Hintergrund

Wenn Nano-Roboter durchs Triebwerk krabbeln

11.01.2019 - 14:54 0 Kommentare

Rolls-Royce hat mit seiner “Intelligent-Engine-Initiative” großes vor. Zu den Ideen gehören nicht nur ausschwärmende Mini-Roboter: In Zukunft sollen Triebwerke durch Datenanalysen zuverlässiger werden.

Ein mit rund fünf Zentimetern noch viel zu großer Prototyp eines Rolls-Royce-Nano-Roboters. - © © Rolls-Royce -

Ein mit rund fünf Zentimetern noch viel zu großer Prototyp eines Rolls-Royce-Nano-Roboters. © Rolls-Royce

Rolls-Royce arbeitet schon lange an dem Konzept der "Intelligent Engine" - nach Eigendarstellung des Triebwerksherstellers sogar schon seit mehreren Jahrzehnten. Allerdings gibt es dieses eine "intelligente Triebwerk" gar nicht: Bei dem Konzept handelt es sich vielmehr um eine stetige Annäherung an einen irgendwann zu erreichenden Idealzustand. Zu dem Konzept der intelligenten Triebwerke gehören dabei viele verschiedene Einzelentwicklungen. Manche liegen in ferner Zukunft, andere sind bald Realität.

Referenz der Entwicklung der "Intelligent Engine" sind bei Rolls-Royce derzeit die neuen Pearl-15-Motoren. Es sind die modernsten Triebwerke, die der Triebwerksbauer im eigenen Haus hat. Ab 2019 werden diese in die Serienproduktion überführt. Die neuen Strahltriebwerke werden in Dahlewitz nahe Berlin produziert und anschließend an Bombardiers Business-Jet-Sparte geliefert.

Diese Triebwerke sammeln zahlreiche Daten. Grobe Zahlen nannte das Unternehmen aber nur für die Trent XWB-Triebwerke, die bereits im A350 zum Einsatz kommen, dort sind es mehrere Dutzend Megabyte pro Flugstunde für jedes einzelne Triebwerk. Da die Onlineverbindung beispielsweise via Satellit noch teuer ist, stellt ein direkter Upload während des Flugs also durchaus einen unangenehmen Kostenfaktor dar. Darum werden heute oftmals nur ausgewählte Daten aus dem Flug an den Boden übermittelt. Bei älteren Triebwerken werden die Daten grundsätzlich am Boden heruntergeladen.

Die Daten müssen ausgewertet werden

Doch das reine Sammeln macht noch keine Intelligent Engine. Die Rohdaten müssen erst einmal in einen Kontext gebracht, also ausgewertet werden. Hier hat sich Rolls-Royce ein eigenes, mittlerweile wichtiges Geschäftsfeld durch Serviceverträge aufgebaut. Mit Geld erkauft sich der Flugzeugbesitzer also den Service der Auswertung der Daten durch die Algorithmen, die der Triebwerkshersteller entwickelt hat.

Das Versprechen an den Kunden: Eine möglichst hohe Zuverlässigkeit und geringe Standzeiten durch Ausfälle. Im Zweifel schickt Rolls-Royce als Service-Dienstleister noch vor Ankunft eines betroffenen Flugzeugs die Ersatzteile oder Mechaniker zum Zielort. Die Intelligenz liegt also noch nicht im Triebwerk sondern in den Produkten "Corporate Care" für die Pearl-15-Triebwerke beziehungsweise "Total Care" für Trent-XWB-Triebwerke.

© dpa, Patrick Pleul Lesen Sie auch: Rolls-Royce startet Zentrum für künstliche Intelligenz

Predictive Maintenance, also die vorausschauende Wartung, ist ein wichtiger Teil der Intelligenz. Statt ein Teil erst bei einem erkennbaren Defekt auszutauschen, werden Hinweise genutzt, die auf einen kommenden Defekt hindeuten können. Ungewöhnliche Vibrationen könnten zusammen mit vielen anderen Sensordaten etwa ein Hinweis auf einen baldigen Ausfall sein. Der Vorteil: Ein Teiletausch kann in ein planbares Wartungsfenster vorverlegt werden, auch wenn das Teil vielleicht noch gar nicht getauscht werden müsste.

Das Interessante ist, dass Rolls-Royce dabei die Eigenschaften und Auffälligkeiten eines Triebwerkes mit vielen anderen vergleichen kann. Zeigt sich bei mehreren Triebwerken ein Muster, das später zu einer Störung wird, kann Rolls-Royce bei einem anderen Kunden bereits bei der Mustererkennung lange vor einer Störung reagieren. Hier liegt die Macht des Sammelns der Daten. Allenfalls große Fluggesellschaften können die ihnen gehörenden Daten auf einem ähnlich hohen Niveau auswerten, wie der Hersteller des Triebwerks. Wer hingegen nur wenige Jets besitzt, der wird das eher Rolls-Royce überlassen.

Durchrechnen statt konstruieren

Was jetzt zunächst bei den Businessjet-Triebwerken eingeführt wird, soll bei den Großtriebwerken für die kommerzielle Luftfahrt ebenfalls weitergehen. Rolls-Royce erwähnte in dem Zusammenhang vor allem die "Ultrafan"-Triebwerke, also die übernächste Generation von Strahltriebwerken für kommende Neuentwicklungen von Airbus oder Boeing ab dem Jahr 2025. Hier arbeitet das Unternehmen auch verstärkt mit neuen Software-Lösungen.

In der Vorphase kann Rolls-Royce beispielsweise bereits jetzt zahlreiche Konstruktionsvarianten durch Computermodelle vorausberechnen, ohne tatsächlich ein Triebwerk bauen zu müssen. Die Modelle sind so genau und schnell zu berechnen, dass sich hunderte von Varianten in jeweils wenigen Minuten durchprobieren lassen, um das Optimum für eine Neuentwicklung zu finden. Zuvor war das ein Prozess, der Monate brauchte, weswegen weniger Varianten durchgespielt wurden. Das heißt aber nicht, dass Rolls-Royce jetzt hunderte Triebwerksvarianten produziert. Stattdessen wird weiter auf modulare Konzepte gesetzt. Das Problem sind die nachgelagerten Entwicklungsphasen, die weiter viel Zeit brauchen. Diese sollen später ebenfalls mit modernen Algorithmen beschleunigt werden.

In Zukunft können sich Triebwerke selbst warten

Bei Rolls-Royce wird aber nicht nur an Effizienz der Triebwerke und an der Datenauswertung gearbeitet. Eine weitere Initiative des Herstellers ist vor allem für das Thema Wartung wichtig. Dabei geht es zum einen um der Einsatz von Robotern und zu anderen um die Entwicklung neuer Systeme für künstliche Intelligenz.

In der Zukunftsvision reparieren und warten sich Triebwerke nämlich selbst. Dazu wandert ein schlangenförmiger Roboter selbst durch das Triebwerk und übernimmt Aufgaben wie Analyse und Fehlerbehebung. Allerdings ist er für viele Situationen zu groß. Feinere Reparaturen sollen darum mehrere Kleinstroboter übernehmen, die für diesen Zweck vom schlangenförmigen Wartungsroboter mitgeführt werden:

Rolls-Royce | SWARM robots from Rolls-Royce on Vimeo.

Während der Schlangenroboter laut Rolls-Royce sogar schon schon in Form eines Endoskops existiert mit dem Techniker schwer zu erreichende Stellen reinigen können, gibt es die Mini-Roboter noch nicht. Aber Rolls-Royce hat laut eigenen Aussagen bereits rund fünf Zentimeter große Prototypen im Labor, was für den praktischen Einsatz noch zu groß ist. In den nächsten fünf bis zehn Jahren soll es aber soweit sein.

Wenn diese Nano-Roboter dann tatsächlich eines Tages vorn aus der Schlange herausgelassen und später wieder eingesammelt und dabei sogar gezählt werden, ist wieder ein großer Schritt hin zum intelligenten Triebwerk gelungen.

Von: as
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