Forschung & Entwicklung

Messdaten mit 5G kabellos in Echtzeit übertragen

Ein Sensor überträgt die Schwingungsspektren der Blisks via 5G mit Latenzen von bis zu einer Millisekunde an eine Software. Bild: Fraunhofer IPT
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Um Fehler in der industriellen Fertigung frühzeitig zu erkennen, messen Sensoren in Maschinen und Anlagen, ob alles einwandfrei läuft. In der Regel werden die Daten jedoch dezentral und zeitverzögert ausgewertet. Der Mobilfunkstandard 5G dagegen ermöglicht eine direkte kabellose Messung in Echtzeit. Zusammen mit Ericsson bietet Fraunhofer in Aachen eine einzigartige Testumgebung für 5G-Anwendungen im industriellen Umfeld an. Auf der Hannover Messe zeigen die Partner die Möglichkeiten der Technologie vom 23. bis 27. April 2018 erstmals live am Beispiel der Fertigung von Bauteilen für Flugzeugtriebwerke (Halle 17, Stand C24).

Flugzeugturbinen herzustellen ist aufwändig und teuer. Alleine die Fertigung der Turbinenschaufeln – sogenannter Blisks (Blade Integrated Disks) – kann bis zu 200 000 Euro kosten. Höchste Sicherheits- und Qualitätsstandards müssen eingehalten, computergesteuerte Werkzeugmaschinen so programmiert werden, dass die Bauteile exakt nach den Konstruktionsplänen gefertigt werden. Sensoren an Maschinen und Anlagen überwachen permanent den Produktionsprozess. „Doch es bleibt ein Restrisiko. Denn die Qualitätsanalyse erfolgt in der Regel dezentral und zeitverzögert“, erklärt Dr. Sascha Gierlings, Leiter der Prototypenfertigung am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen. Insbesondere die Eigenschwingung der Blisks während der Fertigung sei ein Problem. Dadurch könne es zu Qualitätseinbußen kommen, die aufwändig per Hand im Nachgang des Fertigungsprozesses korrigiert werden müssten.

Einzigartige Testumgebung in Aachen

Eine Lösung für dieses Problem verspricht die Kombination aus neuester Sensortechnologie und schnellen Datenübertragungsraten, wie sie der künftige Mobilfunkstandard 5G bietet. Für den konkreten Fall der Blisk-Herstellung hat das Fraunhofer IPT einen speziell entwickelten Sensor direkt auf dem Bauteil angebracht. Dieser überträgt die Schwingungsspektren der Blisks via 5G mit Latenzen von bis zu einer Millisekunde an eine Software. Sie erkennt sofort, ob die Schwingungen ein zulässiges Normalmaß übersteigen beziehungsweise kritische Frequenzen erreichen und passt den Produktionsprozess unverzüglich an. Ein weiterer Vorteil: Mithilfe der schnellen Datenübertragung kann ein digitaler Zwilling erstellt werden, das virtuelle Abbild eines Bauteils. Mit dessen Hilfe lassen sich wichtige Fragen, die den Produktionsprozess betreffen, bereits vorab am Computer klären.

Die Liveübertragung der Bauteildaten hat das Aachener Forschungsinstitut zusammen mit dem schwedischen Technologieanbieter Ericsson im Leistungszentrum Vernetzte Adaptive Produktion entwickelt. Ende April zeigen die Partner ihre Lösung auf der Hannover Messe erstmals während einer Livedemo der Öffentlichkeit: In Echtzeit übertragen die Fraunhofer-Forscher das Schwingungsspektrum eines gefrästen Blisk-Bauteils mit der 5G-Technologie direkt vom Sensor auf einen Bildschirm. (ig)

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