Aufbau einer Entwicklungsplattform für die Digitalisierung des Produktionssystems im Faserverbundleichtbau

Am 1. Juni 2021 startete das Projekt „LaiLa“ als Kooperation des Laboratoriums für Fertigungstechnik (LaFT), der Professor für Automatisierungstechnik sowie der Professur für Informatik im Maschinenbau der Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg und des Composite Technology Centers / CTC GmbH (An Airbus Company). Im Rahmen von „LaiLa“ soll Produktion durch Digitalisierung in Form modellierter, vernetzter und durch Künstliche Intelligenz (KI)- sowie Maschinelles Lernen (ML) unterstützter Produktionssysteme wesentlich effizienter gestaltet werden. Die zentrale Idee von „LaiLa“ ist es, durch den Aufbau eines Reallabors für intelligente Leichtbauproduktion am CTC einen in alle Richtungen wirkenden Wissenstransfer aus Grundlagenforschung, anwendungsnaher Forschung und Entwicklung sowie industrieller Anwendung in der Luftfahrt zu ermöglichen. In der Forschungsgruppe von Professor Wulfsberg (LaFT) werden folgende drei Themen erforscht.

Das robotergestützte kontinuierliche Ultraschallschweißen

Das robotergestützte kontinuierliche Ultraschallschweißen von thermoplastischen Composites ist eine vielversprechende Technologie für zukünftige Flugzeuggenerationen und wird bei Airbus als eine der wichtigsten Schweißtechnologien für die Integration von Profilen und dem Schließen von langen Nähten betrachtet. Die Qualität des Schweißens ist jedoch von verschiedenen Faktoren abhängig. Als Einflussfaktoren spielen die Prozessparameter, Schweißbahngenauigkeit und die orthogonal zur Schweißnaht gerichtete Vibration eine sehr entscheidende Rolle. Um die angeforderte Qualität und Toleranzansprüche bei einem automatisierten Ultraschallschweißprozess zu erfüllen, müssen die relevanten Faktoren inline überwacht und die Abweichungen korrigiert werden.

Nutzen von Digitalen Zwillingen in Produktionsunternehmen

Eines der vielversprechenden Konzepte im Kontext von Smart Factory und Industrie 4.0 ist der Digitale Zwilling (Digital Twin). In den letzten Jahren ist die Zahl der wissenschaftlichen Veröffentlichungen zu diesem Thema exponentiell gestiegen. Gleichzeitig starten viele Unternehmen, insbesondere große Konzerne, Initiativen, um das Potenzial der Digitalen Zwillinge zu erkunden. Allerdings ist der durch Digitale Zwillinge geschaffene Nutzen in der Regel unklar und nicht greifbar. Die Forschung am LaFT soll einen Beitrag dazu leisten, den Mehrwert von Digitalen Zwillingen greifbarer zu machen. Darüber hinaus sollen im Rahmen einer Dissertation Handlungsfelder identifiziert werden, die für eine möglichst erfolgsversprechende Implementierung von Digitalen Zwillingen in Fertigungsunternehmen zu berücksichtigen sind.

Modularisierung von Produktionssystemen in der Luftfahrtindustrie

Produktionsanlagen in der Luftfahrtindustrie besitzen lange Lebenszyklen. Es handelt sich bei Ihnen zumeist um Sondermaschinen, die nach Kundenanforderungen individuell hergestellt werden. Erklärtes Ziel des Projekts ist es, unter anderem die modulare Gestaltung von Produktionssystemen im Kontext der spezifischen Anforderungen der Branche zu evaluieren. Diese werden dabei anstelle eines monolithischen Blocks in einzelnen eigenständigen Modulen geplant, erstellt und betrieben. Betrieb und Wartung sowie Verbesserung und Umnutzung von Teilen des Systems können dabei voraussichtlich maßgeblich verbessert werden. Die Evaluierung der theoretischen Erkenntnisse erfolgt im Projekt LaiLa experimentell auf Basis der projekteigenen Modellfabrik am Standort des Projektpartners CTC GmbH in Stade.

Das Projekt wird gefördert durch das Zentrum für Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr / dtec.bw (https://dtecbw.de/home/forschung/hsu/projekt-laila).