Mini-Roboter übernehmen die Wartung von Triebwerken

Ein Fremdkörper im Flugzeugtriebwerk – allein der Gedanke daran sorgt bei jedem Fluggerätmechaniker für erhöhten Pulsschlag. Doch der britische Triebwerkshersteller Rolls-Royce möchte zusammen mit der University of Nottingham und der Harvard University solche „Fremdkörper“ zu hilfreichen Kollegen der Servicecrew machen – in Form kleiner Roboter. 

Die Idee dahinter ist überzeugend: Miniaturroboter könnten schon in wenigen Jahren direkt im Inneren der Triebwerke für Maintenance-Arbeiten eingesetzt werden. Eine aufwändige, zeitraubende und kostenintensive Demontage der Antriebe von den Tragflächen oder vom Rumpf des Flugzeuges wäre dann in vielen Fällen gar nicht mehr nötig, zudem stände das Aggregat schneller wieder zur Verfügung. Gleich vier Ideen verfolgen Rolls-Royce und die beiden Universitäten für den Einsatz von Minirobotern:

SWARM Robots – auf vier Beinen durch das Triebwerk

Noch sind die ersten Prototypen mit ihren rund fünf Zentimetern für einen Einsatz im engen Triebwerk viel zu groß, geplant ist ein Durchmesser von rund zehn Millimetern. Nach Angaben von Sébastien de Rivaz, er ist Research Fellow am Wyss Institute der Harvard-Universität, kann es noch fünf bis zehn Jahre dauern, ehe die Entwicklung abgeschlossen ist.

Über eine Art Endoskop soll der kleine, kollaborative Roboter dann im Inneren des Triebwerks „ausgesetzt“ werden und an schwer zugänglichen Stellen mit einer Kamera visuelle Untersuchungen durchführen. Den Weg durch den Antrieb wird sich der Miniroboter autonom, also ohne Steuerung durch einen Mechaniker, suchen. Die Videobilder sendet er live „nach draußen“, wo sie dann von Experten ausgewertet werden. Das Chassis besteht aus kohlefaserverstärktem Kunststoff.

Sébastien de Rivaz, Research Fellow am Wyss Institute der Harvard-Universität:

INSPECT Robots – dauerhafter Selbstscheck

Ungefähr die Form eines Bleistiftes haben die geplanten INSPECT-Roboter. Ihr Name ist dabei Programm: Die in der Form eines Netzwerks installierten Periskop-Kameras mit einer Vielzahl von Sensoren ermöglichen es dem Triebwerk, sich dauerhaft selbst zu inspizieren und bei Bedarf anstehende Wartungs- und Instandhaltungsaufgaben zu melden. Der Datentransfer der aufgenommenen Informationen soll über Satelliten erfolgen. Die größte Herausforderung für die Entwickler besteht momentan noch darin, die INSPECT-Roboter vor der enormen Verbrennungshitze im Inneren des Triebwerks zu schützen.

FLARE – Inspektion plus Reparatur

Die empfindlichen Dämmschichten innerhalb eines Triebwerks könnte künftig von Robotern nicht nur inspiziert, sondern sogar ausgebessert werden. Dazu werden zwei schlangenartige Roboter, auch sie ähneln einem Endoskop, ins Triebwerk eingeführt. Ein Roboter prüft die Beschichtung, während der zweite bei Bedarf für die Ausbesserung sorgt.

Remote Boreblending – Schaufelreparatur per Fernsteuerung

Auch die Lauf- und Leitschaufeln im Verdichter eines Triebwerks gelten als besonders empfindliche Bauteile, sie werden im Flug leicht beschädigt. Das Boreblending ist eine spezielle Reparaturmethode für schadhafte Schaufeln, bei der das betroffene Material abgeschliffen werden kann, ohne dass dazu der komplette Verdichter demontiert werden muss. Für diese komplexe und filigrane Arbeit reisen bislang Spezialisten zum betreffenden Triebwerk – das kostet viel Zeit und Geld. Das Remote Boreblending ermöglicht es, dass die Experten nicht mehr zwingend selbst am Triebwerk arbeiten müssen.

Voraussetzung: Ein Team vor Ort installiert einen Roboter und übergibt die Fernsteuerung (Remote) dann den Fachleuten. Der Roboter scannt die Oberfläche der Schaufeln ein, untersucht sie auf Schäden und übermittelt die Bilder über eine sichere Datenverbindung an die Experten. Mit einer schnelldrehenden Luftspindel und einem Schleifaufsatz kann dann die Reparatur beispielsweise aus dem Rolls-Royce Aircraft Availability Centre ferngesteuert durchgeführt werden.

Aus Sicht von Dr. James Kell, On-Wing Technology Specialist beim Triebwerkshersteller, sind die Forschungsarbeiten am Remote Boreblending bereits weit fortgeschritten: „Während die Technologie der SWARM-Roboter noch lange nicht zur täglichen Realität gehören wird, haben wir den ferngesteuerten Boreblending-Roboter bereits ausführlich getestet und werden ihn in schon in den nächsten Jahren einführen können.“

Kell setzt dazu neben den Universitäten von Nottingham und Harvard für die Robotik-Forschung auf eine ganze Reihe von weiteren Partnern: Insgesamt 31 University Technology Centres (UTC) in Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt zählen zum Rolls-Royce-Netzwerk, jedes UTC befasst sich mit einer bestimmten Schlüsseltechnologie.

Fotos und Videos von Rolls-Royce Holdings plc
Text von Behrend Oldenburg