In der konventionellen Luft- und Raumfahrtmontage führen manuelle Unterlegscheibenverfahren zu erheblichen Effizienzverlusten. Iterative Korrekturschleifen, zeitaufwändige Abstimmungen und umfangreiche Dokumentationspflichten verlängern die Durchlaufzeiten und binden wertvolle Fachkräfte. Zudem erschweren die komplexen, teilweise schwer vorhersehbaren Verformungseigenschaften großflächiger CFK-Bauteile die Erzielung einer gleichbleibend hohen Prozessqualität.

Im Rahmen des SHILA-Projekts wurde dieser manuelle Ansatz durch eine vollständig digitalisierte und automatisierbare Prozesskette ersetzt. Ein zentrales Element dabei ist ein Edge-Gerät, mit dessen Hilfe ein digitaler Zwilling sowohl der Maschine als auch des bearbeiteten Bauteils erstellt wurde. Dieses Edge-Gerät erfasst alle relevanten Prozessdaten und verknüpft sie mit einem umfassenden digitalen Abbild des Fertigungsprozesses.

Darüber hinaus wurden spezielle Algorithmen entwickelt, die intelligente Geometrie-, Verformungs- und Bearbeitungsmodelle in den digitalen Prozess integrieren. Auf der Grundlage des Geometriemodells ermittelt die Messtechnik präzise die tatsächlichen Abweichungen der dünnwandigen Flugzeugstrukturen. Das Verformungsmodell ermöglicht dann in Verbindung mit neu entwickelten 6D-Manipulatoren eine spannungsfreie Formgebung der Bauteile in Echtzeit, sodass diese optimal für die nachfolgenden Bearbeitungsschritte vorbereitet sind.

Durch gezielten Materialabtrag kann das Bauteil mithilfe des Geometrie- und Verformungsmodells auf die gewünschte Endkontur gebracht werden. Dadurch entfällt das bisher erforderliche manuelle Anbringen von Ausgleichsscheiben. Das Zusammenspiel von Geometrie- und Verformungsmodell ermöglicht eine optimierte Planung der Bearbeitungsbahnen für den PowerRace-Roboter unter Berücksichtigung der Verformung des Bauteils durch die einwirkenden Bearbeitungskräfte. Dies ermöglicht einen hochpräzisen Materialabtrag und eine optimale Bearbeitungsstrategie, während automatisch generierte Bearbeitungsprogramme den Fertigungsprozess effizient unterstützen. Ein modernes Positionsleitsystem sorgt dafür, dass die Bearbeitungswerkzeuge jederzeit präzise geführt werden. Darüber hinaus gewährleistet die enge Verzahnung von Mess- und Bearbeitungsverfahren, dass der gesamte Prozess kontinuierlich überwacht und gesteuert wird.

Ein weiterer technologischer Fortschritt wurde durch die Verbesserung der statischen und dynamischen Kompensation beim PowerRace-Roboter erzielt. Neue mathematische Modelle haben die Bahnpräzision des Roboters deutlich erhöht und damit noch präzisere Bearbeitungsergebnisse ermöglicht.

Insgesamt führte das SHILA-Projekt zu einem automatisierten System, das sowohl die spannungsfreie Formgebung großer CFK-Strukturbauteile als auch deren präzise, robotergestützte Konturbearbeitung ermöglicht. Die neue digitale Prozesskette steigert die Effizienz, Prozesssicherheit und Bauteilqualität erheblich und reduziert gleichzeitig nachhaltig den manuellen Aufwand bei der Montage von Flugzeugstrukturen.

Broetje-Automation und die Projektpartner leisten damit einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung moderner Montageprozesse und zur Zukunftsfähigkeit der Luftfahrtindustrie.

Das Projekt „SHILA – Shimless Assembly“ wurde im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms der Bundesregierung (LuFo 6.3) gefördert. Die Ergebnisse sowie ein Technologiedemonstrator des Projekts werden vom 9. bis 14. Juni 2026 auf der ILA Berlin am Stand des Bundesministeriums für Wirtschaft (Halle C, Stand 230) zu sehen sein.