GATE

Entwicklung von innovativen, ökologisch und ökonomisch effizienten Fertigungsprozessen für klimaneutrale Luftfahrtkomponenten auf Basis konsequent digitaler Ansätze.

Das Projekt GATE widmet sich der Entwicklung innovativer, digital unterstützter Fertigungsprozesse für eine klimaneutrale Luftfahrt. Ziel ist es, herkömmliche, zeitintensive Feinguss-Fertigungsrouten so zu transformieren, dass sie den Anforderungen hoher Stückzahlen, kurzer Designzyklen und verschärfter Nachhaltigkeitsstandards gerecht werden.

Im Fokus stehen neue Ansätze für den Feinguss von Aluminium- und Titanbauteilen, die bisher überwiegend manuell gefertigt werden. Durch den Einsatz von Automatisierung, digitalen Prozesszwillingen und durchgängiger Datenerfassung sollen Qualität und Reproduzierbarkeit signifikant gesteigert werden. Besonders der automatisierte Wachsfügeprozess nimmt eine zentrale Rolle ein, da er die Fertigung beschleunigt und gleichzeitig eine konstante Bauteilqualität sicherstellt.
Ergänzend zur technologischen Optimierung wird die ökologische Bilanz der Prozesse untersucht, um umweltfreundliche Produktionsmethoden für die Luftfahrt von morgen zu etablieren. GATE leistet damit einen wichtigen Beitrag zum Strukturwandel im Rheinischen Revier. Durch den Aufbau neuer Kompetenzen in digitaler Fertigung, Automatisierung und nachhaltiger Produktion entstehen langfristige Perspektiven für hochqualifizierte Beschäftigung und industrielle Wertschöpfung in einer Region im Wandel. Damit wird GATE zu einem Bindeglied zwischen Forschung, Industrie und regionaler Transformation.

Konsortium: Access e.V., Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG, Howmet Tital GmbH

Der Model-Based-Definition-Ansatz stellt alle relevanten Vorgaben und Nachweisdokumente direkt auf CAD-Ebene bereit. Dies beschleunigt die Entwicklung deutlich, reduziert Übertragungsfehler und verkürzt Feedback-Schleifen zwischen Konstruktion, Fertigung und Zulassung. Zugleich schafft die CAD-basierte Datenversorgung, mit weniger Iterationen einen schlanken, effizienten Kommunikationsrahmen über den gesamten Entwicklungszyklus.

Der Wachsfügeprozess wird unter Einsatz kollaborativer Roboter automatisiert; zuvor manuell ausgeführte Montageschritte werden durch automatisierte Systeme übernommen. Aufbauend auf modularen, flexiblen Automatisierungszellen werden so reproduzierbare Fügeoperationen für hohe Stückzahlen durchgeführt. Durch die stark vereinfachte Programmierbarkeit von Cobots, gegenüber klassischen Industrieroboter, ist die Möglichkeit zur schnellen Anpassung an veränderte Geometrien gegeben. Das Ergebnis sind deutlich geringere Zykluszeiten, höhere Reproduzierbarkeit und eine skalierbare Fertigungsarchitektur für die Produktion.

Wesentliche Rohstoffe, Prozessmedien und deren prozessbezogener Verbrauch werden systematisch erfasst und auf ihre Klimawirksamkeit sowie Recyclingfähigkeit bewertet. Mit Hilfe des Tools FRED (Carbon-Footprint-Calculator) und Product-Lifecycle-Analysis werden Emissionsbilanzen erstellt und Maßnahmen quantifiziert. So lassen sich Ökoeffizienzsteigerungen nachweisen, Optimierungsmaßnahmen bewerten und belastbare Entscheidungsgrundlagen für eine klimafreundlichere Produktion ableiten.

Flexible Automatisierung im Feinguss

GATE zeigt, wie sich intelligente Automatisierung und digitale Methoden zu einer neuen Generation nachhaltiger Luftfahrtfertigung verbinden lassen. Durch den Einsatz flexibler und kollaborativer Robotik können bislang manuelle Feingussprozesse automatisiert und dennoch an wechselnde Bauteilgeometrien angepasst werden. In Kombination mit digitalen Prozesszwillingen und Datenerfassung entsteht eine Produktionsumgebung, die Qualität, Ressourceneffizienz und Skalierbarkeit vereint.