Entwicklungsprojekt im Technologiezentrum Nordenham zu Cobots

Mensch und Technik arbeiten Hand in Hand 

Die Fertigung und Montage von Flugzeugschalen und Komponenten erfordert detaillierte Qualitätsarbeit im großen Maßstab. Wie modernste Technologien – kooperierende Roboter (Cobots) und Künstliche Intelligenz (KI) – die Mitarbeiter dabei unterstützen können, erforscht Premium AEROTEC in zwei Projekten im Technologiezentrum Nordenham (TZN). 

Wenn Mensch und Roboter in einer Fertigungslinie zusammenarbeiten sollen, lautet die erst Frage bislang immer: „Entweder oder“? Dr. Christian Kulik möchte daraus ein „sowohl als auch“ machen. Der studierte Elektrotechniker arbeitet für Premium AEROTEC im Technologiezentrum Nordenham an jenen Projekten, die die ohnehin schon moderne Fertigung in Einswarden noch innovativer machen sollen.  

In der großen klimatisierten Halle des TZN ist eines der Projekte schon zu sehen: Ein Cobot, kurz für kooperierender Roboter, nimmt sich ein Nietfeld an einer dort aufgestellten Flugzeug-Schale vor, einige hundert Bolzen auf geringer Fläche. Einen „Quadratmeter mit hoher Wertschöpfung“ nennt es Kulik. Für einen Menschen wäre das mühsame und ermüdende Kleinarbeit. „Der Roboter ist dabei nicht schneller als der Mensch, aber ungeheuer stoisch und konstant.“  

Aus dem „Robot wird ein „Cobot“ 

Normalerweise müssten aus Sicherheitsgründen solche automatisierten Fertigungsschritte streng getrennt werden von den manuellen. „Bei Robotern sind Kräfte am Werk, die einen Menschen verletzen könnten“, führt Kulik vor Augen. In der Flowline im Nordenhamer Premium-AEROTEC-Werk wäre eine solche zeitliche oder räumliche Trennung aber gar nicht umsetzbar. Darum muss aus dem „Robot“ ein „Cobot“ werden. „Höchste Priorität hat dabei die Sicherheit für die menschlichen Kolleginnen und Kollegen“, versichert Christian Kulik. Per Sensoren und Softwareintelligenz bremse der Cobot sofort ab, wenn sich ein Mensch nähert. Damit einher geht auch eine ungewohnte Mobilität: „Der Cobot wird wie ein Bollerwagen vom Menschen an der richtigen Stelle am Bauteil positioniert“, führt der Projektleiter aus. Von da an orientiert er sich per Kamera selbst und macht sich selbständig an die Arbeit – Bolzen für Bolzen. Und Seite an Seite mit dem Menschen, der in nur wenigen Meter Entfernung arbeitet.  

Bei den Hardware-Komponenten des Cobots, also Roboterarm, Kamera und Sensoren, konnte das Projektteam auf handelsübliche Bauteile zurückgreifen. „Die Software und die Abläufe haben wir komplett selbst geplant und geschrieben“, stellt Kulik stolz fest. Der Entwickler freut sich über die Pilotenrolle, die Premium AEROTEC und das Technologiezentrum Nordenham zumindest innerhalb der Flugzeugbranche hierbei einnehmen: „Anfang 2018 hatten wir die ersten Ideen zu diesem Projekt. Heute ist unser Cobot vorbereitet für den Einsatz in der Serienfertigung.“  

Qualitätssicherung 4.0 

In einem zweiten Projekt im Technologiezentrum Nordenham untersuchen Kulik und sein Team, wie Künstliche Intelligenz (KI) konkret in der Fertigung von Premium AEROTEC eingesetzt werden kann. „Den größten Nutzen sehen wir in der Qualitätssicherung, die in der Flugzeugfertigung höchste Priorität hat“, sagt Christian Kulik. Gemeinsam mit den jeweiligen Kollegen werden Anwendungen in den Bereichen Oberflächenschutz, Bohr- und Niettechnik sowie in der Ultraschallauswertung untersucht.  

In einer ersten Studie gemeinsam mit Partnern aus Forschungseinrichtungen und Universitäten wurde die Prüfung von Dichtmittelhauben an Nietverbindern untersucht. „Diese sollen dicht sein, dürfen keine Löcher aufweisen oder Fäden ziehen, dürfen nicht zu dick und nicht zu dünn sein“, erläutert Kulik. Bis dato müsse sich ein Mitarbeiter mit Erfahrung Tausende dieser Dichtungen anschauen, um die Qualität zu prüfen. „Hier wollen wir mit KI für Entlastung sorgen.“  

Angesichts der vielen Variationen stößt herkömmliche Bildverarbeitung mit einem pixelgenauen Soll-/Ist-Vergleich hierbei aber an ihre Grenzen. „Neuronale Netzwerke brauchen keine solchen festen Vorgaben. Sie werden mit tausendfachen guten und schlechten Beispielen trainiert“, erklärt Kulik die Funktionsweise. „Ebenso wie die Gesichtserkennung auf Smartphones lernt die Software dadurch, die wesentlichen Merkmale zu erkennen und eine Entscheidung zu treffen.“ So kann die KI in diesem Anwendungsfall aufzeigen, welche Dichtungen unter Tausenden noch einmal geprüft werden müssen. Das letzte Wort hat dann wieder der Mensch. 

„Diese Technologien, Cobots genauso wie Künstliche Intelligenz, sind kein Ersatz für den Menschen, sondern Werkzeuge für deren Arbeit“, sagt Christian Kulik. „Sowohl als auch“ statt „entweder oder“. 

Bildunterschriften 

Bild1: 

Mit Künstlicher Intelligenz die Qualitätssicherung in der Fertigung weiter zu verbessern – an diesem Ziel arbeiten im Technologiezentrum Nordenham (von links) Marlien Meyer, Christian Kulik, Janik Krause und Sebastian Stanke. Foto: Premium AEROTEC 

Bild2: 

Viel Arbeit auf wenig Raum: Solche Quadratmeter mit hoher Wertschöpfung entlang der Flugzeugschale sind ideale Einsatzorte für den im Technologiezentrum Nordenham entwickelten Cobot. Foto: Premium AEROTEC  

Website