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Mit seinen Fiber Patch Placement-Anlagen schlägt ein bayerisches Technologieunternehmen ein neues Kapitel der additiven Fertigung auf. Das Verfahren hat dank Hochleistungs-Robotik das Potenzial, die Serienfertigung geometrisch anspruchsvoller Leichtbauteile in der Automobilproduktion zu revolutionieren.
Mit seinen Fiber Patch Placement Anlagen schlägt ein bayerisches Technologieunternehmen ein neues Kapitel der additiven Fertigung auf. Das Verfahren hat dank Hochleistungs-Robotik das Potenzial, die Serienfertigung geometrisch anspruchsvoller Leichtbauteile in der Automobilproduktion zu revolutionieren.
Gewichtsreduktion hat bei der Automobilproduktion oberste Priorität. Sicherheits- und Komfortausstattungen haben die Fahrzeuggewichte in den vergangenen Jahrzehnten immer weiter in die Höhe getrieben. Um den Verbrauch und damit den Schadstoffausstoß zu reduzieren, setzen die Fahrzeughersteller nun alles daran, diese Entwicklung umzukehren. Leichtbau ist angesagter denn je, doch entsprechende Werkstoffe und Fertigungsverfahren finden unter dem Diktat der Kosteneffizienz nur schwer Einzug in die Fabrikhallen.
Mit dem wegweisenden additiven Fertigungsverfahren Fiber Patch Placement, kurz FPP, kommt jetzt Bewegung in die Sache. Bei FPP handelt es sich um ein Legeverfahren, bei dem eine dreidimensionale Positiv- oder Negativform mit Carbonfaserstreifen, den sogenannten Patches, belegt wird. Das Bauteil entsteht aus einzelnen, bebinderten Faserstreifen.
Wie schnell, effizient und wirtschaftlich das Verfahren in der Praxis sein kann, beweist Cevotec aus Taufkirchen mit der vollautomatischen Produktionsanlage SAMBA Pro, die mit zwei Stäubli Robotern ausgestattet ist. Mit dem ultraschnellen FAST picker TP80 sowie dem sechsachsigen TX200 stehen für die freie Positionierung der Patches insgesamt zehn Roboterachsen zur Verfügung.
Und so funktioniert Fiber Patch Placement: An Station eins stehen die Abwicklung des Carbonfaserbandes und dessen Zuführung zur automatischen Schneideinheit auf dem Programm. Hier schneidet ein Laser das Band in Streifen. Im nächsten Schritt greift der FAST picker mit einem speziellen Vakuumgreifer den Carbonstreifen vom Band ab und fährt zu einem Kamerasystem, das die Position des Patches am Greifer bestimmt. Anschließend klebt der TP80 den Patch auf. Während der Handhabung heizt der Greifer den Patch auf und aktiviert dadurch dessen bebinderte Seite, so dass eine sichere Anhaftung gewährleistet ist. Die Aufgabe des großen Sechsachsers TX200 besteht darin, die Form, die mit den Patches belegt wird, schnell, präzise und lagerichtig unter dem TP80 zu positionieren.
Durch die individuelle Faserorientierung jedes Patches entsprechend der Belastungen im Bauteil lassen sich die mechanischen Eigenschaften um bis zu 150 Prozent steigern. Weiterer Vorteil: die deutliche Gewichtreduzierung, die je nach Bauteil bei über 50 Prozent liegen kann. Zudem punktet das Verfahren mit einem optimalen Materialnutzungsgrad von 100 Prozent. Das macht Fiber Patch Placement zu einem Meilenstein für komplexe Performance-Bauteile in großen Stückzahlen.
„Die Performance der Stäubli Roboter ist entscheidend für den kompletten Prozess. Insbesondere der hohen Dynamik des TP80 ist es zu verdanken, dass wir Taktzeiten erreichen, die eine Serienproduktion ermöglichen. Dieser Speed bringt Flexibilität in das Fiber Patch Placement und macht diese Technologie sowohl für Klein- wie Großserien interessant“, betont Cevotec CTO Felix Michl.
