Digitale Qualitätssicherung für hybride Luftfahrtantriebe im Verbundprojekt LuFo FAST

Herausforderung

Die Entwicklung und Fertigung von Komponenten für Luftfahrtantriebe erfordert höchste Präzision bei gleichzeitig deutlich verkürzten Entwicklungszeiten. Komplexe Geometrien, enge Toleranzen und variantenreiche Bauteile führen dazu, dass Fertigungs- und Prüfprozesse häufig zeitaufwendig geplant und durchgeführt werden müssen. Hier setzt das Verbundprojekt FAST an, in dem das Fraunhofer IFF neue Ansätze für durchgängig digital vernetzte und beschleunigte Prozessketten entwickelt.

FAST in der Praxis

Ziel ist es, die Entwicklungs- und Fertigungszyklen signifikant zu verkürzen und gleichzeitig eine gleichbleibend hohe Bauteilqualität sicherzustellen. Ein zentraler Hebel liegt in der konsequenten Nutzung digitaler Produktdaten. Moderne CAD-Modelle enthalten bereits heute sogenannte Product Manufacturing Information (PMI), also alle relevanten Toleranz- und Fertigungsangaben in digital interpretierbarer Form. Diese Informationen werden im Projekt erstmals systematisch genutzt, um Prüfprozesse automatisiert abzuleiten und in die Fertigung zu integrieren.

Das Fraunhofer IFF entwickelt hierfür ein hochadaptives Inline-Messsystem auf Basis robotergeführter optischer Sensorik. Die Systeme erfassen die Bauteilgeometrie berührungslos und erzeugen hochaufgelöste Punktwolken, die automatisiert mit den Soll-Daten abgeglichen werden. Die entscheidende Innovation liegt darin, dass die in den CAD-Daten enthaltenen Toleranzen direkt in Auswertealgorithmen übersetzt werden. Dadurch entfällt ein großer Teil der bislang notwendigen manuellen Messplanung.

Ein weiterer Fortschritt ergibt sich aus der Kombination realer Messungen mit virtuellen Simulationen. Messprozesse werden zunächst digital am Bauteilmodell simuliert. So lässt sich bereits im Vorfeld bestimmen, welche Sensorpositionen geeignet sind, welche Bereiche erfasst werden können und mit welcher Messunsicherheit zu rechnen ist. Auf dieser Grundlage werden optimale Messstrategien automatisch generiert und direkt in die reale Fertigung übertragen. In Verbindung mit einer automatisierten Roboterpfadplanung entstehen vollständig digital geplante und validierte Messabläufe.

Sicherheits- und Effizienzmechanismen

Für Unternehmen ergibt sich daraus ein klarer Nutzen: Die aufwendige manuelle Planung von Messprozessen wird deutlich reduziert, Prüfprozesse können schneller umgesetzt werden und die Qualitätssicherung lässt sich direkt in die Fertigung integrieren. Besonders bei variantenreichen Bauteilen in kleinen Stückzahlen eröffnet dies erhebliche Effizienzgewinne. Gleichzeitig ermöglicht die durchgängige Nutzung digitaler Daten eine transparente und adaptive Steuerung der gesamten Prozesskette.

Ergänzend werden Verfahren zur Identifikation von Bauteilen auf Basis natürlicher Merkmale entwickelt. Diese entstehen während der Fertigung und können zur eindeutigen Zuordnung von Bauteilen genutzt werden, ohne zusätzliche Kennzeichnungssysteme einsetzen zu müssen.

Ausblick und Zusammenarbeit

Mit den im Projekt FAST entwickelten Technologien entsteht eine neue Generation digitaler Prozessketten, die Entwicklung, Fertigung und Qualitätssicherung eng miteinander verzahnt. Unternehmen profitieren von kürzeren Entwicklungszeiten, höherer Prozesssicherheit und einer deutlich effizienteren Produktion komplexer Bauteile.