Das Projekt "Teilvorhaben: Steuerung und Reglung für aktive Schwingungsdämpfung des Roboters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) durchgeführt. 1. Vorhabenziel Die entscheidende Verbesserung der Bearbeitungsqualität bei Faserverbundwerkstoffen bei gleichzeitiger Reduzierung des Energie- und Investitionsaufwandes soll durch den Einsatz von Bearbeitungsrobotern mit selbstadaptierendem Systemverhalten anstelle von Portalfräsmaschinen erreicht werden. Das Gesamtziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung von konstruktiven, messtechnischen und informationstechnischen Grundlagen für die Bereitstellung einer neuer Generationseffizienter Bearbeitungsroboter mit neuartigen Konzepten für die dynamische Werkzeugstabilisierung und Systemversteifung. Ziel des ISW ist es die Genauigkeit der Bearbeitung mit Robotern zu steigern bei gleichzeitiger Einhaltung der Dynamik und Bewegungsflexibilität des Roboters. Das ISW sieht vor alle die Steuerungs- und Regelungstechnik als wichtiges Werkzeug um die Bearbeitungsgenauigkeiten durch Schwingungskompensation bzw. -vermeidung in Verbindung mit einer mechatronischen Ausgleichskinematik zu erhöhen. Nach der messtechnisch gestützten Analyse der Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen mit einem Roboter werden geeignete Steuerungs- und Regelungsmethoden zur aktiven Schwingungsdämpfung hinsichtlich ihrer Eignung für die Kompensation analysiert. Sie werden anhand der Simulationsergebnisse validiert und entsprechend erweitert. Die Ergebnisse er Steuerungs- und Regelungsmethoden werden in den Demonstrator integriert und bewertet. Anhand der Ergebnisse werden entsprechende Optimierungen vorgenommen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Projektierung des Roboters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KUKA Laboratories GmbH durchgeführt. Das Vorhaben hat zum Ziel, selbstadaptierende Bauteilstrukturen für den Einsatz energieeffizienter Robotersysteme zur spanenden Bearbeitung zu entwickeln. Konkret soll ein robotergeführtes Bearbeitungssystem mit einem systemintegrierten Schwingungs- und Lastausgleichssystem kombiniert werden, das seinerseits aus multifunktionalen Leichtbaukomponenten mit werkstofflich integrierten Sensor-Aktor-Netzwerken und zugehöriger Leistungs- und Echtzeit-Steuerungselektronik besteht. Das Ziel von KUKA ist es, leistungsfähige Robotersysteme zur Bearbeitung von Werkstoffverbunden als Produkt anbieten zu können. Es soll die technische Lücke zw. den existierenden Steuerungsverfahren und den neuen Anforderungen aus dem Bereich der Bearb. der inhomogenen Werkstoffverbunde geschlossen werden. Damit kann auch der Markt der Bearbeitung von CFK- und GFK-Bauteilen (u.a. Einsatz in Luftfahrt-, Windkraftindustrie) erschlossen werden. Das Projekt ist in 5 Phasen gegliedert: 1. Beschreibung aktueller Roboterbearbeitungsprozesse und experimentelle Analyse des dynamischen Systemverhaltens, 2. Konzeption und Konstruktion eines schwingungsgedämpften Bearbeitungsroboters, 3. Entwicklung von Berechnungsmodellen zur kinetischen und dynamischen Analyse und Vorauslegung des Gesamtsystems, 4. Erarbeitung und Umsetzung geeigneter Steuerungs- und Regelkonzepte zur aktiven Schwingungsdämpfung, 5. Umsetzung und Erprobung einer Pilotanlage. Das DLR erhält einen FuE-Unterauftrag zur Unterstützung mit neuesten wissenschaftlichen Methoden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Roboterzelle - Aufbau einer Pilotanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAG IAS GmbH durchgeführt. MAG verfolgt folgendes übergeordnetes Vorhabenziel: Entwicklung, Realisierung und Bewertung von ganzheitlichen und effizienten Ansätzen für die stabile Bearbeitung von großvolumigen inhomogenen Werkstoffen mit Robotern, wobei neben geringen Investitionskosten auch eine energieeffiziente Nutzung der Gesamtroboterzelle beim Endkunden sichergestellt werden muss. Die während des Vorhabens an der Pilotanlage gesammelten Erfahrungen sollen MAG in die Lage versetzen, innerhalb der nächsten zwei Jahre flexible und modular aufgebaute Fertigungssysteme zu entwickeln, die den technologischen und wirtschaftlichen Anforderungen hinsichtlich einer stabilen Bearbeitung großvolumiger inhomogener Werkstoffe gerecht werden. Zur Erreichung der Vorhabensziele ist im Wesentlichen die folgenden Vorgehensweise geplant: Lastenhefterstellung für Roboterzelle (Umhausung, Robotereinheit, Werkzeugspindel, Werkzeuge); Konzipierung und Aufbau der Roboterzelle in Kooperation mit anderen Konsortialpartnern; Ermittlung des Systemverhaltens anhand Zerspannversuchen und strukturmechanischen Untersuchungen sowie Ableitung von Verbesserungen durch passive und aktive Maßnahmen; Umsetzung der Ansätze in Pilotanlage und anschließende Validierung; abschließend Bewertung der Effizienz bzgl. Bearbeitungsqualität, Kosten sowie Energieverbrauch.
Das Projekt "Teilvorhaben: Gestaltung eines schwingungsgedämpften Bearbeitungsroboters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) durchgeführt. 1 Vorhabenziel: Das Verbundvorhaben BOSS beschäftigt sich mit der Entwicklung von konstruktiven, mess- und steuerungstechnischen Grundlagen für die Realisierung effizienter Bearbeitungsroboter mit neuartigen Konzepten für die dynamische Werkzeugstabilisierung und Systemversteifung. Ziel des Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden ist die Entwicklung und Auslegung neuartiger Roboterkomponenten zur aktiven Schwingungsdampfung. Dabei sollen angepasste Sensoren und Aktoren eine gezielte Beeinflussung dynamischer Kraftflüsse erlauben. Ziel vom Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik (IWM) ist es, die vorhandenen Kompetenzen in der Mehrkörper- und Blocksimulation für die Analyse einer seriellen Roboterkinematik sowie des dynamischen Betriebsverhaltens anzuwenden. Damit soll ein Werkzeug für die ganzheitliche numerische Auslegung und Optimierung des robotergeführten Fräsprozesses erfolgen. 2. Arbeitsplanung: Nach der Erarbeitung von Lösungsansätzen zur Schwingungsdampfung von Robotern sollen am ILK neuartige Kompensatoren mit integrierten Sensor- und Aktornetzwerken entwickelt werden, die nach der experimentellen Verifikation der Simulationsergebnisse zur Technologieerprobung in eine Pilotanlage integriert werden. Am IWM wird das neu zu entwickelnde Verhaltensmodell nach seiner Parametrierung und dem Abgleich mit Messdaten als Werkzeug zur Schwachstellenanalyse der bestehenden Bearbeitungsanlage genutzt. Das erstellte und abgeglichene Systemmodell dient dann der Erprobung und Evaluierung der neuartigen Dampfungskonzepte einschließlich der Steuer - und Regelungsfunktionalitäten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Technologie und Werkzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leichtbau-Systemtechnologien KORROPOL GmbH durchgeführt. Das Ziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung von konstruktiven, messtechnischen und informationstechnischen Grundlagen für die Bereitstellung einer neuen Generation von effizienten Bearbeitungsrobotern mit neuartigen Konzepten für die dynamische Werkzeugstabilisierung und Systemversteifung. Hierfür sind im Speziellen geeignete Sensor-Aktor-Netzwerke zu entwerfen und zu untersuchen. Die Bearbeitung mit Robotern setzt sich allmählich auch auf dem deutschen Maschinenmarkt durch. Bislang werden die erreichbaren Vorteile dieser Technologie noch nicht hinreichend genutzt. Einflussmöglichkeiten auf Prozesse und Methoden für die Optimierung durch in Werkzeugnähe integrierte Sensoren und Aktoren sind bei der Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen weitestgehend unbekannt. Für uns als Vertragspartner bestehen die Hauptaufgaben zunächst in der Bereitstellung von materialtypischen Prüfkörpern für die Fertigungsuntersuchungen. Darüber hinaus werden wir an der Auswahl geeigneter Bearbeitungswerkzeuge für die unterschiedlichen Materialien mitwirken und unsere Erfahrungen einbringen. In einer späteren Bearbeitungsphase des Themas werden durch uns Sensoren und Aktoren in Bauteile eingebracht und der Schwingungskompensator gefertigt. Die personellen Voraussetzungen sind durch entsprechend erfahrene Fachkräfte gegeben, bei den Sachleistungen handelt es sich um die für die Fertigung der Prototypen erforderlichen Modelle und Formgebungswerkzeuge und die Materialien für den Prototypen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Robotersteuerung zur Zerspanung von Faserverbundwerkstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH durchgeführt. Entwicklung von messtechnischen und informationstechnischen Grundlagen für die Bereitstellung einer neuen Generation von effizienten Bearbeitungsrobotern mit neuartigen Konzepten für die dynamische Werkzeugstabilisierung und Systemversteifung, um somit eine Verbesserung der Genauigkeit der Oberflächenqualität bei Zerspannprozessen zu erreichen, so dass in Zukunft zur Bearbeitung von inhomogenen Werkstoffen, wie z.B. Faserkunststoffverbunde, energieeffiziente Robotersysteme anstatt der bisher eingesetzten Portalfräsmaschinen eingesetzt werden können. Erarbeitung und Umsetzung geeigneter Steuerungskonzepte zur aktiven Schwingungsdämpfung. Analyse von bestehenden Steuerungskonzepten auf Basis der simulations- und experimentellen Untersuchungen. Entwurf von Steuerungskonzepten für die Echtzeitsteuerung des aktiven Dämpfungssystems. Entwicklung von Methoden zur energieeffizienten und schwingungsvermeidenden Ansteuerung unter Berücksichtigung des nichtlinearen dynamischen Verhaltens des Roboters. Erarbeitung von Steuerungskonzepten für das integrierte aktive Dämpfungssystem. Erprobung der Steuerungskonzepte an den im Roboter integrierten Demonstratorkomponenten. Erweiterung des Bearbeitungsroboters mit selbstadaptierendem Systemverhalten. Integration des Steuerungssystems in die Gesamtbearbeitungsanlage. Experimentelle Messung der Betriebsschwingungen an den ausgewählten Zerspanungsprozessen.
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