Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »SPOK«
Selbstlernende Systeme verbessern Herstellungsverfahren für die Ariane-6-Trägerrakete
Ein unabhängiger Zugang zum Weltraum und der wachsende Markt an kommerziellen Anbietern für Satellitenstarts erfordern es, dass Europa mit der eigenen Produktion einer neuen Generation von Trägerraketen wettbewerbsfähig bleibt. Dazu zählt auch, die Fertigungskosten für die einzelnen Komponenten so stark wie möglich zu senken. Für die Optimierung der Produktionsverfahren für die Oberstufe der Ariane 6 hat die ArianeGroup sich im BMWi-geförderten Forschungsprojekt »SPOK« mit dem Fraunhofer IPT zusammengeschlossen.
Ziel des Projekts war es, die Produktionseffizienz und -qualität zu verbessern und Fertigungsprozesse flexibler zu gestalten. Hoch automatisierte Fertigungsprozesse, wie sie auch bei der Produktion der Komponenten für die Ariane-6-Oberstufe zum Einsatz kommen, werden von zahlreichen Sensoren überwacht. Die Planung und Steuerung dieser Prozesse ist stark vernetzt und ließ daher zu, ermittelte Produktionsdaten auf Basis von Künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen auszuwerten. Auch Vorhersagen, wie Fertigungsprozesse und -werkzeuge sich im Produktionsprozess verhalten, konnten auf diese Weise abgeleitet werden.
Sensoren überwachen die Produktion, KI wertet die Daten aus
Im Forschungsprojekt SPOK untersuchte das Projektteam zunächst die einzelnen Stationen der Prozesskette hinsichtlich ihrer Eignung für den KI-Einsatz. Gleichzeitig wägte das Projektteam für die konkreten Anwendungsfälle ab, welche Methoden und Modelle der Künstlichen Intelligenz sich jeweils am besten eigneten, um die gesteckten Ziele der ArianeGroup zu erfüllen. Eine Bewertungsmethodik, die innerhalb des Projekts entwickelt wurde, diente dazu, zu überprüfen, inwieweit die Ergebnisse der KI-Anwendung zur Effizienzsteigerung und Flexibilisierung der Produktion bei gleichbleibender oder sogar besserer Bauteilqualität beitragen konnten.
Auf Grundlage dieser Informationen wählten die Projektpartner gemeinsam geeignete Teststationen aus, an denen die erarbeiteten Konzepte am realen Anwendungsfall ausführlich getestet und erprobt wurden: Eine Ursache-Wirkungs-Analyse führte zu einer weiteren industrietauglichen Optimierung des Sprühschaum-Auftrag-Prozesses für den thermischen Schutz der Rakete. Außerdem wurde während der Implementierung der hochkomplexen Prozesskette ein digitaler Zwilling erzeugt, der dazu beitrug, die übergreifenden Analysen der Qualitätsdaten weiter zu verbessern.
Förderung
Das Forschungsprojekt »SPOK – Entwicklung eines smarten Produktionskonzeptes« wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.
Förderprogramm: Nationales Programm für Innovation, Technologie und Neue Mobilität
Förderkennzeichen: 50RL2050
Projektlaufzeit
08/2020 – 04/2022