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DER KONSTRUKTEUR 11/2016

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ANTRIEBSTECHNIK SCHLANK

ANTRIEBSTECHNIK SCHLANK im FLUG … Denzentrale Antriebe verschlanken Schaltschränke und Verkabelung. Aber was haben sie mit leichteren Flugzeugen zu tun? Die Antwort liefert eine Reise ins „CFK-Valley“ bei Stade. Beim Flugzeugbau zählt jedes Gramm. Die seit Jahrtausenden im Schiffsbau bewährte „Spantenbauweise“ bringt auch in der Luftfahrt entscheidende Stabilitäts- und Gewichtsvorteile. Ist die Hülle zudem aus faserverstärktem Kunststoff (FVK), sind weitere Verbesserungen möglich. Deshalb erforschte das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung (IFAM) im Rahmen des durch das Luftfahrtforschungsprogramm des Bundes geförderten Verbundprojekts VIA/F-AroMon ein automatisiertes, klebetechnisches Fügen von FVK-Platten. Die erste Testanlage im „CFK-Valley“ bei Stade entstand in Kooperation mit dem Anlagenbauer Broetje- Automation und Bosch Rexroth als Lösungspartner. MIT DEZENTRALEN ANTRIEBEN Vor dem automatischen Fügen durch einen Roboter werden die FVK-Platten von den Schablonen über mehrere Sauger aufgenommen, die von je einer Lineareinheit aus elektromechanischem Zylinder (EMC), Servomotor und dezentralem Servoantrieb IndraDrive Mi gesteuert werden. Die vier Schablonen der Seiteneinheit sind mit jeweils sechs, die vier Schablonen der Dacheinheit mit zehn Lineareinheiten versehen. Kooperationspartner Broetje- Automation, der das Vorkonzept erstellte und die Dacheinheit baute, hatte sich für Bosch Rexroth als Lösungspartner ausgesprochen. „Der flexible Bauplatz erforderte zwingend ein modulares und dezentrales Antriebssystem“, erklärt Holger Tietje, operativer Leiter des zur Broetje-Automation Gruppe gehörenden Consulting Unternehmens Compose 2 Compete. „Dank der Komplettlösung von Rexroth konnten wir dem IFAM ein zugleich innovatives und leistungsfähiges Konzept vorstellen, mit dem die Forscher die Anzahl der Schablonen und EMCs in Abhängigkeit vom jeweiligen Bauteil beliebig variieren können.“ Die hohen Anforderungen nach Flexibilität und Modularität erfüllt das dezentrale Antriebskonzept unter anderem mittels eines Hybridkabels. Neben der Versorgung und Steuerung der Servomotoren lassen sich darüber auch einfache I/O-Signale übertragen. Für Holger Tietje ist die Rexroth-Lösung dank dieser Eigenschaften auch für komplexe Produktionssysteme mit hundert und mehr Antrieben interessant sowie für verfahrbare, künftig vielleicht sogar mobile Fügesysteme. „Die Baukastenlösung von Rexroth ist bezüglich ihrer Funktions- und Zukunftssicherheit weit fortgeschritten. Das gilt im Übrigen auch für die Verwendung offener PRODUKTE UND ANWENDUNGEN FLEXIBLER BAUPLATZ … Eine flexible Fügevorrichtung, die sich an unterschiedliche Stärken und Größen anpassen lässt, war Voraussetzung für die Verarbeitung der FVK-Platten und die anschließende Untersuchung der Material- und Klebeeigenschaften. Denn die beiden Dach- und Seiteneinheiten eines Flugzeugs, die es zu erproben galt, wurden aus mehreren Bügeln, den Schab lonen, zusammengestellt, die sich bis zu einem Abstand von einem Meter manuell verschieben lassen. 46 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK Schnittstellen wie OPC UA im Zusammenhang mit der Software- Lösung Open Core Engineering.“ RICHTUNG INDUSTRIE 4.0 … Nachdem Broetje-Automation alle Funktionen erfolgreich getestet hatte, ging die Dacheinheit an das IFAM, das mit derselben von Broetje- Automation vorgeschlagenen dezentralen Antriebstechnik die Seiteneinheit der Flex-Bau-Vorrichtung erstellte. Im Hinblick auf ein möglichst breites Einsatzspektrum des neuen Verfahrens legten die Wissenschaftler neben der kompakten Bauweise mit integrierter Steuerung großen Wert auf eine hohe Positioniergenauigkeit, Traglast und Automatisierungsfähigkeit. Eine weitere Anforderung bildete die Kraftüberwachung anhand der Motorströme. Weil diese Funktion in den Rexroth-Antrieben bereits softwareseitig hinterlegt war, brauchten keine zusätzlichen Sensoren in das System integriert zu werden, was sich letztlich auch positiv auf die Projektkosten auswirkte. „Über den in der Steuerung integrierten OPC-UA-Server lassen sich die Geometriedaten der Schalen, die mittels komplexer Algorithmen durch einen separaten Rechner ermittelt werden, in der ganzen Anlage verfügbar machen“, erklärt IFAM-Projektingenieur Daniel Valencia. … UND SCHALTSCHRANKLOSE ANTRIEBSTECHNIK Momentan erfolgt die Steuerung der dezentralen Rexroth-Antriebe mittels Profinet über eine Fremd-SPS, was sich laut Daniel Valencia trotzdem sehr einfach realisieren ließ und die Schaltschrankfläche im Vergleich zu einem konventionellen Antrieb um 72 % auf 0,2 m 2 begrenzte. Der Unterschied bei der Verkabelung ist nicht minder 01 Die Dacheinheit der Fügevorrichtung besteht aus vier Schablonen mit jeweils 10 Lineareinheiten mit dezentraler, schaltschrankloser Antriebstechnik ausschlaggebend für die Wahl der Rexroth-Lösung. Allein die Seiteneinheit der Anlage hätte mit herkömmlicher Antriebstechnik mindestens 50 Kabel mit einer Gesamtlänge von über 1,1 km verursacht, was eine Bedienung unmöglich gemacht hätte. Die dezentrale Antriebstechnik von Rexroth kommt dagegen mit nur sechs Hybridkabeln und 147 m aus. Das sind 87 % weniger. „Bosch Rexroth hat uns mit einem klaren Konzept, einer gelungenen Komplettlösung und gutem Support mit schnellen Reaktionszeiten überzeugt“, so das Fazit von Daniel Valencia, „und damit wesentlichen Anteil an der termingerechten Realisierung unserer Versuchsanlage.“ Zwei echte Leistungsträger 22.–24. November 2016 in Nürnberg Halle 4, Stand 4-280 Die neuen StarsamGetriebehimmel: WPLFE und PSBN. Als kürzestes Winkel-Planetengetriebe mit Flansch- Abtriebswelle und höchster Verdrehsteifigkeit holt das WPLFE auf engstem Raumimmer das Beste raus. Unser PSBN ist als Hochleistungs-Präzisionsgetriebe mit Schrägverzahnung ein Meisterder leisen Töne und liefert dabei immer maximale Performance. Andreas Haimerl, Vertriebsleiter NeugartGmbH & Dominik Wolters, Leiter Standardgetriebe Konstruktion &Entwicklung Jetzt mehr erfahren unter: www.neugart.com

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