Die Verringerung des manuellen Aufwands und des Platzbedarfs in der Werkstatt sowie eine deutliche Steigerung der Produktionsleistung waren das Ziel eines gemeinsamen Projekts der Broetje-Automation GmbH, einem führenden Spezialisten für automatisierte Systeme und Montage für Luft- und Raumfahrtanwendungen mit Sitz in Rastede, Norddeutschland, und Spirit, einem weltweit führenden Hersteller von Flugzeugstrukturen. Das mehrjährige Projekt wurde nun im Aerospace Innovation Center (AIC) von Spirit in Prestwick, Schottland, abgeschlossen.

Das daraus entstandene Continuous Composite Preforming System (CCPS) integriert alle Arbeitsschritte in einen durchgängigen, vollautomatischen Prozess: vom Abrollen und Ablegen des Materials über das Längs-, Quer- und Konturschneiden der einzelnen Lagen bis hin zum Fixieren, Formen, Beschneiden und Längsbiegen zu verschiedenen Verstärkungsteilen (Stringer-Sets) für Flugzeugflügel. Der anspruchsvolle Produktionsprozess erfordert eine exakt abgestimmte und kontrollierte Material-, Werkzeug- und Prozesssteuerung und damit eine leistungsfähige Automatisierungstechnik. Für diese äußerst komplexe Automatisierungsaufgabe arbeitete Broetje-Automation eng mit seinem langjährigen Partner SIEMENS zusammen und profitierte von der Expertise des deutschen Automatisierungsriesen handling aus dem umfangreichen Hard- und Softwareportfolio. Neben der Leistungsfähigkeit und Skalierbarkeit sind auch die hohe Akzeptanz von SIEMENS in der weltweiten Luft- und Raumfahrtindustrie sowie die schnellen Reaktionszeiten ein weiterer Vorteil der Zusammenarbeit mit Spirit.

Die Beschickung der Anlage mit trockenem Verbundmaterial von mehreren Coils erfolgt über speziell konstruierte "Drop Units" zum Ablegen, Beschneiden und Transportieren der Schichten. Ein Hauptantrieb und ein Hilfsantrieb am Ende der Linie ziehen/schieben immer mindestens eine untere und obere Lage durch den Prozess. Dazwischen werden die Lagen gestapelt, jede mit ihrer eigenen Länge, Breite und Kontur. Zu diesem Zweck ist das CCPS mit verschiedenen, zum Teil beweglichen Schneidwerken ausgestattet. Um eine gleichmäßige Transportgeschwindigkeit aller Lagen zu gewährleisten, sind die Förderantriebe der Abwurfeinheiten elektronisch mit dem Hauptantrieb synchronisiert und können so über die gesamte Länge gesteuert werden.

Der eigentliche Schichtaufbau erfolgt in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten unter Verwendung verschiedener Umformtechniken, einschließlich Heiz- und Kühlverfahren. Je nach gewünschter Teilekontur werden auch Füllstoffe eingebracht, Kanten beschnitten und das gesamte Teil nahe der Endkontur verformt, um die gewünschte Teilegeometrie in einem kontinuierlichen Prozess zu erreichen.

Alle Komponenten und die zum Patent angemeldete Technologie von Spirit, darunter mehr als 100 Servoantriebe, müssen präzise und reibungslos gesteuert werden. Komplexe Einzelschritte werden von zwei CPUs in einer ausfallsicheren Version von Siemens koordiniert. Bedient und visualisiert wird die Anlage über ein Simatic Industrial Flat Panel und Simatic WinCC Advanced. Durch die Integration der Heizungssteuerung wurde eine präzise und materialschonende Temperaturregelung ermöglicht.

Das Continuous Composite Preforming System ist wesentlich produktiver als jedes manuelle oder halbautomatische preforming Verfahren, obwohl die Optimierung des Gesamtsystems gerade erst begonnen hat. Diese Entwicklung hat gezeigt, dass in den nächsten Evolutionsschritten im Hinblick auf Anwendungen in zukünftigen Flugzeugprogrammen wesentlich höhere Geschwindigkeiten erreicht werden können. Broetje-Automation und Spirit haben einen bahnbrechenden Durchbruch erzielt, indem sie eine ganze Fabrik in ein automatisiertes System integriert haben, das nur einen Bruchteil der Grundfläche und des Energieverbrauchs benötigt. Dies trägt auch zu einem nachhaltigeren Produktionssystem für künftige Flugzeuggenerationen bei.