Additive cyber-physische Fertigungsplattform für multifunktionelle, belastungsoptimierte Bauelemente aus Faserverbundkunststoffen

EXC IntCDC RP14

Hintergrund

Im Excellenzcluster „Integrative Computational Design and Construction for Architecture“ (IntCDC) werden Methoden erforscht, die es zum Ziel haben, den Automatisierungsgrad in der Bauindustrie zu erhöhen.
Im IntCDC Research Network 2 „IntCDC for Long-span Buildings“ wird dazu ein Verfahren erforscht, welches ermöglichen soll, große und belastbare Tragwerke aus faserverstärkten Kunststoffen herzustellen. Dazu sollen abseits der Baustelle kleinere, individuelle Module aus Faserverbundwerkstoffen gefertigt werden, die dann vor Ort zu einem großen Bauwerk kombiniert werden können.
Der Fokus des Research Project 14 (von insgesamt 19) liegt hierbei auf der Entwicklung einer Fertigungsplattform für die im Research Network 2 entworfenen Module. Zur Fertigung sollen mehrere Roboter eingesetzt werden, die kooperativ ein neuentwickeltes Verfahren zum Faserlegen bedienen.

Abb.1: IntCDC for Long-span Buildings, © IntCDC, University of Stuttgart
Abb.1: IntCDC for Long-span Buildings

Ziele

Gesamtziel des Projektes ist der Aufbau der Fertigungszelle in Zusammenarbeit mit dem Institut für Flugzeugbau (IFB) und dem Institute for Computational Design and Construction (ICD). Das IFB entwickelt hierfür einen neuartigen Faserlegekopf, welcher harzgetränkte Fasern ausbringen kann. Ebenso werden vom IFB Robotertrajektorien berechnet, die für die Modulherstellung benötigt werden und eine umfangreiche Prozesssimulation erstellen.
Das Institute for Computational Design (ICD) beschäftigt sich vorwiegend mit der Auslegung der Fertigungszelle. Zudem sollen die Herausforderungen und Möglichkeiten, die sich durch das neuartige Fertigungsverfahren im Designprozess ergeben, identifiziert, behandelt und sinnvoll genutzt werden.

Der Forschungsschwerpunkt des ISW im RP14 ist die Auslegung der Zelle und die Entwicklung einer gesamtheitlichen Zellensteuerung mit folgenden Forschungsschwerpunkten:

  • Hardware- und softwaretechnische Umsetzung einer neuartigen Fertigungseinrichtung mit kooperierenden Robotern und einem komplexen Prozess
  • Reproduzierbare Fertigungsergebnisse trotz stark umgebungsabhängigen Prozesseigenschaften durch Online-Anpassung der Bahnen und Prozessregelung
  • Sinnvolle Ausnutzung kinematischer Redundanzen
Abb.2: Exzellenzcluster IntCDC - Vision, © IntCDC, University of Stuttgart
Abb.2: Exzellenzcluster IntCDC - Vision
Abb.3: Eine mögliche Ausprägung der im RP14 entwickelten Cyber-Physical Prefabrication Platform,  © IntCDC, University of Stuttgart
Abb.3: Eine mögliche Ausprägung der im RP14 entwickelten Cyber-Physical Prefabrication Platform

Ihr Ansprechpartner

Dieses Bild zeigt  Martin Wolf
M.Sc.

Martin Wolf

Wissenschaftlicher Mitarbeiter "Mechatronische Systeme und Prozesse"

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