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Flugzeugbau: Wie Premium Aerotec die Rumpf-Montage automatisiert

Premium Aerotec hat in seinen Augsburger ­Fertigungshallen manuelle Montageschritte intelligent mit robotergestützter Automatisierung ­verknüpft. Das Ergebnis: ­Warte- und Durchlaufzeiten sowie der Logistikaufwand haben sich deutlich reduziert.

Niet- und nagelfest, Kuka Bildquelle: © Premium Aerotec

Die Nachfrage nach Flugzeugen mit Rumpfdurchmessern zwischen drei und vier Metern ist ungebrochen: Zwei Drittel aller aktuell genutzten zivilen Flugzeuge sind sogenannte Single-Aisle-Standardrumpfflugzeuge mit nur einem Gang. Verwendet werden diese auch Schmalrumpfflugzeug genannten Modelle vorwiegend auf Kurz- und Mittelstrecken. Auch der Airbus-Anteil in diesem Markt ist seit Einführung des Single-Aisle-Programms kontinuierlich gestiegen: Alle zwei Sekunden startet oder landet irgendwo in der Welt ein A320. Mit knapp 7000 Maschinen im Dienst und mehr als 13.000 Bestellungen zählt diese Programmfamilie zu den Erfolgsmodellen bei Airbus.

Um diesen Bedarf zu decken, sind Strukturzulieferer wie Premium Aerotec gefordert, die Stückzahlen deutlich zu erhöhen und gleichzeitig die Kosten für die Herstellung zu senken. Im Augsburger Werk fertigt der Tier-1-Lieferant neben Schalen und Strukturteilen auch ganze Rumpfsektionen wie etwa die ‚Sektion 19‘ für die Airbus-320-Familie. Hierfür wurde in den vergangenen beiden Jahren eine  Teilschalenfertigung und Längsstoßmontage aufgebaut, die nach Überzeugung von Standortleiter Ulrich Amersdorffer die derzeit modernste Flugzeugmontagelinie der Welt darstellt. Auf ihr werden die Teilschalen vernietet und zu Halbsektionen vormontiert.

Handling-Roboter, Kuka Bildquelle: © Premium Aerotec

Die manuell in Bauteilträger eingelegten Baugruppen werden in den Automatikbereich übergeben. Dazu übernimmt ein Handling-Roboter den Bauteilträger und verteilt ihn bedarfsorientiert in eine der verfügbaren Übergabestation.

Herzstück ist eine 80 Meter lange Anlage mit drei Robotern und drei ‚All Electric Bohr-/Nietautomaten‘, die komplett von Kuka Systems in Zusammenarbeit mit diversen Unterlieferanten – wie etwa der US-Amerikanischen Firma Gemcor – realisiert wurde. Das Team des Augsburger Robotik- und Automationsspezialisten übernahm federführend Planung und Entwicklung, fertigte und beschaffte alle Komponenten und Anlagenteile, integrierte Steuerungssysteme und koordinierte nicht zuletzt alle Unterlieferanten.

Die besagte ‚Sektion 19‘ ist im Flugzeugrumpf  zwischen dem Ende der Kabine und dem letzten Segment, dem Sitz des Hilfstriebwerks, angesiedelt. Hier befinden sich das Druckschott, dahinter die Turbine für die Nebenaggregate sowie die Nebenanschlussstellen für das Seiten- und Höhenleitwerk. Dieser Teil des Flugzeugs muss hohen Krafteinwirkungen widerstehen können. Anders als der Rest des Rumpfes, der konisch verläuft, verjüngt sich die aus sechs Teilschalen bestehende Sektion nach hinten – durch ihre spezielle Form sind die einzelnen Segmente anspruchsvoller zu montieren.

In der ersten Phase des Fertigungsablaufs sind  die einzelnen Teilschalen (Hautfeld) der Sektion zu verbinden. Dazu werden Versteifungselemente (Stringer) und Verbindungswinkel (Clips) auf die Hautfelder montiert. Das Hautfeld wird durch den Werker in einer manuellen Station eingelegt, in der es auch einen RFID-Chip zur Identifikation erhält. Anhand dieses Chips können die Handling-Roboter und Nietanlagen an den einzelnen Stationen erkennen, um welches Bauteil es sich handelt und zum entsprechenden Werkzeug wechseln. Jedes Bauteil lässt sich so lückenlos über den gesamten Fertigungsprozess verfolgen. Zudem werden die Prozessinformationen, die in den Montagestationen anfallen, bauteilbezogen gesammelt, durch zusätzliche Informationen ergänzt und dann in der Datenbank abgespeichert. Langfristig sollen auf diese Weise die manuellen Prüf- und Dokumentationsaufwände im Nietprozess minimiert und durch eine automatisierte Dokumentation ersetzt werden. Der Fertigungsprozess lässt sich überdies effizienter überwachen: Liegt ein prozess- oder qualitätsrelevanter Wert außerhalb der definierten Toleranz, so stoppen die entsprechenden Maschinen.

„Wir nutzen die Leistungsdaten neben der Dokumentation und zur Visualisierung des Anlagenfortschritts auch dafür, Produktionsabläufe zu optimieren“, untermauert Thomas Vogt, Leiter der Schalenmontage. So sei es möglich, Engpässe in der Produktion zu erkennen, aber auch die vorbeugende Instandhaltung zu unterstützen. Dies gestatte eine transparente Produktion – ganz im Sinne der Industrie 4.0. Das Ziel von Premium Aerotec: Irgendwann an den Punkt kommen, an dem jede einzelne Komponente von Anfang an mit einem solchen Chip ausgestattet wird. Damit ließen sich diese nicht nur in der Produktion, sondern über die gesamte Lebensdauer nachverfolgen.