Projektförderung
Hintergrund
In diesem Teilprojekt wird die in der ersten Phase entwickelte off-site Fertigungsplattform für Faserverbundbauteile erweitert. Das Ziel ist eine flexiblere, ressourceneffiziente und nachhaltige Produktion für architektonische Gebäudeteile zu ermöglichen.
Im IntCDC-Teilprojekt (TP) 14-2 wird ein Verfahren erforscht, das die Herstellung großer, belastbarer Tragwerke aus faserverstärkten Kunststoffen ermöglichen soll. Dazu werden kleinere, individuell gefertigte Module aus Faserverbundwerkstoffen zunächst abseits der Baustelle produziert und anschließend vor Ort zu einem großen Bauwerk zusammengefügt.
Der Schwerpunkt von TP 14-2 liegt auf der Entwicklung einer Fertigungsplattform für die im Forschungscluster entworfenen Module. Das Projekt ist eine interdisziplinäre Kooperation zwischen Fasertechnikern (Institut für Flugzeugbau), Architekten (Institut für Computational Design and Construction) und Automatisierungstechnikern des ISW. Im TP14-2 wird das bestehende Fertigungssystem aus zwei kollaborierenden Robotern um ein fahrerloses Transportsystem ergänzt (ABB. 1). Durch den Zugewinn an Freiheitsgraden mit der Bewegung der Werkstückaufspannung, sollen neue Dimensionen von Bauelementen gefertigt werden sowie die Gestaltungsfreiheit gesteigert werden. Ein weiteres Ziel dieser Projektphase ist es den Produktionsprozess ressourceneffizienter und nachhaltiger zu gestalten. Eine wesentliche Rolle spielen dabei Naturfasern aus Flachs. Durch das inhomogenere Rohmaterial ergeben sich neue Herausforderungen für das Produktionssystem.
Beitrag des ISW
Die zentrale Aufgabe des ISW in diesem Teilprojekt besteht in der Berechnung und Simulation von Robotertrajektorien auf Basis der vorgegebenen Wickelsyntax der Bauteile. Eine umfassende Vorausberechnung ist essenziell, um die Fertigung der komplexen Strukturen überhaupt zu ermöglichen. Darüber hinaus wird das neu beschaffte fahrerlose Transportsystem um autonome Fahrfunktionen erweitert und in das bestehende Robotersystem integriert. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Kalibrierung der Fertigungsanlage. Da das Produktionssystem aufgrund seiner modularen Bauweise in wechselnden Umgebungen betrieben wird, ist eine automatisierte Kalibrierung erforderlich, um eine schnelle Einsatzfähigkeit zu gewährleisten.
Zudem wurde eine Live-Darstellung der Prozessdaten entwickelt, die sowohl die Aufzeichnung als auch die Regelung der Prozessparameter ermöglicht. Dies trägt zur Erhöhung der Prozesssicherheit, zur Verbesserung der Qualität und zu einem besseren Verständnis des Fertigungsprozesses bei.
Außerdem wurde eine Aufzeichnung und live Darstellung der Prozessdaten umgesetzt. Darauf basierend sollen die Prozessparameter geregelt werden. Dies erhöht die Prozessicherheit, die Qualität und fördert ein besseres Verständnis des Prozesses.
Im Sinne des im IntCDC vorangetriebenen „Co-Design“-Ansatzes werden zentrale Erkenntnisse und Daten aus dem Fertigungsprozess mit den vor- und nachgelagerten Projekten geteilt, um den Gesamtprozess kontinuierlich zu optimieren.
Demonstratorgebäude
Für die Landesgartenschau 2024 in Wangen im Allgäu wurde der Hybrid-Flachs-Pavillon als Demonstratorgebäude fertiggestellt. Die Decke des Pavillons kombiniert robotisch gewickelte Tragwerke aus Flachsfasern mit Brettsperrholz. So entstand ein ressourcenschonendes Tragsystem aus regionalen, biobasierten Werkstoffen (siehe ABB. 2 und 3).
Ihr Ansprechpartner
Matthias Marquart
M.Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter "Industrielle Steuerungstechnik"
Siddieq Mansour
M.Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter "Industrielle Steuerungstechnik"