QuSAM - Qualitätssichere Skalierbarkeit des WAAM-Prozesses zur Herstellung von Luftfahrtstrukturkomponenten

Abstract

Das im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms LuFo VI-2 durchgeführte Forschungsvorhaben QuSAM befasst sich mit der qualitätsgesicherten Skalierbarkeit des Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) zur Herstellung von Luftfahrtstrukturkomponenten. Ausgangspunkt des Vorhabens war die Frage, wie ein additiver Fertigungsprozess unter den spezifischen Anforderungen der Luft- und Raumfahrt durchgängig digitalisiert, datenbasiert abgesichert und im Hinblick auf Prozessstabilität, Transparenz und Nachverfolgbarkeit weiterentwickelt werden kann. Im Mittelpunkt standen dabei insbesondere die Schaffung einer horizontal integrierten digitalen Prozesskette, die Verbesserung der Prozesssicherheit sowie die Entwicklung luftfahrtkonformer Dokumentations- und Archivierungskonzepte. Zugleich verfolgte das Projekt das Ziel, durch eine erhöhte Prozesssicherheit und optimierte Prozessfenster den Ausschuss zu reduzieren, die Homogenität der Bauteileigenschaften zu steigern und die Effizienz der Prozesskette nachhaltig zu verbessern. Ein zentrales wissenschaftlich-technisches Ergebnis des Vorhabens besteht in der Erforschung und Validierung einer Referenzarchitektur für die durchgängige Datenintegration in WAAM-Prozessen. Die Architektur verknüpft technische Systeme, Integrationsmechanismen, Datenmodelle und anwendungsbezogene Auswertungsebenen zu einem übertragbaren Lösungsmuster. Im Bereich der Prozessabsicherung wurden mehrere prototypische Lösungen zur operativen und qualitätsbezogenen Überwachung realisiert. Darüber hinaus wurden Konzepte für die datenbasierte Rückverfolgung sowie für die luftfahrtkonforme Langzeitarchivierung erarbeitet. Hierfür wurden Prozessdaten, qualitätsrelevante Daten und Fertigungsunterlagen klassifiziert, hinsichtlich ihrer Aufbewahrungsanforderungen bewertet und in eine Archivierungsstrategie überführt. Die erfolgreiche Validierung hat gezeigt, dass mit der im Projekt entwickelten digitalen Prozesskette wesentliche Voraussetzungen für eine transparente, qualitätsgesicherte, nachverfolgbare und perspektivisch wirtschaftlich verwertbare Nutzung des WAAM-Verfahrens im Luftfahrtumfeld geschaffen werden konnten.