{"id":2687,"date":"2020-11-23T09:50:13","date_gmt":"2020-11-23T08:50:13","guid":{"rendered":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/stec\/?post_type=projects&p=2687"},"modified":"2023-03-10T14:38:50","modified_gmt":"2023-03-10T13:38:50","slug":"roboterbasiertes-bohren-und-nieten","status":"publish","type":"projects","link":"https:\/\/s-tec.de\/en\/projekte\/roboterbasiertes-bohren-und-nieten\/","title":{"rendered":"Roboterbasiertes Bohren und Nieten"},"content":{"rendered":"\n\n
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\"End-Effektor
\u00a9 Fraunhofer IPA; Foto: Rainer Bez<\/figcaption><\/figure>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n
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Bearbeitungszeitraum:<\/strong> 01.12.2012 – 30.09.2015<\/a><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Ziel des Projekts Robotic Drilling and Riveting war es, Technologien zu entwickeln, die ein roboterbasiertes Bohren und Nieten mit hoher Genauigkeit erm\u00f6glichen. Insbesondere die Positionierung, wie die Orthogonalit\u00e4t der Bohrl\u00f6cher, standen hierbei im Vordergrund. Es wurden Versuche mit verschiedenen Materialien, wie Aluminium, Titan, Kohlefaserverbundkunststoffen und gemischten Stacks dieser Materialien durchgef\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

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Verbesserung und Gew\u00e4hrleistung von Genauigkeitsanforderungen<\/h4>\n\n\n\n

In der Luft- und Raumfahrt sowie im Automotive Bereich sind Bohren und Nieten nach wie vor zentrale Prozessschritte. Insbesondere im Luft- und Rahmfahrtbereich gelten hohe Qualit\u00e4tsanforderungen an die Positionierung und Orthogonalit\u00e4t der Bohrlocher. Typische Werte aus dem Luftfahrtbereich sind +\/- 0,5 mm Genauigkeit f\u00fcr die Bohrlochposition und 0,5\u00b0 Genauigkeit f\u00fcr die Orthogonalit\u00e4t. <\/p>\n\n\n\n

Im Gegensatz zu Werkzeugmaschinen bietet roboterbasiertes Bohren und Nieten eine h\u00f6here Flexiblit\u00e4t und hierdurch auch h\u00f6here Geschwindigkeit bei komplexen Bauteilstrukturen. Ziele des Projekts war es, einen End-Effektor f\u00fcr einen Roboter zu konstruieren, der mit entsprechender Sensorik ausgestattet ist, um die hohen Genauigkeitsanforderungen der Luftfahrtbranche zu gew\u00e4hrleisten. Auf die Verwendung externer Messsysteme, wie Lasertracker, wurde hierbei zugunsten einer h\u00f6heren Flexibilit\u00e4t bewusst verzichtet.<\/p>\n\n\n\n

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Projektablauf<\/h4>\n\n\n\n

F\u00fcr die Umsetzung des Projekts wurde zusammen mit der Firma L\u00fcbbering ein End-Effektor mit geeigneter Sensorik konstruiert. Zu der verwendeten Sensorik geh\u00f6ren: Laserdistanzsensoren, pneumatische Abstandssensoren und ein 2D Kameraystem mit Dunkfeld- und koaxialer Beleuchtung. Diese Sensoren wurden einerseits zur Referenzierung am Bauteil und andererseits zur Sicherstellung der Orthogonalit\u00e4t der Bohrlocher eingesetzt. Um die Bohrlochposition im Nachgang an die Referenzierung sicherzustellen, wurden verschiedene Verfahren zur Genauigkeitssteigerung der Absolutgenauigkeit des Roboters eingesetzt. <\/p>\n\n\n\n

Die Umsetzung wurde mit einem Testaufbau und verschiedenen Materialien, wie Aluminium, Titan, Kohlefaserverbundkunststoffen und gemischten Stacks dieser Materialien validiert. Die Versuchsreihe hat eine durchschnittliche Positionsabweichung von 0,285 mm und Orthogonalit\u00e4tsabweichung von 0,27\u00b0 ergeben.<\/p>\n\n\n\n

Projektnutzen<\/h4>\n\n\n\n