SpotON auf Cevotec

Die robotergestützte Fertigungstechnologie Fiber Patch Placement (FPP) erweitert die Möglichkeiten der automatisierten Herstellung von geometrisch komplexen Faserverbundbauteilen.

An der Schnittstelle zwischen Faserverbund, Maschinenbau und Softwareentwicklung entwickelt Cevotec Produktionssysteme und Software basierend auf der FPP Technologie: SAMBA und ARTIST STUDIO. Insbesondere an den folgenden beiden Anwendungen zeigt die Industrie großes Interesse: Multimaterial-Leichtbauteile mit Sandwichkern für die Luft- und Raumfahrt und CFK Drucktankverstärkungen für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge, was Kosteneinsparungen im zweistelligen Bereich ermöglicht. In beiden Fällen ist FPP die erste Technologie, die kritische Faserlegeprozesse automatisiert und so die Industrialisierung der Produktion vorantreibt.

Im FPP-Legeprozess werden definierte Faserstücke (Patches) aus einem Faserband geschnitten und von zwei Robotern und einem flexiblen Patch-Greifer direkt auf einem 3D-Werkzeug abgelegt. Die Größe der Patches und des Greifers ist an die Größe und Komplexität des Bauteils angepasst. Da der Prozess als eine Reihe von individuell gesteuerten Patch-Platzierungen angelegt ist, ermöglicht die FPP Technologie eine sehr hohe Prozesskontrolle über den gesamten Legezyklus. Eine dedizierte CAD-CAM-Software vereinfacht die Erstellung von Patch-Laminaten und führt, ausgestattet mit einem digitalen Zwilling des Produktionssystems, eine vollautomatische Roboterprogrammierung durch.

Die vorteilhaften Eigenschaften der FPP Technologie kommen insbesondere bei der Verstärkung von Laminaten filamentgewickelter CFK Drucktanks in den Kuppelbereichen zum Tragen. Die Verstärkungen werden von einem Roboter direkt auf dem Liner abgelegt und ersetzen die hochwinkligen Helixlagen. Die Patches werden parallel zum Filamentwicklen in einem unabhängigen Prozess aufgebracht, was die Gesamtzykluszeit der Fertigung um bis zu 20% reduziert. Bei gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften kann mit Cevotec‘s Industrielösung, die sich bereits in den ersten 12-18 Monaten der Serienproduktion amortisiert, der Materialverbrauch und -kosten um ca. 15 % reduziert werden.

In einem Gemeinschaftsprojekt mit Industriepartnern hat Cevotec einen optimierten Drucktank-Demonstrator entwickelt und getestet. Das Ziel ist die Optimierung der Faserablage, auch simulativ, um die Zykluszeiten und Kosten zu reduzieren, die erforderlichen mechanischen Eigenschaften sicherzustellen und schlussendlich den positiven Einfluss der FPP-Kuppelverstärkungen in einem industriellem Set-up zu belegen. Das Projekt umfasst Laminatdesign, Simulation, Optimierung und die Produktion sowie umfassende Prüfung des verstärkten Typ 4-Drucktanks.

Cevotec wird auf der JEC World in Paris (03.-05. Mai 2022), Halle 5, Stand Q 80, einen im Projekt entwickelten Drucktank-Demonstrator mit FPP Verstärkungen ausstellen.

Kontakt:
Cevotec GmbH
Henriette Morgenstern
Biberger Str. 93
82008 Unterhaching, Germany
info@cevotec.com
www.cevotec.com/

 

Thanks to high-performance robotics, Cevotec’s automated fiber lay-up technology Fiber Patch Placement (FPP) further advances the portfolio of high-performance applications.

At the intersection of composites, mechanical engineering and software, Cevotec develops production systems and software based on FPP technology: SAMBA and ARTIST STUDIO. In particular the following two applications have drawn considerable industry interest: multi-material sandwich core composites in aerospace, and pressure vessel reinforcements for hydrogen-powered vehicles, enabling double-digit percentage cost savings. In both areas, FPP is the first technology to automate critical fiber lay-up processes in order to industrialize the production.

In the FPP lay-up process, defined fiber patches are cut from a fiber tape and placed by two robots and a flexible patch gripper directly on a 3D mold. The size of the patches and the gripper is adjusted to the size and complexity of the component. Since the process is implemented as a series of individually controlled patch placements, FPP enables a superior level of process control for the entire laminate lay-up cycle. The dedicated CAD-CAM software ARTIST STUDIO simplifies the creation of patch laminates and, equipped with a digital twin of the production system, performs a fully automated robot programming.

The characteristics of FPP technology are particularly beneficial in reinforcing the laminate of filament-wound composite tanks in the dome area. The reinforcements are placed directly on the liner by a robotic FPP system, substituting the high-angle helical layers. The patches are applied in an independent process, parallel to the filament winding process, which reduces the overall cycle time by up to 20 %. While achieving equivalent mechanical properties, Cevotec’s industrial solution reduces net material consumption and cost by 15 % and amortizes already in the first 12-18 months of series production.

In a joint project with industry partners, Cevotec developed and tested an optimized, full-scale demonstrator. The goal was to optimize the fiber lay-up, also by simulation, in order to minimize cycle time and cost, ensure required mechanical properties and subsequently evaluate the impact of FPP dome reinforcement in an industrial production setting. The project comprises the laminate design, simulation and optimization, as well as the production and comprehensive testing of dome-reinforced type 4 pressure vessels.

At JEC World in Paris (May 3-5, 2022), hall 5 booth Q 80, Cevotec will exhibit a full-scale pressure vessel demonstrator with FPP reinforcements developed in the joint project.

Contact:
Cevotec GmbH
Henriette Morgenstern
Biberger Str. 93
82008 Unterhaching, Germany
info@cevotec.com
www.cevotec.com/en

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