Robotersysteme

Glatte Flügel verleihen

Das Schleifen von GFK-Oberflächen gehört wohl in keinem Betrieb zu den Lieblingstätigkeiten des Personals. Gerade bei größeren Einheiten, wie Rümpfe von Yachten, ist in mehreren Schritten Handarbeit angesagt. Diese Technik hat man auch für die Bearbeitung von Flügeln für Windkraftanlagen übernommen. GDC Consulting zeigt nun zur Hannover Messe Industrie, wie das Schleifen automatisiert werden kann.

Wie im Yachtbau, wo man glänzende, glatte Oberflächen schätzt, laufen auch Windräder besonders effizient, wenn die Oberfläche glatt ist. Wo immer solche Flügel produziert werden, herrscht Handarbeit vor: Die Flügel werden grundiert, abgeschliffen, mit einer Art Klarlack (Gelcoat) beschichtet und anschließend poliert. Wie man 80 Meter lange Flügel für Windkraftanlagen mit Robotern schleift, zeigt GDC Consulting mit einer Machbarkeitsstudie. Basis der Zelle sind Serienroboter. Neu sind die sensorische Ausstattung der Roboter und die speziell entwickelten Werkzeuge.

Das Prinzip wird an einem verkleinerten Flügelabschnitt gezeigt. Zwei Roboter des Typs KR210 mit 180 Kilogramm Traglast und rund drei Meter Reichweite arbeiten beidseits des Flügels. Um in der Praxis den erforderlichen Arbeitsbereich zu schaffen, sollen die Roboter auf Verfahrachsen montiert werden. Der Flügel dreht sich während der Bearbeitung um seine Längsachse, so dass die Roboter in einer möglichst günstigen Position arbeiten können, um den beim Schleifen erforderlichen Druck auf das Werkzeug ausüben zu können.

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Für die Bearbeitung wird anhand der CAD-Daten des Flügels ein Bewegungsprofil des Roboters erstellt und entsprechende Bahnen generiert. Ohne weitere sensorische „Betreuung“ würde ein Roboter jedoch konsequent seine Bahn fahren, ohne auf spezifische Eigenheiten des Werkstückes zu achten. Die Machbarkeitsstudie von GDC greift auch solche Aspekte auf. Firmenchef Gunnar Drenkelfort: „Wir müssen dem Roboter das Sehen und Fühlen beibringen – und das möglichst in Echtzeit.“ Für die Ausstattung der Roboter soll ein Abstandssensor mit einem Kraft-Momenten-Sensor gekoppelt werden. Damit lässt sich zum einen die praktische Lage der Werkstückoberfläche zur Position des TCP exakt bestimmen. Zum anderen reagiert der Roboter mit seinem Werkzeug auf Unebenheiten, Grate etc. - einfach Stellen, die mehr oder weniger zu bearbeiten sind. Grundgedanke ist es, Toleranzen zu kompensieren und eine gleichmäßige Oberfläche zu erzielen.

Die Bearbeitung mit Robotern kann zweierlei Einsparungseffekte erzielen. Eines der geradezu klassischen Argumente für den Robotereinsatz: Humanisierung von Arbeitsplätzen. Gerade Schleifarbeiten erfordern eine aufwändige Ausstattung und Absicherung von manuellen Arbeitsplätzen, die bei einer Automatisierung entfällt. Zudem rechnet sich der Robotereinsatz über die Schnelligkeit beziehungsweise Effizienz, wenn mit deutlich größeren Schleifscheiben mehr Fläche pro Zeiteinheit geschliffen werden kann. Im manuellen Einsatz gibt es Grenzen für die Größe der Schleifscheiben und Werkzeuge, die in den auftretenden Kräften liegen. Ein Roboter ermüdet auch beim achtstündigen Einsatz nicht. Wartungspausen wird er dennoch brauchen.

Drenkelfort zieht für die Amortisationsrechnung durchschnittliche Bearbeitungszeiten aus der Praxis für einen 50 bis 60 Meter langen Flügel heran: Grob geschätzt sind alleine mit Schleifaufgaben fünf bis acht Leute eine Woche lang beschäftigt, mithin ab 200 Mannstunden pro Flügel.

Eine Strahlkabine ergänzt die Studie einer automatisierten Fertigung von Flügeln für Windkraftanlagen. Das Beispiel einer automatisierten Bearbeitung von Lagerringen bis derzeit zehn Meter Innendurchmesser für die auf Windkraftanlagen spezialisierte Acolus-Gruppe, bei der GDC Consulting einer der Konsortiumspartner ist, zeigt, dass die Gütersloher in der Lage sind, Anlagen in einer solchen Größenordnung „Flügel zu verleihen“. ee

HMI, Halle 16, Stand A04

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