Kraftvoller Roboter für den Flugzeugbau

Weil klassische Industrieroboter an ihre Grenzen stießen, hat der Maschinen- und Anlagenbauer Broetje-Automation seinen eigenen „Aerospace Robot“ entwickelt. Er bringt deutlich mehr Kraft ans Bauteil, ist genauer und zudem sehr flexibel einsetzbar.

Irgendwann ließen sich die hohen Prozesskräfte nicht mehr ohne Produktivitätseinbußen realisieren. Die klassischen Knickarm-Kinematiken drifteten oder knickten mitunter stark weg. Immer dann, wenn höhere Kräfte zum Klemmen, Bohren oder Nieten von Flugzeugbauteilen erforderlich waren.

 

Die Ingenieure von Broetje-Automation setzten sich folgerichtig an die Entwicklung des Power RACe (Power Robot Assembly Cell), dessen Herzstück eine 6-Achs-Knickarm-Roboter ist. Konzipiert für das automatische Bohren und Nieten unterschiedlichster Flugzeug-Baugruppen wie Flügelkästen, Stabilisatoren, Rümpfen und andere Anwendungen mit hohem Kraftbedarf.

Auf bekanntes CNC-System vertraut

„Die durchweg positiven Rückmeldungen unserer Kunden zeigen, dass die Entwicklung eines eigenen Aerospace Robot der richtige Schritt zur richtigen Zeit gewesen ist“, sagt Christian Heyers, Vice President Engineering Electrical, Controls and RD bei Broetje-Automation. „In der sehr kurzen Zeit gelingen konnte er nicht zuletzt deshalb, weil wir mit der Sinumerik auf ein hoch performantes, bei uns im Haus wie auf dem Weltmarkt bekanntes und akzeptiertes CNC-System vertrauen konnten.“

 

Nach bereits weniger als einem Jahr ging der Power RACe bei einem renommierten Flugzeugbauer in den produktiven Einsatz. Neun weitere Power RACe gingen unmittelbar danach bei weiteren Kunden in Betrieb. Zur sehr kurzen Entwicklungszeit hat die Steuerungs- und Antriebstechnik von Siemens entscheidend beigetragen. Broetje-Automation setzte die Premium-CNC Sinumerik 840D sl, modulare Umrichter des Typs Sinamics S120 und Servomotoren des Typs Simotics S von Siemens ein.

Im Flugzeugbau etablierte Steuerung

Wesentlicher Vorteil ist, dass sämtliche Achsen direkt – somit hochdynamisch und reaktionsschnell – von einer im weltweiten Flugzeugbau etablierten Sinumerik-Steuerung koordiniert werden. „Durch zusätzliche Präzisions-Sensorik und Absolutwertgeber an den wichtigen Achsen haben wir damit jederzeit Zugriff auf sämtliche Prozessparameter und können weitgehend automatisch auf vielfältige Störeinflüsse reagieren“, so der verantwortliche Software-Entwickler Lars Ficken.

Roboter mit hoher Flexibilität

Verschiedene Aufstellvarianten, zusätzliche NC-Achsen und ein automatischer High-Speed-Werkzeugwechsler mit 30 Plätzen machen den Power RACe hoch flexibel und produktiv. Auf Wunsch des Anwenders wurden die ersten Power RACe mobil ausgeführt. So werden die Einheiten über eine Kombination aus Luftkissen und Lenkrollen einfach per Gabelstapler an verschiedene Einsatzorte im Werk gefahren, dort von Hand positioniert, anschließend kalibriert und genutzt.

 

Alternativ sind eine stationäre sowie eine Montage auf einem Linear-Schienensystem möglich. So lässt sich der Arbeitsraum individuell an unterschiedliche Fertigungsaufgaben anpassen. Darüber hinaus kann der Power RACe auch als (wiederum stationäres oder mobiles) Handlingsystem eingesetzt werden, beispielsweise, um schwerere Baugruppen präzise unter ortsfesten Bearbeitungssystemen zu positionieren.

In sehr kurzer Zeit gelingen konnte der Power RACe nicht zuletzt deshalb, weil wir mit der Sinumerik auf ein hoch performantes CNC-System vertrauen konnten.
Christian Heyers, Vice President Engineering Electrical, Controls and RD, Broetje-Automation

Performance um 40 Prozent gesteigert

Die Maß- und Wiederholgenauigkeit des Power RACe hat der Erstanwender von einem externen Dienstleister verifizieren lassen. Das Ergebnis: Die spezifizierten Soll-Werte wurden durchweg erreicht, vielfach sogar deutlich übertroffen. Der Einsatz in der Praxis erwies: bei den Titanteilen verkürzten sich die Bohrzeiten um bis zu 50 %, der Automatisierungsgrad stieg bei der Titan- und Aluminium-Bearbeitung um bis zu 40 % und im Vergleich zu Standard-Roboter-Applikationen ergibt sich eine rund 40 % höhere Overall-Performance. Das alles nach einer sehr kurzen Anlaufphase.

Broetje-Automation ist ein weltweit führender Experte für Produktionsprozesse der Luft- und Raumfahrtindustrie. Mit einem Team von rund 850 Mitarbeitern an Standorten in Deutschland (Rastede), USA, Frankreich, Großbritannien, Russland, Japan und China plant und realisiert das Unternehmen hoch effiziente Lösungen für die Flugzeugmontage. Das Leistungsportfolio umfasst das gesamte in der Luftfahrtindustrie relevante Prozess-, Fertigungs-, Verbindungs-, und Automatisierungs-Know-how, von der Ideenfindung über die Konzeptanalyse, Planung und Simulation bis zur Umsetzung.