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Forschungsprojekt

Mit ‘RoboTex‘ günstiger strukturieren

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Forscher am Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie entwickeln im Rahmen des Projekts ‘RoboTex‘ eine Möglichkeit, mit Industrierobotern Interieur-Bauteile zu strukturieren.

Bild: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Um die technischen Funktion, Haptik und Optik von Werkstücken wie Interieur-Bauteilen im Automobilbau zu beeinflussen, werden große Flächen mit dem Laser strukturiert. Damit die Form gleichmäßig mit sich wiederholenden Mustern und Texturen versehen werden kann, muss das Lasersystem bei jeder Wiederholung präzise positioniert werden. Die Kosten für eine solche Anlage übersteigen schnell die Millionengrenze. Rund 80% günstiger sind Industrieroboter, die bisher jedoch aufgrund ihrer unzureichenden Positioniergenauigkeit für das Laserstrukturieren ungeeignet schienen. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen hat gemeinsam mit seinen Partnern im Forschungsprojekt ‘RoboTex‘ ein intelligentes System entwickelt, das große Flächen anhand eines kommerziell erhältlichen Industrieroboters mit dem Laser hochpräzise strukturieren kann.

Ungenauigkeiten kompensiert

Dabei kompensieren die Ingenieure die systembedingten Ungenauigkeiten des Roboters durch eine kamerabasierte, intelligente Positioniermethode: Zuerst werden mit dem Laser auf der zu strukturierenden Oberfläche Markierungen eingebracht, die später als Ankerpunkte für die Textur dienen. Für das Strukturieren bewegt der Roboter dann den Laser an die richtige Stelle. Dabei wird die Ungenauigkeit des Roboters toleriert und die Abweichung von der geplanten Position anhand einer integrierten Kamera erkannt, die sowohl die Markierungen als auch die Strukturbereiche identifiziert. Mit diesen Informationen wird die abweichende Position des Roboters bereits vor der Strukturierung bestimmt und kann über eine adaptive Bahnplanung korrigiert werden, sodass die Oberfläche nahtlos strukturiert wird. Die anfangs eingebrachten Markierungen verschwinden Schicht für Schicht durch die Strukturierung des Lasers.

Das System ermöglicht es dem Industrieroboter, großflächig und hochpräzise mit dem Laser zu strukturieren, ganz ohne den zusätzlichen Einsatz kosten- und wartungsintensiver Technik. So können die Projektpartner ein Großraumlasersystem entwickeln, das gegenüber konventionellen Systemen robuster und kostengünstiger ist.

Mehrere Fertigungstechnologien gebündelt

Das System lässt sich in das eigens vom Fraunhofer IPT entwickelte ‘Multi-Technology Robot System for Adaptive Manufacturing (Mira)‘ integrieren. Mira bündelt mehrere Fertigungstechnologien wie Bohren, Polieren oder Schleifen mittels einer Adapterplatte am Roboterkopf in einer einzigen lasergeschützten Roboterzelle. Dadurch können verschiedene Fertigungstechnologien in einem hybriden Fertigungssystem integriert und so Rüst- und Nebenzeiten reduziert werden. Zudem ist ein 3D-Digitalisierungssystem integriert, durch das sich die Qualität der einzelnen Fertigungsschritte ohne Umspannen überprüfen lässt. Der Industrieroboter ist auf einer Linearachse befestigt, wodurch sich die gesamte Aufspannfläche von 4 x 2,5 Meter ausnutzen lässt.


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