Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGPEntwicklung von Methoden zum flexiblen Einsatz von mobilen Projektionssystemen zur Fertigungsunterstützung
Die drei wesentlichen Aufgabenbereiche der Vermessung bestehen in der Erfassung, Überwachung und Absteckung von Objekten. Die Erfassung und Auswertung von schiffbaulichen Strukturen war Thema vieler Forschungsvorhaben; der Bereich der Absteckung ist weitestgehend unbeachtet geblieben. Folglich kommt bei der Digitalisierung von Schiffsstrukturen moderne Messtechnik zum Einsatz, bei Absteckungsaufgaben hingegen werden einfache Messmittel (Messband, Rotationlaser, etc.) verwendet. Daraus ergibt sich ein großes Verbesserungspotential und ist von großem Interesse für die schiffbauliche Fertigung.
Problemstellung
Absteckungsaufgaben sind auf Grund des derzeitigen Standards, zeitaufwendig, stark manuell geprägt und fehleranfällig. Eine Automatisierung der Arbeitsschritte im fortgeschrittenen Fertigungsprozess ist jedoch nicht ohne weiteres möglich. Kommerzielle Projektionssysteme werden vorrangig für den statischen Einsatz über Produktionslinien befestigt, um repetitive Produktionsschritte zu projizieren. Zur Entwicklung eines mobilen Laserprojektors muss der herkömmliche Workflow grundlegend verändert werden, beginnend mit einer alternativen Referenzierung des Instrumentes und der Adaption an den möglichen Datenfluss in der schiffbaulichen Fertigung.
Für einen effektiven und mobilen Einsatz fehlt jedoch auch eine Schnittstelle zwischen der Konstruktion und dem Projektionssystem sowie an schnellen Referenzierungsalgorithmen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher diese Lücke zu schließen, um so die manuellen Hilfsmittel durch eine „digitale Schablone“ zu ersetzen.
Zielstellung und Lösungsweg
Basis für einen produktiven Einsatz ist die Beschleunigung der Referenzierung des Projektionssystems im Bauteilkoordinatensystem. Um dieses Ziel zu erreichen, soll im Projekt ein mobiles Projektionssystem durch Zusatzsensorik zu einem Multisensorsystem erweitert werden.
Die Analyse der Zusatzdaten wird durch Algorithmen automatisiert durchgeführt und als Grundlage zur Referenzierung bereitgestellt. Dafür wird eine Schnittstelle zwischen dem Projektionsystem und der Zusatzsensorik geschaffen. Je nach Anwendungsszenarium und verwendetem Sensor werden die erfassten Daten hinsichtlich Fertigungsabweichungen analysiert. Die Ergebnisse werden wiederum in geeigneter Form dem Projektionssystem zur Verfügung gestellt.
Nutzen
Während in der Einzelteil-, Paneel- und Sektionsfertigung der technische Standard in den letzten Jahrzehnten bereits stetig gewachsen ist, so dass trotz Unikatbau eine getaktete Fertigung möglich ist, sind der Blockbau und die Endmontage immer noch durch eine Vielzahl manueller Tätigkeiten geprägt. An dieser Stelle ergibt sich durch den Einsatz moderner Techniken ein großes Einsparpotential.
Durch den Einsatz unterstützender Technologien kann die Qualität und die Effizienz der manuellen Tätigkeiten verbessert werden. Insbesondere komplexe Absteckungsaufgaben können durch den Einsatz von Projektionssystemen ressourcensparender und präziser durchgeführt werden.
Da eine Automatisierung der Arbeitsschritte im fortgeschrittenen Fertigungsprozess nicht ohne weiteres möglich ist, soll in diesem Forschungsvorhaben durch die Anwendung eines mobilen Projektionssystem den Werker:innen ein Hilfsmittel an die Hand gegeben werden, mit dem die manuellen Positionierungs- und Markierungsarbeiten beschleunigt und subjektiviert werden können. Darüber hinaus wird der Informationsfluss zwischen den ausführenden (Werker:in in der Fertigung) und planenden Personen (Konstruktion, Arbeitsvorbereitung) verbessert und ein digitaler Datenfluss implementiert.