Sensoren übernehmen Prüfung im Flugzeugbau

Ein Airbus A350 dient einem oberösterreichischen Forschungsunternehmen als Modellobjekt. Ein neues Verfahren ersetzt menschliche Überprüfung und beschleunigt die Produktion.

Natürlich, um Sicherheit geht es in jedem Verkehrsmittel. Aber in einem Jet, ob unter den Wolken oder über diesen in mehreren 1000 Metern Höhe, ist höchste Präzision der einzige Garant, dass man wohlbehalten – und lebend – wieder auf die Erde zurückkommt. In dem 2016 gestarteten, von der EU gestarteten „Horizon 2020“-Projekt geht es eben um die fehlerfreie Produktion und um integrierte Methoden zur Qualitätssicherung von Verbundbauteilen, die in der Luftfahrt eine zentrale Rolle spielen.

Sieben europäische Partner sind an der Entwicklung beteiligt, Koordinator ist das außeruniversitäre Forschungsinstitut Profactor mit Sitz im oberösterreichischen Steyr. Mit 74 Mitarbeitern konzentriert sich die Forschung auf industrielle Assistenzsysteme und auf die additive Mikro-/Nano-Fertigung. Die Entwicklung erfolgt in Zusammenarbeit mit Airbus Defence and Space (eine Firma im Airbus-Konzern). Daher diene auch der Airbus A350 als Modellobjekt, sagt Projektkoordinator Christian Eitzinger, Leiter des Departments Machine Vision bei Profactor. Der Großteil der einzelnen Teile eines modernen Flugzeugs ist aus leichten Kohlefaser-Verbundbauteilen („Carbon“) gefertigt, so der Flugzeugrumpf, Teile der Flügel und andere Strukturbauteile.

Diese Bauteile werden in komplexen Ablege- und Aushärtungsprozessen hergestellt. Die Verbundbauteile bestehen aus vielen Schichten Karbonfasern, die in Kunstharz getränkt und anschließend unter Druck und bei hohen Temperaturen ausgehärtet werden. Derzeit wird jeder einzelne Produktionsschritt beobachtet und überprüft. Das ist, so Eitzinger, personell und zeitlich aufwändig, außerdem muss während der Prüfung der einzelne Bauteil in der Maschine verbleiben und blockiert somit den laufenden Produktionsprozess. Die abschließende Ultraschallprüfung zeige zudem, dass nicht alle Defekte sofort erkannt werden, sagt der Mathematiker und Mechatroniker. Die nun angepeilte Weiterentwicklung: „Wir führen die Prüfung Prozess durch.“

Im Fokus der Entwicklung bei Profactor stehen Sensoren, die in der Produktion den Ablegeprozess kontinuierlich mitverfolgen. Beim Aushärteprozess werden die Sensoren direkt im Bauteil angebracht. Sie überwachen den mehrere Stunden dauernden Vorgang. Dabei sollen spezielle Simulationsmodelle die Festigkeit des Bauteils auf Basis des jeweiligen Ist-Zustands anzeigen.

Die Förderung der ZAero-Forschung erfolgt über das EU-Programm für Forschung und Innovation „Horizon 2020“. Als österreichische Kontaktstelle begleitet die Forschungsförderungsgesellschaft FFG die von „Horizon 2020“an österreichische Institute vergebenen Projekte. Für Christian Eitzinger könnte freilich die Umsetzung der Entwicklung schon in wenigen Jahren erfolgen. So zeichnet sich die Anwendung der per Sensorik gesteuerten Qualitätssicherung schon bei der Produktion des Airbus A320neo ab dem Jahr 2020 ab. direkt im