Roboter: Bauteile aus keramischen Faserverbundwerkstoffen auch in Kleinserie automatisch fertigen

Bauteile aus keramischen Faserverbundwerkstoffen auch in kleiner Serie bedarfsgerecht zu fertigen, dafür entwickelt ein Team der Universität Bayreuth jetzt eine intuitive Roboterprogrammierung.

Keramische Faserverbundwerkstoffe können sehr hohen Betriebstemperaturen und vor allem schockartigen Temperaturschwankungen standhalten. Das macht sie für viele Anwendungen etwa in der Luft- und Raumfahrt oder in der Energiewirtschaft interessant. Doch die Produktion von Bauteilen aus solchen Materialien fordert viel Know-how von Fachleuten, die sich mit Faserspritzprozessen gut auskennen.

Ein Team der Universität Bayreuth tüftelt deshalb nun im Projekt „FlexFiber“ an einer Robotersteuerung, mit der sich die komplexen Faserspritzprozesse auch in Kleinserien exakt und reproduzierbar ausführen lassen – und zwar auch von Personen, die nicht über große Programmierkenntnisse verfügen.

Intuitiv bedienbares Robotersystem auch für die Ansteuerung von Peripheriegeräten

„An der Universität Bayreuth haben wir eine grafische Playback-Roboterprogrammierung entwickelt, die sich für diskrete Prozesse, beispielsweise das Zusammensetzen von Produkten aus einzelnen Bauteilen, schon bewährt hat“, erzählt Dominik Henrich, Inhaber des Robotik-Lehrstuhls an der Universität Bayreuth. Dieses System soll jetzt im Rahmen von FlexFiber auf kontinuierliche Prozesse erweitert werden. „Hierbei muss der Faserverbundwerkstoff in einer optimierten Roboterbewegung bei möglichst wenig Materialverbrauch auf eine Negativform aufgesprüht werden“, sagt der Robotikexperte.

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Das Ziel des Projekts: ein intuitiv bedienbares Robotersystem, mit dem sich alle Produktionsschritte – von der Bereitstellung der Rohmaterialien bis hin zu den Strukturen und Eigenschaften des fertigen Bauteils – im Detail überblicken lassen. Alle Produktionsschritte, einschließlich der Ansteuerung von Peripheriegeräten, werden dann automatisiert und zugleich exakt reproduzierbar ablaufen können. Die Fachleute sollen dabei ihr Know-how dem Robotersystem direkt vermitteln können, ohne einen Roboterprogrammierer einschalten zu müssen, was stets die Gefahr von Informationsverlusten und Fehlinterpretationen birgt.

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Erforscht werden oxidkeramische Verbundwerkstoffe mit Kurzfasern bis 60 mm Länge

Am Bayreuther Lehrstuhl Keramische Werkstoffe werden im Rahmen von FlexFiber oxidkeramische Verbundwerkstoffe erforscht, die verstärkende Kurzfasern mit einer Länge zwischen 14 mm und 60 mm enthalten. Noch weiß man relativ wenig über diese Materialien, aber sie zeigen bereits ein breites Anwendungspotenzial. Gerade im Hochtemperaturbereich bleiben Bauteile aus diesem Werkstoff auch bei plötzlichen Temperaturschwankungen uneingeschränkt funktionstüchtig.

„Es sind meistens kleine und mittlere Unternehmen, die solche Bauteile mit hohem Zeit- und Kostenaufwand in Kleinserien anfertigen. Sie werden von einer Automatisierung dieser Prozesse, die mit einer flexiblen Anpassung an die jeweils geforderten Bauteil-Eigenschaften einhergeht, erheblich profitieren können“, sagt Lehrstuhlinhaber Stefan Schafföner.