COBAIN | Kompakte Hubschrauberstrukturen der nächsten Generation

Modellbasierte Methoden für die automatisierte Entwicklung und Bewertung von Bauweisen und Fertigungskonzepten sind fester Bestandteil zukunftsfähiger Engineering-Prozesse. Gerade bei der Entwicklung komplexer Produkte stellt ihr Einsatz einen Technologiesprung dar:

• Konzepte und Studien werden bis zu einem hohen Detaillierungsgrad vorangetrieben, was die Genauigkeit in der Vorentwicklung erheblich steigert.
• Verschiedene Varianten lassen sich günstig per Computer erstellen und bewerten. So wird ein Vergleich von hunderten oder gar tausenden Varianten möglich.
• Änderungen an der Produktkonfiguration können wortwörtlich »über Nacht« eingepflegt werden, statt Wochen bis Monate in Anspruch zu nehmen.
  

Daraus resultieren unmittelbar Steigerungen der Produktperformance und -qualität sowie reduzierte Fertigungskosten. Des Weiteren werden Entwicklungsrisiken verringert und Innovationshürden abgebaut. In Summe führen die in COBAIN entwickelten Technologien zu Wettbewerbsvorteilen, die ohne modellbasierte Methoden künftig nicht mehr kompensiert werden können.

Das Fraunhofer IGCV entwickelt und betreibt verschiedene Anlagenkonzepte zur automatisierten Ablage von CFK-Bauteilen. Diese besitzen jeweils unterschiedliche Charakteristika bezüglich der Prozesskosten und der zu realisierenden Bauteilkomplexität.

Es hängt ganz entscheidend von der genauen Gestaltung des Bauteils ab, welche Technologie den »Sweet Spot« darstellt, bei dem zu möglichst geringen Kosten gefertigt werden kann. Schon kleine Änderungen am Design können dazu führen, dass eine günstigere Technologie eingesetzt werden kann. Umgekehrt kann der Wechsel auf eine komplexere Technologie zusätzliche Gewichtseinsparungen ermöglichen, die den Nutzwert der hergestellten Struktur steigern.

Um diese vielfältigen, nicht offensichtlichen, Abhängigkeiten zwischen Bauweise und Fertigungsprozess abzubilden, finden sich im Projekt COBAIN verschiedene Partner zusammen, die Expertenwissen entlang des gesamten Entwicklungs- und Herstellungsprozesses moderner Hubschrauberstrukturen vereinen. Dazu zählen das Fraunhofer IAIS und IFAM, das Institut für Flugzeugbau der Universität Stuttgart, die Ingenieurgesellschaft für intelligente Lösungen und Systeme (IILS) mbH, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie Airbus Helicopters als Konsortialführer. Für das Fraunhofer IGCV bringen die Teams »Prozesse« sowie »Online-Prozess-Monitoring« die erforderliche Expertise hinsichtlich Fertigungstechnologien, digitalem Entwurf und Automatisierung ein.

In der Frühphase des Projektes werden die verschiedenen Teilbereiche (Domänen) des Problems gegliedert und in konsistenten Datenmodellen formalisiert. Hierbei ist insbesondere die enge personelle und organisatorische Verzahnung mit den zeitgleich gestarteten Projekten SeMplex und Saturn vorteilhaft. Diese generieren ebensolche Datenmodelle für den 3D-Druck (Additive Fertigung) sowie für den Pultrusionsprozess. Dadurch entsteht am Fraunhofer IGCV eine digitale Prozesslandkarte als Fundament für technologieoffene, automatisierte Entwicklungsprozesse der Zukunft.

Des Weiteren werden aktuell verschiedene konstruktive und fertigungstechnische Konzepte erarbeitet, deren Untersuchung im späteren Projektverlauf mit modellbasierten Methoden erfolgt. Dafür werden Entwurfsprozesse sowie die anschließende Berechnung entscheidender Bewertungsmetriken automatisiert. Neben neuen Erkenntnissen über effiziente Hubschrauberstrukturen im Speziellen werden dabei nachhaltiges methodisches Wissen sowie neue Algorithmen und Tools entstehen.