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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein System zum Reparieren eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils, sowie ein Verfahren zum Reparieren eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bauteile aus einem Kunststoff werden oft durch manuelle Verfahren repariert, wobei diese Verfahren häufig das Anschleifen bzw. Schäften der Beschädigungsstelle, das Einbringen von Kunststoff und evtl. Fasergewebe und das Endbearbeiten der so behandelten Oberfläche umfasst. Bei Faserverbundreparaturen erfolgt oftmals eine Imprägnierung von entsprechend der Schäftungsgeometrie vorkonfektionierten Faserhalbzeugen, wie Geweben oder Gelegen auf Basis von Glas-, Kohlenstoff-, Natur- oder Aramidfasern. Weiterhin ist bekannt, mit Hilfe automatisierter Verfahren Beschädigungsbereiche an einer Oberfläche eines Bauteils auszufräsen, so dass anschließend eine manuelle Bearbeitung erfolgen kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist als eine Aufgabe der Erfindung anzusehen, eine Vorrichtung bzw. ein System zum Reparieren eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils vorzuschlagen, welches besonders zuverlässig und reproduzierbar ist, nur eine geringe manuelle Interaktion erfordert und eine hohe Bauteilqualität erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Es wird ein System zum Reparieren eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils vorgeschlagen. Das System weist einen Rahmen, eine mit dem Rahmen gekoppelte, mehrachsige Führungseinrichtung mit einem daran angeordneten Werkzeughalter, eine optische Erfassungseinrichtung, eine Bearbeitungsvorrichtung und eine Kunststoffabgabeeinrichtung auf. Der Rahmen weist eine Halterungseinrichtung zum Haltern des Rahmens auf einer Oberfläche des Bauteils auf. Die optische Erfassungseinrichtung, die Bearbeitungsvorrichtung und die Kunststoffabgabeeinrichtung sind an dem Werkzeughalter angeordnet. Die optische Erfassungseinrichtung ist dazu eingerichtet, einen in der Nähe des Rahmens liegenden Flächenbereich des Bauteils aus mindestens einem Betrachtungswinkel optisch zu untersuchen, um die räumliche Struktur des Flächenbereichs zu erfassen. Die Bearbeitungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, Material aus einem beschädigten Bereich von dem Bauteil zum Erzeugen einer Basisfläche mit einer gewünschten Struktur und Begrenzungskanten abzutragen. Die Kunststoffabgabeeinrichtung ist dazu eingerichtet, Kunststoff lagenweise auf die Basisfläche aufzutragen, mindestens bis eine durch den aufgetragenen Kunststoff erzeugte Reparaturschicht mit der angrenzenden Oberfläche des Bauteils in einem unbeschädigten Bereich bündig abschließt.
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Das System ist in der Lage, beschädigte Bereiche eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils optisch zu untersuchen, d.h. die Oberflächenkonturen / bzw. die Oberflächentopologie exakt und 3-dimensional zu erfassen, Material zum Schaffen einer Oberfläche mit gewünschter Struktur und definierten Begrenzungskanten abzutragen, so dass eine auffüllbare, definierte Vertiefung entsteht und anschließend selbstständig Kunststoff aufzutragen, bis der beschädigte Bereich aufgefüllt und folglich repariert ist. Der Rahmen wird dazu mit Hilfe der Halterungseinrichtung an der Oberfläche des beschädigten Flächenbereichs positioniert werden, wobei der Werkzeughalter relativ zu dem Rahmen und damit zu der beschädigten Stelle bewegbar gelagert ist. Nachfolgend werden die Kernkomponenten des Systems erläutert, sowie die durch diese Kernkomponenten erfüllten Aufgaben.
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Der Rahmen ist als Basis für sämtliche Einrichtungen anzusehen, mit denen die einzelnen Schritte zur Bearbeitung des Bauteils durchgeführt werden. Seine Größe, insbesondere seine flächenmäßige Ausdehnung, ist an die zu verwendenden Einrichtungen angepasst und hängt von der maximalen Größe des zu reparierenden Schadens des Bauteils ab. Der Rahmen soll mithilfe der Halterungseinrichtung über der Schadensstelle platzierbar sein, ohne dass die Bearbeitung der Schadensstelle beeinflusst wird, wozu ausreichend Raum um die Schadensstelle herum verbleiben sollte. Generell ist denkbar, das System modifizierbar auszuführen, so dass durch Beibehaltung der Hauptkomponenten lediglich die Führungseinrichtung modifiziert oder in verschiedenen Größen angeboten wird. Der Rahmen sollte eine hohe Steifigkeit aufweisen und gleichzeitig, beispielsweise über die Halterungsvorrichtung selbst, Schwingungen kompensieren, damit die Maßhaltungsqualität und Reproduzierbarkeit gegeben sind. Die Halterung in der Vertikalen, Überkopf und schräg sollten dabei ermöglicht sein.
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Zur sicheren Halterung kann die Halterungseinrichtung Saugnäpfe, insbesondere solche mit aktiver Absaugeinrichtung, eingesetzt werden, welche eine ausreichende Haltekraft auf glatten oder weitgehend glatten Oberflächen ermöglichen.
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Die mit dem Rahmen gekoppelte, mehrachsige Führungseinrichtung dient dazu, den Werkzeughalter relativ zu der Oberfläche des Bauteils zu bewegen, so dass die an dem Werkzeughalter befindlichen Einrichtungen unterschiedliche Positionen zu der Schadensstelle einnehmen können. Die Führungseinrichtung besteht insbesondere aus zwei miteinander gekoppelten Linearführungen, die bevorzugt in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. Die Führungseinrichtung kann mit ihrem Funktionsprinzip einem X-Y-Flächenplotter entsprechen. Hiermit kann der Werkzeughalter an beliebige Punkte auf einer Ebene, die durch den Rahmen aufgespannt wird, innerhalb des Rahmens bewegt werden. Zusätzlich hierzu sollte eine dazu senkrechte Bewegung ermöglicht werden, die das Bearbeiten und Auffüllen mit Kunststoff unterstützt. Weiter zusätzlich wäre eine Hochpräzisionseinstellvorrichtung auf Basis von durch Piezo-Aktoren angesteuerten Festkörpergelenken möglich.
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Das System kann zur Kompensation von gewichtsbedingten Zwangskräften horizontal ausgerichtet werden, wobei durch Verwendung von ausreichend dimensionierten Schrittmotoren auch eine nicht horizontale Ausrichtung des Rahmens möglich ist. Zur Vereinfachung der Komponenten und der Fertigung kann sich zudem anbieten, dass die Führungseinrichtung direkt in den Rahmen integriert ist.
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Die optische Erfassungseinrichtung kann einen oder mehrere optische Aufnehmer aufweisen, die dazu geeignet sind, eine Oberflächenstruktur des Bauteils zu bestimmen. Neben einer laserbasierten 3D-Erfassung kommen auch Streifenlichtprojektionsverfahren und die Bilderfassung durch eine oder mehrere Kameras aus verschiedenen Perspektiven in Betracht. Eine mit den oben genannten Einrichtungen verbindbare Steuereinheit ist bevorzugt dazu eingerichtet, aus den mit Hilfe der optischen Erfassungseinrichtung gewonnenen Daten ein 3D-Modell der erfassten Struktur zu generieren, welches die Schadensstelle repräsentiert. Die Ausdehnung und Form der Schadensstelle wird damit relativ zu einem durch den Rahmen aufgespannten Koordinatensystem exakt definiert. Das Auftragen des Kunststoffs kann dann durch Ausnutzung der Kenntnis dieses 3D-Modells unter Berücksichtigung der charakteristischen Eigenschaften der ausgewählten Kunststoffabgabeeinrichtung erfolgen.
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Die Bearbeitungsvorrichtung kann mindestens ein Schneidwerkzeug aufweisen, welches mit der beschädigten Oberfläche in Kontakt bringbar ist, um dort Material abtragen zu können. Das mindestens eine Schneidwerkzeug kann mechanische Schneidmittel aufweisen, die in einen mechanischen Kontakt mit der Oberfläche des Bauteils bringbar sind und bei Durchführung einer rotatorischen oder linearen Bewegung und geführt durch die Bewegung des Werkzeughalters Schritt für Schritt Material abtragen. Der Werkzeughalter, der verfahrbar an dem Rahmen angeordnet ist, kann nach Vorgabe durch eine Steuereinheit oder dergleichen nach Erfassung der räumlichen Struktur der beschädigten Stelle das mindestens eine Schneidwerkzeug derart ansteuern, dass damit eine weitgehend homogene Basisfläche insbesondere mit klaren Begrenzungskanten erzeugt wird und eventuell vorhandene Ausfransungen entfernt werden. Es ist weiterhin denkbar, die Basisfläche mit einer solchen Struktur zu versehen, dass eine makrostrukturelle Verzahnung zur verbesserten Haftung des aufgetragenen Kunststoffs und des Kunststoffs des Bauteils führt. Diese Basisfläche kann, sobald Späne und dergleichen durch Absaugen oder Abblasen mit Hilfe einer integrierten oder externen Einrichtung entfernt sind, sodann als Basis für einen aufzutragenden Kunststoff dienen.
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Das mindestens eine Schneidwerkzeug kann, falls gewünscht, eine Feinbearbeitung der Oberfläche des anschließend aufgefüllten Kunststoffs vornehmen, um eine homogene Oberfläche des reparierten Bauteils zu erzielen. Zur Verbesserung der Makrostruktur des Bauteils an der Basisfläche eignen sich besonders Fräsmittel, beispielsweise Schaftfräser, zur Bearbeitung der Schadensstelle. Alternativ könnten auch Schleifmittel oder laserbasierte Werkzeuge eingesetzt werden, wenn sichergestellt werden kann, dass ein unerwünschtes Einbringen von Schleifrückständen in den Kunststoff des Bauteils verhindert bzw. eine präzise Bearbeitungstiefe durch laserbasierte Werkzeuge eingehalten wird.
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Schließlich ist die Kunststoffabgabeeinrichtung dazu eingerichtet, Kunststoff von einem Reservoir auf die Basisfläche, je nach Art und Ausführung, durch linienförmiges oder flächiges Abgeben aufzutragen. Durch Bewegen des Werkzeughalters innerhalb der durch den Rahmen aufgespannten Ebene werden die Abgaberichtung und der Abgabeort exakt vorgegeben, die durch die Steuereinheit in Abhängigkeit des vorher generierten 3D-Modells gesteuert werden.
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Der Kunststoff, der durch die Kunststoffabgabeeinrichtung abzugeben ist dabei nicht auf eine bestimmte Kunststoffart beschränkt. Neben thermoplastischen kommen auch härtbare, auf einem Harz basierende Kunststoffe in Betracht. Zudem ist denkbar, dass auch mehrere verschiedene Kunststoffarten in unterschiedlichen Bearbeitungsstufen auf das Bauteil aufgetragen werden können. Beispielsweise könnte ein erster Kunststoff zur Auffüllung des beschädigten Bereichs auf die Basisfläche aufgetragen werden, um anschließend eine zusätzliche, vor Witterungseinflüssen schützende Schutzschicht aufzutragen, eventuell nach einer Nachbehandlung der Oberfläche durch das mindestens eine Schneidwerkzeug. Schließlich ist der Kunststoff des Bauteils an sich beliebig, neben Thermoplasten oder faserverstärkten Thermoplasten kann das Bauteil auch Duromere oder faserverstärkte Duromere aufweisen.
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In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass das System auch gezielt dazu eingerichtet und veranlasst sein sollte, den Kunststoff mit einem Übermaß aufzutragen, so dass erst durch eine abschließende mechanische Bearbeitung der Oberfläche eine mit umgebenden, nicht beschädigten Bereichen bündige Reparaturstelle resultiert. Die Reparaturstelle ist dann nach Bearbeitung vollständig ohne Grate und Aufwürfe an das alte bzw. umliegende Niveau angepasst. Das kann besonders bei Flugzeugen aufgrund der dadurch erreichten glatten Oberfläche zur Verringerung des Luftwiderstands, aber auch bei Fahrzeugen aufgrund der Optik vorteilhaft.
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Zusammenfassend kann das erfindungsgemäße System autark mehrere, aufeinanderfolgende Bearbeitungsschritte zum Reparieren eines beschädigten Bereichs eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils durchführen, ohne eine aufwändige, manuelle Interaktion zu erfordern. Die Reparatur kann insbesondere bei Thermoplasten als dauerhafte Reparaturlösung eingesetzt werden, während die Verwendung bei faserverstärkten Thermoplasten oder Duromeren auch zur vorläufigen Reparatur nutzbar ist, um den Schaden bzw. die Rissausbreitung zu begrenzen, so dass das entsprechende Bauteil in eine für eine ordnungsgemäße Reparatur geeignete Werkstatt bzw. Instandsetzungseinrichtung gebracht werden kann.
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Die Kunststoffabgabeeinrichtung weist bevorzugt eine Abgabedüse auf, durch die Kunststoff von einem Reservoir nach außen abgegeben wird. Durch kontinuierliches Überstreichen der Basisfläche mit einem aus der Abgabedüse ausströmenden Kunststoff kann eine einzelne Kunststoffschicht erzeugt werden. Durch aufeinanderfolgendes Erzeugen von Kunststoffschichten können auch größere Tiefen des beschädigten Bereichs des Bauteils aufgefüllt werden. Die Abgabedüse kann sowohl als Raupendüse, die raupenförmige Kunststoffbahnen erzeugen kann, als auch als Schlitzdüse, welche flache Kunststoffbahnen erzeugen kann, ausgeführt werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Abgabedüse um eine zu einer Abgaberichtung der Abgabedüse senkrecht stehende Achse verschwenkt werden. Die relativ zu dem Rahmen vorliegende Abgaberichtung kann dadurch selektiv eingestellt werden, was insbesondere eine nicht zum Rahmen senkrechte, sondern schräge Abgabe von Kunststoff erlaubt. Damit können insbesondere Ränder der Basisfläche bündig mit Kunststoff angefüllt werden, was der Entstehung von Hohlräumen entgegenwirkt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Kunststoffabgabeeinrichtung dazu eingerichtet, einen mit Verstärkungsfasern versetzten Kunststoff abzugeben. Ein mit der Kunststoffabgabeeinrichtung gekoppeltes Reservoir kann folglich ein Gemisch aus Kunststoff und Verstärkungsfasern aufweisen, wobei die Verstärkungsfasern willkürlich ausgerichtet sind, so dass ein quasi-isotroper Aufbau einer faserverstärkten Kunststoffschicht erfolgen kann.
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In einer ebenso vorteilhaften Ausführungsform ist die Kunststoffabgabeeinrichtung dazu eingerichtet, einem abzugebenden Kunststoffstrom Fasern aus einem Faserreservoir beizumengen. Aus einer Abgabeöffnung können beispielsweise gleichzeitig ein Kunststoff und Fasern abgegeben werden, wobei die Fasern an einer oder mehreren Querschnittsbereichen der Abgabeöffnung ausgeleitet werden können, je nach Art und Größe der Abgabeöffnung. Damit werden Fasern gleichzeitig in eine gewünschte Richtung gelegt und mit Kunststoff bedeckt. Damit kann, abhängig von der Verfahrrichtung des Werkzeughalters, eine besonders belastungsgerechte Reparatur erfolgen. In diesem Fall ist denkbar, das Faserreservoir als Spulen oder Rollen auszuführen, die Fasern abgeben können. Die Kunststoffabgabeeinrichtung kann ferner auch eine Faserschneidvorrichtung aufweisen, mit der die abgegebenen Faserlängen begrenzt werden, etwa um parallel zueinander verlaufende Faserbahnen zu erzeugen.
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Eine Abgabe von Fasern kann allerdings auch durch eine separate Faserabgebeeinrichtung erfolgen, die an dem Werkezughalter angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, durch Bewegen der Faserabgabeeinrichtung Fasern auf der Basisfläche zu platzieren, wonach eine Kunststoffschicht aufgetragen werden kann. Die Fasern sollten zur Verbesserung der anfänglichen Haftung auf einem bereits mit Kunststoff benetzten Flächenabschnitt aufgetragen werden oder, alternativ, wäre es möglich, die Fasern direkt nach dem Auflegen unter eine Kunststoffschicht einzubetten. Die Faserabgebeeinrichtung kann eine Faserablegevorrichtung oder ein Faserablegekopf sein. Die abzulegenden Fasern sollten dafür vorzugsweise, etwa durch Vorimprägnierung, eine gewisse Klebrigkeit aufweisen, damit eine exakte Ablage und Fixierung auf der Oberfläche sichergestellt ist.
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Es ist günstig, wenn die Kunststoffabgabeeinrichtung eine Heizeinrichtung und ein Reservoir für einen thermoplastischen Kunststoff aufweist, wobei der Kunststoff durch Erwärmen mittels der Heizeinrichtung zum Abgeben verflüssigbar ist. Die Heizeinrichtung kann an einem Ende des Reservoirs angeordnet sein und durch Anlegen eines mechanischen Drucks auf den Kunststoff diesen verflüssigt zu einer Abgabedüse zu fördern.
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Es ist zudem besonders vorteilhaft, wenn das System eine mindestens einen Sensor aufweisende und an dem Werkzeughalter angeordnete Prüfeinrichtung zur nicht-zerstörenden Materialprüfung der Reparaturschicht und angrenzender Bereiche aufweist. Nach vollendeter Reparatur und Nachbearbeitung der Oberfläche kann durch die Materialprüfung erkannt werden, ob sich unerwünschte Hohlräume oder andere Fehlstellen in der Reparaturschicht bzw. angrenzender Bereiche befinden, um gegebenenfalls die Reparatur erneut durchzuführen. Bei Faserablage wäre ein optisches Erfassungssystem zur Überprüfung der Faserorientierung bzw. einer vorhandenen Winkelabweichung von Vorteil.
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Zur weiteren Verbesserung der Basisfläche kann ein Atmosphärendruckplasma-Verfahren eingesetzt werden, mit dem die Basisfläche nach Absaugen oder Abblasen von Spänen gereinigt und aktiviert wird, so dass die Haftung des anschließend aufgetragenen Kunststoffs erhöht wird. Eine entsprechende Plasmadüse ist an den Werkzeughalter anzuordnen und entsprechend der Linearsachsen verfahrbar zu machen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Reparieren eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils, das die Schritte des Aufsetzens eines Rahmens auf das Bauteil, des optischen Erfassens einer beschädigten Struktur des Bauteils durch eine optische Erfassungseinrichtung, die an einem Werkzeughalter angeordnet ist, welcher an einer mit dem Rahmen gekoppelten, mehrachsigen Führungseinrichtung angeordnet ist, des Abtragens von Material aus dem beschädigten Bereich von dem Bauteil zum Erzeugen einer Basisfläche mit einer gewünschten Struktur und Begrenzungskanten und des lagenweisen Auftragens von Kunststoff mit Hilfe einer Kunststoffabgabeeinrichtung auf die Basisfläche, bis eine durch den aufgetragenen Kunststoff erzeugte Reparaturschicht mit der angrenzenden Oberfläche des Bauteils in einem unbeschädigten Bereich bündig abschließt.
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Das Verfahren kann ferner das optische Erfassen der Basisfläche durch die optische Erfassungseinrichtung, um die räumliche Struktur der Basisfläche nach Bearbeitung durch die Bearbeitungsvorrichtung zu erfassen, aufweisen, wobei das lagenweise Auftragen von Kunststoff in Abhängigkeit der räumlichen Struktur der Basisfläche und einer mit der Kunststoffabgabeeinrichtung erreichbaren Lagenstärke gesteuert wird.
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Weiter vorteilhaft kann das vorangehend dargestellte Verfahren auch das optische Erfassen der Reparaturschicht und eines angrenzenden, nicht beschädigten Bereichs des Bauteils, um die räumliche Struktur der Reparaturschicht und des angrenzenden, nicht beschädigten Bereichs des Bauteils zu erfassen, das Ermitteln einer überschüssigen Materialstärke der Reparaturschicht relativ zu dem angrenzenden, nicht beschädigten Bereich des Bauteils und das Abtragen der überschüssigen Materialstärke der Reparaturschicht zum Erzeugen einer homogenen Oberfläche zwischen der Reparaturschicht und des angrenzenden, nicht beschädigten Bereichs des Bauteils aufweisen.
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Wie vorangehend erwähnt kann das lagenweise Auftragen von Kunststoff das kontinuierliche oder wiederholte Abgeben von Fasern mithilfe einer Faserabgabeeinrichtung zum Herstellen einer Reparaturschicht in Form eines Faserverbundwerkstoffs aufweist. Die Fasern können einem abzugebenden Kunststoffstrom beigemengt oder durch eine Faserabgabeeinrichtung separat gelegt werden, bevor Kunststoff aufgetragen wird.
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Das Verfahren kann weiterhin das Aktivieren der Basisfläche durch ein Atmosphärendruckplasma-Verfahren nach dem Abtragen von Material und vor dem Auftragen von Kunststoff aufweisen.
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Schließlich kann, wie vorangehend bereits erwähnt, das Verfahren ferner eine nicht-zerstörende Materialprüfung der Reparaturschicht und angrenzender Bereiche mit Hilfe einer mindestens einen Sensor aufweisenden Prüfeinrichtung, die an dem Werkzeughalter angeordnet ist, aufweisen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt ein System zum Reparieren eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils.
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2a bis 2g zeigen aufeinanderfolgende Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Reparieren eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils.
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3 zeigt schließlich zum besseren Verständnis eine vereinfachte räumliche Ansicht des erfindungsgemäßen Systems.
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DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt die wesentlichen Merkmale eines Systems 2 zum Reparieren eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils, wobei das System einen Rahmen 4, eine mit dem Rahmen 4 gekoppelte, mehrachsige Führungseinrichtung 6 und einen daran angeordneten Werkzeughalter 8 aufweist, an dem eine optische Erfassungseinrichtung 10 mit zwei optischen Aufnehmern 12 angeordnet ist. Der Werkzeughalter 8 trägt weiterhin eine Kunststoffabgabeeinrichtung 14, die eine Abgabedüse 16 und eine separate oder mit der Kunststoffabgabeeinrichtung 14 gekoppelte Faserabgabeeinrichtung 18 besitzt und ferner um mindestens eine Achse senkrecht zu einer Abgaberichtung 20 der Düse 16 rotierbar ist.
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An dem Werkzeughalter 8 ist ferner eine Bearbeitungsvorrichtung 22 angeordnet, die zur Steuerung der Schnitttiefe relativ zu dem Rahmen 4 auch in Hochrichtung bewegbar ist.
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Der Rahmen 4 weist zudem eine Halterungseinrichtung 24 mit Saugnäpfen 26 auf, die dazu eingerichtet sind, den Rahmen 4 an der Oberfläche des Bauteils zu haltern. Als zusätzliche Option wäre denkbar, durch selektives Aktivieren und Bewegen der einzelnen Saugnäpfe 26 eine Bewegung des Systems 2 an der Bauteiloberfläche durchzuführen, um etwa zwei oder mehr Schadensstellen nacheinander abzuarbeiten. Die Kombination dieser Merkmale erlaubt das Ausführen des Verfahrens, wie in den nachfolgenden 2a bis 2h dargestellt.
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In 2a wird das System auf ein Bauteil 28 gesetzt, welches einen beschädigten Bereich 30 aufweist. Dieser erstreckt sich von einer Oberfläche 32 des Bauteils 28 in dessen Material hinein. Durch das Platzieren des Systems 2 auf das Bauteil 28 können die Saugnäpfe 26 an der Oberfläche 32 anhaften, so dass die eigentlichen Verfahrensschritte zum Reparieren des beschädigten Bereichs 30 initiiert werden können.
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In 2b überstreichen die optischen Aufnehmer 12 der optischen Erfassungseinrichtung 10 die Struktur des beschädigten Bereichs 30, so dass eine nicht dargestellte Steuereinheit Kenntnis darüber erlangt, welche strukturelle Ausdehnung der beschädigte Bereich 30 aufweist und hiervon beispielsweise ein 3D-Modell oder eine Näherung davon erstellen. Hierbei können die optischen Aufnehmer jeweils einen oder mehrere Betrachtungswinkel einnehmen und streifenartig oder in einem anderen Muster den beschädigten Bereich 30 überstreichen, bis ausreichend Daten für eine ausreichende Erfassung der Struktur des beschädigten Bereichs gesammelt sind.
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Zum Erfassen der Struktur kann der Werkzeughalter 8 an dem Rahmen 4 zu der Bauteiloberfläche 32 hin verfahren werden, um eine entsprechende Perspektive bzw. einen günstigen Abstand zwischen den Erfassungseinheiten 12 und der Bauteiloberfläche 32 einzustellen. Durch Verfahren des Werkzeughalters 8 kann die Erfassungseinrichtung 10 den gesamten, durch den Rahmen 4 umschlossenen Bereich des Bauteils 28 analysieren.
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Anschließend, wie in 2c gezeigt, kann die Bearbeitungsvorrichtung 22 den beschädigten Bereich 30 derart bearbeiten, dass eine glatte, bzw. homogene Basisfläche entsteht. Der Werkzeughalter 8 kann hierfür parallel zu der Bauteiloberfläche 32 verfahren werden, die Bearbeitungsvorrichtung 22 kann bevorzugt senkrecht dazu bewegt werden.
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Anschließend wird, wie in 2d dargestellt, eine homogene Basisfläche 34 generiert, die definierte Ausdehnungen sowohl parallel zu der Bauteiloberfläche 32 als auch senkrecht dazu aufweist. Die Basisfläche 34 kann sich treppenartige nach außen hin erweiternde Begrenzungskanten 40 aufweisen.
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Anschließend wird die so erhaltene Struktur durch die optische Erfassungseinrichtung 10 erneut untersucht, so dass ein exaktes, räumliches Abbild der Basisfläche 34 generiert werden kann. Dies wird in 2e dargestellt.
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Anschließend gibt die Kunststoffabgabeeinrichtung 14 lagenweise Kunststoff auf die Basisfläche 34 ab und füllt diese bevorzugt Schicht für Schicht auf. Hierzu wird der der Werkzeughalter 8 abhängig von dem erfassten Modell der Basisfläche 34 in regelmäßigen Bahnen über die gesamte Basisfläche 34 bewegt und die Kunststoffabgabeeinrichtung gibt kontinuierlich oder je nach Unterbrechung der Bahnen periodisch Kunststoff ab.
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Wie in einem Ausschnitt in vergrößerter Darstellung gezeigt, kann gleichzeitig mit der Abgabe des Kunststoffs auch das Aufbringen von Fasern 36 erfolgen. Diese werden dann bevorzugt in einer Verfahrbewegung in den Kunststoff 38 eingebettet, so dass ein faserverstärkter Kunststoff entsteht, der sich bündig an die Begrenzungskanten 40 der Basisfläche anschließt.
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Anschließend kann die Oberfläche der Reparaturschicht 42 durch die Bearbeitungsvorrichtung 22 erneut bearbeitet werden, so dass eine homogene Oberfläche resultiert. Dies wird in 2g dargestellt. Vor diesem Schritt kann eine erneute optische Erfassung der Struktur erfolgen.
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Anschließend kann das System 2 wieder entfernt werden, wie in 2h dargestellt. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, dass das System 2 einen nicht gezeigten Ultraschallsensor aufweist, der sowohl die Reparaturschicht als auch die Übergänge zwischen der Reparaturschicht und der Bauteiloberfläche 32 untersucht. Hierdurch können Kenntnisse in der vorliegenden Qualität der Reparatur erlangt werden.
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Alternativ dazu kann eine derartige Ultraschalluntersuchung auch durch separate Einrichtungen erfolgen.
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3 zeigt schließlich eine etwas vereinfachte, räumliche Ansicht des Systems 2 mit einem exemplarisch rechteckigen Rahmen 4, an dem die Führungseinrichtung 6 gelagert ist. Hierfür weisen zwei einander gegenüberliegende Rahmenelemente 44 beispielhaft jeweils eine Führungsschiene 46 auf, die als Nut in die Rahmenelemente 44 oder als aufgesetzte, separate Führungsschiene 46 ausgeführt sein kann. Darin wird ein Haltearm 48 geführt, an dem der Werkzeughalter 8 befestigt und senkrecht zu der durch den Rahmen 4 aufgespannten Ebene, d.h. in z-Richtung des angegebenen Koordinatensystems, an dem Haltearm 48 sowie entlang dessen Erstreckung, d.h. in y-Richtung, durch nicht dargestellte Antriebseinrichtungen verfahrbar ist. Durch Anordnen einer weiteren nicht dargestellten Antriebseinrichtung an dem Rahmen 4 erfolgt eine Verfahrbewegung entlang der Führungsschienen 46, d.h. in x-Richtung des angegebenen Koordinatensystems.
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Selbstverständlich kann der Rahmen 4 auch völlig anders aufgebaut sein. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn der Rahmen 4 eine ausreichende Steifigkeit aufweist, die eine hohe Wiederkehrgenauigkeit, d.h. Reproduzierbarkeit der durch den Werkzeughalter 8 erlangten Positionen zu erlauben, so dass die durch optisches Erfassen ermittelten Konturen präzise zu einer Steuerung des Kunststoffauftrags verwendet werden können.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisen“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt, und „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.