在德国资助的“Tempo”子项目中，与空中客车公司共同开发的自动化、高精度和质量保证的预装配的定位与钻孔末端执行器。由Fraunhofer在德国资助的“Tempo”子项目中，与空中客车公司共同开发的自动化、高精度和质量保证的预装配的定位与钻孔末端执行器。
 
CFRP飞机机身框架的预组装自动化项目介绍
 
    由FraunhoferIFAM在施塔德开发的定位和钻孔末端执行器，用于在CFRP整体框架上自动定位防滑钉时。
 
    自动化是提高生产效率的重要策略之一。在由德国联邦经济事务和能源部（BMWi）资助的“Impulse”项目和“Tempo”（“CFRP机身部件的高效组装和生产技术”）子项目中，开发了一种新的定位和钻孔末端效应器。
 
    这种末端执行器可以自动在CFRP整体框架上预先装配加固元件（夹板），用于制造飞机机身。传统的手动生产还需要更多的处理步骤。另外，紧凑的末端执行器也可以由标准工业机器人拾取。这使得生产率提高，质量不变，成本更低。
 
    这些自动化解决方案由德国汉堡空客公司（AirbusHamburg）和弗劳恩霍夫制造技术和先进材料研究所（FraunhoferInstituteforManufacturingTechnologyandAdvancedMaterials，IFAM，Stade）共同开发，并已在近系列生产环境中进行了大规模原型验证。该项目于2020年顺利完成。
 
    预组装CFRP框架
 
    框架是飞机机身中的横向加强元件。在空中客车A350中使用CFRP和创新的一体式机身结构可以减轻重量和生产步骤。需要额外的加强元件（夹板）以防止框架向侧面弯曲。翼肋（最长可达6米）在几何上都互不相同，因此，每个翼肋都需要一个特殊的模具模板，以便手动为组件配备公差最大为0.2毫米的防滑钉。这些模板昂贵且使用复杂。此外，手动防滑钉进给和预组装需要很大的差异。在连接零件上进行大量测量步骤，以实现精确的位置对准也是必不可少的。
 
    FraunhoferIFAM的项目经理LeanderBrieskorn解释说：“Tempo”项目给我们带来了一个挑战，即以一种既能减少持续时间又能减少过程复杂性的方式自动化过程步骤。“夹板应该被自动捡起并送入框架。为了将框架和夹板铆接在一起，需要钻穿两个部件。我们通过使用我们最新开发的高精度末端执行器为框架配备夹板来实现这一点。此外，在我们位于斯塔德的近系列机身装配厂中，机身安装在机身外壳上，没有任何间隙。”
 
CFRP飞机机身框架的预组装自动化项目介绍
 
    定位和钻孔末端执行器，用于CFRP整体框架的自动化，高精度和质量保证的预组装
 
    研发的定位和钻孔末端执行器可以完成以下任务：接收不同的防滑钉，将它们定位在不同的整体框架上，同时对两个部件进行双重钻孔。紧凑的末端执行器可以通过所使用的门户系统以及标准工业机器人来拾取。选择门户系统以提高定位精度。整体框架在门架下方的高跷上拉伸，可以使用多种机械调节选件在空间中定向。末端执行器具有对称的固定器，通过它可以拾取不同方向的夹板并将其夹在固定器上。使用弹簧阻尼的机械限位器，可以精确到达各个连接位置。当防滑板加固件从上方放置在框架的整体表面上，并且使用内置机制将两个部件夹紧时，钻孔过程将从框架的背面进行，以防止CFRP磨损。抽气系统将产生的钻屑收拾起来。钻完零件后，就可以确定防滑钉在框架上的位置。然后可以将防滑板铆接到框架上。
 
    末端执行器可以通过系统PLC进行控制，并从导入的组件CAD数据中接收其全局位置数据。通过使用激光跟踪器的快速上游测量，可以适应新的组装情况。创新技术可实现可靠的过程和较高的定位精度。除了按下控制面板上的“开始”按钮外，其他所有内容都会自动运行。专门开发的用户友好型操作员界面，带有易于解释的图像，便于输入，即使经验不足的员工也可以快速熟悉系统的控制。
 
    通过对防滑钉的拾取装置进行适当的修改，末端执行器还可以安装几何形状略有不同的防滑钉类型，并将它们精确地定位在不同类型的一体式框架上。自动归档的精度为±0.1毫米，因此超出了精度要求200％。
 
    定位和钻孔末端执行器中集成的测量技术可精确记录所需的200牛顿的接触压力，以及许多其他参数，用于监视将防滑钉预先组装在整体框架上的最佳条件。这样可以保证在线质量。
 
    “Tempo”子项目的进一步研发工作
 
    在Stade的FraunhoferIFAM技术中心的“Tempo”子项目中，一个装有防滑钉的整体框架安装在机身系列的近系列机身组装系统中。对整体框架和机身蒙皮之间的关节间隙的测量表明，它们均小于0.3毫米，从而无需额外的间隙填充。
 
    通过适配安装系统，为框架的预组装，定位和钻孔开发的末端执行器还可用于组装其他行业的组件，例如风力涡轮机，铁路车辆，商用车辆，汽车或造船。
 
    经过三年半的时间，由德国宝马经济和能源部资助的研究项目“Impuls”（“CFRP机身组件的创新，中期可实施和节省成本的解决方案”）于2020年结束，包括“Tempo”子项目；BMWi资助编号：20W1526F。