Hand in Hand mit dem Roboter

"AutoRep": Vollautomatisierte Prozesskette zur Reparatur von Triebwerksbauteilen

Triebwerksbauteile sind wahre Meisterwerke, denn sie müssen im Flugbetrieb unterschiedlich hohen thermischen und mechanischen Belastungen standhalten. Dennoch können – neben dem üblichen Verschleiß – individuelle Schadstellen wie beispielsweise kleine Risse entstehen, die im Rahmen der Triebwerksüberholung nur unter hohem Aufwand detektiert und repariert werden können. Mit Hilfe der Erkenntnisse aus dem Forschungsvorhaben „AutoInspect" konnte Lufthansa Technik die mehrstufigen und energieintensiven Prüfprozesse bereits automatisieren und auf einen einzigen Prozessschritt reduzieren. Außerdem lassen sich jetzt alle gewonnenen Messergebnisse vollständig reproduzieren und vor allem auch für weitere teilautomatisierte Reparaturprozesse nutzen. 

  • 2015 AutoRep Milling Robot
    Fräsroboter
  • 2015 AutoRep Milling Robot close
    Der Fräsroboter trennt die schadhaften Bereiche aus dem Bauteil.
  • 2015 AutoRep Welding Robot Employees
    Schweißroboter
  • 2015 AutoRep Welding Robot close
    Der Laser-Schweißroboter die Reparatur aus.
  • 2015 AutoRep Welding Robot
    Die Reparaturroboter werden überall dort zum Einsatz kommen, wo eine hohe Prozesssicherheit und Produktivität gefordert ist.

Im Folgeprojekt „AutoRep" konnte Lufthansa Technik nun neue innovative Fertigungsverfahren und eine intelligente Automatisierungstechnik entwickeln. Dadurch sollen in Zukunft manuelle Reparaturprozesse durch eine automatisierte adaptive Prozesskette unterstützt werden: Hierzu wurden in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Flugzeug-Produktionstechnik der TUHH (IFPT) und dem Fraunhofer Institut für Lasertechnik (ILT) zwei Roboter zum Fräsen und Schweißen schadhafter Bauteile entwickelt. Der Partner BCT Steuerungs- und DV-Systeme GmbH zeigte sich für die Bahnplanung und den Datentransfer verantwortlich, während sich die IBG Technology Hansestadt Lübeck GmbH der Gesamtanlagenintegration und die TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH der schweißtechnischen Systemintegration widmete.

Zunächst werden durch das automatisierte Inspektionsverfahren „AutoInspect" alle Schäden und Verformungen am Bauteil mithilfe optischer Messtechnik, die von einem Roboter geführt wird, digital erfasst. Alle gewonnenen Schadensdaten werden dabei automatisch dokumentiert und zur Reparatur zunächst auf den Fräsroboter und von da aus auf den Schweißroboter übertragen. Anschließend trennt der Fräsroboter die schadhaften Bereiche (sogenannte Flicken, englisch: Patches) aus dem Bauteil heraus. Die Genauigkeit des Fräsroboters konnte innerhalb des Projektes deutlich gesteigert werden. Danach führt der Laser-Schweißroboter die Reparatur aus. Neben Patches können auch Risse durch die Autorep-Prozesskette automatisch instand gesetzt werden. Dabei wird mittlerweile auf die Fräsbearbeitung der Risse vor dem Schweißen vollständig verzichtet.

Während des Forschungsprojektes hat sich herausgestellt, dass hochgradig individuelle Reparaturschritte, die besonderes Geschick erfordern und selten auftreten, manuell besser durchgeführt werden können als von einem Roboter. Daher werden Arbeiten wie beispielsweise das Einsetzen großflächiger Patches an Brennkammerbauteilen auch in Zukunft weiterhin von qualifizierten Mitarbeitern durchgeführt. Die Reparaturroboter werden hingegen überall dort zum Einsatz kommen, wo eine hohe Prozesssicherheit und Produktivität gefordert ist und Mitarbeiter aus ergonomischen Gesichtspunkten entlastet werden können. Die automatisierte Prozesskette soll zunächst für Reparaturen an Brennkammerbauteilen wie dem Outer Liner des CFM56-5B/-7B Triebwerksmusters, anschließend an allen rotationssymmetrischen (beispielsweise Cases) und später auch an nicht-rotationssymmetrischen Teilen (beispielsweise Fan Blades) des Triebwerkes mit komplexen Geometrien zum Einsatz kommen.

Mit der Umsetzung der Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt „AutoRep" konnte Lufthansa Technik gleichsam Roboter wie Mitarbeiter in den teilautomatisierten Reparaturprozess einbinden. Mitarbeiter werden durch den Einsatz von Robotern nicht nur von monotonen Routinearbeiten entlastet, sondern stärker überall dort eingebunden, wo ein hohes Maß an manuellen Fähigkeiten, Kreativität und Flexibilität erforderlich ist. So macht der Mensch nur noch das, was er ohnehin am besten kann und bleibt als ein wesentlicher Teil der neuen adaptiven Prozesskette auch weiterhin unentbehrlich.

Dank der erfolgreichen Entwicklung einer automatisierten adaptiven Prozesskette werden Prozesszeiten verkürzt, die Produktivität gesteigert und die Reparaturqualität weiter verbessert. Darüber hinaus könnten auch viele andere Bereiche bei Lufthansa Technik von der neuen Automatisierungstechnik profitieren; denn alle Daten lassen sich grundsätzlich auch auf andere Anlagen und Prozesse übertragen und gewinnbringend anwenden. Und die Originalhersteller könnten die Daten aus dem Inspektions- und Reparaturprozess für ihre zukünftige Arbeit nutzen. Nach Abschluss des Forschungsprojektes bis Ende 2015 soll die Industrialisierung der Ergebnisse, also die Überführung in den operativen Betrieb, erfolgen.