拉斯泰德，2026年6月——Broetje-Automation 与其联盟合作伙伴 3D.aero GmbH、波音公司、KEBA 工业自动化、IPMT（生产管理与技术研究所）以及 WZL Aachen GmbH 共同成功完成了由德国联邦经济事务与气候行动部（BMWK）资助的 SHILA 研究项目—— “薄壁飞机结构件无垫片装配”研究项目。该项目旨在开发一条完全由数字技术支持且高度自动化的工艺链，实现大型薄壁碳纤维增强塑料（CFRP）结构件的精密装配，且无需像以往那样使用垫片。
用自动化技术取代手动垫片调整
在传统的航空航天装配中，手动垫片调整过程会导致效率大幅下降。反复的修正循环、耗时的协调工作以及繁重的文档记录要求，不仅延长了生产周期，还占用了宝贵的专业人员资源。此外，大面积碳纤维增强塑料（CFRP）部件的变形特性复杂且难以预测，这使得难以始终如一地保持高水准的工艺质量。
数字化和可自动化的工艺链
在SHILA项目中，这种手动方法已被完全数字化且可自动化的工艺链所取代。其中的核心要素是一款边缘设备，它被用于创建机器及其加工件的数字孪生。该边缘设备采集所有相关工艺数据，并将其与制造过程的全面数字图像相关联。
此外，还开发了专门的算法，将智能几何、变形和加工模型整合到数字化工艺中。基于几何模型，测量技术能够精确测定薄壁飞机结构件的实际偏差。随后，变形模型结合新开发的6D机械手，可实现部件的实时无应力成形，从而使其为后续加工步骤做好最佳准备。
通过有针对性的材料去除，在几何模型和变形模型的辅助下，可将工件加工至所需的最终轮廓。这消除了以往需要手动添加垫片的必要性。几何模型与变形模型之间的交互作用，使得PowerRace机器人的加工路径规划得以优化，同时考虑了加工力作用下工件的变形。 这不仅实现了高精度的材料去除和最优的加工策略，自动生成的加工程序还能高效支持制造过程。先进的定位控制系统确保加工刀具始终被精确引导。此外，测量与加工方法的紧密集成，确保了整个过程的持续监测与控制。
通过改进PowerRace机器人的静态和动态补偿功能，又取得了一项技术突破。新的数学模型显著提高了机器人的路径精度，从而实现了更加精确的加工效果。
结果：无应力成形与轮廓加工
总体而言，SHILA项目成功开发出一套自动化系统，既能实现大型碳纤维增强塑料（CFRP）结构件的无应力成型，又能通过机器人辅助进行精确的轮廓加工。这一全新的数字化工艺链显著提升了效率、工艺可靠性和部件质量，同时大幅减少了飞机结构组装过程中的人工投入。
因此，Broetje-Automation 及其项目合作伙伴为现代装配工艺的进一步发展以及航空业的未来可持续发展做出了重要贡献。
柏林国际航空展（ILA）展台
“SHILA——无垫片装配”项目作为德国政府航空研究计划（LuFo 6.3）的一部分获得了资助。该项目的成果及技术验证机将于2026年6月9日至14日在柏林国际航空展（ILA Berlin）上展出，展位位于联邦经济部的展台（C馆，230号展位）。
