Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGPDas Verbundvorhaben smartBOND hat zum Ziel, technologische und organisatorische Lösungen zu erarbeiten und zu validieren, die eine Etablierung der Klebtechnik im Schiffbau durch Steigerung der Produktqualität und Schaffung gesunder und attraktiver Arbeitsplätze ermöglichen. Das IGP arbeitet dabei an der Entwicklung und Qualifizierung von Klebeprozessen sowie der smarten Anbindung an das Qualitätsmanagement.
Problemstellung
Der Einsatz automatisierter Klebtechnik gewinnt im Schiffbau zunehmend an Bedeutung, um einerseits neu entwickelte Materialien mit verkürzten Prozesszeiten einsetzen zu können und andererseits die Qualität der Klebungen im schiffbaulichen Umfeld zu steigern und parallel den Dokumentationsaufwand zu reduzieren.
Die Vorbehandlung der Fügeteile ist ein essenzieller Arbeitsschritt beim Kleben, der maßgeblich für die spätere Qualität der Klebung verantwortlich ist. Da im Schiffbau die zu fügenden Bauteile, wie z.B. Fensterscheiben, lange Klebefugen aufweisen, ist eine manuelle Vorbehandlung sehr zeitaufwendig und fehleranfällig. Dies gilt ebenfalls für die Applikation von Primer und Klebstoff. Da die Qualität der Klebungen im Nachhinein nicht 100% zerstörungsfrei geprüft werden kann, muss diese während der Herstellung erfolgen. Dazu müssen u.a. diverse Daten wie z.B. Materialdaten erfasst werden. Dies ist mit einem hohen Zeitaufwand verbunden und aufgrund der derzeit händischen Dokumentationsmethode fehleranfällig.
Zielstellung und Lösungsweg
Aufgrund der zuvor beschriebenen Problematik ist es notwendig, für die mehrstufige Vorbehandlung, einen teilautomatisierten Prozess zu entwickeln. Ein weiterer wesentlicher Schritt im Klebprozess ist der Klebstoffauftrag. Bei diesem Prozessschritt muss der Klebstoff in einer vorgegebenen Menge und Form auf das Bauteil aufgetragen werden. Um die Fehlerquote dieses Prozessschrittes zu minimieren, soll auch dieser automatisiert werden. Parallel dazu wird das Alterungsverhalten von Klebverbindungen im Schiffbau untersucht. Um die Qualität solcher Klebungen zu gewährleisten, ist zu untersuchen, welche Qualitätsmaßnahmen notwendig und praktikabel sind und ein Konzept zur Qualitätssicherung zu entwickeln.
Um den Zeitaufwand für die Datenerfassung zu reduzieren soll eine sichere und lückenlose Online-Prozesserfassung entwickelt werden, die einerseits Fehler frühzeitig erkennt und andererseits eine Kontrolle der Produktfertigung ermöglicht. Die Basis hierfür soll eine cloudbasierte Datenbank als Schnittstelle zum Prozess bilden. Damit kann der gesamte Klebeprozess von der Eingangskontrolle der Materialien und Bauteile über die Verarbeitung bis hin zur Fertigstellung überwacht, dokumentiert und über ein mobiles Webinterface eingesehen werden. Dies ermöglicht auch eine intelligente Erkennung von Datenmustern und Wechselwirkungen in den Daten, um einen stabilen Klebeprozess im Sinne der Qualitätskontrolle zu gewährleisten.
Nutzen
Durch die oben beschriebenen Arbeiten wird eine Reduzierung der Prozessabweichungen bei der Oberflächenvorbehandlung, dem Klebstoffauftrag und der Aushärtung um 90% erwartet. Darüber hinaus kann durch einen teilautomatisierten Klebprozess der Einsatz der Klebtechnik im Schiffbau weiter vorangetrieben werden und damit z.B. auch der Einsatz von Leichtbaumaterialien mit den bekannten Vorteilen beschleunigt werden. Durch die smarte Anbindung an das Qualitätsmanagement kann eine Steigerung der Dokumentationsgüte und -dichte um den Faktor 2 sowie eine Reduzierung des Aufwandes für die Prozessdokumentation um 75% realisiert werden. Dies führt zu einem reduzierten Personaleinsatz bei gleichzeitiger Steigerung der Qualität und Rückverfolgbarkeit.