Die Situation
Faserverbundkunststoffe (FVK) werden heute im Automobil- und Flugzeugbau oder auch in der Windkraftbranche vielfältig eingesetzt. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber traditionellen Werkstoffen wie Metall, Aluminium oder Holz ist ihr geringes Gewicht. Zudem haben sie überragende mechanische Eigenschaften. Die Produktion von FVK steht jedoch unter ständigem Druck aus Niedriglohnregionen. Vor allem Kleinserien mit mittlerer bis hoher Komplexität werden überwiegend in arbeitsintensiven Prozessen in Asien hergestellt. Große Konzerne der Luftfahrt oder Automobilbranche wiederum haben eigene Wege gefunden, die Produktion mit speziell angefertigten Anlagen zu automatisieren. Diese sind jedoch äußerst kostspielig und für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) zu teuer. Die Kernkompetenz der KMU besteht nicht in der Fertigung großer Serien, sondern vor allem in ihrer großen Flexibilität.
Das Projekt
Um die Fertigung künftig konkurrenzfähiger gegenüber jener in Niedriglohnregionen zu machen, wurden am Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen Lösungen für eine flexible Automatisierung mithilfe von kollaborierenden Robotern und teilautomatisierten Fertigungszellen entwickelt.
Gemeinsam mit dem belgischen Projektpartner Sirris wurden Automatisierungslösungen im Hinblick auf Kosten, Komplexität oder auch Einführungsaufwand untersucht. Zudem wurden Produktionsstrategien und Kostenrechnungs-Tools entwickelt, mit denen KMU die Produktivität ihrer Prozesse steigern können. Für die Arbeitsumgebung mit Mensch-Roboter-Kollaboration wurden Leichtbau-Greifer für die empfindlichen textilen Halbzeuge entwickelt.
Der Nutzen für den Mittelstand
Das Projekt hat gezeigt, dass Kleinserien mit teilautomatisierten Produktionszellen bereits ökonomisch hergestellt werden können. Die Wirtschaftlichkeitsanalyse macht deutlich, dass die Teilautomatisierung bereits bei Seriengrößen von weniger als 100 Bauteilen rentabel ist. Eine Vollautomatisierung einer solchen Prozesskette hingegen rechnet sich bislang jedoch erst bei Serien, die etwa 15- bis 20-mal größer sind. Insbesondere hochflexible Automatisierungskonzepte wie CNC-Cutter, die mit geringem Aufwand für die Herstellung verschiedener Bauteile angepasst werden können, lassen sich erfolgreich einsetzen. Obwohl ihre Reichweite und Tragfähigkeit begrenzt sind, können kooperierende Roboter somit eine zentrale Rolle bei der FVK-Fertigung im Mittelstand spielen.
Ansprechpartner
Florian Brillowski
florian.brillowski@ita.rwth-aachen.de
+49 241 80 27662
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" 212EN.