Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Die Welt ist mobiler geworden. Das zunehmende Luftverkehrsaufkommen erfordert eine Modernisierung der Fertigungsabläufe im Flugzeugbau, um den hohen Bedarf an Transportmitteln zu decken. Ziel ist es, die noch überwiegend per Hand ablaufende Flugzeugmontage zu automatisieren.
Die Montage von Flugzeugtragflächen ist eine Herausforderung in der Automatisierung. Das Personal muss bisher durch die nur 45 Zentimeter langen und 25 Zentimeter breiten Öffnungen der Tragflächen klettern, um von innen Passschrauben zu befestigen und Nahtstellen abzudichten – das ist nicht nur mühsam, sondern auch zeitaufwendig und durch Dämpfe, die beim Abdichten entstehen, zudem gesundheitlich belastend. Konventionelle Industrieroboter sind aufgrund der engen Öffnungen zu den Arbeitsräumen hier nicht einsetzbar.
Eine Lösung haben die Forscher des Fraunhofer IWU entwickelt: einen schlanken, verschränkungsfähigen Roboter mit beweglichen Gliedern. Er besteht aus acht Achsgelenken. Durch die seriell verketteten kurzen Dreh- und Kippgelenke kann er sehr enge Bahnradien abfahren und sich in die entlegensten Ecken der Kammern bewegen wie eine Schlange. Am vordersten der acht Glieder wird das Werkzeug befestigt, alternativ lässt sich auch eine Kamera für Inspektionsaufgaben anbringen.
Der insgesamt 2,5 Meter lange Roboter ist in der Lage, bis zu 15 Kilogramm schwere Werkzeuge zu tragen – zusätzlich zu seiner Eigenlast. Angetrieben wird die Roboterkinematik durch einen ausgetüftelten Mechanismus: In jedem der acht Glieder ist ein sehr kleiner Motor verbaut. Dennoch bringt es der Antrieb auf ein sehr hohes Drehmoment von bis zu 500 Newtonmeter. In Kombination mit Seilzug und Spindeltrieb ermöglicht er die hohe Beweglichkeit der einzelnen Glieder, die sich jeweils in einem Bereich von 90 Grad verdrehen lassen.
Mit diesen Eigenschaften eignet sich der Roboter nicht nur für den Flugzeugbau, sondern ist beispielsweise auch im automobilen Karosserie- oder im Kraftwerksbau einsetzbar.