08.06.2021

Mit KI in den Weltraum

Effizientere und flexiblere Produktion der Trägerrakete Ariane 6.

Ein unabhängiger Zugang zum Weltraum und der wachsende Markt an kommerziellen Anbietern für Satellitenstarts erfordern es, dass Europa mit der eigenen Produktion einer neuen Generation von Träger­raketen wettbewerbs­fähig bleibt. Dazu zählt auch, die Fertigungs­kosten für die einzelnen Komponenten so stark wie möglich zu senken. Für die Optimierung der Produktions­verfahren für die Oberstufe der Ariane 6 hat die ArianeGroup sich im Forschungsprojekt SPOK mit dem Fraunhofer IPT zusammen­geschlossen. Gemeinsam wollen die Partner untersuchen, inwieweit sich die vorhandenen Produktions­daten der maschinen­integrierten Sensoren durch Methoden der künstlichen Intelligenz auto­matisiert analysieren lassen, um Produktions­effizienz und -qualität zu verbessern und Fertigungs­prozesse flexibler zu gestalten.

Abb.: Verpackungs­arbeiten an einer Ariane 6 im Tankcenter Bremen. (Bild: F....
Abb.: Verpackungs­arbeiten an einer Ariane 6 im Tankcenter Bremen. (Bild: F. T. Koch, Hill Media)

Hoch auto­matisierte Fertigungs­prozesse, wie sie auch bei der Produktion der Komponenten für die Ariane-6-Oberstufe zum Einsatz kommen, werden von zahlreichen Sensoren überwacht. Die Planung und Steuerung dieser Prozesse ist stark vernetzt und lässt es daher zu, ermittelte Produktionsdaten auf Basis von KI und maschinellem Lernen auszuwerten. Auch Vorhersagen, wie Fertigungs­prozesse und -werkzeuge sich im Produktions­prozess verhalten, lassen sich auf diese Weise ableiten. Im Forschungs­projekt SPOK untersuchen die Aachener Forscher dafür zunächst die einzelnen Stationen der Prozesskette hinsichtlich ihrer Eignung für den KI-Einsatz. Gleichzeitig wägen sie für die konkreten Anwendungs­fälle ab, welche Methoden und Modelle der künstlichen Intelligenz sich jeweils am besten eignen, um die gesteckten Ziele zu erfüllen. Eine Bewertungs­methodik, die innerhalb des Projekts entwickelt wird, dient dazu, zu überprüfen, inwieweit die Ergebnisse der KI-Anwendung zur Effizienz­steigerung und Flexi­bilisierung der Produktion bei gleich­bleibender oder sogar besserer Bauteil­qualität beitragen können.

Auf Grundlage dieser Informationen wählten die Projekt­partner gemeinsam geeignete Teststationen aus, an denen die erarbeiteten Konzepte am realen Anwendungsfall ausführlich getestet und erprobt werden können: So soll beispiels­weise eine Ursache-Wirkungs-Analyse zu einer weiteren industrie­tauglichen Optimierung des Sprühschaum-Auftrag-Prozesses für den thermischen Schutz der Rakete führen. Außerdem wird während der Implementierung der hochkomplexen Prozesskette ein digitaler Zwilling erzeugt, der dazu beiträgt, die über­greifenden Analysen der Qualitäts­daten weiter zu verbessern. Schon jetzt zeigt sich im Projekt, dass die Erstellung eines solchen digitalen Zwillings auch für verschiedene weitere Anwendungs­fälle von Nutzen sein könnte.

Fh.-IPT / JOL

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