Programmierung des Roboters zur Handhabung des Sensorsystems, Automatisierung der 3D Messung
Ergebnis: Optisches 3D Messsystem zur Bestimmung der visuellen Geflechtmerkmale
Anwendungsmöglichkeiten:
- Direkter Einsatz nach dem Flechtprozess zur Prüfung und Dokumentation der Geflechtqualität
- Verwendung der real gemessenen Rovingkonturen zum Aufbau numerischer Simulationsmodelle
Ergebnis: Entwicklung einer Systematik zur numerischen Bewertung der mechanischen Faserverbundeigenschaften auf Basis realer Faserarchitekturen
Anwendungsmöglichkeit:
Präzisere Dimensionierung der Bauteile zur Ressourcenersparnis und Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit
Weitere Informationen und den Schlussbericht zum Projekt erhalten Sie bei der AiF-Forschungsvereinigung: Forschungskuratorium Textil e.V. - FKT