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Einsatz eines Cyber-Physischen Produktionssystems zur flexiblen Positionierung und Ausrichtung von dünnwandigen Großbauteilen

ISBN: 978-3-86359-709-2

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Kurzübersicht

Innerhalb dieser Arbeit wird ein Cyber-Physisches Produktionssystem, zur Kompensation individueller Verformungen von dünnwandigen Großbauteilen entwickelt. Für die Validierung der Ergebnisse wird die Schalenmontage aus der Flugzeugproduktion betrachtet und ein messtechnisch gestütztes, roboterbasiertes Handhabungssystem für Flugzeugstrukturelemente realisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass über eine modellbasierte Prozesssteuerung gezielte Verformungen der Großbauteile eingestellt werden können.

Einsatz eines Cyber-Physischen Produktionssystems zur flexiblen Positionierung und Ausrichtung von dünnwandigen Großbauteilen

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Details

Der industrielle Bedarf nach flexiblen Montagelösungen im Bereich der Großbauteilproduktion, die schnell an neue Produktvarianten und Produkte angepasst werden können, führt zur Zielstellung dieser Forschungsarbeit: Der Entwicklung einer Methode zur automatisierten Kompensation individueller Verformungen von dünnwandigen Großbauteilen im Produktionsprozess, die eine Montage unabhängig von bauteilspezifischen Montagevorrichtungen ermöglicht.
Die vorliegende Arbeit adressiert das Defizit des aktuellen Stands der Technik, das sich im Wesentlichen aus der fehlenden Kenntnis über das Bauteilverhalten innerhalb flexibler Handhabungssysteme für dünnwandige Großbauteile ergibt.
Um Handhabungssysteme zu befähigen, eigenständig auf variierende geometrische Prozessabweichungen und Einflüsse reagieren zu können, sind Modelle des strukturmechanischen Bauteilverhaltens erforderlich, die den Systemzustand jederzeit bewerten und analysieren können. Für die Integration von Modellen in die Prozesssteuerung, die das Systemverhalten beschreiben und mit der Anlage interagieren können, wird das Konzept von Cyber-Physischen Produktionssystemen (CPPS) verwendet und eine allgemeine Struktur zur Gestaltung von CPPS für die Handhabung dünnwandiger Großbauteile aufgestellt. Grundlage bilden die spezifischen Fähigkeiten von CPPS, anhand derer die Systemanforderungen und die Systemarchitektur der Handhabungssysteme abgeleitet werden. Basiskomponenten der Systemarchitektur sind die roboterbasierte Formgebung und die messtechnische Zustandserfassung (physische Welt), sowie die modellgestützte Prozesssteuerung (Cyber-Welt).
Innerhalb des Prozesses zur modellgestützten Kompensation individueller Verformungen werden mit Hilfe von Modellen die individuellen Verformungen analysiert und Kompensationsmaßnahmen berechnet. Dafür müssen die realen Verformungen und die anliegenden Kräfte von der messtechnischen Zustandserfassung im Prozess erfasst und an die Modelle übertragen werden. Zusätzlich muss das Robotersystem die virtuell geplanten Kompensationsmaßnahmen eigenständig umsetzen.
Das Ergebnis dieser Arbeit ist die vollständige Entwicklung und Umsetzung einer Methode zur automatisierten Kompensation individueller Verformungen von dünnwandigen Großbauteilen im Produktionsprozess. Die Untersuchung der Abbildungsgenauigkeit zwischen der Prozesssimulation und dem realen Systemverhalten zeigt, dass über die modellbasierte Prozesssteuerung gezielte Verformungen der Großbauteile eingestellt werden können.

Zusatzinformation

Autor Bertelsmeier, Felix
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-709-2
Gewicht 0.252 kg
Erscheinungsdatum 08.04.2019
Lieferzeit 3-4 Tage
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