Applikationszentrum Bahngeführte Roboterbearbeitung

Fraunhofer IWU bringt Robotern hochpräzises Arbeiten bei.

Roboter sind im Vergleich zu Bearbeitungszentren preiswert in der Anschaffung und flexibel in mehreren Bewegungsachsen programmierbar. Kommt es auf besondere Genauigkeit beim Zerspanen, Fügen oder Umformen an, müssen sie jedoch meist passen. Die Forscher des neu geschaffenen Applikationszentrums Bahngeführte Roboterbearbeitung am Fraunhofer IWU sind dabei, genau dies zu ändern: Am 5. Dezember präsentieren sie in Praxisvorführungen, wie intelligente Überwachungs- und Steuerungstechnik sowie Ausgleichssysteme für präzise Bearbeitungsbahnen sorgen. In vielen Anwendungsfällen wird Robotik so zur Alternative für teure Bearbeitungszentren.

Schleifen in Perfektion dank spezieller Ausgleichseinheit

Roboter-Schleifen: Eine Ausgleichseinheit hält Anpresskraft und Abtrag beim Schleifen von Freiformflächen konstant. (c) Fraunhofer IWU

Wenn neue Umformwerkzeuge (Presswerkzeuge) eingearbeitet werden, heißt dies in der Regel: Ein erfahrener Werkzeugmacher schleift und tuschiert so lange an den Werkzeugen, bis die erforderliche Maßhaltigkeit des Bauteils erreicht ist. Roboter erlauben die Bearbeitung von Freiformflächen und können nun bei dieser aufwendigen und mühsamen Arbeit für teilweise Entlastung sorgen und somit Zeit und Kosten sparen. Dank einer am Fraunhofer IWU entwickelten Ausgleichseinheit bleiben Anpressdruck und Materialabtrag beim Schleifen konstant, die Ungenauigkeit der Roboterbahn wird kompensiert.

Roboterbasiertes Rollformen: Mit wenigen Werkzeugen in mehreren Schritten flexibel umformen

Beim roboterbasierten-Rollformen, einer hochflexiblen Technologie zum Walzprofilieren, führt ein Roboter ein Walzenpaar in mehreren Durchläufen abwechselnd in beiden Laufrichtungen (reversierend) und mit schrittweise ansteigender Zustellung am Werkstück entlang, bis beispielsweise ein Flansch in die gewünschte Form gebracht ist. Eventuelle Geometrieabweichungen lassen sich nach jeder Bahnbewegung optisch oder über die Reaktionskräfte im Roboter erfassen. Nach einer entsprechenden Analyse der Messdaten kann jegliche Abweichung bei der nächsten umformenden Bahnbewegung behoben (kompensiert) werden. Die technologisch bedingte Rückfederung des Materials lässt sich durch eine entgegengerichtete Überbiegung korrigieren. Wichtig dabei ist auch die ganzheitliche Betrachtung des Prozesses, bis hin zur entsprechend flexiblen Aufspannung des umzuformenden Bauteils. Prozessbegleitende Datenerfassung und KI-gestützte Auswertung der Daten erlauben es, unmittelbar auf schwankende Materialeigenschaften (Festigkeit, Rückfederungsverhalten) einzugehen und Geometrieabweichungen vorausschauend zu kompensieren. Gleichzeitig werden Qualitätskontrolle und -dokumentation zum integralen Bestandteil des Fertigungsprozesses.

Hochpräzises und hochflexibles Laser-Scannerschweißen mit zwei kooperierenden Robotern

Robotersysteme sind wegen ihrer deutlich geringeren Genauigkeit für das hochpräzise Laserstrahlschweißen oft nicht geeignet. Mit Nahtverfolgungssystemen für Laserstrahl-Scanneroptiken kann diese Ungenauigkeit jedoch ausgeglichen werden. Wenn das Laserstrahlwerkzeug mit einem Roboter und das zu schweißende Werkstück mit einem zweiten Roboter geführt wird, können komplexe 3D-Geometrien geschweißt werden. Die Herausforderung besteht darin, zwölf Roboterachsen und zwei Scannerachsen so aufeinander abzustimmen, dass die resultierende Laserstrahlbewegung auf der Schweißbahn konstant und hochgenau ist.

5. Dezember 2023: Eröffnungsveranstaltung am Fraunhofer IWU Chemnitz

Das neue Applikationszentrum Bahngeführte Roboterbearbeitung präsentiert sich am 5. Dezember erstmals der Fachwelt. Die Veranstaltung richtet sich an interessierte Hersteller und Anwender, die Teilnahme ist kostenlos. Nähere Informationen und Anmeldung:
https://www.iwu.fraunhofer.de/de/veranstaltungen-und-messen/tagungen-und-worksho…

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Jan Berthold
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Reichenhainer Str. 88
09126 Chemnitz

Telefon +49 371 5397-1539
jan.berthold@iwu.fraunhofer.de

Originalpublikation:

https://www.iwu.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/PM-2023-F…