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3D-Systeme im Fertigungsbetrieb

In den Konstruktionsabteilungen läuft heute alles digital. Jedes Produkt und jedes Bauteil wird dreidimensional konstruiert. Doch in der Produktion arbeiten Werker vielfach mit ausgedruckten 2D-Zeichnungen. Bei Montage und Ausrüstung großvolumiger Produkte, etwa für den Einsatz im Flugzeugbau, stößt diese Arbeitsweise schnell an ihre Grenzen. Ein Pilotprojekt zeigt pragmatische Wege, um in der Werkhalle auf 3D-Daten zuzugreifen.

Komplexe Bauteile wie die ‚Swept Fan Blades‘ des Triebwerks Rolls-Royce Trent XWB werden in modernen 3D-Systemen entworfen. Um die Daten aus den Entwicklungslösungen in die Werkhalle zu bringen, stehen verschiedene technologische Ansätze zur Verfügung. Foto: Wiedergabe mit Genehmigung von Rolls-Royce plc/copyright © Rolls-Royce plc 2010

Um sehr große Objekte vollständig abzubilden, sind hunderte Bögen Papier nötig. Diese müssen zeitraubend gedruckt, gefaltet und geheftet werden, bevor sie in dicken, schweren Ordnern in der Produktion landen. Das Auffinden eines bestimmten Bauteils oder einer speziellen Stelle am Objekt ist mühsam und kostet Zeit. Die Aktualität der Pläne ist ein weiteres Problem. Besonders in der ‚Ramp-up‘-Phase ändern sich noch viele Details. Die Ausdrucke ständig auf dem neusten Stand zu halten, ist praktisch unmöglich.

Bei der Arbeit mit veralteten Plänen in der Produktion können leicht Fehler entstehen. Der umgekehrte Informationsfluss – von der Fertigung zurück in die Konstruktionsabteilung – ist bei der Arbeit mit Papier ebenfalls störanfällig. Entdeckte Fehler oder Probleme in der Produktion werden von den Werkern direkt in die Pläne eingetragen. Diese Anmerkungen müssen dann in einem weiteren Schritt an der richtigen Stelle ins digitale Modell eingepflegt werden. Dabei passieren sehr leicht weitere Fehler: Es wird eine falsche Stelle gewählt, Notizen auf dem Papier sind unleserlich, Anmerkungen werden übersehen, Papierbögen gehen verloren, werden verschmutzt, oder Informationen falsch übertragen – die Fehlerquellen sind zahlreich.

Nachteile digitaler Behelfslösungen

Angesichts der vielen Nachteile, die die Arbeit mit Papier in der Produktion mit sich bringt, liegt der Wunsch nach einer durchgängigen digitalen Arbeitsweise nahe. Eine schnelle und so auch praktizierte Lösung ist es, einfach einen Laptop mit den 3D-Daten in die Produktion mitzunehmen. Doch auch diese Vorgehensweise hat ihre Schwächen: Die Werker, die mit den Daten arbeiten, müssen auch die Bedienung der oft recht komplexen Software beherrschen. Wenn der Werker die Daten nicht korrekt navigieren kann, entstehen neue Fehlerquellen und Zeit geht verloren. Für die Bedienung eines Laptops müssen zudem entsprechende Ablageflächen zur Verfügung stehen. Auch diese Vorgehensweise ist also nicht ideal.

Den Anwender im Blick: Die Kalibrierungsansicht eines Augmented Reality-Systems zeigt, wie eine IT-Lösung die Bewegungen des Nutzers verfolgt. Die Position von Armen und Kopf wird erfasst, Veränderungen können beispielsweise für die Anzeige von Kontextinformationen anhand eines 3D-Modells verwendet werden. Bild: Ifakt

Hoher Aufwand durch High-End-Systeme

Im starken Gegensatz zur Arbeit mit Papier und einfachem Laptop stehen technologisch sehr aufwändige Lösungsansätze. Bereits seit vielen Jahren wird in der Industrie mit ‚Augmented Reality‘ beziehungsweise ‚Mixed Reality Systemen‘ experimentiert. Bei diesen Lösungen wird meist das reale Objekt durch eine 3D-Brille betrachtet und die virtuellen Daten werden so eingeblendet, dass sie das echte Bild an exakt der richtigen Stelle überlagern. Das ist sehr aufwändig und erfordert hochentwickelte Technik und speziell aufbereitete Daten. Bei der Entwicklung dieser Systeme steht hohe Präzision im Vordergrund. Um diese Präzision zu erreichen, sind aufwändige Vorbereitungen und Kalibrierungen nötig. Neben Zeit benötigt ein Betrieb zum Einsetzen solcher umfangreichen Systeme auch speziell ausgebildetes Personal. Zudem fallen die Lösungen in der Regel zu komplex und aufwändig aus, um kurzfristig als ‚einfacher‘ Papierersatz in der Produktion fungieren zu können.

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