Prüftechnik | An Turbinen und Flugzeugrumpfschalen befinden sich unzählige Anbauteile, Schrauben und Nieten. Die korrekte Montage überprüfen Werker bislang manuell. Diese ermüdende, fehlerträchtige Aufgabe soll nun ein automatisches Prüfsystem vom Fraunhofer IFF übernehmen.
Passagierflugzeuge wie der Airbus A380 sind individuelle Einzelstücke. 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 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 Flugzeugs zusammen. Bis zu 2500 Anbauteile müssen jeweils überprüft werden. Die Fehlerkontrolle ist aufwendig und eine nachträgliche Korrektur extrem teuer.
Künftig bekommen die Werker eine 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 GmbH. Die Technik wurde bereits in ersten Pilotsystemen in der Praxis getestet. Dabei wurden alle montierten Anbauteile und Fügeverbindungen an Flugzeugrumpfschalen selbstständig geprüft.
Das System besteht aus einen Roboterarm, der mit einem eigens entwickelten Sensorkopf verbunden ist. Der Kopf ist mit Bildsensoren und 3D-Sensoren ausgestattet und fährt automatisch alle relevanten Prüfmerkmale an den Rumpfschalen ab. Die Zahl der Merkmale liegt dabei zwischen 1000 und 5000. Von allen Positionen erzeugen die Sensoren zuverlässige Daten über den Montagezustand der realen Anbauteile. Die dafür notwendigen 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.
Während der Prüfung überlagert das System die realen Messdaten mit den virtuellen Vorgaben. Stimmen Messdaten und virtuelle Vorgaben überein, dann sind die Bauteile richtig montiert und werden vom System virtuell mit Grün als fehlerfrei markiert. Findet es Unstimmigkeiten, werden sie rot markiert, bei Unklarheiten gelb. In einem Prüfprotokoll, das sich ähnlich interaktiv bedienen lässt wie eine App, kann der Werker sich verschiedene Auswertungen anzeigen lassen. Das System liefert dabei nicht nur die Fotos der Bauteile, sondern auch die Koordinaten. So lässt sich das zu überprüfende Bauteil schnell wiederfinden.
Das digitale Prüfsystem ist nicht nur zuverlässiger als eine manuelle Kontrolle, sondern auch deutlich schneller. Etwa 5 s dauert die Bildaufnahme, weitere 5 s die Auswertung pro Position. Statt 8 bis 12 h braucht das System nur etwa 3 h, um den richtigen Sitz jedes Teils zu überprüfen. (ub) •
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