Fraunhofer IFF Robotergeführter Sensor entlarvt kleinste Fehler bei Flugzeugen

Sei es an Flugzeugrumpfschalen oder bei Turbinen: An ihnen befinden sich Tausende von montierten Anbauteilen, Schrauben und Nieten. Die korrekte Montage überprüfen Werker bislang manuell – eine ermüdende Aufgabe, bei der Fehler schnell übersehen werden können. Forscher des Fraunhofer IFF stellen nun auf der Automatica 2014 ein automatisiertes Prüfsystem vor, das Prüfaufgaben an Flugzeugen künftig übernehmen kann.

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Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Passagierflugzeuge wie der Airbus A380 sind individuelle Einzelstücke. Darin unterscheiden sie sich kaum von anderen Investitionsgütern wie Sondermaschinen oder Anlagen. Jede Fluggesellschaft legt Wert auf eine individuelle Innenausstattung und lässt die Flieger an ihre speziellen Bedürfnisse anpassen. Während die eine Airline möglichst viele Sitzreihen unterbringen möchte, setzt die andere auf Komfort und gestattet den Passagieren etwas mehr Beinfreiheit. Ebenso sieht es etwa mit Monitoren, Gepäckfächern und Lüftungsanlagen aus. All diese Wünsche führen zu einer individualisierten Produktion mit Tausenden Klein- und Kleinstelementen, die an den jeweiligen Großbauteilen stets aufs Neue positioniert und montiert werden müssen.

Das macht die Montage und anschließende Qualitätskontrolle sehr schwierig. Die Werker entnehmen die Vorgaben dafür aus Papierunterlagen und gleichen manuell Stück für Stück ab. Bei einem Flugzeug wie dem A380 beispielsweise ist die Zahl der zu prüfenden Teile gigantisch. Bis zu 40.000 Nieten halten jede der zwanzig Rumpfschalen eines Flugzeuges zusammen. Bis zu 2.500 Anbauteile müssen jeweils auf Richtigkeit überprüft werden. Die Fehlerkontrolle ist aufwendig, eine nachträgliche Korrektur mitunter extrem teuer.

Robotergeführter Sensor vergleicht Bauteile mit CAD-Daten

Künftig erhalten die Werker Unterstützung bei der Fehlerkontrolle. Ein automatisches Prüfsystem spürt die Fehler im Montageprozess zuverlässig auf. Entwickelt haben es Forscher des Fraunhofer IFF im Auftrag des Flugzeugbauers Premium Aerotec. Die Technologie wurde in ersten Pilotsystemen in der Praxis getestet, wo sie alle montierten Anbauteile und Fügeverbindungen an Flugzeugrumpfschalen selbstständig prüft.

Das System besteht aus einen Roboterarm, der mit einem eigens entwickelten Sensorkopf verbunden ist. Der Kopf ist mit Bildsensoren und 3D-messenden Sensoren ausgestattet und fährt automatisch alle relevanten Prüfmerkmale – zwischen 1.000 und 5.000 Stück – an den Rumpfschalen ab. Von allen Positionen erzeugt er absolut zuverlässig hochauflösende Messdaten über den Montagezustand der realen Anbauteile. Die dafür benötigten Informationen entnimmt das System den vorliegenden 3D-CAD-Daten für die Rumpfschale. Sie geben das Soll-Ergebnis vor und beinhalten zugleich alle Koordinaten der Prüfpositionen. Aus diesen Daten erstellt das System zugleich virtuelle Messdaten der Prüfmerkmale – in Form von synthetischen Bildern und 3D-Punktwolken. Jede Fügeverbindung und jedes einzelne Anbauteil ist darin exakt repräsentiert.

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