{"id":9797,"date":"2024-05-14T14:32:49","date_gmt":"2024-05-14T13:32:49","guid":{"rendered":"https:\/\/sensxpert.com\/?post_type=blog&p=9797"},"modified":"2025-02-13T11:02:41","modified_gmt":"2025-02-13T10:02:41","slug":"datengetriebene-optimierung-luftfahrtindustrie","status":"publish","type":"blog","link":"https:\/\/sensxpert.com\/de\/blog\/datengetriebene-optimierung-luftfahrtindustrie\/","title":{"rendered":"Datengetriebene Optimierung von Verbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrt"},"content":{"rendered":"\n


In ihrem kontinuierlichen Streben nach Effizienz und Leistung setzt die Luft- und Raumfahrtindustrie zunehmend auf Kunststoff- und Verbundwerkstoffe. Diese bieten bedeutende Vorteile gegen\u00fcber traditionellen Materialien wie Metall. <\/p>\n\n\n\n

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Fortschrittliche, leichte Kunststoffe und Verbundwerkstoffe verbessern die Kraftstoffeffizienz, w\u00e4hrend ihre Designflexibilit\u00e4t innovative und aerodynamische Formen mit einer reduzierten Anzahl an Bauteilen erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n

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Allerdings bringt die Entwicklung neuer Prozesse zur Nutzung fortschrittlicher Kunststoffe und Verbundwerkstoffe Herausforderungen mit sich. Innovation muss mit den strengen Sicherheitsanforderungen der Luft- und Raumfahrtproduktion in Einklang gebracht werden. Jedes Bauteil, von Triebwerken bis hin zu Kabineneinrichtungen, muss strenge Qualifikationen erf\u00fcllen.<\/p>\n\n\n\n

Zertifizierungsbeh\u00f6rden verlangen robuste Nachweise und Dokumentationen, um sicherzustellen, dass Prozessoptimierungen, die Einf\u00fchrung neuer Materialien oder die Umsetzung neuer Techniken die Sicherheit eines Flugzeugs nicht beeintr\u00e4chtigen.<\/p>\n\n\n\n

Dieser Artikel beleuchtet den Balanceakt zwischen Innovationsdrang in der Luft- und Raumfahrtproduktion und den notwendigen Nachweisen zur Erlangung von Zertifizierungen. Zudem wird ein gemeinsames Projekt des National Institute for Aviation Research (NIAR) der Wichita State University vorgestellt, das mithilfe der Technologie von sensXPERT die Optimierung der Verbundstoffherstellung in der Luftfahrtindustrie adressiert.<\/p>\n\n\n\n

Die strenge Welt der Luftfahrtqualifikationen<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Sicherheit hat in der Luft- und Raumfahrtindustrie oberste Priorit\u00e4t. Ein einziger Fehler in einem kritischen Bauteil kann verheerende Folgen haben. Diese unerm\u00fcdliche Fokussierung auf Sicherheit f\u00fchrt zu einem rigorosen Qualifikationsprozess f\u00fcr Luftfahrtprodukte, von den Materialien bis hin zum gesamten Herstellungsprozess.<\/p>\n\n\n\n

Regulierungsbeh\u00f6rden<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Mehrere Regulierungsbeh\u00f6rden, wie die FAA und die EASA, \u00fcberwachen die Sicherheit und Luftt\u00fcchtigkeit von Flugzeugen.<\/p>\n\n\n\n

Die Federal Aviation Administration (FAA)<\/a> ist die Aufsichtsbeh\u00f6rde f\u00fcr die zivile Luftfahrt in den Vereinigten Staaten. Sie setzt strenge Standards f\u00fcr Flugzeugdesign, -herstellung und -betrieb. Hersteller, die Komponenten f\u00fcr in den USA hergestellte Flugzeuge liefern m\u00f6chten, m\u00fcssen die Vorschriften der FAA einhalten. Das europ\u00e4ische Pendant zur FAA ist die European Union Aviation Safety Agency (EASA)<\/a>, die die Sicherheit der zivilen Luftfahrt in der Europ\u00e4ischen Union gew\u00e4hrleistet.<\/p>\n\n\n\n

Beide Regulierungsbeh\u00f6rden fungieren als W\u00e4chter der Sicherheit beim Einsatz von Materialien wie Kunststoffen und Verbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrtproduktion. Diese Agenturen setzen Vorschriften durch, die die Qualifikationsprozesse f\u00fcr diese Materialien festlegen.<\/p>\n\n\n\n

Diese Prozesse umfassen unter anderem Brennbarkeitspr\u00fcfungen, Tests der mechanischen Eigenschaften und Umweltbelastungstests, um sicherzustellen, dass die Materialien den anspruchsvollen Bedingungen standhalten, denen Flugzeuge ausgesetzt sind.<\/p>\n\n\n\n

Durch die Einhaltung dieser Vorschriften und Richtlinien k\u00f6nnen Hersteller die Genehmigung f\u00fcr den Einsatz bestimmter Kunststoffe und Verbundwerkstoffe in kritischen Luftfahrtkomponenten erlangen und somit Innovation f\u00f6rdern, ohne die Sicherheitsstandards der Branche zu gef\u00e4hrden.<\/p>\n\n\n\n

Branchenstandards<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Neben den Vorschriften einzelner Aufsichtsbeh\u00f6rden st\u00fctzt sich die Luftfahrtindustrie stark auf etablierte Branchenstandards, um durchgehend Qualit\u00e4t und Sicherheit zu gew\u00e4hrleisten. Ein herausragendes Beispiel sind die AS9100-Standards.<\/p>\n\n\n\n

\"\u00dcbersicht
\u00dcbersicht \u00fcber die Normen der EN\/AS 9100 Normenreihe, einschlie\u00dflich EN\/AS 9100, EN\/AS 9110 und EN\/AS 9120, f\u00fcr Qualit\u00e4tsmanagementsysteme in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Quelle: T\u00dcV Rheinland<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

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Dieser international anerkannte Standard legt spezifische Anforderungen an ein Qualit\u00e4tsmanagementsystem (QMS) fest, das speziell auf die Luft- und Raumfahrtindustrie zugeschnitten ist. Durch die Einhaltung von AS9100 zeigen Hersteller ihr Engagement f\u00fcr h\u00f6chste Qualit\u00e4ts- und Sicherheitsstandards in jeder Phase der Produktion, von der Materialauswahl bis zur Endmontage.<\/p>\n\n\n\n

Die Zertifizierung nach AS9100 durch eine akkreditierte Stelle ist oft eine Voraussetzung f\u00fcr die Lieferung von Teilen an gro\u00dfe Luftfahrtunternehmen.<\/p>\n\n\n\n

Herausforderungen und L\u00f6sungen: Prozessoptimierung in der Luft- und Raumfahrt<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die von der Luft- und Raumfahrtindustrie geforderten Qualifikationen stellen zwar sicher, dass Qualit\u00e4t und Sicherheit gew\u00e4hrleistet sind, sie erschweren jedoch die Bem\u00fchungen der Hersteller, Prozesse, Materialien und Techniken zu optimieren. Innovation ist entscheidend f\u00fcr Effizienz und Leistung, doch der Nachweis der Wirksamkeit und Sicherheit neuer Ans\u00e4tze kann eine gro\u00dfe H\u00fcrde darstellen.<\/p>\n\n\n\n

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Neue Prozesse, Materialien und Techniken m\u00fcssen umfangreichen Tests und Bewertungen unterzogen werden, um zu beweisen, dass sie die strengen Sicherheits- und Leistungsstandards der Branche erf\u00fcllen. Dies kann zeitaufw\u00e4ndig und kostspielig sein und erfordert spezialisierte Ausr\u00fcstung und Fachkenntnisse.<\/p>\n\n\n\n

Hersteller m\u00fcssen zudem unwiderlegbare Beweise liefern, dass die vorgeschlagene Optimierung die gew\u00fcnschten Ergebnisse liefert, ohne die Sicherheit oder Leistung zu beeintr\u00e4chtigen. Diese Beweise m\u00fcssen sorgf\u00e4ltig dokumentiert und in einem Format pr\u00e4sentiert werden, das von Regulierungsbeh\u00f6rden und Zertifizierungsstellen leicht verst\u00e4ndlich und bewertbar ist.<\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus beinhaltet die Optimierung oft die Integration neuer Technologien oder Materialien in bestehende Produktionslinien. Hersteller m\u00fcssen die Kompatibilit\u00e4t mit etablierten Prozessen nachweisen und eine nahtlose Integration gew\u00e4hrleisten, ohne die allgemeinen Qualit\u00e4tskontrollverfahren zu st\u00f6ren.<\/p>\n\n\n\n

Diese Herausforderungen k\u00f6nnen Innovationen hemmen und die Einf\u00fchrung neuer Technologien in der Kunststoffproduktion erschweren. Fortschritte in \u00dcberwachungs- und Charakterisierungstechniken, wie sie durch L\u00f6sungen wie sensXPERT Digital Mold erm\u00f6glicht werden, helfen Herstellern jedoch, diese Herausforderungen zu \u00fcberwinden und evidenzbasierte Fortschritte zu erzielen.<\/p>\n\n\n\n

Echtzeit-\u00dcberwachung des Aush\u00e4rtungsprozesses mit Digital Mold<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Hersteller von Luft- und Raumfahrt-Verbundwerkstoffen k\u00f6nnen durch sensXPERT Digital Mold einen erheblichen Vorteil erlangen. Diese L\u00f6sung erm\u00f6glicht die \u00dcberwachung des Aush\u00e4rtungsprozesses in der Form, die Materialcharakterisierung und die Erkennung von Abweichungen. Die L\u00f6sung verwendet dielektrische Sensoren, einen Industrie-PC (Edge Device) und mehrere Softwarekomponenten, um den Herstellern eine dynamische Prozesssteuerung zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

\"This
Diagramm, das die Daten eines dielektrischen Sensors zeigt und veranschaulicht, wie Materialien w\u00e4hrend des Produktionsprozesses im Laufe der Zeit aush\u00e4rten. Quelle: sensXPERT<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

W\u00e4hrend der Aush\u00e4rtungszyklen erfassen die Sensoren Echtzeitdaten zum Materialverhalten in der Form und senden diese Daten an das Edge Device. Das Edge Device \u00fcbersetzt die gesammelten Daten in kritische Materialparameter wie den Aush\u00e4rtungs- oder Kristallisationsgrad, die Glas\u00fcbergangstemperatur, den Gelpunkt und das Flie\u00dfverhalten.<\/p>\n\n\n\n

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F\u00e4higkeiten des sensXPERT Edge Device<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Dies bietet mehrere wichtige Vorteile:<\/p>\n\n\n\n\n\n \n \n \n \n \n \n
F\u00e4higkeit<\/th>\n Beschreibung<\/th>\n <\/tr>\n <\/thead>\n
Validierung optimierter Aush\u00e4rtungsprozesse<\/td>\n \n Hersteller k\u00f6nnen die Daten der In-Mold-Sensoren nutzen, um zu \u00fcberpr\u00fcfen, ob das Material den erforderlichen Aush\u00e4rtungs- oder Kristallisationsgrad erreicht hat. Diese Daten dienen als Beweise f\u00fcr Zertifizierungsstellen und belegen die Wirksamkeit der Optimierung.\n <\/td>\n <\/tr>\n
Umfassende Materialcharakterisierung<\/td>\n \n Die Digital Mold-Technologie von sensXPERT erm\u00f6glicht ein tiefes Verst\u00e4ndnis der Materialeigenschaften in Echtzeit. Maschinenbediener k\u00f6nnen Aush\u00e4rtungszyklen proaktiv feinabstimmen, was die Effizienz und den Erfolg des Prozesses verbessert.\n <\/td>\n <\/tr>\n
Proaktive Abweichungserkennung und vorausschauende Qualit\u00e4tskontrolle<\/td>\n \n Durch Echtzeit-\u00dcberwachung kritischer Materialparameter erkennt sensXPERT potenzielle Anomalien w\u00e4hrend des Aush\u00e4rtungsprozesses. Fortgeschrittene Algorithmen erm\u00f6glichen sofortige Korrekturma\u00dfnahmen, minimieren Materialabfall und gew\u00e4hrleisten konforme Teile.\n <\/td>\n <\/tr>\n <\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n\n

Insgesamt legen die strengen Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie eine gro\u00dfe Beweislast auf Hersteller, die innovative Materialien und Prozesse einf\u00fchren m\u00f6chten. Traditionell ist der Nachweis der Wirksamkeit und Sicherheit dieser Fortschritte zeitaufw\u00e4ndig und kostspielig.<\/p>\n\n\n\n

sensXPERT erm\u00f6glicht es Herstellern jedoch, Echtzeitdaten zu kritischen Materialparametern w\u00e4hrend des gesamten Aush\u00e4rtungszyklus f\u00fcr jedes produzierte Teil zu erfassen. Dadurch baut sensXPERT einen umfassenden Datensatz auf, der Herstellern hilft, die Genehmigungsverfahren der Regulierungsbeh\u00f6rden zu bew\u00e4ltigen.<\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus validieren diese detaillierten Daten nicht nur die Wiederholbarkeit und Konsistenz neuer Prozesse, sondern liefern auch konkrete Beweise zur Unterst\u00fctzung der Einf\u00fchrung schnellerer Aush\u00e4rtungszyklen oder anderer Optimierungen.<\/p>\n\n\n\n

Die Zusammenarbeit von sensXPERT und NIAR<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Ein gemeinsames Projekt zwischen sensXPERT und dem Advanced Technologies Lab for Aerospace Systems (ATLAS) des National Institute for Aviation Research (NIAR) zeigt die Bestrebungen zur Optimierung in der Luft- und Raumfahrtproduktion.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcber NIAR und ATLAS<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Das NIAR ist ein gro\u00dfes angewandtes Forschungsinstitut, das zahlreiche Partner in der Luftfahrtindustrie bei der Entwicklung ihrer Produktionsprozesse unterst\u00fctzt.<\/p>\n\n\n\n

NIAR<\/a> bietet Forschung, Design, Tests, Zertifizierung und Schulung f\u00fcr die Luftfahrt- und Fertigungsindustrie sowie f\u00fcr Regierungsbeh\u00f6rden, einschlie\u00dflich des US-Verteidigungsministeriums. Die Mission<\/p>\n\n\n\n

von NIAR besteht darin, die Forschungsf\u00e4higkeiten der Universit\u00e4t zu st\u00e4rken, angewandte Lernm\u00f6glichkeiten f\u00fcr Studierende zu bieten und die Luftfahrt- und Fertigungsindustrien zu unterst\u00fctzen \u2013 w\u00e4hrend gleichzeitig Innovation und Wohlstand f\u00fcr die Gemeinschaft, die Region und den Staat vorangetrieben werden.<\/p>\n\n\n\n

ATLAS<\/a> ist ein Makerspace f\u00fcr forschungsorientierte, automatisierte Fertigung im industriellen Ma\u00dfstab, einschlie\u00dflich automatisierter Faserplatzierung (AFP), Faserpflasterplatzierung f\u00fcr komplexe Geometrien, thermoplastischem Schwei\u00dfen und thermoplastischem \u00dcberspritzen f\u00fcr multifunktionale integrierte Strukturen.<\/p>\n\n\n\n

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NIAR x sensXPERT Projekt: Ofen zur Aush\u00e4rtung von Verbundwerkstoffen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Die Optimierung des Aush\u00e4rtungsprozesses f\u00fcr Verbundwerkstoffe in Luftfahrtanwendungen bleibt eine Herausforderung. Daher konzentriert sich das NIAR x sensXPERT Projekt auf die pr\u00e4zise Verfolgung des Aush\u00e4rtungsverhaltens von vorimpr\u00e4gnierten (Prepreg) Kohlefaserwerkstoffen, einem Material, das h\u00e4ufig in Luftfahrtstrukturen verwendet wird.<\/p>\n\n\n\n

Prepreg-Materialien werden mit bereits in die Kohlefaserbahnen eingearbeitetem Harz geliefert, jedoch oft in einem teilweise ungeh\u00e4rteten Zustand. Das Forschungsteam von NIAR nutzt sensXPERT, um den Aush\u00e4rtungsprozess dieser Prepreg-Materialien zu \u00fcberwachen, die in einem Vakuumbeutel in einem Ofen geh\u00e4rtet werden. Ein Hauptaugenmerk liegt auf der Verfolgung von Viskosit\u00e4ts\u00e4nderungen und dem Nassout-Prozess, der bestimmt, wie effektiv das Harz die Kohlefasern durchtr\u00e4nkt.<\/p>\n\n\n\n

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Dieses gemeinsame Projekt verfolgt zwei Hauptziele. Erstens wird das Forschungsteam die Wirksamkeit der dielektrischen Aush\u00e4rtungs\u00fcberwachungstechnologie von sensXPERT im Vergleich zu traditionellen Rheometern \u2013 Instrumenten, die \u00fcblicherweise zur Messung der Viskosit\u00e4t verwendet werden \u2013 bewerten.<\/p>\n\n\n\n

Zweitens, und vor allem f\u00fcr die Luftfahrtindustrie, soll dieses Projekt Herstellern die Daten liefern, die sie ben\u00f6tigen, um die Produktion von Verbundwerkstoffen zu optimieren und die Zertifizierung ihrer Verbundteile zu erlangen. Traditionell basieren Aush\u00e4rtungszyklen oft auf generischen Materialdatenbl\u00e4ttern, unabh\u00e4ngig von den spezifischen Teileabmessungen.<\/p>\n\n\n\n

Durch die Erfassung des genauen Aush\u00e4rtungsverhaltens jedes Teils bietet sensXPERT Digital Mold den Herstellern zus\u00e4tzliche Daten, die sie den Zertifizierungsstellen vorlegen k\u00f6nnen. Diese detaillierten Daten k\u00f6nnen dazu beitragen, einen starken Fall f\u00fcr prozessspezifische Optimierungen zu machen, wodurch effizientere und leichtere Flugzeugstrukturen m\u00f6glich werden, ohne die von Regulierungsbeh\u00f6rden wie der FAA festgelegten Sicherheitsstandards zu gef\u00e4hrden.<\/p>\n\n\n\n

Dieses Projekt zeigt, wie sensXPERT Digital Mold eine kritische Herausforderung in der Luft- und Raumfahrtindustrie angeht. Durch die Bereitstellung umfassender Material- und Prozessdaten sowie die Erleichterung der Prozessoptimierung erm\u00f6glicht sensXPERT Herstellern, Innovationen voranzutreiben und zur Entwicklung der n\u00e4chsten Generation von Luftfahrzeugen beizutragen.<\/p>\n\n\n\n

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Die Kunststoffverarbeitung revolutionieren: Mit sensXPERT 30 % mehr Effizienz erreichen<\/h2>\n\n\n\n

Entwickelt von der NETZSCH-Gruppe bietet sensXPERT Digital Mold eine hochmoderne, datengetriebene L\u00f6sung, die darauf abzielt, die Kunststoffindustrie in Echtzeit produktiver zu machen. Diese patentierte Innovation vereint einzigartige integrierte Hardware, reaktionskinetische Materialanalyse und KI, um w\u00e4hrend des Fertigungsprozesses eine nie dagewesene Transparenz zu schaffen. Zum ersten Mal k\u00f6nnen Hersteller dieses Ma\u00df an Kontrolle erreichen, was transformative Vorteile wie reduzierte Ausschussraten, gesteigerte Produktivit\u00e4t, Unabh\u00e4ngigkeit von Lieferketten und vieles mehr erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n