KUKA ดูแลจัดการชิ้นส่วนประกอบสำหรับโครงสร้างเชิงประกอบให้ DLR

CFK Nord ในเมือง Stade ก่อตั้งขึ้นเป็นศูนย์ค้นคว้าวิจัยระหว่างองค์กรสำหรับการผลิตชิ้นส่วนประกอบจากพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ ศูนย์อวกาศยานเยอรมัน (DLR) เป็นองค์กรหนึ่งที่ใช้ประโยชน์จากศูนย์นี้ DLR ได้พัฒนาสถานที่ทำการผลิตที่มีการทำงานด้วยระบบอัตโนมัติเพื่อจุดประสงค์ในการค้นคว้าวิจัยร่วมกับ KUKA Industries

สถานการณ์ขั้นต้น

ศูนย์อวกาศยานเยอรมัน (DLR) ได้กำหนดเป้าหมายในการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตที่มีประสิทธิภาพสำหรับชิ้นส่วนประกอบจากพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CRP) มีการผลิตชิ้นส่วนประกอบจากพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ เช่น โครง ในสายการผลิตใหม่ที่มีระยะทางยาว 45 เมตร โดยอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมา การผลิตชิ้นส่วนประกอบจากพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับเครื่องบินยังมีราคาแพงมาก และมีค่าใช้จ่ายด้านแรงงานคนที่สูง DLR ในฐานะสถานบันค้นคว้าวิจัยโดยเฉพาะ จึงต้องการสร้างความเปลี่ยนแปลงให้เกิดขึ้นสำหรับเครื่องบินรุ่นต่อ ๆ ไปในอนาคต 

พลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์มีน้ำหนักเบาและคงทนถาวร แต่จะบรรลุถึงระดับข้อกำหนดความต้องการที่สูงของบริษัทผู้ผลิตเครื่องบินได้ ก็ต่อเมื่อสามารถนำลำดับขั้นตอนการดำเนินงานทั้งหมดมาทวนซ้ำได้โดยที่ยังคงคุณภาพไว้ เนื่องจากพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์อาจมีคุณภาพที่ต่างกันมากเมื่อเปรียบเทียบกับอลูมิเนียม เมื่อไม่มีการออกแบบทิศทางการเรียงตัวของเส้นใยอย่างเหมาะสม หรือมีความชื้นแทรกซึมเข้าไปในโครงสร้างผ่านทางขอบตัดของชิ้นงาน นอกจากนั้นแล้ว ยังมองไม่เห็นความเสียหายทางกลไกที่อาจจะเกิดขึ้นกับวัสดุได้จากภายนอก ดังนั้น จึงต้องใช้ความแม่นยำสูงสุดในระหว่างการผลิต

ภารกิจ

ที่สถาบันทดสอบ จะมีการผลิตชิ้นส่วนประกอบปริมาณมาก ซึ่งสร้างให้ใกล้เคียงกับรูปร่างสุดท้ายมากที่สุดในแบบของโครงที่ทำให้ตัวลำในเครื่องบินมีความคงทนจากข้างใน เป็นการผลิตแม่พิมพ์พรีฟอร์มสำหรับสิ่งทอด้วยระบบอัตโนมัติ รวมถึงการเล็มขอบ และจุ่มด้วยอีพ็อกซี่เรซิ่นเหลวภายหลัง ในกระบวนการต้นทาง จะมีการคลี่วัตถุดิบใยแก้วต่างกันที่จำเป็นออกด้วยลูกกลิ้ง และทำการแก้ไขชิ้นงานจนเสร็จสมบูรณ์ด้วยคัตเตอร์ (ด้วยมีดแบบวงกลมที่มีกลไกขับเคลื่อน) หลังจากนั้น จะนำแผ่นซีดีไปเก็บรักษาไว้ในถาดที่เหมาะสมของระบบหน่วยความจำจนกว่าจะนำไปใช้งาน ระบบเซนเซอร์ คือ ความท้าทายพิเศษสำหรับทั้งโครงการ เนื่องจากจะสามารถรับรองคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้ตามต้องการก็ต่อเมื่อชั้นและมุมของใยแก้วถูกต้องตามมาตรฐานข้อกำหนด ระบบเซนเซอร์กระแสไหลวนที่รวมอยู่ในตัว จะช่วยให้เห็นภาพลำดับขั้นตอนสำหรับมุมของใยแก้ว และทำการประเมินผล โดยรวมแล้ว จะได้ชิ้นส่วนประกอบในการผลิตจากคาร์บอนไฟเบอร์ที่หนาถึง 26 ชั้นที่สถาบันวิจัยแห่งนี้
โดยรวมแล้ว จะได้ชิ้นส่วนประกอบในการผลิตจากคาร์บอนไฟเบอร์ที่หนาถึง 26 ชั้น
สถาบันนี้ต้องมีความยืดหยุ่น เนื่องจากมีหน้าที่ดูแลงานวิจัยที่ได้รับมอบหมาย แต่ไม่ใช่การผลิตแบบเป็นชุดจริง ๆ การไม่ยึดติดกับแนวคิดของระบบและในแง่ของการตั้งโปรแกรม จึงมีความสำคัญอย่างมาก ต้องทำการเปลี่ยนแม่พิมพ์ได้อย่างสะดวกรวดเร็ว และการตั้งโปรแกรมหุ่นยนต์ไม่ควรจะซับซ้อน นักศึกษาควรจะนำภารกิจ/ผลิตภัณฑ์ใหม่ในสถาบันไปใช้ได้จริง หลังจากระยะเวลาการเรียนรู้สั้น ๆ ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องกับการนำไปใช้งานในทางปฏิบัติด้วย เนื่องจากเครื่องบินโดยสารขนาดกลางมีเซ็กเมนต์ของโครง 140 เซ็กเมนต์ที่แทบจะไม่เหมือนกันเลย

โซลูชั่น

ระบบอัตโนมัติของ KUKA Industries คือ หุ่นยนต์ตกแต่งที่จะดึงข้อมูลคัตติ้งแบบสองมิติบางส่วนมาใช้เพื่อที่จะแปลงเป็นโครงร่างสามมิติที่ต้องการ โดยที่หุ่นยนต์มีมือจับหนึ่งข้างที่รับได้เพียงหนึ่งคัตติ้ง ระบบประมวลผลภาพจะมีการบันทึกชั้นของคัตติ้งไว้ในคลิปบอร์ด หลังจากการแปลงข้อมูลแล้ว หุ่นยนต์ตกแต่งจะนำแม่พิมพ์พรีฟอร์มไปวางไว้บนเครื่องมือของสถานีรวบรวมชิ้นงาน เครื่องมือดังกล่าวทำจากอลูมิเนียมโดยมีการกัดขอบโครงร่างและยึดติดไว้บนโครงสร้างย่อยที่มีอินเทอร์เฟสสำหรับโต๊ะเลื่อนของสถานีรวบรวมชิ้นงาน สถานีรวบรวมชิ้นงานประกอบด้วยแท่นปั๊มเมมเบรนที่มีแผ่นโบลสเตอร์เพลทขยับได้ รังสีอินฟาเรดจะทำให้แม่พิมพ์พรีฟอร์มร้อนขึ้น และจะละลายสารยึดผงที่อยู่บนสิ่งทอเพื่อทำให้ชั้นในรูปแบบแพ็กเกจมีความคงทนถาวร 
รังสีอินฟาเรดจะละลายสารยึดผงที่อยู่บนสิ่งทอเพื่อทำให้ชั้นในรูปแบบแพ็กเกจมีความคงทนถาวร
หลังจากขั้นตอนการขึ้นรูปนี้แล้ว หุ่นยนต์สำหรับเชื่อมต่อจะนำแม่พิมพ์พรีฟอร์มที่รวบรวมได้ไปไว้ในเครื่องมือของสถานีเล็มขอบแบบละเอียดถัดไป หุ่นยนต์สำหรับเชื่อมต่อจะเคลื่อนที่ไปตามแกนเชิงเส้นในตำแหน่งที่สูง เพื่อให้มีการเคลื่อนที่สูงสุดอย่างอิสระได้ในโรงงาน หุ่นยนต์จะทำการเชื่อมสถานีกระบวนการแต่ละสถานี การตั้งโปรแกรมเส้นทางของหุ่นยนต์ที่เหมาะสมแบบออฟไลน์โดยยึดตามข้อมูล CAD ของชิ้นส่วนประกอบ และของซอฟต์แวร์การตั้งโปรแกรมเส้นทาง fastCURVE จากบริษัท Cenit โดยมีชุดควบคุม Reis ROBOTstarV ที่ช่วยให้เส้นทางมีความราบรื่นแม่นยำมากเป็นไปได้ผ่านทางอินเทอร์เฟสที่เหมาะสม เนื่องจากไม่ได้สอน (teach) "แบบมุม" จากจุดต่อจุดเพียงเท่านั้น ดังนั้น จึงสามารถเลื่อนเส้นทางที่ได้ทำการตั้งโปรแกรมออกไปยังจำนวนที่แน่นอนได้
จะทำการตั้งโปรแกรมเส้นทางของหุ่นยนต์ที่เหมาะสมแบบออฟไลน์โดยยึดตามข้อมูล CAD ของชิ้นส่วนประกอบ และของซอฟต์แวร์การตั้งโปรแกรมเส้นทาง โดยมีชุดควบคุม KRC ROBOTstar ที่ช่วยให้เส้นทางมีความราบรื่นแม่นยำมากเป็นไปได้ผ่านทางอินเทอร์เฟสที่เหมาะสม ดังนั้น จึงสามารถเลื่อนเส้นทางที่ได้ทำการตั้งโปรแกรมออกไปยังจำนวนที่แน่นอนได้ สามารถทำการตัดด้วยมีดอัลตร้าซาวด์ได้อย่างแม่นยำโดยไม่ได้รับผลกระทบจากวัสดุรอบข้าง ด้วยการเลือกเครื่องมือตัดที่เหมาะสม

หลังจากการเจรจากันเพียงไม่กี่ครั้ง เราก็แน่ใจแล้วว่า บริษัทนี้ไม่ได้วางแผนโครงการการทำงานระบบอัตโนมัติของชิ้นส่วนประกอบจำนวนมากเป็นครั้งแรก ผู้จัดการโครงการทั้งหลายสามารถจะพิจารณาแต่ละแง่มุมของกระบวนการขึ้นรูปแม่พิมพ์พรีฟอร์มในเชิงโมดูลได้ และทำการนำเสนอแนวคิดที่สอดคล้องกันโดยยึดตามส่วนประกอบมาตรฐาน

ซเว่น ทอร์สทริค ผู้จัดการโครงการศูนย์เทคโนโลยีการผลิตโครงสร้างน้ำหนักเบาของ DLR
เทคโนโลยีมือจับสำหรับการหยิบจับชิ้นส่วนประกอบพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์

เราใช้ข้อมูลคุ้กกี้เพื่อมอบประสบการณ์การบริการที่ดีที่สุดแก่คุณ ดูข้อมูลเพิ่มเติม

ใช้ได้