Die Erlösung

Technik

Beim Ausrichten und Verlegen flächiger Materialien und beim Herstellen von Verbundwerkstoffen arbeiten viele Unternehmen immer noch mit Schablonen oder messen manuell. Beides ist enorm aufwändig und fehleranfällig. Die Laserprojektoren von LAP ersetzen das zeitraubende Verfahren, indem sie selbst komplexe Konturen millimetergenau projizieren.

15. September 2011

Die nach wie vor üblichen Schablonen zum Ausrichten flächiger Materialien und zum Herstellen von Verbundwerkstoffen erfüllen nur noch bedingt die hohen Anforderungen in der Industrie. Die häufig komplexen Formen mit hohen Maßhaltigkeits- und Qualitätsanforderungen erfordern enormen manuellen Aufwand für das Messen und das Handling. Darüber hinaus ist auch die Herstellung der Schablonen aufwändig und kostspielig. Denn für jede neue Form muss auch eine neue Schablone gefertigt werden. Zudem verschleißen Schablonen schnell und binden wegen ihrer Größe und Form viel Lagerkapazität. Dies ist gerade in der Entwicklungs- und Prototypen-Phase, in der häufig Änderungen vorgenommen werden, unwirtschaftlich und zeitraubend. Die Produktion flächiger Bauteile mit Hilfe von Schablonen ist aufwändig und wenig flexibel.

Durch fehlerhaft verlegte Matten während der Herstellung von Verbundwerkstoffen, wie faserverstärkten Bauteilen, entsteht grundsätzlich Ausschuss. Das teure Material ist nach dem Verbacken nicht weiter zu verwenden.

Auf die gestiegenen Anforderungen an die Qualität sowie effizienter und flexibler Herstellung müssen die Unternehmen mit verbesserten Produktionsmethoden reagieren. Unternehmen, die immer noch mit Schablonen arbeiten, nutzen nicht die Vorteile, die fortschrittliche Werkzeuge wie etwa Laser-Projektoren bieten.

Die Laserprojektoren von LAP ersetzen die umständlichen Schablonen, indem sie komplexe Konturen millimetergenau auf die Arbeitsfläche projizieren. Um die Kontur auf der Fläche darzustellen, lenken zwei drehbare, softwaregesteuerte Spiegel den Laserstrahl ab. Der Laserpunkt bewegt sich mit sehr hoher Geschwindigkeit auf der Arbeitsfläche, so dass der Eindruck einer geschlossenen Linie entsteht. Die notwendigen Informationen entnimmt das System den CAD-Daten.

Ein Projektions-System umfasst im wesentlichen einen oder mehrere Projektoren und einen Rechner mit Projektionssoftware. Die Software kann selbstständig betrieben oder über eine Schnittstelle in die Maschinensteuerung eingebunden werden. In den meisten Fällen sind die Laserprojektoren senkrecht über der Arbeitsfläche an einer Montagevorrichtung oder an der Decke montiert. Durch die kompakte Bauform, das niedrige Gewicht und die integrierte Schwenkhalterung können die wartungsarmen Projektoren fast überall eingesetzt werden.

Für die präzise 1:1-Projektion ist eine Kalibrierung nötig. Sie stellt den exakten Bezug zwischen der Projektorposition und der Projektionsfläche her. Dafür scannt das System die so genannten Targets. Das sind Reflektoren, die sich an vorher vermessenen Punkten befinden. Daraus errechnet das System die Lage des Projektors zur Projektionsfläche. Nach der Installation ist nur einmalig eine manuelle Grundkalibrierung notwendig. Im Alltagsbetrieb überprüft das System die Kalibrierung innerhalb weniger Sekunden automatisch. Das schließt Bedienfehler aus und ermöglicht dauerhaft höchste Präzision und Reproduzierbarkeit.

Bei der Entwicklung der LAP-Laserprojektoren haben die Ingenieure großen Wert auf Einsatzkomfort gelegt. So ist der Projektorwechsel, etwa zur Wartung oder für ein Hardware-Upgrade, mittels nur einer Schraube möglich. Fachpersonal ist dafür nicht notwendig. Das von LAP gelieferte Austausch- oder Ersatzgerät passt weiterhin in die bestehende Halterung, ist genauso schnell montiert und kalibiert sich automatisch selbst. Der gesamte Vorgang dauert nur wenige Minuten.

LAP-Laserprojektoren können die drei Farben Rot, Grün und Gelb gleichzeitig abbilden. Dadurch lassen sich bestimmte Bereiche hervorheben, die besonders beachtet werden müssen. Durch den Wechsel der Farbe von Rot nach Gelb oder Grün kann das System auch signalisieren, welche Teile die Facharbeiter noch bearbeiten müssen, welche in Arbeit sind oder bereits fertig. Hilfreich ist es aber auch, die Farbe zu wählen, bei der die Kontur auf dem Grundmaterial am besten zu sehen ist.

So kann die zweite Farbe (etwa Rot) etwa in der Fertigbauindustrie Umrisse von Steckdosen- oder Fensteraussparungen nach dem Bestücken der Schalungselemente anzeigen, ob sich diese am richtige Platz befinden. Die dritte Farbe kann beispielsweise eine Teilenummer angeben.

Die LAP-Software ›Pro-Soft‹ weist diverse arbeitserleichternde Features auf: Übernahme der CAD-Daten, Übergabe der Steuersignale an den Projektor, Digitalisieren von Bauteilen, automatische Kalibrierung und natürlich Visualisierung der Konturen. Die LAP-Software kann sogar komplette Arbeitsabläufe steuern und kontrollieren. »Dieses Feature erweist sich vor allem bei komplexen Arbeitsvorgängen wie der Herstellung von Verbundwerkstoffen als eine enorme Entlastung der Anwender. Außerdem ist es ein komfortables und verlässliches Qualitätssicherungs-Werkzeug«, erläutert Axel Rieckmann, Vertriebsleiter Industrie bei LAP. »Die speziellen Composite-Pro-Systeme projizieren die exakte Position der jeweiligen Matten oder Teile und eine eindeutige Identifikationsnummer. Schrittweise leitet das System die Arbeiter durch die Produktion der Verbundwerkstoffe und vergisst keine Teile. Zudem werden die einzelnen Arbeitsschritte dokumentiert.«

Bei Airbus etabliert, vom Germanischen Lloyd zertifiziert

Der Flugzeughersteller Airbus beispielsweise optimiert mit den Laserprojektoren die Effizienz der Fertigung von kohlefaserverstärkten Bauteilen für Flügel, Rumpf und Leitwerk des neuen Airbus A350 XWB. Erstmals verwendet der Flugzeughersteller hier kohlefaserverstärkte Werkstoffe auch für Komponenten des Rumpfes und der kompletten Flügel. Das reduziert das Gewicht und somit den Treibstoffverbrauch der über 65 Meter langen Flugzeuge mit einer Spannweite von mehr als 60 Metern erheblich. Axel Rieckmann: »Der Flugzeughersteller Airbus hat LAP mit der Lieferung von insgesamt 220 Laserprojektionssystemen beauftragt. Damit ist LAP strategischer Partner von Airbus, und darauf sind wir stolz.«

Beim Aufbau von Karbonfaserteilen projizieren die Laserstrahlen die Lage der einzelnen Kohlefasermatten. Das spart Zeit und Geld, da das Ausrichten der Teile mit den unhandlichen Schablonen und das umständliche Einmessen entfallen. Zusätzlich kann die korrekte Lage und Ausrichtung der Kohlefasermatten überprüft werden. Nach dem Legen zeigt die zweite Farbe, ob die Matte korrekt positioniert ist. So lassen sich Fehler in der Produktion quasi ausschließen.

In der Fertigung leiten die Projektoren die Mitarbeiter Schritt für Schritt durch den gesamten Aufbau der Bauteile. Wie in einem elektronischen Playbook werden die einzelnen Arbeitsschritte wie das Positionieren der Kohlefasermatten oder das exakte Markieren von Rippenstrukturen, Honeycombs und anderen Einbauelementen in der richtigen Reihenfolge angezeigt. Alle Elemente befinden sich somit zur richtigen Zeit am richtigen Ort, geprüft und dokumentiert.

Zur Bearbeitung großer Teile eignet sich das Multi-Head-System. Mehrere Projektoren, deren Arbeitsbereiche überlappen, überspannen die gesamte Länge. Der Größe der Arbeitsplätze sind somit nahezu keine Grenzen gesetzt. Das Multitasking-Feature von Pro Soft macht es möglich, für unterschiedliche Arbeitsgruppen jeweils die Kontur anzuzeigen, mit der sie gerade arbeiten. Dabei können alle Teams vollkommen unabhängig voneinander agieren.

Die Erkenntnisse aus dem Flugzeugbau hat LAP für die Herstellung von Rotorblättern genutzt. Ähnlich wie beim Flugzeugbau nutzen Rotorblatthersteller leichte und hochfeste Materialien wie zum Beispiel Glasfasermatten. Für Rotorblätter mit einer Länge von bis zu 65 Metern ist das Multi-Head-System eine Arbeitserleichterung, denn damit lassen sich die Rotorblätter auf ganzer Länge millimetergenau und mit höchster Reproduzierbarkeit herstellen.

LAP wurde vom Germanischen Lloyd für die optische Projektion bei der Herstellung von Rotorblättern zertifiziert. Konkret ging es um die digitale Laserschablone für Verbundwerkstoffe, Composite Pro. Axel Rieckmann: »Der Germanische Lloyd hat ausschließlich LAP Laser zertifiziert. Das ist eine große Auszeichnung, die von den Kunden bereits gewürdigt wird. Für sie bedeutet unsere Projektionstechnik mehr Sicherheit im Prozess bei gleichzeitiger Kostenersparnis. Wenn uns eine der weltweit führenden technischen Überwachungsgesellschaften für solche Argumente auch noch Brief und Siegel gibt, fühlen wir uns in unserer Produktstrategie natürlich bestärkt.«

Laserprojektoren haben sich in einer Vielzahl von Anwendungen bewährt. Sogar der sibirische Hightech-Hersteller und russische Marktführer für Kommunikationssatellitensysteme, Information Satellite Systems M.F. Reshetnev, setzt sie seit neuestem für die Herstellung seiner Hightech-Parabolantennen ein. Diese werden in Satelliten verbaut.

Ein Indiz für den hohen Nutzen der Projektoren ist, dass zunehmend renommierte Hersteller dazu übergehen, die Laserprojektoren von LAP als festen Bestandteil in ihre Systeme zu integrieren. Das gibt mehr Sicherheit, schließlich ist davon auszugehen, dass die Bauteile und deren Herstellung komplexer werden. Gleichzeitig verkürzen sich die Lieferzeiten, und Änderungen in letzter Minute werden häufiger. In all diesen Situationen sorgen Laserprojektoren von LAP für maximale Flexibilität. Auch die Ansprüche an Qualität und Maßhaltigkeit werden weiter zunehmen. Hier bietet der Lüneburger Spezialist für Lasersysteme zum Messen und Projizieren Abhilfe. Die LAP Laserprojektoren reduzieren den Zeitbedarf und ermöglichen eine effiziente Nutzung von Material und Maschinenzeiten. So senken sie Kosten bei gleichzeitig erhöhter Genauigkeit und Qualität.

Erschienen in Ausgabe: 01/2011