Beschreibung
Das übergeordnete Gesamtziel des Projekts ist die Erforschung und Risikoreduzierung modularer und automatisierter Fertigungs- und Montagetechniken, um langfristig eine effiziente und nachhaltige Produktion der nächsten Generation von Flugzeugen zu ermöglichen. Im Rahmen des Fokusbereichs 1 sollen Prozessinnovationen, die für eine erhöhte Automatisierung und Digitalisierung in der Strukturfertigung erforderlich sind, wie neuartige Nietverbindungen, vollautomatisierte Stationen, sowie die Elektrifizierung und Digitalisierung von notwendigen Tools erforscht und untersucht werden.
Das Institut für Produktionsmanagement und -technik trägt mit mehreren Teilvorhaben zur nachhaltigen Flugzeugproduktion und klimaneutralen Luftfahrt der Zukunft bei. Durch neuartige Lösungen der Bohrwerkzeuggestaltung hinsichtlich Geometrie und Beschichtung in Verbindung mit angepassten Bohrprozessen, Toolmanagement- und Aufbereitungstechnologien wird eine drastische Reduktion des Ressourcen- und Energieverbrauchs erzielt. Es wird eine Reduzierung von 35% bis 50 % der energieintensiven und äußerst hochwertigen Hartmetallschneidstoffe, deren Rohstoffe heute größtenteils aus kritischen Herkunftsländern bezogen werden, und Beschichtungen angestrebt. Zusätzlich ist die Vermeidung der energieintensiven Druckluftversorgung und des Schmierstoffeinsatzes in der Flugzeugfertigung und -montage Ziel des Projektvorhabens. Diese Lösungen ermöglichen nicht nur, verschlissene Bohrwerkzeuge in deutlich größerem Umfang als heute für erneuerte Trockenbohroperationen aufzuarbeiten, sondern sie im Sinne des Upcycling als Halbzeug für Werkzeuge kleineren Durchmessers werterhaltend zu nutzen anstatt hierfür neues Rundstabmaterial rohstoff- und energieintensiv einsetzen zu müssen. Auf diese Weise entsteht ein kaskadierter extrem rohstoffarmer Werkstoffkreislauf, durch den zudem der Ressourcenverbrauch für das Schleifen und Beschichten der Werkzeuge reduziert und die Schneidkantenschärfe erhöht werden soll
Zur Entwicklung Upcycling-gerechter Bohrwerkzeuge und Bohrtechnologie gehört die Geometrieentwicklung zur Steigerung des Werkzeuglebenszyklus im wiederholten und durchmesserübergreifenden Nachschliff. Weiterhin gehört die Entwicklung von kombinierten Nachschleif- und Beschichtungskonzepten zur Erhaltung des Werkzeugdurchmessers, sowie die Berechnung und Bewertung von Ressourceneffekten und Energiebilanzen der entwickelten Konzepte zum Teilvorhaben. Ziel ist die ressourcensparende Wiederverwendung und das Recycling durch Umschliff von Werkzeugen auf kleinere Standarddurchmesser, die Durchmesserkorrektur durch Beschichtung und das Nachschärfen von PVD- und CVD-Beschichtungen für die Anwendung zum druckluftlosen Trockenbohren von Flugzeugstrukturen aus Leichtmetall und Composites.
Das Problem der optimalen Ausnutzung der Werkzeuge wird durch ein digitales Bohrwerkzeugmanagement gelöst, das eine ganzheitliche Dokumentation, Steuerung und Anpassung der Bohr-, Nachschliff- und Beschichtungsprozesse in Abhängigkeit des objektiven individuellen Bohrerstatus‘ ermöglicht. Die Klimabilanz wird durch die optimierte Ausnutzung der Werkzeuge unter Berücksichtigung der für ihre Aufarbeitung notwendigen Ressourcen in allen Phasen des kaskadierten Werkzeugkreislaufs drastisch verbessert.
Abschließend werden die entwickelten Konzepte hinsichtlich der luftfahrttypischen Qualitätsanforderungen validiert. Außerdem wird ein bei Airbus entwickeltes Konzept zur automatischen Positionierung einer elektrischen Bohrvorschubeinheit am IPMT getestet und validiert.
