Helix: Entwicklung eines Systems zum automatisierten Laminieren

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Luftschrauben bzw. auch Propeller werden in der gesamten Luftfahrt eingesetzt, um Schub und damit Vortrieb für den Flug zu erzeugen. Schon seit den ersten kurzen Flügen wurden Propeller verwendet, die bis heute nach dem gleichen Prinzip arbeiten.

Weltweit fliegen rund 1,4 Millionen Flugzeuge und Fluggeräte, bei denen ein oder mehrere Propeller für den Vortrieb sorgen. Die Firma Helix hat dafür ein umfangreiches Programm an verschiedenen Propellertypen entwickelt, die extrem belastbar sind und hervorragende Wirkungsgrade aufweisen. Die Herstellung dieser Propeller erfolgt im sogenannten Handlaminierverfahren (Nass in Nass). Schicht für Schicht werden Kohlefasergewebe, mehrere Kohlefaser-Gurte sowie Unidirektional-Bänder mit einem glasfaserverstärkten expandierenden Epoxidharz in einer für den jeweiligen Propellertyp entwickelten Form miteinander verbunden. Erst nach der Aushärtung können die Propeller aus den Formen gelöst werden.

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Im Anschluss an diesen Arbeitsgang erfolgt bei der Firma Helix generell keine weitere Bearbeitung der Propelleroberfläche. Somit spielt das saubere Auftragen der ersten Harzschicht in die Form für die spätere Qualität des Propellers eine entscheidende Rolle, da Kunden diesen ausschließlich anhand der optischen Gesichtspunkte beurteilen können. Fehler bei der Produktion können daher erst immer am Ende des Herstellungsvorgangs, d.h. am fast fertigen Propeller, festgestellt werden.

Aufgrund der hohen Bedeutung der Qualität der Propelleroberfläche soll das Ziel der Entwicklung sein, den Vorgang des Auftragens von Harz in die Form zu automatisieren. Erst mit dieser Maßnahme kann die Fehlerhäufigkeit der fertigen Propellerblätter verringert werden. Erreicht werden soll diese Forderung durch die Entwicklung eines Systems, das eine Harzschicht automatisch und gleichmäßig in die Form sprüht. Dabei sollen bestimmte Sprühparameter so kontrolliert werden, dass die Qualität der später resultierenden Propelleroberfläche verbessert und das Auftreten von Fehlern minimiert wird.

Generell werden an das zu entwickelnde System folgende Anforderungen gestellt:

  • Kompaktes Gesamtsystem, welches an den jeweiligen Arbeitsplatz gebracht werden kann
  • Selbstständige Erkennung der vorliegenden Form vom System anhand bestimmter Parameter
  • Automatisiertes und gleichmäßiges Versprühen eines Harzes über den Formbereich
  • Deutliche Reduzierung der fehlerbehafteten Propelleroberflächen (derzeit ca. 20 %), d.h. eine Reduzierung der aufwendigen Nacharbeit sowie der Ausschussware

Damit gliedert sich das Projekt in folgende Entwicklungseinheiten:

  • Spritzprozess bzw. Sprühvorrichtung:

Entwicklung einer Sprühvorrichtung, die das gleichmäßige Auftragen eines Harzes ermöglicht (Helix)

  • Handhabungseinheit:

Entwicklung, Konstruktion, Fertigung und Montage einer Handhabungseinheit, die ein gleichmäßiges und komplettes Besprühen der Form ermöglicht (IGMR)

  • Formerkennung:

Integration eines Erkennungssystems, das die jeweilige Propellerform aufgrund vordefinierter parametrischer Eigenschaften erkennt (IGMR)

  • Gesamtkonzept:

Kombination von ausgewählter Sprühvorrichtung, entwickelter Handhabungseinheit und Erkennungssoftware (Helix & IGMR)

Dieses Projekt wird im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.

KONTAKT


Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik

RWTH Aachen

Eilfschornsteinstraße 18

52062 Aachen

 

Tel.: +49 (0)241 80 95546

Fax:  +49 (0)241 80 92263

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