PASSARO: Pioniers in one-shot, out-of-autoclave composiet cockpits voor Clean Sky 2

Het PASSARO project (caPAbilities for innovative Structural and functional testing of AeROstructures) heeft als doel nieuwe multifunctionele materialen te ontwikkelen – die geluidsisolatie en hoge energie impactweerstand integreren – en inspectieoplossingen voor nieuwe composiet cockpits, geproduceerd in één slag (one-shot) en aangevuld met out-of-autoclave (OOA) technologieën zoals thermoplastische composiet in-situ consolidatie en vloeibare hars infusie. Deze composiet cockpit werd ontwikkeld door Airbus Defence and Space (Madrid, Spanje) tijdens Clean Sky 1, gebaseerd op het C295 vliegtuig. Het project richt zich ook op de automatisering van productieprocessen en nieuwe testbenaderingen gebaseerd op Industrie 4.0 concepten, evenals het ontwikkelen van ergonomische geavanceerde concepten die pilootcomfort en verbeterde human-machine interface bevorderen.

Het PASSARO project, onderdeel van Clean Sky 2's Airframe platform, startte in juli 2016 met een totale duur van 48 maanden. Het omvat elf partners uit Portugal en Spanje die in nauwe samenwerking werken met Airbus Defence and Space.

Synergieën met Portugaal regionaal MOSHO project

Veel Clean Sky 2 (CS2) projecten delen synergieën met regionale EU-lidinitiatieven (bijv. CORAC in Frankrijk). Het PASSARO project heeft complementaire activiteiten bevorderd met Portugese nationale R&D initiatieven. Het MOSHO project (Advanced solutions for impact materials, repair of composite aero-structures and their monitoring) complementeert PASSARO activiteiten waarin sommige partners betrokken zijn en wordt ondersteund door ADS (Airbus Defence and Space) als de Clean Sky 2 coördinator voor de Airframe ITD. Het project zal geavanceerde oplossingen voor de reparatie van composiet aerostructuren ontwikkelen en integreren.

PASSARO cobots verminderen hand leg cyclus tijd met tot 70%

Als onderdeel van de PASSARO projectdoelstellingen om te onderzoeken en te ontwikkelen hoe collaboratieve robots in composietproductie ingezet kunnen worden, heeft het OPTIMAL project een praktische en kosteneffectieve geautomatiseerde oplossing ontwikkeld om traditionele hand leg-up te vervangen, met gekwalificeerde materialen.

Traditioneel is de productie van composietcomponenten met prepreg essentieel een handmatige activiteit, maar stappen worden gezet naar automatisering. Het afgelopen decennium zijn diverse geautomatiseerde leg-oplossingen ontstaan voor relatief eenvoudige geometrie onderdelen. Deze oplossingen zijn vaak nogal duur en vereisen vaak dat fabrieken vanaf nul ontworpen worden voor hun installatie. Ze vereisen doorgaans speciale omgevingen in de vorm van geïsoleerde cellen met toegewijde veiligheidssystemen. Als alternatief kunnen collaboratieve robots (cobots) geïntegreerd worden in bestaande productieworkflows om taken te automatiseren en productiviteit te verbeteren zonder de omgeving drastisch te veranderen.

Industriële robots zijn snel, krachtig en hebben uitzonderlijke nauwkeurigheid en herhaalbaarheid, maar zijn ontwikkeld met alleen de optimalisatie van het eindresultaat als doel. In vergelijking zijn cobots langzamer, minder nauwkeurig en hanteren kleinere lasten, maar hebben wat nodig is om eenvoudige taken te automatiseren, vooral naast mensen, tegen aanzienlijk lagere kosten. Cobots hebben lastzensors die de kleinste impact detecteren en veilig stoppen.

OPTIMAL's doel bij het ontwikkelen van cobot technologieën is om de eigen capaciteit, en die van andere bedrijven, te verbeteren om meer herhaalbare, hogere kwaliteit producten in grote hoeveelheden en tegen lagere prijzen aan te bieden.

Drie hoofdstappen met collaboratieve robots

Binnen het PASSARO project's Work Package 10, zijn drie hoofdstappen ontwikkeld met collaboratieve robots:

1. Laag ophalen en sorteren, direct van de geautomatiseerde laag snijder;
2. Laag afpellen met een speciale cel;
3. Laag positioneren en stapelen in een vorm.

Om deze activiteiten te implementeren, is een cel ontwikkeld die prepreg lagen van de laag snijder ontvangt en ze automatisch afpelt en opstapelt op een vorm.

Positionerings- en stapelingsopdrachten worden voltooid door de robotarm met behulp van speciale zuignappen voor prepreg hantering. De afpeller is een complexere machine, die gecomprimeerde lucht gebruikt om de prepreg af te pellen, die beschermd wordt door twee coatings – doorgaans één plastic en één papier, of simpelweg door twee plasticen. Het afpelconcept is gebaseerd op het feit dat verschillende materialen tendensen hebben om op verschillende frequenties te trillen wanneer dezelfde stimulus wordt toegepast. De verschillende trillingsfrequenties produceren luchtpockets tussen de prepreg en de bedekkende lagen. De plaat resonator past de trillingsamplitude aan voor verschillende materialen. Dit prototype kon afpelsnelheden bereiken met bijna 100% succes voor specifieke materialen en een stapelnauwkeurigheid van ± 0,5 mm, in elk van de twee vrijheidsgraden in het vlak van de vorm, en ± 0,1° in rotatie.

De modulaire aanpak die voor dit systeem is gekozen, maakt het onafhankelijk van laagdimensies. De breedte wordt gedekt door meer parallele afpelmodules toe te voegen en de lengte door het afpelbereik aan te passen. Deze technologie, vergeleken met een menselijke operator, biedt een duidelijke verbetering in procesnauwkeurigheid, herhaalbaarheid en vooral cyclus tijd, met reducties tot 70%.

Auteurs: António Reis, Nicole Cruz, Marco Neves (OPTIMAL) en Rubén Buelga Sanchez (ADS). Voor meer informatie, contacteer:

INEGI
Campus da FEUP
Rua Dr. Roberto Frias, 400
4200-465, Porto, Portugal
Tel: (+351) 229 578 710
Email: passaro@inegi.up.pt