Teilprojekt A5 Demontage im Regenerationsprozess

Das neue Arbeitsprogramm in der dritten Förderperiode  umfasst die Entwicklung einer bauteilschonenden und anpassungsfähigen Demontage als Bestandteil des gesamten Regenerationsprozesses. Durch eine Automatisierung der Demontageprozesse und die Identifizierung der Prozessgrößen wird eine bauteilschonende Demontage trotz charakteristischer Unsicherheiten der Demontage ermöglicht.

MOTIVATION UND ZIELSETZUNG

Der Demontageprozess in der Regenerationskette einer Turbinenschaufel

Ein wesentlicher Unterschied zwischen der Neufertigung und der Regeneration komplexer Investitionsgüter ist die Demontage. Um keine zusätzlichen Schädigungen an den Bauteilen zu verursachen, die zu einem höheren Reparaturaufwand oder schlimmstenfalls zum Ausschuss führen, muss die Demontage möglichst bauteilschonend erfolgen. Durch einen anpassungsfähigen Demontageprozess soll eine maximale Bauteilschonung, trotz unbekanntem Produktzustand, erreicht werden. Denn im Gegensatz zur Montage, wo Fügetoleranzen bekannt und damit Fügekräfte abschätzbar sind, ist in der Demontage die Eingrenzung der erforderlichen Zerlegungskräfte aufgrund der Produktbeanspruchungen im Betrieb, wie thermische oder mechanische Belastungen, nicht möglich. Gerade die im Forschungsprojekt betrachtete Hochdruckturbine wird im Betrieb sehr stark beansprucht, so dass nach dem Betrieb die Verbindung der Turbinenschaufeln und Scheibe in einem unbekannten hohen Maß verfestigt ist. Für die Demontageplanung bedeuten unbekannte Demontagekräfte, dass Demontagezeiten und Dimensionierung der Werkzeuge nur grob abgeschätzt werden können und erst im Prozess bestimmt werden oder gar undefiniert bleiben.

AKTUELLE ARBEITEN UND AUSBLICK

Auf Basis von experimentellen und numerischen Untersuchungen wird eine Methode zur Bestimmung der Demontagekräfte entwickelt. Aus dieser können Demontageplanungsparameter wie Werkzeugkräfte oder Demontagedauer abgeleitet werden. In einem lernenden Prozess Demontagekräfte erfasst und den Produkteigenschaften wie Betriebsstunden, Geometrieeigenschaften und betriebsbedingten Belastungen zugeordnet. Auf Grundlage einer mechanischen Modellierung der Montageverbindung werden die Konstruktionseigenschaften entkoppelt, woraus Demontagekräfte für Produktvarianten genutzt werden können, was zu einer effizienten und flexiblen Demontageplanung führt.

Als Demontageverfahren werden mittels eines Piezostapelaktors gezielte Stöße auf die verfestigten Fügepartner erzeugt und die Fügeverbindung gelöst. Damit kann aus dem bislang unkontrollierten manuellen Herausschlagen mithilfe eines Hammers ein automatisiertes und damit reproduzierbares Demontageverfahren umgesetzt werden. Die Stoßamplituden und Stoßfrequenzen als Stellgrößen werden dabei aus der Demontageplanung als Vorsteuerung implementiert. Mit der konzeptionellen Umsetzung eines Demontagearbeitsplatzes, einschließlich sekundärer Prozesse wie der Handhabung, wird ein gesamter Demontageprozess abgebildet.

Robotergestützte Demontage von Turbinenschaufeln mit Stoßwerkzeug

VERÖFFENTLICHUNGEN

VERÖFFENTLICHUNGEN

  • Wolff, J., Kolditz, T., Fei, Y. Raatz, A. (2018): Simulation-Based Determination of Disassembly Forces, Procedia CIRP, (7th CIRP Conference on Assembly Technologies and Systems (CATS), Tianjin, China)
    DOI: 10.1016/j.procir.2018.01.022  
  • Wolff, J., Kolditz, T., Raatz, A. (2018): A Learning Method for Automated Disassembly , IPAS 2018, Eighth International Precision Assembly Seminar, Chamonix, 2018, in print


Alle Veröffentlichungen des Sonderforschungsbereiches

TEILPROJEKTLEITER

Prof. Dr.-Ing. Annika Raatz
Adresse
An der Universität 2
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
223
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An der Universität 2
30823 Garbsen
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Raum
223

MITARBEITER

Dipl.-Ing. Richard Blümel
Wiss. Mitarbeiterinnen/Mitarbeiter