Reparieren − jetzt auch kopfüber

Forschungsprojekt zur Reparatur von Verbundwerkstoffen geht nächsten Schritt

Die Rumpf- und Flügelstrukturen moderner Großraumflugzeuge bestehen zu großen Teilen aus leistungsfähigen Faserverbundwerkstoffen (FVK). Schadhafte Stellen an deren Hautfeldern konnten lange Zeit nur unter großem Aufwand am Flugzeug oder in den Werkstätten festgestellt und repariert werden. Lufthansa Technik ändert das jetzt: Bereits 2012 wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „Rapid Repair" ein stationärer Schäftungsroboter für eine durchgängige Prozesskette zur schnellen, automatisierbaren und reproduzierbaren Reparatur von Werkstoffen aus FVK entwickelt. Im Folgeprojekt „Composite Adaptable Inspection and Repair" (CAIRE) ist es gelungen, die Technologie des stationären Schäftungsroboters für mobile Reparaturen weiterzuentwickeln. 

Der mobile Roboter kann sogar 3D-Freiformflächen erkennen. Er wird zum Schäften am Bauteil auf eine mit Saugnäpfen versehene Fixiervorrichtung gesetzt. Mithilfe einer eigens dafür entwickelten Software kann er bis zu 1.000 x 1.000 Millimeter große Flächen und dicke FVK-Strukturen bearbeiten – wie beispielsweise Flügelanschlussbereiche. Hierzu scannt er zunächst den Schaden, erfasst die Oberfläche und  berechnet sowohl die Form der Schäftung als auch die Fräsbahn. Dann fräst er das schadhafte Material heraus. Anschließend werden die Reparaturlagen zugeschnitten und in die vom Roboter geschäftete 3D-Fläche gesetzt. Das neu eingesetzte Teil wird abschließend manuell am Rumpf verklebt und ausgehärtet.

Nach umfangreichen Tests an Bauteilen und am Flugzeug mit einem Roboter-Demonstrator, konnte auch das Forschungs- und Entwicklungsprojekt „CAIRE" erfolgreich abgeschlossen werden. Dabei wurde in mechanischen Versuchen bewiesen, dass nicht nur das reproduzierbare Ausarbeiten von Schäden möglich ist, sondern auch die Klebefestigkeit durch das Verfahren gesteigert wird. Der Durchführung von Klebereparaturen an kritischen Strukturen aus FVK ist man dadurch einen großen Schritt näher gekommen. Mit Hilfe des neuen Roboters können mobile Einsatzteams nun sogar „on wing" größere Schadstellen an den Tragflächen und am Rumpf erkennen und reparieren.

Die Vorbereitungen zur Einführung eines vollständig industrialisierten Systems laufen bei Lufthansa Technik zurzeit auf Hochtouren. So wurden für die Entwicklung bereits zwei Patente angemeldet: Zum einen für die Positioniervorrichtung, die es einem einzigen Mitarbeiter ermöglicht, den Schäftungsroboter genau am Flugzeug zu platzieren. Und das völlig flexibel, überall am Flugzeug, egal ob von der Seite, mit einem Deckenkran von oben oder mithilfe einer Hubvorrichtung kopfüber. Die zweite Patentanmeldung beschreibt eine Vorrichtung sowie ein Verfahren, mit dem die Fräsgenauigkeit des Roboters deutlich erhöht werden kann.

Bis Herbst 2018 soll die stationäre Anlage nach derzeitiger Planung in den laufenden Betrieb überführt werden. Die erste Anlage wird für Strukturkomponenten im Bereich Airframe Related Components (ARC®) eingesetzt werden. Parallel arbeitet Lufthansa Technik an der Industrialisierung der mobilen Anlage. Durch den gezielten Einsatz des Schäftungsroboters lassen sich nicht nur Zeit und Kosten einsparen. Durch das neue Verfahren wird auch die Qualität deutlich gesteigert, da nun völlig Reparaturgeometrien möglich sind.