Mikrosam startet werkzeugfreies Multi-Roboter-System für automatisierte thermoplastische Composite-Produktion

Mikrosam (Prilep, Nordmazedonien) führt einen automatisierten Prozess zur Fertigung thermoplastischer Composites ohne Formen oder Werkzeuge ein. Ein Forschungsprojekt zwischen Mikrosam, General Atomics Aeronautical Systems Inc. (GA-ASI, San Diego, CA, USA) und Composite Automation LLC (Cape Coral, FL, USA) hat zur werkzeuglosen In-situ-Konsolidierung für Thermoplaste geführt.

Mikrosam nutzte seine fortschrittlichen Systeme für Automated Fiber Placement (AFP) und Automated Tape Layup (ATL), um eine integrierte Fertigungszelle mit zwei Robotern zu schaffen, die im Tandem arbeiten: Ein Roboter legt thermoplastisches unidirektionales (UD) Band ab, der andere Roboter fungiert als Werkzeug gegenüber dem Ablagekopf. Die Bewegungen der Roboter sollen präzise und koordiniert sein, um räumliche 3D-In-situ-Konsolidierung über mehrere Lagen zu erreichen.

Das System ist mit MikroPlace, Mikrosams Simulations-, Steuerungs- und Automatisierungssoftware, und MikroAutomate, Software, die es mehreren Robotern ermöglicht, als einzelne Zelle ein Composite-Teil zu produzieren, integriert. Mit dieser Integration, so Mikrosam, hat es technische Herausforderungen bei der Produktion 3D-Composite-Teilen ohne zusätzlichen Autoklavbedarf überwunden. Das im Raum platzierte Material kann durch einen Metallrahmen an einem oder beiden Enden zusammengehalten werden, abhängig von der gewünschten Endform. Diese Anwendung von thermoplastischem Carbonfaser-3D-Druck zielt auf Branchen wie Luftfahrt und Schifffahrt ab, wo der Bau eines neuen Dorns oder Werkzeugs nicht immer machbar ist oder wo komplexe oder spezialisierte Anwendungen Flexibilität erfordern. Laut Mikrosam gehören zu den aktuellen Kunden Tier-1-Luftfahrtlieferanten.

Das patentangemeldete Multi-Roboter-3D-Drucksystem nutzt Mikrosams Fortschritte bei der Herstellung In-situ-konsolidierter thermoplastischer Teile in den letzten Jahren. Die AFP- und ATL-Systeme von Mikrosam umfassen eine Laser-Heizquelle mit präziser Temperatur- und Winkelsteuerung sowie einen Closed-Loop-Feedback mit thermischen Modellen. Eine weitere Funktion ist ein Multi-Material-AFP-Kopf, der uni- und bidirektionales Ablagen auf offenen 3D-Formen und geschlossenen Dornenoberflächen wie Rohren und Behältern ermöglicht. Einfacher Spulenwechsel und Austausch des Lasers gegen eine Infrarot-Heizquelle sollen die Zeit reduzieren, die zum Wechsel von Materialien und Technologie an einem einzelnen AFP-Kopf benötigt wird.

Diese Technologie wurde auf der JEC World 2019 hervorgehoben.