Flugzeugmontage

Flugzeugbau an der Straße

Flugzeuge werden in großen Montageanlagen zusammengebaut. Doch die Errichtung solcher Anlagen ist sehr aufwändig. Immerhin sind Flugzeugbauteile sehr groß – bereits einzelne Rumpfsegmente sind mehr als zehn Meter lang. Dennoch müssen sie hochpräzise im Jet verbaut werden. Bei der Montage tolerieren die Flugzeugbauer Abweichungen von maximal 0,2 Millimeter – und das bei Komponenten, die mehrere Tonnen wiegen. Um die gewichtigen Bauteile genau in Position zu bringen, setzen die Produzenten deshalb auf massige Fabrikationsanlagen – Montagezellen genannt. Das sind große Bögen, die wie Containerbrücken auf Stahlschienen und schweren Betonfundamenten über den Rumpf hinweggleiten und beispielsweise Aluminiumteile nieten. Diese Montagezellen sind teuer und müssen für jeden Flugzeugtyp neu angefertigt werden. Nun haben Fraunhofer-Forscher eine flexible Montagestraße konzipiert, in der Roboter wie in der Automobilproduktion ans Werk gehen: Flugzeuge sollen künftig von einem Ensemble aus vielen kleinen Industrierobotern mechanisch bearbeitet und zunehmend auch geklebt werden. Ein solches Vorgehen macht dann Montagezellen entbehrlich. Rumpfsegmente und Seitenleitwerke oder Tragflächen gleiten dabei auf einer Art Fließbandschlitten an den einarmigen Robotern vorbei, die nacheinander an verschiedenen Stationen kleben, bohren und fräsen. Natürlich muss auch eine solche Anlage auf einen neuen Flugzeugtyp abgestimmt werden, der Installationsaufwand ist aber deutlich geringer. Nun wurde eine erste wichtige Komponente einer solchen Montagelinie vorgestellt: ein Greifer, der flexibel Flugzeugbauteile mit verschiedenen Geometrien aufnehmen kann. Das geschieht durch beweglich angeordnete Saugnäpfe, die auf robusten Gelenken sitzen. Die Saugnäpfe ruhen auf einer Rahmenstruktur aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK), der stabil und leichter als Metall ist. Dadurch können die Industrieroboter den Greifer und die Bauteile genau positionieren. Das Greiferprinzip erscheint zwar simpel, aber die Handhabung der Bauteile ist knifflig. Denn die Maße der großen Bauteile weichen bis zu mehreren Millimetern vom Soll ab, wenn sie im Rumpf verbaut werden. Bisher passen erfahrene Techniker diese Elemente in der Montagezelle mit hohem zeitlichen Aufwand in den Rumpf ein; teilweise werden die Teile leicht gestaucht oder gebogen, damit am Ende das 0,2-Millimeter-Limit eingehalten wird. Die Roboter und der Greifer sollen das künftig ganz allein erledigen. Deshalb ist ein präzises Erkennungssystem erforderlich, das die Bauteile während der Montage exakt vermisst. Und noch eine Herausforderung gibt es: Der klassische Flugzeugwerkstoff Aluminium wird zunehmend durch CFK ersetzt. Diese Bauteile aber geben beim Einbau – anders als ein Alu-Blech – nicht nach. Sie müssen daher teils unter Spannung montiert werden, und auch das muss der Roboter erst noch lernen. Eine erste Demonstrationsanlage soll in etwa drei Jahren zur Verfügung stehen. pb

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