Automatisierte Qualitätskontrolle für die Luftfahrt

Forscher des Centrums Industrial IT entwickeln eine Lösung für die automatisierte Qualitätskontrolle von Flugzeugbauteilen aus Faserverbundwerkstoffen.

Der Ansatz der Ostwesfalen: Schadstellen bei einer Reparatur sollen sofort multisensorisch erfasst und der Reparaturprozess gesteuert werden. Erforscht werden dafür am Centrum Industrial IT (CIIT) verschiedene Auswertungsstrategien. "Über Algorithmen und automatisierte Verfahren wollen wir den Prozess der Nachbearbeitung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen wesentlich verbessern", erklärt Professor Volker Lohweg, Leiter des Instituts für industrielle Informationstechnik (Init) der Hochschule OWL.

Schäden an kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) im Flugzeugbau wurden in der Vergangenheit mit Ultraschall festgestellt und mittels Fräßen und Verkleben von Material behoben. Ein neuer Ansatz für die Oberflächennachbearbeitung von CFK-Bauteilen basiert auf der Verwendung von Lasertechnik und multisensorischen Piezo-Wandlern. Den Forschern am Init und dem Ostwestfälischen Institut für Innovative Technologien in der Automatisierungstechnik (OWITA) geht dieser Ansatz noch nicht weit genug: Ihr Ziel ist es, gemeinsam mit Partnern aus der Industrie, ein neues Messverfahren zu entwickeln, das eine automatisierte Qualitätskontrolle und Reparaturstellenbeurteilung ermöglicht.

Untersucht werden dabei das Entfernen der Fehlstellen, die passgenaue Reparatur mit neuen CFK- Schichten über sogenannte Patches sowie die abgeschlossene Instandsetzung. Derzeit gibt es kein prozesssicheres Verfahren am Markt, das Forschungsvorhaben Rework soll diese Problematik beheben, indem einzelne Schritte der Prozesskette hinsichtlich ihrer Automatisierung optimiert werden. "Die Herausforderung aus technischer Sicht ist die Beurteilung von Schäden ohne Vergleichsreferenzen", erläutert Lohweg.

Das Vorgehen der Wissenschaftler: Piezosensoren beziehungsweise -aktuatoren, die beim Einlegen der Patch-Lagen in die Reparaturstelle integriert werden, sollen über mechanische Wellen die Defekte in der Reparaturstelle erkennen. Mehrere Sensoren wandeln elektrische Signale um, die dabei auf der Oberfläche der Flugzeugteile Schwingungen abgeben und wiederaufnehmen – sie agieren zugleich als Sender und Empfänger. Nach einem Ampel-Prinzip kann das System schließlich erkennen, ob eine Reparaturstelle gut oder schlecht verklebt wurde und eine Reparaturstellenbeurteilung geben.

Im Hinblick auf die Hardware-Entwicklung für Prozesselektronik suchen die Forscher darüber hinaus nach einer Möglichkeit, den Messvorgang günstig zu gestalten und auszuwerten. Bisherige Verfahren der Messtechnik seien sehr teuer.

sk