Maschine am Institut für Flugzeugbau

Auf dem Weg zu einer digital unterstützten Produktionsumgebung

11. März 2021

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen im ARENA2036-Fokusprojekt DIREKT zu adaptiven Werkzeugformen und Sensorintegration in einem flexiblen Drapierprozess für Faserverbundwerkstoffe.

Anfang 2020 wurde das ARENA2036-Fokusprojekt "Digital-rekonfigurierbare Fertigung von Faserverbundbauteilen in einer resilienten Produktionsumgebung" (DIREKT) gegründet. Es gehört zur BMBF-Fördermaßnahme "Internationalisierung von Spitzenclustern, Zukunftsprojekten und vergleichbaren Netzwerken" (InterSpiN). Neben dem Institut für Flugzeugbau (IFB) der Universität Stuttgart sind die Hochschule der Medien (HdM), die Balluff GmbH und die CIKONI GmbH, ein Spezialist für innovative Faserverbundlösungen, an dem Projekt beteiligt. 

Ziel von DIREKT ist die Entwicklung einer rekonfigurierbaren, selbstüberwachenden und sensorgestützten Produktionsumgebung für Bauteile aus Hochleistungsfaserverbundwerkstoffen. Die Basis bilden verbrauchsarme Legeverfahren für kohlenstofffaserbasierte Halbzeuge sowie formadaptive Werkzeuge, die die zeit- und kostenintensive Herstellung von bauteilspezifischen Formwerkzeugen überflüssig machen. Zur kontinuierlichen Überwachung des Prozesses hat das IFB verschiedene Sensoren in die Produktionsumgebung integriert. Dies gewährleistet eine frühzeitige Eingriffsmöglichkeit, die durch eine fertigungsnahe Datenanalyse in unmittelbarer Nähe zur Produktion (Edge Computing) unterstützt wird.

Reduzierung der Produktkosten und kundenspezifische Bauteilgeometrien

Wissenschaftler*innen erwarten von der Kombination aus digitaler Produktionstechnik, formadaptiven und automatisierten Fertigungsprozessen reduzierte Produktkosten bei kleinen und mittleren Stückzahlen. Dadurch können kundenspezifische Bauteilgeometrien und der Leichtbauwerkstoff CFK (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) in einer Vielzahl von Anwendungen realisiert werden. Um eine resiliente Produktion zu ermöglichen, wird die in DIREKT aufgebaute Pilot-Produktionsumgebung durch das InterSpiN-Partnerprojekt I4Produktion (Implementierung eines kognitiven digitalen Zwillings auf dem Weg zur resilienten Produktion) digitalisiert und über die darin enthaltene Sensorik mit der virtuellen Umgebung verbunden. Dieses Partnerprojekt ist ein weiteres ARENA2036-Fokusprojekt, das im Oktober 2020 gestartet ist und sich mit dem Echtzeit-Monitoring der Produktionsleistung befasst, um robust auf Qualitätsstörungen reagieren zu können und immer in einem optimalen Bereich zu arbeiten. Dazu werden digitale Zwillinge der Produktionsbereiche von DIREKT und dem GIL-Projekt (Global Innovation Linkage) der Swinburne University of Technology in Melbourne, Australien, erstellt.

Neues I4.0 Testlab zur Fertigung von Verbundwerkstoffen

Neben der Kooperation der beiden Projekte, die vom BMBF mit jeweils zwei Millionen Euro über drei Jahre gefördert werden, liegt ein weiterer Schwerpunkt im Rahmen von InterSpiN auf dem wissenschaftlichen Austausch mit dem GIL-Projekt und den australischen Partnern. Dieses Projekt verfügt über ein Gesamtbudget von 3,6 Millionen australischen Dollar und beschäftigt sich mit dem Thema der automatisierten Industrie 4.0-Fertigung von Faserverbundbauteilen für große Stückzahlen. Im Rahmen des Projekts wird bis Mitte 2021 in Zusammenarbeit mit der CSIRO (Australiens National Science Agency, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) das neue I4.0 Testlab eingerichtet – eine Einrichtung für innovative Forschung im Bereich der Fertigung von Verbundwerkstoffen. Neben dem gegenseitigen Austausch von Informationen und Projektergebnissen betreuen Prof. Fox, Swinburne University of Technology, und Prof. Middendorf, IFB, gemeinsam fünf Doktorand*innen.  

Fachlicher Ansprechpartner:

Michael Liebl, M.Sc., Institut für Flugzeugbau (IFB)
E-Mail

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