AMoBaCoD – Angewandtes Modellbasiertes Co-Development für zeroE-Systeme

Im Projekt »AMoBaCoD« entsteht eine verteilte, modellbasierte Entwicklungsumgebung für ein flugfähiges zeroE-Modellflugzeug. Kern ist ein domänenübergreifendes, semantisches Datenmodell, das Anforderungen, Entwurfs‑, Produktions- und Recyclingdaten konsistent verknüpft. Über eine Graphdatenbank (»Digital Thread«) greifen alle Fachmodelle auf eine gemeinsame, gepflegte Datenbasis zu. So werden Medienbrüche reduziert, Datenqualität erhöht und Änderungen über den gesamten Lebenszyklus transparent nachverfolgbar.

Das Fraunhofer IAPT entwickelt eine automatisierte Design-Prozesskette für additiv gefertigte Strukturbauteile. Algorithmen prüfen zunächst geometrische Randbedingungen, optimieren Bauteilorientierung, Stützstrukturen und Packung im Bauraum und bewerten Druckbarkeit und Oberflächenqualität. Ergänzend entsteht ein generisches Kostenmodell für verschiedene AM-Verfahren, das Maschinen-, Material-, Nachbearbeitungs- und QS-Kosten abbildet. Ziel ist es, Entwicklungszeiten um bis zu 90 % zu senken und bereits im frühen Entwurf belastbare Kostenabschätzungen zu ermöglichen.

Das Fraunhofer IGCV erstellt graphenbasierte Modelle für Fertigung und Montage von CFK-Strukturen sowie für deren Recycling. Auf Basis der Bauteilspezifikation werden automatisiert geeignete Produktionsrouten (z.B. Handlaminieren, automatisierte Verfahren) geplant und hinsichtlich Kosten, Zeit und Ressourceneinsatz bewertet. Ein erweitertes Recyclingmodell leitet aus Baugruppen- und Materialinformationen passende Prozessketten zur Faser-Matrix-Separation und Weiterverarbeitung ab und verknüpft diese mit Materialkennwerten. Beide Modelle werden über den »Digital Thread« an die übrigen Entwurfsmodelle gekoppelt.

Um Entscheidungen im Gesamtentwurf abzusichern, entwickelt das Fraunhofer IGCV mathematische Metamodelle, die komplexe Simulations- und Planungsmodelle stark beschleunigt approximieren. Damit werden domänenübergreifende Monte-Carlo-Analysen möglich, um Sensitivitäten und Unsicherheiten entlang der Modellkette – von Strukturentwurf über Produktion bis Recycling – quantitativ zu bewerten. Die modellbasierten Ergebnisse werden durch den Bau und Test eines flugfähigen Demonstrators validiert. So entsteht eine Grundlage für eine virtuelle, effizientere Qualifikation zukünftiger emissionsfreier Flugzeugsysteme.

»AMoBaCoD« befindet sich in der Umsetzungsphase: Das semantische Datenmodell ist grundlegend definiert, ein Triplestore als »Digital Thread« eingerichtet und erste Domänenmodelle – u. a. für Produktions‑ und Recyclingplanung sowie der automatisierte AM‑Designworkflow – sind prototypisch angebunden. Parallel werden Kostenmodelle und Metamodelle zur Unsicherheitsbewertung schrittweise verfeinert. Bis Projektende werden alle Modelle zu einer durchgängigen, validierten Modellkette zusammengeführt und am flugfähigen Demonstrator erprobt. Die Ergebnisse sollen in industrielle Entwicklungsprozesse überführt und auf weitere Branchen wie Automobil‑, Bahn‑ und Anlagenbau übertragen werden. Inhaltlich knüpft »AMoBaCoD« an weitere Projekte des Fraunhofer IGCV an, z.B. »COBAIN« (modellbasierte Produktionsplanung), »NewAirgility« und »NEUTRON« (Recycling und Ökobilanz von CFK‑Strukturen) sowie »ODE_AM« und »HybridDigital« (semantische Datenmodelle, Material- und Fügetechnik) an und führt diese Ansätze in einer integrierten Entwicklungsumgebung zusammen.