ProMoH2 – End-to-End-Prozesskette und Datenüberwachung für qualitätsgesicherte Flüssigwasserstoff-Speichersysteme

Das Projekt »ProMoH2« konzentriert sich auf die Entwicklung einer automatisierten, durchgängigen (End-to-End, E2E) Prozesskette und eines Netzwerks zur Datenüberwachung für die Herstellung qualitätsgesicherter Flüssigwasserstoff (LH2)-Speicherkapseln. Als zentrale Schnittstelle zwischen dem Tankspeicher und dem Verteilungssystem im Flugzeug erfordert die Kapsel hochpräzise, platzsparende Fügevorgänge (wie Laserschweißen und Orbitalschweißen) in einer Umgebung mit eingeschränkter Zugänglichkeit.

Um die engen Platzverhältnisse und strengen Qualitätsanforderungen zu bewältigen, integriert ProMoH2 kompakte Füge-Endeffektoren, eine Echtzeit-Prozessüberwachung vor Ort, eine KI-gestützte Anomalieerkennung sowie gezielte automatisierte zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP) in einen zentralen Datenpool. Darüber hinaus gewährleisten eine ganzheitliche Verformungssimulation und eine automatisierte Geometrieerfassung die Maßgenauigkeit über alle Montageschritte hinweg. Das gesamte Konzept wird in Bremen physisch aufgebaut und anhand einer Demo-Prozesskette validiert, mit dem Ziel, eine höhere Fertigungseffizienz, verkürzte Zykluszeiten, niedrigere Fehlerquoten und eine optimierte Klimabilanz für zukünftige emissionsfreie, wasserstoffbetriebene Flugzeuge zu erreichen.

Herausforderung: Automatisierung bei der Fertigung von LH2-Speicherkapseln

Die Fertigung von Speicherkapselsystemen für flüssigen Wasserstoff (LH2) stellt aufgrund komplexer Fügegeometrien und stark eingeschränkter räumlicher Zugänglichkeit erhebliche technische Hürden dar. Die herkömmliche manuelle Montage erfüllt die strengen Qualitätsstandards der Luftfahrt (z. B. ISO 17927) für eine hohe Schweißnahtintegrität nicht. Zudem schränken beengte Einbauräume den Zugang für Standard-Fügegeräte, zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP) und die Geometrieerfassung ein, während thermische Verformungen in komplexen Rohr- und Kuppelbaugruppen ein hohes Fehlerrisiko bergen.

Lösung: Automatisierte End-to-End-Prozesskette (E2E) und KI-basierte Qualitätssicherung

ProMoH2 löst diese Fertigungsherausforderungen durch die Entwicklung einer automatisierten, digitalisierten End-to-End-Prozesskette (E2E) mit integrierter Qualitätssicherung. Die Lösung kombiniert kompakte Endeffektoren für das Orbital- und WIG-Laserschweißen mit einer Echtzeit-Prozessüberwachung vor Ort, einer KI-gesteuerten Anomalieerkennung und gezielten zerstörungsfreien Prüfungen (ZfP), die in einen zentralen Datenpool eingebunden sind. In Verbindung mit der Echtzeit-Geometrieerfassung und prädiktiven Verformungssimulationen ersetzt das System starre Werkzeuge, um hohe Präzision zu gewährleisten, Werkstoffverschwendung zu reduzieren und die Produktionszykluszeiten zu optimieren.

Vorteile: Effizienzsteigerungen bei der automatisierten LH2-Kapselproduktion

Durch die Automatisierung und Digitalisierung der Prozesskette erreicht ProMoH2 wichtige operative und nachhaltigkeitsbezogene Meilensteine:

• Gesteigerte Produktionseffizienz: Erreichung eines Automatisierungsgrades von über 50 % bei Montagevorgängen bei gleichzeitiger Reduzierung des Zeitaufwands für Qualitätsprüfungen und Funktionstests um über 60 %.
• Ressourcen- und Abfallreduzierung: Intelligente Prozesssteuerung und präzise Verformungssimulationen senken den Werkstoff- und Ressourcenverbrauch um 20 % im Vergleich zur herkömmlichen manuellen Fertigung.
• Verbesserte Qualität und digitale Rückverfolgbarkeit: Die digitale Erfassung von 75 % der Qualitätssicherungsdaten gewährleistet die vollständige Einhaltung strenger Luftfahrtstandards (z. B. ISO 17927) für den emissionsfreien Flugzeugbau.

Projektpartner:

• Airbus Operations GmbH (Projektleitung und Antragsteller)
• Fraunhofer-Gesellschaft
• BIAS – Bremer Institut für anwendungsorientierte Strahltechnik
• ISEMP – Bremer Zentrum für Computergestützte Materialwissenschaft, Universität Bremen
• Nutech – Gesellschaft für Lasertechnik und Materialprüfung mbH