Robot programmerar om sig själv under drift

Flygplansmotorer blir lättare och billigare med en ny metod som förenklar tillverkningen. En självlärande robot bygger upp detaljer genom att lägga smält metalltråd i lager på lager. Roboten justerar sina rörelser under processens gång för att kompensera för störningar.

Den nya tillverkningsmetoden kallas robotiserad metalldeponering och har utvecklats av forskare på Högskolan Väst i Trollhättan. Flera företag har varit samarbetspartners, framför allt Volvo Aero. Den 23 mars doktorerar Almir Heralic på metoden. Han disputerar vid Chalmers [Ref 1], men disputationen äger rum på Högskolan Väst [Ref 2] där han är anställd.

Almir Heralic har skapat ett helt automatiserat system för den nya tillverkningsmetoden. Metalltråden smälts med fiberlaser av samma typ som används för svetsning. Med hjälp av en CAD-ritning programmeras robotbanan och processparametrarna ställs in. Roboten lägger smält metalltråd i strängar sida vid sida och lager på lager, men oundvikliga temperaturvariationer ger störningar.

– Värmen kan göra att smältan flyttar på sig. Du får gropar som beror på temperaturvariationer och dessa gropar måste du ta hand om, säger Almir Heralic.

Processen behöver justeras under gång och för det krävs sensorer som ger information om vad som händer. Den intensiva hettan från fiberlasern gör att de flesta tänkbara sensorer smälter, men Almir Heralic har hittat lösningar. Feedbacksystemet innehåller bland annat kameror och en laserscanner som registrerar höjden på lagren på en tiondels millimeter när. Justeringarna av processen kan utföras av en operatör som övervakar den. Det är så här Volvo Aero använder metoden i sin produktion idag. Men Almir Heralic har gått ett steg längre.

– Jag har lyckats få roboten själv att faktiskt lära sig av processen med hjälp av feedback från sensorerna, säger han.

Roboten programmeras alltså om automatiskt under processens gång med ledning av input från sensorerna. Styrsystemet justerar också processparametrarna. Det automatiska systemet har visat sig vara bättre än människan på att anpassa processen.

Robotiserad metalldeponering ger flera fördelar för Volvo Aero när de tillverkar komplexa komponenter till flygmotorer. Istället för att låta gjuta stora komponenter med utstickande detaljer kan man idag smida dem eller tillverka dem i plåt. De utstickande detaljerna byggs på med metalldeponering. Detta pressar ner kostnaderna och gör motorerna lättare, vilket i sin tur håller nere bränsleförbrukningen i flygplanen.

Almir Heralics avhandling:
Monitoring and Control of Robotized Laser Metal-Wire Deposition

För mer information, kontakta:
Almir Heralic, Högskolan Väst, 0705-776042,almir.heralic@hv.se ” href=”mailto:almir.heralic@hv.se”> almir.heralic@hv.se