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Geregeltes Handhabungssystem für textile Halbzeuge

Neues Sauggreifersystem mit sensorieller Rückkopplung ermöglicht das kontrollierte Zuteilen und Halten von luftdurchlässigen Textillagen für die industrielle Produktion.

Die Versuchsanlage am Institut zeigt die Handhabung eines Kohlenstofffaserzuschnitts für einen ECFK-Heckdiffusor mit den neuen Sauggreifern. (Bild: Fabian Ballier / KIT)

Die serienmäßige Herstellung kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe (CFK) ist gegenwärtig mit erheblichem Aufwand verbunden. Eine der Hauptursachen liegt in der unzureichend automatisierten Handhabung der luftdurchlässigen, biegeschlaffen Textilzuschnitte aus Kohlenstofffasern, die neben der Kunststoffmatrix als Ausgangsmaterial dienen.

Stand der Technik

Bei konventionellen Niederdruckflächensaugern, die mittels Unterdruck die flächigen Halbzeuge ansaugen, ist das Greifen und Ablegen einzelner, definierter Lagen bei luftdurchlässigen Materialien nur bedingt kontrollierbar. Unter Umständen werden mehrere Lagen der Kohlenstoffzuschnitte gleichzeitig durch den Saugvolumenstrom angesaugt. Diese Sogwirkung unterbrechen in der Praxis zwischenliegende luftundurchlässige Papierlagen (backing paper). Die Vorbereitung dieser Textil-Papier-Stapel und das Handling im Produktionsprozess sind aufwendig und verursachen unnötigen Papiermüll.

Technologie

Vor diesem Hintergrund haben Wissenschaftler des wbk Instituts für Produktionstechnik am KIT ein Greifsystem entwickelt, welches die automatisierte Handhabung textiler Zuschnitte innerhalb der CFK-Herstellung verbessert. Hierzu wird die Saugfläche eines Niederdruckflächensaugers mit ringförmigen Sensorelektroden ausgerüstet, mit denen sich die Anpresskräfte zwischen Saugfläche und dem leitfähigen Textilzuschnitt auf Basis von Widerstandsmessungen ermitteln lassen. Dabei steuert die dazugehörige Regelungseinrichtung situationsgerecht den Volumenstrom und Betriebsdruck des Sauggreifers. Die sensorielle Rückkopplung erlaubt eine kontrollierte Zuteilung einer definierten Lagenanzahl, insbesondere das Vereinzeln vom Zuschnittstapel, sowie das kontrollierte Ablegen bei einem Minimum an Luftverbrauch. Mit zusätzlichen Hubaktoren und Federung sind die Sauggreifer obendrein zum Drapieren der Fasern im Preforming-Prozess einsetzbar.

Vorteile

Sauggreifer der neuen Bauform arbeiten zuverlässiger und energieeffizienter. Eine Pixelbauweise erlaubt dabei eine flexible Gestaltung der Greifsysteme. Darüber hinaus lässt sich ermitteln, ob der Greifer ein Halbzeug sicher ansaugt und wie viele Lagen er hält. Dadurch ist die Prozessüberwachung bei risikobehafteten Handhabungsaufgaben möglich.

Optionen für Unternehmen

Die neue Bauform erlaubt das intelligente und geregelte Handling von Kohlenstoffasern mit Ausblick auf die Übertragung hin zu nichtleitenden Textilien. Das KIT sucht Anbieter von Greiftechnologien zur Weiterentwicklung sowie produzierende Unternehmen zum Einsatz der Technologie.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr. Rainer Körber, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25587

E-Mail: rainer.koerber@kit.edu

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