Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUFlugzeuge müssen fliegen, wenn mit ihnen Geld erwirtschaftet werden soll. Die Zeit am Boden sollte daher so kurz wie möglich ausfallen. Um Flugzeuge schnell wieder in die Wertschöpfungskette zu überführen, müssen Umbau-, Reparatur- und Instandhaltungsmaßnahmen sehr effizient erfolgen.
Aufgrund des enormen Leichtbaupotenzials und der daraus resultierenden Gewichtseinsparung wird immer mehr kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) in Verkehrsflugzeugen verbaut. Für neue Flugzeugstrukturen aus CFK sind bisher kaum effiziente Umbau- und Reparaturlösungen verfügbar - der Bedarf an derartigen Umbaulösungen wird zukünftig immer größer.
Die notwendigen Eingriffe in die Tragstruktur sind dabei stets Sonderfälle, da sich die meisten Flugzeuge in ihrer Historie (Bauzustand, Vorschäden) erheblich unterscheiden. Somit ist ein hochflexibles System für variantenintensive CFK-Modifikationen (Stückzahl 1) erforderlich, das insbesondere eine Durchgängigkeit in der Datenkette zulässt. Diese muss ausgehend vom Ist-Zustand über die Durchführung der Modifikation bis hin zur Qualitätssicherung alle Bereiche abdecken. Deshalb lassen sich die hohen Erwartungen der Fluggesellschaften hinsichtlich Effizienz und Zuverlässigkeit hierbei nur mit digital vernetzten Inspektions-, Simulations- und Bearbeitungsprozessen erfüllen.
Das Fraunhofer IWU arbeitet in einem Projekt an der Konzeption und Erprobung einer »Digital-Twin«-basierten Systemlösung für Strukturumbauten und Reparaturen.. Die jeweils geplante Modifikation wird zunächst in einer benutzerfreundlichen virtuellen Werkstatt simuliert, bevor Eingriffe an der realen Struktur vorgenommen werden. Aus vorhandenen Konstruktionsdaten und aktuellen Inspektionsergebnissen wird das virtuelle Abbild (Digital-Twin) der betroffenen Flugzeugstruktur generiert. Die virtuelle Werkstatt ermöglicht die Visualisierung der Inspektionsdaten in einem integrierten CAD-System und unterstützt so den Anwender bei der Umbaukonstruktion.