Flugzeugteile wie Triebwerkverkleidungen werden bei Wartungsarbeiten regelmässig neu lackiert. Dazu muss die bestehende Lackschicht zuerst entfernt werden. Dies erfolgte bis anhin mit chemischen Mitteln oder manuell mit der Schleifmaschine. Ein neu entwickeltes Sandstrahlverfahren der Firma Sappi verwendet Maisstärke, die mittels Druckluft durch eine Düse auf die lackierte Oberfläche geblasen wird.

Dieses Verfahren setzt aber voraus, dass die Düse mit konstanter Geschwindigkeit in immer gleichem Abstand über die Oberfläche geführt wird. Denn insbesondere bei Teilen aus Faserverbundstoff liegen nur wenige Mikrometer zwischen der sauberen Lackentfernung und einer kostspieligen Beschädigung der Kunstharzoberfläche.

Im Eurostars-Projekt «Ecostrippair» haben Forschende der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) School of Engineering deshalb eine halbautomatische Lösung für diese Präzisionsarbeit entwickelt.

«Die geforderte Präzision ruft natürlich einen Roboter auf den Plan», sagt Projektleiter Marcel Honegger vom ZHAW-Institut für Mechatronische Systeme. «Wir haben aber keinen vollautomatischen Roboter programmiert, sondern ein System geschaffen, in dem die Arbeitenden den Roboter als intelligentes Werkzeug – quasi als hochpräzisen verlängerten Arm – benutzen.»

Der Roboter wird zu jeder Zeit von Menschenhand gesteuert. Dazu haben die ZHAW-Forschenden eine kompakte Bedienkonsole basierend auf einem Tablet-Computer entwickelt. Der Benutzer bringt den Roboterarm mit der aufgesetzten Sandstrahldüse manuell in die Ausgangsposition. Der Roboter regelt sowohl die Ausrichtung als auch den Abstand der Düse zur Oberfläche selbständig und steuert die Geschwindigkeit.

Der Roboter bewegt das Sandstrahlsystem gleichmässig an der Flugzeugoberseite entlang. Ausgerüstet mit Kraft- und Distanzsensoren meistert er auch gekrümmte Oberflächen. «Dank der hohen Präzision entfernt das System ausschliesslich den Lack, während die darunterliegende Oberfläche des Bauteils geschont wird», so Honegger. «Darüber hinaus geht der Prozess effizienter und auch ökologischer vonstatten.» Dabei werden keine Chemikalien eingesetzt, sondern ausschliesslich Maisstärke. Diese befindet sich in einem geschlossenen Kreislauf und durchläuft mehrfach die Düse. «Nicht zuletzt werden auch die Anwender vom neu entwickelten System profitieren, entlastet es doch die körperliche Arbeit immens», sagt der ZHAW-Forscher.

Damit die Sicherheit im Arbeitsbereich des Industrieroboters zu jeder Zeit gewährleistet ist, verfügt das System über eine zweite Steuerung, die ausschliesslich der Überwachung dient. «Sensoren kontrollieren sämtliche Winkel und Geschwindigkeiten», so Honegger. «Treten Unregelmässigkeiten auf, wird das System unmittelbar automatisch gestoppt.» Erste Tests im Robotiklabor der ZHAW sind erfolgreich verlaufen. Nun soll das System bei der Air France getestet werden. Für Marcel Honegger wären neben der Flugzeugindustrie beispielsweise auch Anwendungen in der Eisenbahnbranche denkbar.