Reportage Wie Roboter bei Airbus in Hamburg den Flugzeugbau übernehmen

In Hamburg hat Airbus einen dreistelligen Millionenbetrag in eine völlig neu gestaltete Strukturmontage-Linie investiert. 20 Roboter, ein automatisches Logistik-Konzept und Laser-Vermessung läuten eine neue Ära im Flugzeugbau ein. Fabian Kühne hat sich für airliners.de umgeschaut.

Die neuen Nietroboter in der Airbus-Strukturmontage-Linie. © Airbus

Ohne Gehörschutz geht hier im Hangar 245 gar nichts. Und selbst mit den markanten gelben Stöpseln im Ohr ist die Geräuschkulisse immer noch beeindruckend. Ein Konzert aus Schlaggeräuschen, Bohrkrach und Sauglärm bietet sich jedem, der sich die fortschrittlichste aller Strukturmontage-Linien im gesamten Airbus-Konzern mal aus nächster Nähe anschauen möchte. Mehrmals pro Minute dringt ein ohrenbetäubendes tief brummendes Geräusch durch die Halle: Das Einschlagen eines Niets in den Flugzeugrumpf. Es klingt, als ob man neben einem Presslufthammer steht, der für einen kurzen Augenblick im Boden ein Stück Asphalt aufsprengt.

Es ist gar nicht so lange her, dass in dieser Halle noch Arbeiten am A380 vorgenommen wurden. Doch die Tage des Prestigeprojekts sind nun mal gezählt und so wird der freigewordene Platz für die Airbus-Erfolgsstory genutzt, die A320. Insbesondere die Langstrecken-Variante des größten A320-Familienmitglieds – der A321 Neo LR – wird stark von den Kunden nachgefragt, ist aber gleichzeitig durch den Einbau von Zusatztanks aufwändiger und somit zeitintensiver.

Um die Nachfrage zu erfüllen, setzt Airbus die Produktionsrate weiter nach oben. Werden aktuell rund 60 Maschinen dieser Flugzeugfamilie weltweit Monat für Monat ausgeliefert, sollen es 2021 bereits 63 Stück monatlich sein, so Michael Schöllhorn, der Airbus-Produktionschef.

Um noch mehr Maschinen innerhalb noch kürzerer Zeit bei gleichbleibender Qualität ausliefern zu können, wurde eine Neukonzeption des Produktionsprozesses vorgenommen. Und so ist Hangar 245, der in dieser Woche der Öffentlichkeit vorgestellt wurde, ein ganz besonderes Zukunftsprojekt für Airbus. 20 Roboter, ein innovatives Logistikkonzept, die automatische Positionierung mittels Laser-Vermessung und ein digitales Datenerfassungssystem läuten eine neue Ära des Flugzeugbaus ein.

Zukunftsprojekt für Airbus

In Hamburg werden die mittlere und die hintere Sektion sowie das Heck der A320-Flieger produziert. Per LKW werden die Schalen angeliefert. Der Großteil kommt aus dem Werk von Zulieferer Premium Aerotec in Nordenham, einer 100 prozentigen Tochter der Airbus Group.

Mittels eines Krans werden sie über den sogenannten Schalenturm in die Logistikebene im dritten Geschoss der Halle gehoben und beginnen dann ihre Reise durch die riesige Halle. Mit zunehmendem Arbeitsfortschritt geht es von Ebene zu Ebene abwärts. Am Ende dieser Reise verlassen die fertig genieteten Flugzeugrümpfe den Hangar. Es folgt die Ausrüstungsmontage, bei der die Rümpfe mit elektrischen und mechanischen Systemen versehen werden. Anschließend werden sie dann auf die Final Assembly Lines in Finkenwerder, Toulouse, Mobile und Tianjin verteilt.

An einer Einschienenbahn werden die Strukturelement durch die Hallen gefahren. Foto: © Airbus

In der Halle angekommen, werden die Schalen zur Lagerung aufgehängt und dann bei Bedarf mittels markanter roter Schienen an der Hallendecke zur nächsten Arbeitsstation gefahren. Zum innovativen Konzept der neugestalteten Material- und Teile-Logistik gehört auch ein pneumatisches Rohrtransportsystem. Durch die langen grauen Röhren, die sich von der dritten Ebene ausgehend durch die Halle schlängeln, werden gefrorene Nieten und Dichtmittel an den Fertigungsstationen bedarfsorientiert bereitgestellt.

Hohe Präzision dank Laser-Vermessung und Flex-Track-Robotern

Bevor die Schalen zu einem Flugzeugrumpf zusammengesetzt werden können, müssen sie erstmal längsseitig zusammengeführt werden. An der dafür vorgesehenen Arbeitsstation werden die Schalen nach der Taktung eingemessen. Damit die Löcher an der richtigen Stelle entstehen, sorgt eine Laserausrichtung mit einer Genauigkeit von 0,2 Millimetern dafür, dass die Schalen haargenau an der richtigen Stelle positioniert werden.

Dann kommen die sogenannten Flex-Track-Roboter zum Einsatz. Insgesamt acht dieser Geräte gibt es. Die modularen und leichten Roboter werden mittels eines Krans auf die Oberflächen der Tonnen montiert. Auf einer schwarzen Schiene fahrend erledigen sie dann auf einer Strecke von sechs Metern Länge ihre Arbeit. Dabei bohren und senken sie 1100 bis 2400 Löcher pro Längsverbindung, wobei eine Absaugvorrichtung den Bohrstaub direkt aufnimmt. Nicht nur Schnelligkeit und Genauigkeit sind Vorteile der Flex-Tracks, sondern darüber hinaus die ergonomische Entlastung der Flugzeugbauer, denen einige kniende beziehungsweise über Kopf ausgeführte Arbeitsschritte erspart bleiben.

Kuka-Roboter übernehmen viele Aufgaben parallel

Die längsseitig zusammengefügten Schalen werden anschließend in der MCA – der major component assembly – mittels Quernähten zu einem Rumpf zusammengefügt. Die drei Komponenten eines Rumpfteils werden mit einem Kran gleichzeitig angehoben und zusammengefahren. Wieder sorgt die Laservermessung mit einer Präzision von 0,2 Millimetern für die optimale Ausrichtung. Nach einzelnen Bohrtests werden die Bohrungen vorgenommen. Hier kommen auf den drei Montagelinien jeweils vier Kuka-Roboter zum Einsatz, die auf sieben Achsen operieren können.

Die orangenen Roboter wirken wie riesige Tentakel einer Krake, umschlungen von grünen, blauen und grauen Schläuchen. Am Ende des Roboterarms ist eine Art Werkzeugkiste befestigt. In diesem Endeffektor genannten Aufsatz befinden sich die Werkzeuge fürs Bohren, Senken und Einschlagen, die Absaugvorrichtung sowie der nötige Kitt zum Verbinden der Bauteile. 32 verschiedene Bits sind enthalten, die vom Roboter je nach Bedarf mittels Druckluft entnommen und eingesetzt werden können.

Kuka-Roboter im Einsatz. Foto: © Airbus

Auch an dieser Station werden die Arbeiter weniger stark belastet als bei der herkömmlichen Strukturmontage, da auch hier einige kniende und über Kopf ausgeführte Tätigkeiten entfallen. Die Roboter setzen von außen die Rumpfmittel- und Hecksektion mit dem Leitwerk zusammen, bohren, senken, dichten ab und setzen 3000 Niete pro Quernaht ein. Auf der anderen – also innenliegenden – Seite des Flugzeugrumpfs sind Airbus-Mitarbeiter, die mittels eines Farbbands genau wissen, welchen Arbeitsschritt der Roboter an welcher Stelle erledigt, um ergänzende Montagetätigkeiten vorzunehmen, und die somit quasi Hand in Hand mit dem Roboter arbeiten.

Die Firma Kuka hat in der Vergangenheit bereits den Airbus Haupt-Konkurrenten Boeing mit Robotern ausgestattet, die für den Bau der 777X genutzt werden. Auch die bereits erwähnten Flex-Tracks kommen bereits seit einigen Jahren bei Boeing zum Einsatz. Nun feiern sie also ihre Premiere in einer Airbus-Werkshalle.

Ein Roboter ersetzt fünf Arbeiter

Mehrere Hundert Arbeiter sind im Hangar 245 tätig, dennoch sind es weniger als in den anderen Strukturmontage-Hallen des Airbus-Konzerns. Denn bei der nicht-automatisierten Vorgehensweise sind teilweise bis zu sechs Mitarbeiter nötig, um einen Arbeitsschritt auszuführen, den in der neuen Halle der Roboter vornimmt, der lediglich von einem Mitarbeiter überwacht werden muss. Ein Arbeitsplatzabbau ist dennoch in naher Zukunft nicht zu erwarten, da Airbus wegen des großen Erfolgs seines A320-Programms innerhalb der vergangenen zwölf Monate gerade erst 1000 neue Mitarbeiter eingestellt hat und noch 200 weitere sucht.

An mehreren Stationen in der Halle analysieren Kameras und nachgeschaltete Software die Arbeitsprozesse: Wie lange bleiben Bauteile an einem Ort, läuft alles gleichmäßig ab, wo treten Verzögerungen auf? Dieses ständige Monitoring wird genutzt, um die Produktionsabläufe weiter zu optimieren. Dabei wird auch peinlichst genau auf den Datenschutz geachtet: Damit Mitarbeiter in der Kameraaufnahme nicht zu erkennen sind, macht ein spezielles Computerprogramm diese unsichtbar, sodass sie überhaupt nicht mehr im Bild zu sehen sind.

"Autonomous Guided Vehicle" in der Airbus-Montagehalle in Hamburg. Foto: © Airbus

Die zunehmende Digitalisierung sorgt auch dafür, dass etwa Mitarbeiter an ihren Arbeitsstationen Informationen schneller erhalten und nötige Teile sowie Werkzeuge schneller zu ihrem Bestimmungsort kommen, und zwar in genau der gewünschten Menge zum gewünschten Zeitpunkt. Autonome Fahrzeuge und mobile Arbeitsbühnen komplettieren die digitale neue Flugzeugbau-Welt. Bereits im letzten Jahr wurde ja – ebenfalls in Hamburg-Finkenwerder – eine vierte A320-Endmontagelinie in Betrieb genommen, die ebenfalls mit Roboter-Unterstützung, Laservermessung und sich selbst bewegenden Arbeitsbühnen das Tor zu einer neuen – digitalen und automatisierten – Art der Flugzeugproduktion aufgestoßen hat.

Automatisierung im Flugzeugbau ist alternativlos

André Walter, der gerade zum Geschäftsführer der Airbus Operations GmbH avancierte Hamburger Werksleiter, sieht die zunehmende Automatisierung im Flugzeugbau als alternativlos an, um die Produktionsrate weiter hochsetzen zu können. Die Vorteile der neugestalteten Strukturmontage sind für ihn klar: Die einzelnen Montageschritte werden optimiert, die Arbeitsbelastung für die Mitarbeiter wird gesenkt.

Gleichzeitig können die Arbeiter die durch die Roboterunterstützung gewonnene Zeit nutzen, um andere Aufgaben zu übernehmen, wodurch sich die Dauer des Herstellungsprozesses wiederum verkürzt. Ein bedeutender Faktor ist auch die verbesserte Ergonomie an den Arbeitsplätzen, da für die Mitarbeiter nun Tätigkeiten wegfallen, die teilweise körperlich sehr belastend waren.

© Airbus, Lesen Sie auch: Airbus zeigt neuen Roboter-Einsatz in Hamburger A320-Produktion

Airbus-Vorstand Michael Schöllhorn sah den Konzern aufgrund der zu erwartenden Entwicklung im Flugzeugmarkt ebenfalls in der Pflicht, die Art und Weise der Herstellung neu zu denken. Es geht nicht mehr nur darum, den Kunden exzellente Produkte anzubieten, sondern auch ein exzellentes Produktionssystem zu haben.

Schätzungsweise rund 39.000 Flugzeuge werden innerhalb der nächsten beiden Jahrzehnte benötigt, so Schöllhorn. Um die zu erwartende Nachfrage auch bedienen zu können, ist es unabdingbar, den Herstellungsprozess neu zu denken. Drei große Trends treiben die Luftfahrtbranche aktuell um: Die Digitalisierung, das autonome Fliegen und die Elektrifizierung. Was das Erstere angeht, so trägt Airbus mit dem Hangar 245 diesem Trend Rechnung.

Von: Fabian Kühne für airliners.de

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