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Konstruktion Drei aus 8000

Die Konzeptphase der Beluga XL wurde nach weniger als zehn Monaten abgeschlossen - dank eines regelbasierten Konstruktionsprozesses, bei dem aus drei Masterteilen über 8000 Einzelteile generiert werden.

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Automatisierung in der Konstruktion: Bei Airbus müssen die Konstrukteure nicht mehr jede einzelne Variante eines Bauteils konstruieren.
Automatisierung in der Konstruktion: Bei Airbus müssen die Konstrukteure nicht mehr jede einzelne Variante eines Bauteils konstruieren.
(Bild: Airbus)

Sie ist eine der größten Frachtflugzeuge der Welt: Die Beluga von Airbus. Mit der Beluga XL aber hat das Unternehmen die Maschine nun nochmals weiterentwickelt. Die Konzeptphase dazu wurde nach weniger als zehn Monaten im September 2015 abgeschlossen. Zur hohen Produktivität der Entwicklungsabteilung hat ein regelbasierter und prozessorientierter Konstruktionsprozess beigetragen, den Cenit für Airbus formuliert und eingeführt hat.

Standardisierung der Prozesse sichert Qualität

Im Rahmen des neuen Konstruktionsprozesses werden Baugruppen und Einzelteile standardisiert und harmonisiert. „Der Konstruktions- und Fertigungsprozess wurde für die Massenbauteile weitgehend automatisiert. Es wurden parametrisch aufgebaute Masterteile entwickelt. Diese Masterteile beinhalten Konstruktions- und Fertigungsregeln und passen sich automatisch an ihre Umgebung an“, erklärt
Jochen Michael, Senior Consultant bei der Cenit. So passe sich zum Beispiel die Anzahl der Nieten im Clip in Abhängigkeit vom benachbarten Stringerprofil an und beachte dabei auch die minimalen und maximalen Abstände zu umliegenden Bauteilen.

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Ein weiterer Vorteil dieses standardisierten Konstruktionsprozesse ist laut Michael, dass durch die Masterteile eine, von der Erfahrung des Konstrukteurs unabhängige, gleichbleibende Datenqualität erreicht wird. Dadurch können zeitaufwendige Prüfungen auf ein Minimum reduziert werden.

Routineaufgaben entfallen

Die Vorteile für den Konstrukteur liegen auf der Hand: Er wird von zeitraubenden Routineaufgaben entlastet und hat dadurch mehr Zeit für komplexe Konstruktionsaufgaben. Zudem sind Anpassungen der Bauteile bei Änderungen, etwa durch neue Stressberechnungen, deutlich einfacher und weitgehend automatisiert.

Eingesetzt wurde der neue Konstruktionsprozess bei der Beluga XL für Strukturbauteile in der Oberschale des Frachtraums. Es handelt sich dabei um Längsträger (Stringer), Querträger (Spante) und die dazugehörigen Verbindungsteile (Clips). Cenit hat für diese Bauteile-Familien Masterteile angelegt und die zugehörigen Konstruktions- und Fertigungsregeln für das CAD-Programm Catia V5 erschlossen. Für den Bereich des Frachtraums wurden automatisch ca. 7.500 Clips und ca. 600 Längs- und Querträger erstellt. Bei den besonders variantenreichen Clips hat Cenit einen ebenfalls softwarebasierten Abgleich mit bereits erstellten Clips implementiert, um die Wiederverwendungsrate der Teile zu optimieren. Die Anzahl der unterschiedlichen Clips konnte auf ca. 1.400 reduziert werden. Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens ergibt sich laut Michael durch die Einbeziehung der Fertigung in die Entwicklung der Masterteile: „So können die Reibungsverluste zwischen Konstruktion und Fertigung auf ein Minimum reduziert werden.“

Halbierter Aufwand in der Konstruktion

Innerhalb von 24 Stunden nach Vorliegen einer neuen Master-Geometrie lag das vollständige, parametrische digitale 3D-Modell des Frachtraums vor. „Dies wurde durch die ma­krogesteuerte Positionierung der Masterteile auf Basis der Master-Geometrie, also des Flächenmodells der Außenhaut, möglich“, so Michael. „Airbus konnte dadurch bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt im Entwicklungsprozess Bauraum­untersuchungen mit fertigbaren Geometrien durchführen.“ Insgesamt wurde der Arbeitsaufwand vom Projektstart bis zur Fertigstellung der 3D-Konstruktion mehr als halbiert. Die Automatisierung stellt für jedes Einzelteil 100 % korrekte Datenqualität und einheitliche Darstellungsstandards sicher. Dazu gehören beispielsweise auch die notwendigen Angaben für eine weitgehend automatisierte Fertigung der Umformwerkzeuge, so dass sich auch der Start der Herstellung effizienter gestalten lässt. Cenit war im Rahmen des Projekts zuständig für die Entwicklung der Konstruktionsmethodik, die Erstellung des Trainingskonzepts, der Trainingsunterlagen und Vorbereitung des Training, der Erstellung der Master-Teile, die Entwicklung der Makros sowie die Bereitstellung der DMU (Digital Mockup).

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht