Von Nietrobotern und Exoskeletten: Innovationen in der Flugzeugproduktion

28.02.2019 - 12:25 0 Kommentare

Steigende Auftragszahlen, steigender Kostendruck: Flugzeugproduzenten setzen vermehrt auf Robotik und Automatisierungen. Welche Möglichkeiten bereits bestehen und an welchen Erfindungen gerade geforscht wird, zeigen die zweiten Innovation Days am Hamburger ZAL.

Ein Assistenzroboter, der für die Installation von Seitenwand-Paneele erprobt wird, auf den Innovation Days 2019 im Hamburger ZAL. - © © ZAL - Daniel Reinhardt

Ein Assistenzroboter, der für die Installation von Seitenwand-Paneele erprobt wird, auf den Innovation Days 2019 im Hamburger ZAL. © ZAL /Daniel Reinhardt

Eines vorneweg: Eine einem Quantensprung gleichkommende völlig neue Denkart in der Flugzeugproduktion ist noch Zukunftsmusik. Aber damit Hersteller selbst den Takt angeben können, treffen sich Entscheider und Forscher bei den Innovation Days, dem "Signature Event" des Zentrums für angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) in Hamburg-Finkenwerder. In diesem Jahr steht das Event unter dem Motto "Robotics and Advanced Automation".

Branchenführer wie Kuka, Festo, das Deutsche Forschungsinstitut für künstliche Intelligenz (DKFI), Siemens und Bosch diskutieren über das Potenzial von künstlicher Intelligenz, Robotern, Exoskeletten und autonomen Systemen sowie ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Luftfahrt. Schirmherr der Veranstaltung ist Thomas Jarzombek, der Koordinator der Bundesregierung für Luft- und Raumfahrt.

Roboterunterstützung bei der A320-Produktion

Der Flugzeugbau boomt. Nicht selten liegen Jahre zwischen Bestellung und Auslieferung eines Jets. Und so ist das Hauptanliegen der Flugzeugbauer wie Airbus oder Boeing, die Orderzahl schnellstmöglich abzuarbeiten. Effizienzsteigerung ist das Stichwort für das Hochfahren der Produktion. Um diese Herausforderung zu meistern, spielen Robotik- und Automatisierungsprozesse eine große Rolle.

Airbus setzt in Hamburg seit dem vergangenen Jahr bei der A320-Produktion zwei brandneue Nietroboter ein, die das arbeitsintensive und anstrengende Zusammensetzen von vorderem und hinterem Rumpf vornehmen. Die Mitarbeiter, die diese Tätigkeiten bisher ausgeübt haben, können sich vorwiegend auf Qualitätskontrolle und vereinzelte Nacharbeiten konzentrieren. Dadurch kann dieser Produktionsschritt schneller durchlaufen werden als in der Vergangenheit. Dies ist eines der eher wenigen Beispiele aus der Flugzeugbau-Praxis, bei denen bereits auf Roboterunterstützung gesetzt wird.

Innovationen in den Startlöchern

Allerdings stehen auch einige Innovationen in den Startlöchern: So lässt sich bei den Innovation Days in einer der ZAL-Hallen ein Druckroboter der Firma XYREC bewundern, der ein Muster auf die Außenhaut eines Mock-Ups druckt. Für die Großflächenlackierung ist dieser Roboter in naher Zukunft nicht vorgesehen, wohl aber für das Bedrucken kleiner oder mittelgroßer Flächen mit Schriftzügen oder Logos.

Der Vorteil: Arbeiter müssen das Flugzeug hierfür nicht aufwändig abkleben, um anschließend den Lack aufzutragen. Diese Arbeiten können auch außerhalb der Lackierhalle vorgenommen und weitere Arbeitsschritte parallel ausgeführt werden. Noch ist der Druckroboter in der Erprobung. Ein Einsatz in naher Zukunft ist jedoch denkbar.

Innovation Days 2019 im Hamburger ZAL. Foto: © ZAL, Daniel Reinhardt

Genauso ist dies bei einem Assistenzroboter der Fall, der aktuell vom Fraunhofer Institut in Zusammenarbeit mit Airbus entwickelt wird. Ziel ist es, dass die Arbeiter bei der Installation von Seitenwand-Paneelen körperlich entlastet werden und somit leistungsfähiger sind, was wiederum eine Steigerung der Effizienz bedeutet.

Auch das so genannte Exoskelett steckt in der Erprobung: Dies ist eine Art Roboteranzug, mit dem der Arbeiter eine deutliche Entlastung bei körperlich anstrengender Arbeit erfährt. Durch die Exoskelett-Unterstützung fühlt sich ein 30 Kilogramm schweres Overhead-Compartment plötzlich nur noch so an als würde es fünf Kilogramm wiegen. Das bedeutet nicht nur einen deutlichen Beitrag zur Gesundheitsvorsorge der Mechaniker, sondern auch einen höheren Output bei der Produktion.

Interaktion von Mensch und Maschine

Das Zusammenarbeiten von Mensch und Maschine steht beim Flugzeugbau bei der Entwicklung von Robotern und automatisierten Prozessen im Vordergrund. Entsprechende Produktionsmethoden aus anderen Branchen können dabei lediglich als Inspiration dienen, nicht jedoch unbedingt eins zu eins kopiert werden.

In der Automobilproduktion etwa müssen höhere Stückzahlen erreicht werden, was zu völlig anderen Fertigungsmethoden führt: Roboter führen in Produktionsstraßen viele Arbeitsschritte selbständig durch. Menschen werden in sogenannten "Safe Zones" abgegrenzt, in denen sie assistierende Arbeiten vornehmen können.

© ZAL Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung GmbH, Lesen Sie auch: "Roboter werden Menschen beim Flugzeugbau nie ersetzen" Interview

Arbeitsprozesse im Flugzeugbau sind teilweise deutlich komplexer als im Automobilbereich und dieser Komplexität muss Rechnung getragen werden. Die Idee ist, dass branchenfremde Lösungen so weiterentwickelt werden, dass sie im Flugzeugbau Anwendung finden können. Die Innovation Days mit ihren zahlreichen Präsentationen und Workshops sollen den Austausch hierüber fördern.

Umstellung von linearer auf modulare Produktion

Die große Frage ist, ob sich für künftige Flugzeuggenerationen völlig neuartige Produktionsmethoden entwickeln lassen und wie diese aussehen sollen. Lässt sich eine modulare Produktion einführen anstatt wie bisher einfach linear zu produzieren? Dies käme einem Quantensprung gleich und würde auch die Zuliefererkette revolutionieren. Bisher wird der Rumpf zusammengebaut, anschließend wird innerhalb des Rumpfes die Verkabelung vorgenommen, die Kabinenausstattung erfolgt und die Bestuhlung wird eingefügt.

Wenn dieser lineare Prozess bei der Entwicklung neuer Flugzeugtypen aufgebrochen und künftig auf modulare Produktion gesetzt wird, lassen sich auch völlig neue Formen von Automatisierung und Robotik denken. Das sind Fragen, die nicht unbedingt das Hier und Jetzt betreffen, wohl aber die Zukunft und auf diese wollen und müssen Flugzeugbauer vorbereitet sein, um Wettbewerbsvorteile zu erlangen.

Spannend wird sein, inwiefern Boeing bei der Entwicklung seines New Midsized Airplane (NMA) neue robotergestützte Wege in der Produktion gehen wird. Eins ist klar: Wie auch in anderen technischen und gesellschaftlichen Bereichen werden Automatisierung und Robotik mehr und mehr in der Luftfahrzeugfertigung Einzug halten.

Von: Fabian Kühne für airliners.de
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