Maßgeschneiderte Vorrichtungslösungen für die Wartung von Flugzeugtriebwerken unter Verwendung von 3D-Scannen

Flugzeugtriebwerke gehören zu den komplexesten und kritischsten Komponenten der modernen Luftfahrt. Ihre Wartung erfordert höchste Präzision, Sicherheit und Effizienz, um optimale Leistung und Flugsicherheit zu gewährleisten. Traditionelle Methoden, die auf generischen Vorrichtungen basieren, reichen oft nicht aus, um Bauteile präzise zu fixieren, was Risiken bei der Demontage und Wiederinstallation birgt. Im Bewusstsein des Bedarfs an höherer Genauigkeit und Effizienz suchte der Kunde nach einer digitalen Lösung, die 3D-Scannen nutzt, um maßgeschneiderte Vorrichtungen für die Wartung von Flugzeugtriebwerken zu entwickeln — und dabei die strengen Branchenstandards für Genauigkeit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit erfüllt.

Diese Fallstudie untersucht, wie das kabellose 3D-Scansystem NimbleTrack von SCANOLOGY eine entscheidende Rolle bei der Beschleunigung der Entwicklung kundenspezifischer Vorrichtungen für die Wartung von Flugzeugtriebwerken spielte und dem Kunden dabei half, Herausforderungen hinsichtlich Genauigkeit und Anpassungsfähigkeit herkömmlicher Werkzeuge zu überwinden.

Hintergrund des Kunden 

Unser Kunde ist ein führendes Unternehmen für die Wartung von Flugzeugen und spezialisiert sich auf umfassende Dienstleistungen für Luftfahrzeuge und deren Bordkomponenten. Zu den Tätigkeiten zählen Wartung, Generalüberholungen, Reparatur und Aufbereitung von Komponenten, Fahrwerkswartung, Teilefertigung, Reparatur von Verbundwerkstoffen sowie die Instandhaltung von bodengestütztem Ausrüstungsgerät.

Herausforderungen

Während der Wartung von Triebwerken griff der Kunde häufig auf allgemeine Vorrichtungen zurück, um Triebwerkskomponenten in Position zu halten. Diese nicht spezialisierten Werkzeuge waren jedoch mit mehreren Einschränkungen verbunden:

Begrenzte Funktionalität: Standardvorrichtungen unterstützten die Komponenten lediglich, ohne sie sicher zu fixieren oder eine Winkeleinstellung zu ermöglichen.

Potenzielle Risiken: Während der Demontage fielen Bauteile auf die Halterungen, was erforderte, dass Mitarbeitende diese manuell stabilisieren mussten, während die Halterung langsam abgesenkt und entfernt wurde – ein Sicherheitsrisiko.

Ungenaue Ausrichtung: Bei der Wiedermontage führten unebener Boden oder eine leichte Neigung des Flugzeugs häufig dazu, dass die Komponenten nicht präzise zur Flugzeugstruktur ausgerichtet werden konnten. Dies erschwerte die Installation zahlreicher Befestigungselemente erheblich.

Geringe Effizienz: Einige Werkzeuge und Vorrichtungen blockierten den Zugang zu Befestigungspunkten (z. B. Schraublöchern), sodass kein Platz für Werkzeuge wie Schraubenschlüssel blieb. Die Mitarbeitenden mussten die Position der Halterung mehrfach anpassen, was zu längeren Montagezeiten und höherer körperlicher Belastung führte.

Zur Verbesserung von Sicherheit und Effizienz benötigte der Kunde eine maßgeschneiderte, verstellbare und hochpräzise Lösung, die den spezifischen Anforderungen verschiedener Triebwerkskomponenten entspricht. Ziel war es, präzise 3D-Daten der Motorteile mit einem professionellen Scanner zu erfassen und anschließend mithilfe von Reverse-Engineering-Software passgenaue Vorrichtungen zu entwerfen.

Projekt-Herausforderungen
Komplexe Bauteilgeometrie: Triebwerkskomponenten wie Turbinen und Rohrleitungen weisen komplexe, unregelmäßige Oberflächen auf. Der begrenzte Raum erschwert die vollständige Erfassung der Geometrie und führt häufig zu toten Winkeln oder unvollständigen Daten.

Materialeigenschaften: Einige Komponenten bestehen aus dunkel gefärbtem Metall und sind möglicherweise mit Ölresten bedeckt, was den Scanprozess erschwert und die Messgenauigkeit beeinträchtigt.

Einsatzbedingungen vor Ort: Die Messungen mussten direkt auf dem Rollfeld durchgeführt werden. Unvorhersehbare Außenbedingungen – wie Wind, Vibrationen und Bewegungen – sowie fehlende externe Stromquellen stellten Herausforderungen für Stabilität, Präzision und Geschwindigkeit dar.

Der Kunde benötigte eine 3D-Scanlösung, die präzise, tragbar, kabellos sowie in der Lage ist, dunkle und reflektierende Oberflächen auch unter herausfordernden Einsatzbedingungen zu erfassen.

Lösung: Drahtloses 3D-Scansystem NimbleTrack
SCANOLOGY empfahl das drahtlose optische 3D-Scanning-System NimbleTrack, das für Präzision und Mobilität in anspruchsvollen Einsatzumgebungen konzipiert wurde.

Arbeitsablauf
Einrichtung: Der 3D-Laserscanner NimbleTrack verfügt über integrierte Akkus und unterstützt die drahtlose Datenübertragung. Dadurch konnte der Betrieb auf dem Rollfeld des Flughafens ohne externe Stromquelle erfolgen.

Schnelles Scannen: Mit mehreren Lasermodi erfasste der 3D-Scanner komplexe Formen und dunkle Metalloberflächen mit hoher Präzision. Der gesamte Scanvorgang dauerte nur 10 Minuten.

Datenverarbeitung: Die hochauflösenden 3D-Daten wurden in eine Reverse-Engineering-Software importiert, um ein detailliertes 3D-Modell zu erstellen. Dieses Modell diente anschließend zur schnellen und präzisen Konstruktion der maßgeschneiderten Haltevorrichtung.

Vorrichtungskonstruktion: Auf Grundlage der 3D-Modelle wurden hochgradig angepasste Vorrichtungen entworfen, um eine präzise Positionierung zu gewährleisten – wodurch manuelle Justierungen während der Triebwerkswartung überflüssig wurden.

Warum NimbleTrack?

Kabellos und benutzerfreundlich
NimbleTrack verfügt über ein Edge-Computing-Modul und integrierte Akkus, wodurch das Scannen ohne externe Stromversorgung oder Kabel sofort möglich ist. Der markerlose Scanvorgang reduziert die Vorbereitungszeit und schützt die Oberflächen vor Beschädigung.

Kompakt und tragbar
Das Gerät ist leicht und kompakt, sodass es problemlos mit einer Hand über längere Zeiträume hinweg bedient werden kann, ohne zu ermüden. Es eignet sich hervorragend zum Scannen enger oder schwer zugänglicher Bereiche am unteren Teil des Flugzeugs und bietet maximale Flexibilität während des Einsatzes.

Unübertroffene Präzision
NimbleTrack bietet eine Genauigkeit von bis zu 0,025 mm, eine volumetrische Genauigkeit von 0,064 mm und eine Auflösung von 0,02 mm. Dank der Kanteninspektion werden Kanten, Bohrungen und Kurven besonders detailliert erfasst — was für die präzise Werkzeugherstellung von entscheidender Bedeutung ist.

Material- und Umweltanpassungsfähigkeit

Der 3D-Scanner  verfügt über eine Kohlenstofffaserrahmen Integrierte Formgebungs-Technologie (CFFIM), die die Grenzen traditioneller montierter Strukturen durchbricht, um hohe Festigkeit und stabile Leistung zu gewährleisten. Sein robustes Design arbeitet zuverlässig bei Außenlicht, Wind und Bewegung. Dank seines leistungsstarken Algorithmus und der hochauflösenden blauen Laserscan-Technologie verarbeitet es dunkle, ölige und reflektierende Oberflächen ohne den Einsatz von Sprühmittel.

Hochwertige 3D-Modelle
Nach dem Scannen wird die Punktwolke in ein Mesh-Modell umgewandelt. In Kombination mit Reverse-Engineering-Werkzeugen unterstützt diese Datenbasis eine schnelle und präzise Konstruktion von Vorrichtungen.

Ergebnis
Dieses Projekt ermöglichte es dem Kunden, präzise 3D-Modelle komplexer Triebwerkskomponenten effizient zu erfassen und maßgeschneiderte Vorrichtungen schnell zu entwickeln. Dadurch wurden Wartungsabläufe optimiert, die Genauigkeit verbessert und erhebliche Zeitersparnisse erzielt.

Durch die Möglichkeit der Voraussimulation während der digitalen Designphase konnten potenzielle Sekundärschäden an wertvollen Flugzeugkomponenten verhindert werden. Die individuell angepassten Werkzeugvorgänge wurden einfacher, zuverlässiger und sicherer, was die Ermüdung der Mitarbeitenden und Sicherheitsrisiken deutlich reduzierte und zugleich die Wartungseffizienz steigerte.

Darüber hinaus verringerte die Lösung die Abhängigkeit vom individuellen Erfahrungswissen der Mitarbeitenden und förderte einen stärker standardisierten und datenbasierten Ansatz in der Flugzeugwartung. Die Implementierung von NimbleTrack löste nicht nur unmittelbare technische Herausforderungen, sondern markierte auch einen Wandel in der gesamten Wartungsstrategie des Kunden – weg von erfahrungsbasierten Methoden hin zu einer datengetriebenen Vorgehensweise. Diese digitale Transformation legt den Grundstein für intelligentere und effizientere Abläufe in der Luftfahrtwartungsbranche.