Für Flugzeugstrukturteile Wickert entwickelt neue Thermoformpresse 

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Wickert Maschinenbau GmbH

Wilhelm Büchner Hochschule - Träger: Hochschule für Berufstätige Darmstadt GmbH

HSB Normalien GmbH

Mit der Baureihe Thermoformpresse WKP von Wickert kommt mehr Leistung in die Verarbeitungswelt für faserverstärkte Kunststoffe. Das teilautomatisierte Konzept ermöglicht Produktivitätssteigerungen von bis zu 80 Prozent.

Wickert Maschinenbau hat eine neue und laut eigener Aussage besonders effiziente sowie schnelle Thermoformpresse für die Herstellung von Flugzeugstrukturteilen aus Composite-Materialien entwickelt. Das teilautomatisierte Konzept ermöglicht Produktivitätssteigerungen von bis zu 80 %. Es reicht vom Beladen der Rohteile über das Vorheizen und den eigentlichen Pressvorgang bis zum Entladen. 

Der Einsatz eines Industrieroboters in Verbindung mit einem kundenspezifisch anpassbaren Handlingsystem erlaubt die flexible Verarbeitung unterschiedlich großer Bauteile. Die Handhabung der heißen Teile erfolgt mannlos, das entlaste den Bediener.

Geeignet ist die neue Thermoformpresse WKP für zahlreiche Composite-Materialien, die bei der Fertigung von Strukturbauteilen im Flugzeugbau eingesetzt werden. Hierzu zählen beispielsweise carbonfaserverstärkte Hochleistungskunststoffe wie Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK). Alle Pressen sind modular aufgebaut und werden 

Hochflexibles Bauteilhandling 

Die neue Fertigungsanlage setzt auf ein automatisiertes Bauteilhandling. Das soll die Präzision sowie die Effizienz im Produktionsprozess maximieren. Ein Industrieroboter bewegt die auf Universal-Spannrahmen fixierten, vorkonfektionierte Composite-Zuschnitte innerhalb der Anlage sicher, schnell und präzise. Dadurch bietet die Presse eine hohe Flexibilität, denn der Spannrahmen ist für unterschiedlich große Bauteile bis 1.100 mm Seitenlänge ausgelegt. 

Wickert hat die Rahmenkomponenten sowie die Greifer des Industrieroboters selbst entwickelt, wodurch ein präzises, sicheres und wiederholgenaues Handling gewährleistet ist. Der Einsatz von Magnetspannplatten für das schnelle Fixieren der Werkzeuge verkürzt die Rüstzeiten erheblich, was die Effizienz zusätzlich steigert.

An der kundenspezifisch konfigurierbaren Steuerung der Anlage sind Rezepturwechsel laut Hersteller rasch und mühelos durchführbar. Sie übernimmt zudem das Datalogging, die Erfassung bauteilspezifischer Prozessdaten und stellt so die lückenlose Nachverfolgung sicher. Dadurch werden die strengen Anforderungen der Luftfahrtindustrie jederzeit erfüllt. 

Teilautomatisierter Fertigungsprozess

Der Prozess beginnt am Ein-/Ausgabeplatz, wo die vorbereiteten Composite-Teile in den Produktionsablauf eingebracht werden. Der Industrieroboter entnimmt einen Spannrahmen und transportiert ihn zum Vorheizen in den Infrarotofen. Dort wird das Teil binnen zwei Minuten auf die benötigte Verarbeitungstemperatur von bis zu 450 °C erhitzt. Vorgeheizt wird gezielt nur die jeweilige Bauteilgeometrie, dabei wird über die gesamte Fläche eine homogene Temperaturverteilung von ±5 Grad Kelvin erreicht.

Im Anschluss nimmt der Roboter den Spannrahmen mit dem vorgeheizten Bauteil aus dem Ofen und transportiert ihn unverzüglich zur Presse, wo er ihn präzise positioniert. Der gesamte Vorgang von der Entnahme zum Abschluss des Kraftaufbaus in der Presse dauert weniger als fünf Sekunden. 

Dann findet der eigentliche Pressvorgang statt, bei dem die Composite-Materialien umgeformt werden. Das dauert etwa eine Minute, anschließend entnimmt der Roboter das Teil wieder.

Mehr Output dank doppelstöckigem Heizofen

Da der Infrarotofen doppelstöckig mit zwei Heizstationen ausgelegt ist, können stets zwei Spannrahmen mit Bauteilen parallel temperiert werden. Auf diese Weise lässt sich die Presse kontinuierlich mit vorgeheizten Rohlingen bestücken, wodurch der Output deutlich gesteigert wird.

PEI im Flugzeugbau

Ruder aus thermoplastischen Sandwichstrukturen

Nach dem Pressen erfolgt der Rücktransport zum Ein-/Ausgabeplatz. Dort werden die fertigen Bauteile aus dem Spannrahmen entnommen und für die nächste Produktionsstufe vorbereitet.

Wickert entwickelt das Konzept weiter

„Die neue Pressentechnologie ermöglicht es, wechselnd große Bauteile effizient und wiederholgenau zu formen. Das spart nicht nur Zeit, sondern garantiert auch eine gleichbleibend hohe Produktqualität“, betont Steve Büchner, stellvertretender Marketingleiter bei Wickert Maschinenbau.

Wickert plant, in Zukunft auch einen Fertigungsprozess anzubieten, bei dem die manuelle Eingabe und Ausgabe vollständig automatisiert ist. Außerdem entwickelt der Maschinebauer momentan ein Konzept, das es für bestimmte Anwendungsfälle erlaubt, den Spannrahmen mit dem Bauteil in einem frei definierbaren Winkel in der Presse zu positionieren.