Die ganzheitliche Betrachtung der Digitalisierung innerhalb der Luftfahrtindustrie und die Umsetzung der vertikalen sowie horizontalen Vernetzung der Wertschöpfungsprozesse bietet zahlreiche Chancen und stellt die Branche gleichermaßen vor enorme Herausforderungen.

Die zivile Luftfahrt befindet sich derzeit im digitalen Wandel. Die zunehmende Digitalisierung der Luftfahrtindustrie bietet aufgrund der Komplexität der Produkte und der weltweiten Wertschöpfungsketten weitreichende Chancen und stellt die Branche gleichermaßen vor große Herausforderungen. Es gilt besonders entlang der gesamten Wertschöpfungskette die Flexibilität, Anpassungsfähigkeit, Individualisierbarkeit und Effizienz bei gleichbleibend hohen Qualitätsstandards zu steigern. Dies beginnt bei der Entwicklung, geht über die Produktion sowie den Betrieb und endet bei dem sogenannten „End-of-Life“. Eine weitere Dimension der Durchdringung des digitalen Wandels wird durch die unterschiedlichen Stakeholder entlang der gesamten Wertschöpfung aufgespannt. Dazu gehören die Flugzeughersteller, Zulieferer, Flugzeugbetreiber, Instandhaltungsbetriebe, Flughäfen, weitere Dienstleister und letztlich auch die Passagiere. Eine beispielhafte Implementierungsstrategie für Industrie 4.0 bei Airbus zeigt Abbildung 1.

Die Sammlung, Analyse und Nutzung von mehr Informationen über die Produkte, Prozesse und Dienstleistungen stellt ein wesentliches Grundpotential der digitalen Transformation dar. Zu den Grundvoraussetzungen gehören die digitale Vernetzung, Automatisierung und die Implementierung von übergreifenden Lösungen des sogenannten Internet of Things (IoT). Durch die Entwicklung und Nutzung des IoT kann ein signifikanter Wandel aufgrund automatisierter Steuerungsmechanismen in Produktion und Logistik auf Grundlage intelligent ablaufender Datenverarbeitungsprozesse in Echtzeit erzeugt werden. Robuste Systeme, effizientes Datenmanagement und Cyber-Sicherheit sind wiederum dafür wesentliche Voraussetzungen.

Signifikante Ansätze der Digitalisierung und Vernetzung der Wertschöpfungskette werden auch im Bereich der modernen Leichtbautechnologien entwickelt und teilweise bereits umgesetzt. Dabei geht es oft um die Vernetzung der Produktion und der Sammlung, Verarbeitung und Analyse größerer Datenmengen, um vor allem Kostenreduktionen, Produktivitätssteigerungen und eine Erhöhung der Qualität zu realisieren. Ein weiterer Aspekt der digitalisierten Produktion im Leichtbausektor der Luftfahrt ist die zunehmende Automatisierung, die mit der Vernetzung intelligenter Produktionssysteme einhergeht. Dazu gehören nicht nur vollautomatisierte Anlagen- und Produktionsstrecken, sondern ebenfalls die smarte Interaktion von flexiblen Produktionssystemen sowie die Maschine-Mensch-Interaktion, beispielsweise durch kollaborativen Robotik, Unterstützungssysteme oder humanoide Roboter (siehe Abbildungen 2 und 3).

Ein wesentlicher Aspekt für die horizontale sowie vertikale digitale Integration im Bereich der Luftfahrtproduktion mit Schnittstellen zur Entwicklung, zu den Zulieferern und zum Flugzeugbetreiber, ist die Ontologie – eine Art Terminologie und gemeinsame Basis für digitale Informationen und deren Relation zueinander. Besonders im Bereich der Faserverbundwerkstoffverarbeitung und der Produktion von entsprechenden Leichtbaustrukturen gibt es zahlreiche Spezialmaschinen und Produktionssysteme, die in der Regel unterschiedliche Maschinensprachen nutzen und verschiedenste Schnittstellen besitzen. Um diese heute und zukünftig untereinander auf effiziente sowie effektive Weise zu vernetzen, sind Ontologie und standardisierte Schnittstellen im digitalen Kontext wesentliche Schlüsselaspekte.

Zudem werden in der Luftfahrt Methoden um das sogenannte modellbasierte Systems-Engineering zur Beschreibung und Verknüpfung digitaler Prozesse für die frühzeitige Bewertung von Automatisierungs- und Digitalisierungslösungen bestimmter Produktionsszenarien erforscht. Dadurch sollen zukünftig die Eintrittshürden zur industriellen Implementierung von neuen Methoden und Technologien gesenkt werden.

Darüber hinaus laufen aktuell diverse Untersuchungen zu den Einsatzmöglichkeiten von digitalen Modellen als Grundlage eines sogenannten Digitalen Zwillings. Diese Modelle sollen Leichtbauprodukte, Leichtbau-Materialien und industrielle Systeme entlang des gesamten Lebenszyklus repräsentieren, um bereits in frühen Entwicklungsphasen zuverlässige Machbarkeitsanalysen und Bewertungen zu gewährleisten.

Bei allen Ansätzen und Vorhaben zur Digitalisierung in der Luftfahrt geht es jedoch nicht ausschließlich um Technologie, sondern auch um soziale und ergonomische Fragestellungen. Schließlich handelt es sich bei der digitalen Transformation um einen gerade beginnenden Veränderungsprozess, dessen Erfolg direkt von den Menschen, die ihn initiieren, planen, begleiten und steuern, abhängt. Aus diesem Grund gilt es Aspekte, wie Sensibilisierung, Aus- und Weiterbildung sowie Nachwuchsförderung an jeder Stelle des digitalen Transformationsprozesses zu berücksichtigen. Darüber hinaus spielen Nutzerfreundlichkeit und Akzeptanz eine wesentliche Rolle für die nachhaltige Nutzung von ganzheitlich vernetzten digitalen Systemen in der Produktion.

Zusammenfassend bietet die Digitalisierung für den Leichtbausektor der zivilen Luftfahrt bei allen zu bewältigenden Herausforderungen und unter Beachtung der Risiken erhebliche Potentiale für Effizienzsteigerung, Flexibilität und Ratenhochlauffähigkeit unter Einhaltung höchster Qualitätsanforderungen.

Composite Technology Center / CTC GmbH (An Airbus Company)

Tätigkeitsschwerpunkte

• Forschung, Entwicklung, Design (R&D)
• Ganzheitliche industrielle Leichtbaulösungen
• Produktion von Demonstratoren, Testbauteilen und kleinen Serien
• Trainings und Weiterbildungen

Branchen- und Technologiefelder

• Moderne Leichtbautechnologien, -materialien und -bauweisen, besonders im Bereich der Faserverbundwerkstoffe und Multimaterialkombinationen
• Mit Fokus auf die Luftfahrtindustrie
• Aber auch für andere Branchen, wie Automobilbranche, Maschinenbau, Raumfahrt, Transportwesen, Schiffbau und Bahnwesen

Wichtigste Regionen für die eigene Wertschöpfung (Entwicklung/Produktion/Märkte)

• DACH Region
• Westeuropa
• Ostasien

https://ctc-composites.com

Abbildung 1: Strategiekonzept zur Implementierung von Industrie 4.0 (© Airbus)
Abbildung 2: Automatisierte Produktion eines CFK-Bauteils unter Einsatz von 6-Achs-Knickarmrobotern zur Handhabung (© CTC)
Abbildung 3: Test eines humanoiden Roboters in Flugzeugmontage (© Airbus)