Luft- und Raumfahrt

Parametrische Toleranzmodellierung für schnellere Montagevalidierung bei Airbus

Das Dimensional-Management-Team von Airbus nutzt 3DCS, um Toleranzketten und Montagestrategien zu simulieren, bevor physische Bauteile existieren, und validiert Konstruktionen von Anfang an richtig, während die Produktion hochskaliert.

180

Montagesituationen, die von einem einzigen parametrischen Modell abgedeckt werden

66%

der Stringerkopplungen in einer typischen A320-Family-Sektion, die vom parametrischen Modell abgedeckt werden

Sektionsstoß-Konfigurationen, vereint in einem Modell (A319, A320, A321)

Engineering-Disziplinen in einem Prozess vereint: Toleranzanalyse und FEA-basierte Verformungssimulation

Die industrielle Herausforderung

Das Dimensional-Management-Team von Airbus ist seit langem für einen rigorosen Toleranzmanagement-Prozess bekannt, der die Qualität verbessert und das Risiko von Abweichungen reduziert.

Da Airbus die Fertigung ausweitet und die Entwicklungszyklen verkürzt, um der wachsenden weltweiten Nachfrage gerecht zu werden, brauchte das Team eine Möglichkeit, Montagestrategien und Werkzeuge zu validieren, bevor physische Bauteile existieren, um von Anfang an richtig zu liefern.

Ein bewährtes Verfahren skalieren

Die Ziele der Dimensional Variation Analysis (DVA) von Airbus waren klar: das Produkt so realitätsnah wie möglich simulieren, einschließlich FEA-Analyse; kritische Merkmale und Verbesserungsbereiche identifizieren; Toleranzketten und Montagestrategien optimieren; und Analyseergebnisse so verständlich kommunizieren, dass sowohl Entwicklung als auch Fertigung darauf reagieren können.

Für jede Flugzeugkonfiguration ein eigenes Modell aufzubauen und zu validieren, hätte das Team eher ausgebremst als beschleunigt: Gebraucht wurden Modelle, die sich über Produktfamilien hinweg wiederverwenden und parametrisieren lassen.

Synergie durch integrierte Technologie

3DCS Variation Analyst ○ Metrologic DCS

Parametrische Toleranz- und Montagesimulation

Airbus nutzt 3DCS Variation Analyst, um 3D-Toleranz- und Montagesimulationen auf Basis von Konzeptstudien und Bezugssystemen zu erstellen, die reale Montagestrategien und Fertigungskapazitäten berücksichtigen. Da die Modelle parametrisch sind, deckt ein einziges Modell mehrere Konfigurationen ab, bis zu 180 Montagesituationen an den Sektionsstößen der A319, A320 und A321, statt für jede Variante eine neue Analyse aufzubauen.

3DCS FEA Compliant Modeler ○ Metrologic DCS

FEA-basierte Verformungssimulation für Nieten und Paneele

Um den realen Zustand des Produkts besser abzubilden, hat Airbus die Finite-Elemente-Analyse (FEA) in seinen Dimensional-Management-Prozess integriert. Die mehrstufige Modellierung in 3DCS erfasst, wie Nieten, Werkzeuge und Vorrichtungen die äußeren Flugzeugpaneele während der Montage verformen, und liefert damit Entscheidungsgrundlagen für Nietpositionen, Maschinenpfade und Reihenfolgen anhand der gesamten Variationswirkung.

In einer typischen Sektion eines Flugzeugs der A320-Family sind rund 90 Stringerkopplungen verbaut, von denen etwa zwei Drittel vom parametrischen Modell abgedeckt werden können. Da die A319 und A320 jeweils 4 Sektionsstöße haben und die A321 6, kann ein parametrisches Modell 180 Montagesituationen abdecken.

Axel Siewert

Spezialist für Dimensional Management

Operatives „ “ – Auswirkungen und Ergebnisse

180 Montagesituationen mit einem parametrischen Modell abgedeckt

Ein einmal aufgebautes Modell deckt das Äquivalent von 180 unterschiedlichen Sektionsstoß-Montageszenarien bei A319, A320 und A321 ab und vermeidet redundante Neumodellierung für jede Konfiguration.

66 % der Stringerkopplungen parametrisch modelliert

Rund 60 der 90 Stringerkopplungen einer typischen A320-Family-Sektion sind vom parametrischen Modell abgedeckt, was den manuellen Einrichtungsaufwand für neue Konfigurationen reduziert.

Ein wiederholbarer, sechsstufiger Toleranzmanagement-Prozess

Von der Definition geometrischer Anforderungen bis zur Validierung der Ergebnisse folgt das Dimensional-Management-Team von Airbus einem definierten Prozess, der Engineering, Fertigung und Qualitätssicherung verbindet.

FEA in die Toleranzanalyse integriert

Die Finite-Elemente-Analyse wird mit der mehrstufigen Modellierung in 3DCS kombiniert, um Nieten- und Paneelverformung an den Außenhäuten des Flugzeugs zu simulieren und die Genauigkeit der vorhergesagten endgültigen Bauteilposition zu verbessern.