Laserprojektoren verdoppeln Produktionsgeschwindigkeit bei CFK-Teilen

„Schluss mit Verschwendung in unserer Composite-Produktion!“ sagt Petr Prucha, Development Manager bei LA composite. Diese ambitionierte Forderung hat die LA composite s.r.o. aus dem tschechischen Prag mit COMPOSITE PRO von LAP erfolgreich erfüllt. LAP, Hersteller hochgenauer Laserprojektionssysteme, hat damit nun einen weiteren Kunden in der Luft- und Raumfahrtindustrie. LA composite spart mit den Hochleistungsprojektoren gleich doppelt: Ausschuss in der Fertigung drastisch reduziert, mehr als 50 Prozent Arbeitszeitersparnis bei der Herstellung von CFK-Teilen. Prucha: „Wir wollten eine bewährte Technologie. LAP hat alle unsere Anforderungen erfüllt. Die Referenzen in Luftfahrt- und Composite-Industrie, beispielsweise bei Airbus, haben uns voll und ganz überzeugt.“

LA composite fertigt Verbundteile für Flugzeuge, Maschinen und Schienenfahrzeuge. Für das Hauptgeschäftsfeld, den Luftfahrt-Sektor, produzieren die tschechischen CFK-Experten Teile der primären Strukturen wie Rumpf, Flügel und Leitwerk auf Prepreg-Technologie (preimpregnated fibres; Halbzeug aus Endlosfasern und Kunststoffmatrix). Die Verlässlichkeit gerade dieser Teile ist entscheidend; ihr Versagen hätte katastrophale Folgen. „Die hohe Qualität und Zuverlässigkeit unserer Produkte steht im Vordergrund unserer Entwicklungen“, erläutert Entwicklungsleiter Petr Prucha. „In LAP haben wir einen Partner gefunden, der uns bei der Sicherung von Qualität und Verlässlichkeit unserer Produkte unterstützt.“

Prucha erklärt: „Die besondere Herausforderung in unserer Fertigung ist die perfekte Positionierung der Prepreg-Stücke, mit korrekter Ausrichtung und genau definierter Reihenfolge. Nur so erreichen unsere Composite-Teile die geforderten Parameter für das Endprodukt. Oft müssen die Teile enormen statischen und dynamischen Belastungen standhalten. Gerade in der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die Transportkapazität das wichtigste Kriterium.“

Wirtschaftlicher Nutzen: mehr als die Hälfte Arbeitszeit durch Laserprojektion gespart
Im typischen Workflow bei der CFK-Teile-Herstellung sparen die tschechischen Zulieferer der Luft- und Raumfahrtindustrie durch LAP viel Zeit und damit Kosten. „Durch den Einsatz der LAP Laser sparen wir mehr als die Hälfte der Zeit, die wir zuvor hätten aufwenden müssen“, analysiert Entwicklungsleiter Prucha. „Durch die hohe Positioniergenauigkeit der Bauteile und das Ausschließen von menschlichen Fehlern in der Produktion sparen wir zusätzlich Zeit. Denn das ist Zeit, die wir nicht haben.

Spätere Nachbesserungen an defekten CFK-Teilen, die beispielsweise durch ein falsches Einlegen von Einsätzen, Kernen oder Verstärkungen entstanden sind, können wir nun beinahe ausschließen. Das hat die Wirtschaftlichkeit unserer Produktion noch einmal deutlich erhöht.“

Maßarbeit nach Designvorlage: mit COMPOSITE PRO schneller und genauer produzieren
Die LAP Projektoren ermöglichen es LA composite, die einzelnen CFK-Lagen der Teile exakt nach den Konstruktionsvorgaben zu legen. „Mittlerweile sind die Geometrien der Komponenten, die wir beispielsweise für Helikopter oder Flugzeuge fertigen, so komplex, dass die Produktion ohne lasergestützte Projektion beinahe unmöglich oder nur unter großem Zeitaufwand und hohem Ausschuss machbar wäre“, erklärt Prucha. „Die Bediener der Projektoren bei uns im Werk sind froh, COMPOSITE PRO als Helfer bei der Arbeit zu haben.“

Einfache Integration: rasch Zeit und Kosten in der Produktion sparen
Development Manager Prucha erklärt den Arbeitsablauf der projektorgestützten Produktion von CFK-Teilen: „Zunächst entwerfen wir in unserer Konstruktionssoftware SolidWorks ein 3D CAD-Modell mit den gewünschten Konturen. Anschließend exportieren wir diese Projektionsmuster von SolidWorks in die COMPOSITE PRO Software von LAP, die die Daten direkt an die Projektoren weitergibt. Die Projektionen zeigen dem Anwender dann die genaue Position und Form der CFK-Schichten, Einbettteile und Sandwichkerne in der Fertigung an. Das umständliche und sehr zeitaufwändige manuelle Einmessen mit unhandlichen Schablonen haben wir mithilfe der LAP Projektoren gänzlich aus unserer Fertigung eliminiert. Das war schließlich das Ziel, Zeit während der Produktion und damit erhebliche Kosten zu sparen. Die Integration von COMPOSITE PRO in unsere bestehenden Fertigungsabläufe gelang denkbar einfach. Nach der Installation der Projektoren konnten wir gleich loslegen.“

Qualität und Effizienz deutlich verbessert
Neben der Reduzierung der Fehlerquote attestieren die Ingenieure bei LA composite den LAP Projektoren auch eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Positionierung der Einsätze und Kerne der CFK-Teile. „COMPOSITE PRO hat nicht nur unsere Fertigungseffizienz verbessert, auch das Qualitätsniveau unserer Produkte konnten wir merkbar anheben.

Problematisch ist die genaue Positionierung von Objekten bei sehr komplexen Geometrien der Bauteile“, erläutert Prucha. „Vor der Installation von COMPOSITE PRO mussten wir mit großen Toleranzen arbeiten, dementsprechend mit größeren Einsätzen, deren Position nicht immer so exakt war, wie unsere Ingenieure es geplant hatten. Die Folge waren viel mehr Ausschuss, eine schlechtere Produktqualität und weniger aufwändige Bauteile. Doch damit ist nun Dank der LAP Laserprojektoren Schluss. Mit COMPOSITE PRO konnten wir endlich kleinere Einsätze verwenden, dadurch wurden die modernen, hochkomplexen Formen erst möglich.“

Ausblick: Weitere Einsatzgebiete warten auf COMPOSITE PRO
Neben dem Einsatz von Laserprojektoren denken die Entwickler um Petr Prucha auch über einen Einsatz beim Beschneiden der CFK-Teile nach. „Viele der Bauteile, die wir bei LA composite fertigen, haben sehr komplexe Formen. Wir haben schon diskutiert, COMPOSITE PRO auch beim finalen Trimmen der Teile einzusetzen“, sagt Prucha. „Wir wissen durch den Einsatz bei der Verarbeitung der Prepregs, dass die LAP Laserprojektoren sehr komplexe Geometrien projizieren können. Dieses Feature möchten wir nun auch beim manuellen, finalen Beschneiden der Teile nutzen.“

Sergey Makaschutin, Area sales manager Eastern Europe bei LAP: „Wir erwarten definitiv steigende Tendenzen für den Einsatz der Laserprojektoren. In Luft- und Raumfahrtindustrie sind sie mittlerweile etabliert. Aber auch Hersteller in ganz anderen Branchen werden kaum um diese Technologie herum kommen. Schließlich lassen sich mit Laserprojektion ganz rasch Qualität und Effizienz steigern.“

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