Flugzeuge vollautomatisch entlacken

Das Entlacken und neu Beschichten von Flugzeugen gehört zu den Prozessen, die während der regelmäßigen Wartungsarbeiten standardmäßig durchgeführt werden. Häufig kommen hier abrasive Ver-fahren – wie Strahlen mit verschiedenen Strahlmitteln – oder chemische Methoden, z.B. mit schaumförmigen Abbeizmitteln, zum Einsatz. Nachteil dieser Verfahren sind die dabei anfallenden, nicht unerheblichhen Mengen an (Sonder-)Abfällen und Emissionen. Das National Robotics Engineering Center (NREC) der Carnegie Mellon Universität in Pittsburgh und die Concurrent Technologies Corporation (CTC) aus Johnstown haben deshalb in Zusammenarbeit mit dem Forschungslabor der Air Force und dem Ogden Air Logistics Center 309 AMXG ein neues System entwickelt, um Lacke und andere Schichten effizient und umweltschonend von Flugzeugen zu entfernen. Dazu nutzen die Forscher ein Roboterteam, das mit Hochleistungslasern ausgestattet ist. In einem Zwei-Jahres-Projekt wurden sechs mobile Roboter eingesetzt, um in Teams selbstständig Lackschichten und andere Beschichtungen von Flugzeugen zu entfernen.

Präzise entlacken

Die Tests dazu fanden in der Hill Air Force Base im nördlichen Utah statt. Dort werden Kampf- und Transportflugzeuge regelmäßig bei der Wartung entlackt. Die Demonstration vor Ort ist die letzte Phase der Entwicklung des sogenannten “Advanced Robotic Laser Coating Removal Systems”, kurz “ARLCRS”. Dem voran ging die Entwicklung eines Roboterprototyps durch CTC und NREC. Versuche mit dem Prototypen fanden vor den Praxistests in den Einrichtungen der CTC statt.

Die selbstständigen Roboter machen es möglich, den Entlackungsprozess zu automatisieren und präzise zu kontrollieren. Sie sind in der Lage, den Strahl des eingesetzten Dauerstrichlasers in einem genau festgelegten Winkel auf die Außenhaut zu richten – entsprechend der Form und Oberflächenbeschaffenheit der einzelnen zu entlackenden Bereiche. Zudem kontrollieren sie die Geschwindigkeit, mit der sie den Laser über die Flugzeughülle lenken. Mit der kontinuierlichen Überwachung und Anpassung  ist sichergestellt, dass die Geschwindigkeit langsam genug ist, um die Schichten vollständig zu entfernen. Eine zu starke Aufheizung durch zu langsames Bestrahlen und damit verbundene Hitzeschäden werden ebenfalls vermieden. “Unser Team mobiler Roboter, ausgestattet mit Lasersystemen, sorgt dafür, dass Lacke und Beschichtungen schnell und effizient von Flugzeugen entfernt werden”, berichtet Stuart Lawrence, Manager des NREC-Programms. Für das Air Logistic Center (ALC) bedeutet dies eine deutliche Unterstützung des durchgängigen Betriebs (sieben Tage die Woche, 24 Stunden am Tag). Das Robotersystem ist zudem eine umweltfreundliche Methode, die gleichzeitig die Prozesskosten und die Arbeitsbelastung senkt – Mitarbeiter sind z.B. vor den augenschädigenden Laserstrahlen geschützt. “Wir erwarten, dass die automatische Laser-Entlackung den Arbeitsaufwand, die Menge an Abfall, die Umweltrisiken sowie die Gesamtkosten signifikant reduziert”, sagt Jim Arthur, Hauptverfahrenstechniker und Projektmanager der CTC. Ein weiterer Vorteil: Für die Roboter, die am NREC unter der Leitung von Projektleiter und NREC-Direktor Tony Stentz gebaut werden, kommen kommerzielle, gebrauchsfertige Teile zum Einsatz . Das senkt die Kosten, vereinfacht die Wartung und erleichtert zukünftige Optimierungen. Für ein Kampfflugzeug reichen zwei Roboter, für ein großes Transportflugzeug können z.B. vier Roboter eingesetzt werden. Das zugehörige System generiert Entlackungspläne auf Basis des Flugzeugtyps und passt die Pläne während der Vorbereitung an. Zusätzliches Personal zum Maskieren bestimmter Bereiche, die nicht entlackt werden sollen, ist nicht notwendig. Das System nimmt die Maskierung virtuell vor, sodass die Roboter diese Bereiche aussparen und nicht entlacken. Das spart Zeit und Arbeitskraft. Die hochentwickelten Sensoren detektieren, klassifizieren und speichern während der Entlackung zudem den Zustand der Flugzeugoberfläche. Zukünftige Applikationen für das “ARLCRS” könnten den Beschichtungsauftrag, Flugzeuginspektionen sowie die Durchführung von einfacher Wartungs- und Reparaturaufgaben umfassen.

National Robotics Engineering Center, US-Pittsburgh, Stuart E. Lawrence, Tel. +1 724 986-6737, stuart@cmu.edu, www.rec.ri.cmu.edu