User Case

Thales: Mit Fokus-Variation die Herstellung von Gyrolasern optimieren

Thales ist ein weltweit führender Anbieter von elektronischen Lösungen. Einer von vielen Schwerpunkten ist die Spezialisierung auf dem Gebiet Avionik, das in mehreren Industriestandorten vertreten ist. Dazu zählt auch Brelandière in Châtellerault (Frankreich -Wien 86), wo mit Trägheitsnavigationssystemen (oder inertialen Navigationssystemen) ein echtes Thales Markenzeichen produziert wird. Diese Systeme basieren auf Glaskeramiksensoren, so genannten „Gyrolasern“, und ermöglichen es, die Position eines Luftfahrzeugs ohne GPS Signal zu ermitteln.

Entscheidend war für Thales die Möglichkeit, mit nur einem Sensor Maß, Lage, Form und Rauheit messen zu können. Das Projektteam von Thales sieht in der Fokus-Variation eine Technologie, mit der sich die Lücke zwischen 3D Koordinatenmesstechnik und konventionellen Profilometern schließen lässt

Mikrorisse in der Oberfläche mit taktilen Rauheitsmessgeräten nicht ausreichend erfassbar

Gyrolaser können bei entsprechender Nachbearbeitung eine Rauheit von < 1 nm rms erreichen. Um diesen Wert erzielen zu können, sind im Zuge der Oberflächennachbearbeitung eine Reihe von teilweise aufwendigen Verfahren durchzuführen. Einer der wichtigsten Prozesse bei der Nachbearbeitung ist die Eliminierung von so genannten SSD (Sub Surface Damage) Phänomenen durch chemisches Ätzen der Teile. Bei SSD handelt es sich um Mikrorisse in der Oberfläche, die aufgrund der Reibung der Diamantwerkzeuge auf der Glaskeramik entstehen. Diese Mikrorisse sind so minimal, dass sie von einem taktilen Rauheitsmessgerät nicht ausreichend erfasst werden können.

Glaskeramik-Sensor, genannt "Gyrolaser"

Glaskeramik-Sensor, genannt "Gyrolaser".

Ätzgeschwindigkeit vs. Nutzungsdauer des Ätzbades vor und nach dem Einsatz des Bruker Alicona Cobots.

Maß, Lage, Form und Rauheit mit nur einem Sensor messen

Damit der Materialabtrag durch die chemische Ätzung richtig gesteuert werden kann ist es entscheidend, die exakte Rauheit des Gyrolasers nach der spanabhebenden Bearbeitung bzw. vor dem Start des Ätzprozess zu kennen. Thales hat hierzu unterschiedliche Messtechnikanbieter und Technologien evaluiert und Bruker Alicona dabei als einzigen Anbieter identifiziert, mit dem sich diese Aufgabe in der nötigen Zuverlässigkeit, Effizienz und Messgeschwindigkeit umsetzen lässt. Entscheidend war für Thales die Möglichkeit, mit nur einem Sensor Maß, Lage, Form und Rauheit messen zu können. Das Projektteam von Thales sieht in der Fokus-Variation eine Technologie, mit der sich die Lücke zwischen 3D Koordinatenmesstechnik und konventionellen Profilometern schließen lässt.

Alicona Rauheitsmessung an der Oberfläche des Gyrolasers vor Ätzprozess

Funktionsprinzip des 3-stufigen chemischen Ätzens

Effiziente und schnelle Implementierung

Auf Basis der technischen Spezifikationen entschied man sich für einen CompactCobot, einer Kombination aus einem 6-fach kollaborativen Roboterarm und dem hochauflösenden optischen Sensor „IF-SensorR25“. „Die größten Herausforderung zu Beginn waren die Konfiguration der Steuerungsprogramme, die Zugänglichkeit der gewünschten Messpositionen und die Einhaltung von definierten Messzyklen“, sagt François Cuvillier, Gyrolaser Product Line Industrialization Manager bei Thales AVS. Diese wurden durch die intensive Zusammenarbeit der beiden Teams von Thales und Bruker Alicona schnell behoben, sodass der Cobot ohne Verzögerung in Produktion genommen werden konnte.

Bruker Alicona Compact Cobot bei Thales

Der Compact Cobot von Bruker-Alicona befindet sich im Messraum von Thales AVS Châtellerault la Brelandière und wird von der Firma Rhonax (Thyez 74 Frankreich /www.rhonax.fr) ausgestattet.

Auf dem Weg zur vollautomatischen Produktion

Thales beteiligt sich wie viele andere Firmen in der Flugzeugindustrie am Projekt « Usine Aéronautique du futur ». Es handelt sich hier um eine französische Forschungsplattform, die sich zum Ziel gesetzt hat, visionäre Technologien in der Luftfahrt voranzutreiben und auf ihre Praxistauglichkeit zu prüfen. Damit soll die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen in der Luft- und Raumfahrt in den nächsten 15 Jahren deutlich gesteigert werden. Laufende Projekte beinhalten die Umsetzung von autonomen Fertigungszellen inklusive Vernetzung mit beteiligten Produktionssystemen wie Werkzeugmaschinen, Waschsystemen, Robotik bis hin zur Messtechnik. Ziel ist die Schaffunge einer intelligenten, sich selbstoptimierenden Produktion.

Die Komponenten des Gyrolasers werden durch hochpräzise spanabhebende Verfahren in einem Glaskeramik Materialblock gefertigt. Diese hochwertige Glaskeramik (identisch mit der, die für die Herstellung der Spiegel von Teleskopen verwendet wird) zeichnet sich durch eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber thermischen Schwankungen aus.

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