Fortschrittliche Bohrtechnologie optimiert Flugzeugbau und -montage
Das Orbitalbohren, ein Verfahren, bei dem Löcher mit einem speziellen Werkzeug gefräst werden, erfüllt diese Erwartung, da es in einem einzigen Arbeitsgang hochwertige Bohrungen in komplexen Baugruppen aus metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen erzeugt. „Die bestehenden Lösungen sind jedoch nicht kompakt und präzise genug, um das Bohren einer Reihe von Löchern mit kleinem Durchmesser zu robotisieren“, erklärt Jacques Prono, Koordinator des EU-finanzierten Projekts RODEO. „Außerdem muss der metallurgische Zustand des Aluminiums um die Löcher herum kontrolliert werden, um die Ermüdungsfestigkeit der Baugruppe zu gewährleisten.“ Das RODEO-Team schlug ein Betriebsverfahren für leichtes robotergestütztes Orbitalbohren sowie geeignete Schneidwerkzeuge und Betriebsbedingungen vor. Diese technischen Lösungen erlauben ein präzises Bohren von Löchern mit kleinen Durchmessern und engen Abständen in Aluminium mit Kontrolle der induzierten Eigenspannungen.
Integriertes, leichtes und kompaktes Orbitalbohr-Robotiksystem
Die Projektpartner führten eine eingehende Studie über das Verhalten von Aluminiumlegierungen durch. Die Analyse unterstrich die Qualität der durch das Orbitalbohren erzielten Löcher und die Verbesserung der Dauerfestigkeit von Aluminiumlegierungen unter diesen Bohrbedingungen. „Dieses Ergebnis ist sowohl unerwartet als auch sehr positiv, und die Studien zu diesem Thema werden fortgesetzt“, erklärt Prono. Zudem wurde ein innovatives kombiniertes Bohr- und Polierwerkzeug entwickelt und getestet, das die Eigenspannungen in der Bohrlochwand kontrolliert und deren Verhalten während der Ermüdung modifiziert. Die Testergebnisse zeigten einen signifikanten Anstieg der Eigenspannungen in der Bohrlochwand im Vergleich zu einem konventionellen Orbitalbohrverfahren, insbesondere bei Bohrungen mit kleinerem Durchmesser. Eine Patentanmeldung für das Werkzeug wurde eingereicht. Die Teammitglieder haben außerdem einen kompakten und leichten Orbitalbohrkopf entwickelt und getestet, der in einen Industrieroboter integriert werden kann. Dank seiner Leistung und seines geringen Gewichts kann der Kopf am Ende eines Roboterarms eingesetzt werden. Um die Steifigkeit und Vibrationsfestigkeit festzulegen und zu optimieren, prüfte das RODEO-Team die Anpassung dieses Bohrkopfes an verschiedene Roboterarme, von denen sich einer als geeignet für eine solche Anwendung erwies. Der Orbitalbohrkopf ist bereits auf dem Markt erhältlich. Versionen des Kopfes, die auf Bearbeitungsmaschinen montiert werden können, sind ebenfalls in der Entwicklung und werden bald auf den Markt kommen.
Auf dem Weg zu einer effizienten und wendigen Orbitalbohrtechnologie für die Luftfahrt
Europäische Unternehmen, die Baugruppen und Unterbaugruppen für die Luftfahrt herstellen, können nun das Bohren vieler kleiner Löcher, die für die Montage von Flugzeugstrukturen erforderlich sind, insbesondere Nietlöcher, robotisieren. Die Sauberkeit der Bohrung bedeutet, dass es keine Verformungen oder Grate gibt – erhabene Kanten oder kleine Materialstücke, die nach der Bearbeitung an einem Metallteil haften bleiben. „Dieses Verfahren erlaubt es, das Bohren und die robotergestützte Montage der Strukturen in einem einzigen Arbeitsgang zu entwickeln, ohne dass dazwischen eine Demontage zur Reinigung oder Kontrolle erfolgt“, schließt Prono. „Die potenziellen Produktivitätsvorteile sind daher beträchtlich.“
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