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Rein in den Flieger und nur wenige Stunden später tausende Kilometer entfernt wieder aussteigen: Flugzeuge bringen uns rund um die Welt an fast jeden Ort. Innovative Scan-Technologien von Pepperl+Fuchs können dazu beitragen, dass ein Flugzeug nicht nur komfortabel, sondern vor allem sicher ist.

Frankfurt International Airport, 05:00 Uhr morgens: Viele Passagiere an Bord der Maschine reiben sich noch die Augen, es war ein langer Flug. Am Tag zuvor waren sie alle noch in Shanghai, heute betreten sie wieder deutschen Boden. Wie ihnen geht es tagtäglich unzähligen Menschen, die den Luftweg nutzen, um schnell und bequem in andere Länder und auf entfernte Kontinente zu reisen.

Noch nie waren so viele Reisende – ob geschäftlich oder privat – jährlich mit dem Flugzeug unterwegs wie aktuell. An den großen Flughäfen dieser Welt heben die riesigen Maschinen im Minuten-, ja fast im Sekundentakt ab, um Menschen an sämtliche Punkte der Erde zu bringen. Doch es ist nicht nur der zeitliche Aspekt, der die Leute dazu bewegt, mit dem Flugzeug zu reisen: Nach wie vor gilt es als sicherstes Verkehrsmittel der Welt. Damit das so bleibt, werden Flugzeuge streng kontrolliert und regelmäßig überprüft. Nicht das kleinste Teil darf defekt sein, denn die Folgen eines Ausfalls oder einer Fehlfunktion in der Luft können fatal sein. Das gilt für die elektronischen Komponenten, die in und am Flugzeug in großen Mengen verbaut sind, genauso wie für die einzelnen Bauteile der Gesamtkonstruktion.

Tonnen fliegen hoch in die Luft

Bevor sich ein Vogel aus Stahl mit einem Gewicht von mehreren Hundert Tonnen in die Lüfte erheben kann, fließt größte Ingenieurskunst, aber auch höchste Präzision in die Fertigung. Denn viele Bedingungen müssen erfüllt sein, um die Aerodynamik zu erzeugen, die ein Flugzeug überhaupt fliegen lässt. Aus diesem Grund sind die fehlerfreie Konstruktion und ein einwandfreier Zustand der Luftfahrzeuge essenziell. Risse und Beulen im Außenbereich etwa können sich äußerst negativ auf die Aerodynamik eines Luftfahrzeugs auswirken und sind unbedingt zu vermeiden.

2D Lidar Sensor für flexibleres Transportshuttle von Montratec

Eine besondere Herausforderung stellt dabei vor allem die schiere Größe eines Flugzeugs dar. Schon ein einzelnes Bauteil wie der Flügel ist mehrere Meter lang, der Rumpf noch um ein Vielfaches länger, und die Turbinen beeindrucken schon wegen ihrer beträchtlichen Durchmesser. So wird bereits der Zusammenbau der Komponenten eines Flugzeugs zu einer hoch anspruchsvollen Angelegenheit, bei der millimetergenaue Präzision erforderlich ist. Technologien, die in der Lage sind, solch große Bauteile in ihrer gesamten Höhe, Breite und Länge zu erfassen, können Flugzeugbauer und Wartungspersonal bei der richtigen Montage, der Qualitätskontrolle sowie den regelmäßig durchzuführenden Checks maßgeblich unterstützen.

Spiel der Lidar-Sensoren

Pepperl+Fuchs bietet die passende Technologie für diese Aufgabe: Ein Zusammenspiel aus mehreren 2D-Lidar Sensoren ermöglicht eine genaue Erfassung der Montage- und Wartungshallen sowie der darin befindlichen Flugzeuge und Bauteile. Dazu sind die exakt aufeinander kalibrierten, hochpräzisen Sensoren an unterschiedlichen Stellen positioniert und erfassen die Objekte so aus verschiedenen Blickwinkeln. Die Datenmengen aller 2D-Lidar-Scanner werden zu einer dreidimensionalen Punktewolke fusioniert, sodass ein exaktes, digitales Abbild entsteht. Anhand dessen kann das Personal genau erkennen, wie die Bauteile konstruiert sind und an welchen Positionen sie sich befinden. Das ist zum Beispiel dann hilfreich, wenn beim Zusammenbau der einzelnen Komponenten Maschinen und Teile exakt positioniert werden müssen, um Beschädigungen durch Kollisionen zu vermeiden.

Lidar Sensor erkennt die Umgebung in vier Dimensionen

Doch auch schon bevor die Einzelteile eines Flugzeugs zu einem Ganzen zusammenfinden, kann das System aus mehreren 2D-Scannern die Hersteller und ihre Monteure unterstützen. Denn es ist nicht unüblich, dass die einzelnen Komponenten eines Flugzeugs an unterschiedlichen Orten gefertigt werden – da kann es passieren, dass der Rumpf in Deutschland entsteht, die Flügel aber in Frankreich oder in den USA. Um sicherzustellen, dass die Komponenten bei der Endmontage zusammenpassen, kann mithilfe der Scandaten und dem daraus erstellten 3D-Abbild stets ein Abgleich mit Plänen und Modellen stattfinden.

Daten in die Cloud

Die von Multi-Sensor-Systemen erfassten Daten stehen in der Neo Neon-Cloud der Pepperl+Fuchs Tochter Neoception in einem Standard-Datenformat unmittelbar zur Verfügung. Das heißt, dass das dreidimensionale Abbild des Flugzeugs oder der einzelnen Teile an jedem Ort auf der Welt abrufbar ist – in Anbetracht global verteilter Fertigungsstätten ist dies ein entscheidender Vorteil. Denn so kann nicht nur der Hersteller des Flügels selbst die Konstruktion mit dem Plan abgleichen. Auch die Fertigungsstandorte der anderen Bauteile haben Zugriff auf den Objektscan und können die 3D-Daten zur Weiterverarbeitung nutzen, zum Beispiel, um Komponenten zu optimieren, oder sogar der eigenen Produktion zugrunde legen.

Auf viele Bereiche übertragbar

Was im Flugzeugbau funktioniert, ist auch in vielen anderen Anwendungsbereichen hilfreich. Intelligente Multi-Sensor-Systeme mit Scan-Technologie können nicht nur große Bauteile und ganze Räume zu erfassen, sondern auch kleine und große Objekte, Maschinen sowie Menschen präzise scannen. Die zu 3D-Punktewolken verschmolzenen Daten stehen über die Neo Neon-Cloud unmittelbar zur Weiterverarbeitung zur Verfügung. So sind sie überall auf der Welt abrufbar und können zum Beispiel direkt zur Produktion genutzt werden – auch individuell in Losgröße 1. Das ermöglicht es, Kundenwünsche und -anforderungen flexibel umzusetzen und versetzt Unternehmen mit global verteilten Produktionsstätten in die Lage, ihre Anlagenauslastung zu optimieren und so die Effizienz zu steigern.