Alles im Griff haben
PolyWorks® verkürzt die Zeit für Symmetrie- und Ausrichtungsprüfungen bei der CRJ-Serie von Bombardier um 75 %.
Als das Flugzeug auf der Landebahn aufsetzte, führte eine unerwartete Wucht des Aufpralls auf den Boden zu dem, was in der Luftfahrtbranche gemeinhin als „harte Landung“ bezeichnet wird. Da es sich um einen häufigen Zwischenfall handelt, muss jeder Pilot im Laufe seiner Karriere mindestens eine harte Landung erleben. Ob aufgrund meteorologischer Bedingungen, mechanischer Probleme, eines überladenen Flugzeugs, eines Pilotenfehlers usw. – eine harte Landung kann unterschiedlich schwerwiegend sein und von leichten Unannehmlichkeiten für die Passagiere bis hin zu erheblichen Schäden am Flugzeug führen. Nach einer harten Landung muss das Flugzeug also vor dem nächsten Flug auf strukturelle Schäden untersucht werden. Bei Bombardier Aerospace ist dies die Aufgabe des Ground Support Equipment Teams.
Als drittgrößter ziviler Flugzeughersteller der Welt entwickelt, fertigt und unterstützt Bombardier Aerospace innovative Luftfahrtprodukte für den Markt der Geschäfts-, Verkehrs-, Spezial- und Amphibienflugzeuge. Bombardier ist bestrebt, neue Maßstäbe bei der Kundenbetreuung und der Verfügbarkeit von Flugzeugen zu setzen, und bietet seinen Kunden ein umfassendes Angebot an Support und Dienstleistungen. Innerhalb der Customer Support Group ist das CRJ Ground Support Equipment Team angesiedelt, das aus Experten besteht, die sich um die Lösung technischer Probleme kümmern – damit die Flugzeuge weiter fliegen.
Da wir wissen, dass ein am Boden stehendes Flugzeug bis zu 100.000 Dollar pro Tag an entgangenen Einnahmen bedeuten kann, arbeitet das CRJ Ground Support Equipment Team rund um die Uhr und weltweit, um Flugzeuge so schnell wie möglich wieder in Betrieb zu nehmen.
Die Gruppe CRJ Ground Support Equipment konzentriert sich auf den Bereich Verkehrsflugzeuge und in letzter Zeit auf die Regionalflugzeuge der CRJ NextGen-Serie von Bombardier. Wenn ein Zwischenfall mit einem Flugzeug eintritt, bei dem eine Symmetrie- und Ausrichtungsprüfung zur Analyse der Strukturtechnik erforderlich ist (z. B. wenn ein Flugzeug von einem Gepäcktransporter oder einer Fluggastbrücke getroffen wurde oder eine harte Landung hinter sich hat), wird die CRJ Ground Support Equipment Group benachrichtigt, und das In Service Engineering Team wird kurzfristig an jeden beliebigen Standort weltweit entsandt. „Da wir wissen, dass ein am Boden stehendes Flugzeug bis zu 100.000 Dollar pro Tag an entgangenen Einnahmen bedeuten kann, arbeitet das CRJ Ground Support Equipment Team rund um die Uhr und weltweit, um Flugzeuge so schnell wie möglich wieder in Betrieb zu nehmen“, sagte Benoit Roby, CRJ Ground Support Equipment Coordinator bei Bombardier.
Sobald das In-Service-Engineering-Team vor Ort ist, führt es eine Diagnose durch, um festzustellen, ob der Vorfall Abweichungen oder Schäden an den Komponenten oder der Struktur des Flugzeugs verursacht hat, die sich auf die Einschränkung der Lufttüchtigkeit auswirken können. Diese Diagnose erfolgt durch eine Inspektion des Flugzeugs, bei der auch eine Symmetrie- und Ausrichtungsprüfung durchgeführt wird, um Schäden aufzudecken, die sonst unbemerkt bleiben könnten. Wenn das Flugzeug nach der Inspektion nicht den Spezifikationen entspricht, wird eine Wartung durchgeführt. Nach der Fertigstellung wird eine abschließende Symmetrie- und Ausrichtungsprüfung durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Flugzeug wieder flugtauglich ist.
Symmetrie- und Ausrichtungsprüfung
Eine Symmetrie- und Ausrichtungsprüfung ist eine Maßprüfung der Flugzeugzelle, um festzustellen, ob die Tragflächen und das Heck symmetrisch zur Längsachse sind. Die Symmetrieprüfung umfasst die Kontrolle der vertikalen Rumpfabweichungen, der V-Form des Höhenleitwerks, der vertikalen Triebwerksabweichungen, des horizontalen Ausrichtungswinkels des Triebwerks, der horizontalen Rumpfabweichungen, der Ausrichtung der Tragflächen und des Höhenleitwerks, der Ausrichtung des Höhenleitwerks, der Kontrolle des Anstellwinkels und der Verwindung der Tragflächen, der Kontrolle des Fahrwerks sowie der Symmetrie der Winglets. Die Überprüfung der Ausrichtung der Flugzeugstruktur bedeutet, dass die Lage jedes größeren Bauteils überprüft werden muss; dazu gehört die Inspektion der Flügelgruppe, der Leitwerksgruppe und der Rumpfgruppe.
Vor der Überprüfung müssen bestimmte Bedingungen eingehalten werden, um die Genauigkeit der Messungen zu gewährleisten: Das Flugzeug sollte sich in einem geschlossenen Hangar befinden, in dem Luftströmungen oder Sonnenlicht die Ausrichtungsmessungen nicht beeinträchtigen, die Motoren sollten innerhalb der letzten vier Stunden nicht in Betrieb gewesen sein, alle Treibstofftanks sollten entleert sein und das Flugzeug muss sich in neutraler/ebener Position befinden (d. h. auf Wagenhebern montiert und mit gleichmäßig verteiltem Gewicht).
Die Herausforderung
Die traditionelle Methode
Traditionell wurde die Symmetrie- und Ausrichtungsprüfung mit Hilfe des Lotes und der Bezugsebene durchgeführt. Dabei werden manuelle Messungen mit Hilfe von Loten, optischen Präzisionsnivellieren, Transitlinealen, Maßbändern und zahlreichem geometrischem Zubehör durchgeführt, die das Symmetrie- und Ausrichtungsset bilden. Allerdings ist jeder Bausatz für ein bestimmtes Flugzeugmodell bestimmt, was bedeutet, dass die Zugänglichkeit während der Nutzung eingeschränkt ist. Außerdem erfordert die traditionelle Methode zwei Techniker und dauert im besten Fall zwischen 12 und 14 Stunden.
Zur Durchführung der Prüfung werden Zielpunkte genommen, die sich auf die Symmetrie-Schrauben am Flugzeug als Bezugspunkte stützen. Die Lotschnur wird dann auf den Boden fallen gelassen und manuell gemessen. Aufgrund der außergewöhnlichen Größe des Flugzeugs ist die Durchführung der Messungen sowohl zeitaufwendig als auch körperlich anstrengend für die Techniker. Hinzu kommt, dass die Berichterstattung manuell erfolgt und zwei Techniker anwesend sein müssen: einer für die Durchführung der Maßnahmen und einer für die Aufzeichnung der Ergebnisse. Die physische Größe des Symmetrie- und Ausrichtungskits, das bei der traditionellen Methode verwendet wird, stellt eine ganz andere Herausforderung dar. Da das Kit in einer überdimensionalen Kiste geliefert wird, ist es ein Kunststück, dafür zu sorgen, dass die Sendung dem mobilen Team folgt, das an einen internationalen Standort entsandt wird.
Die manuelle Durchführung von Messungen erfordert Zeit und Geduld, um die Genauigkeit zu gewährleisten.
Zusätzliche Kosten, Verzögerungen und Zollprobleme sind an der Tagesordnung. Diese Komplikationen haben gelegentlich dazu geführt, dass das Team gezwungen war, bei seiner Ankunft auf die Ausrüstung zu warten, so dass seine Zeit während dieser Wartezeit nicht abgerechnet werden konnte. Auch der Rücktransport der Ausrüstung an den ursprünglichen Bestimmungsort wirft eine Reihe von Problemen auf, da die Ausrüstung von einem anderen Team verpackt wird und somit das Risiko besteht, dass Werkzeuge beschädigt oder verlegt werden.
„Nach der Auswahl der mobilen 3D-Hardware habe ich mich an unsere Spezialisten für Messsysteme und Werkzeugdienstleistungen gewandt, die mir PolyWorks wärmstens empfohlen haben.“ Benoit Roby, Koordinator für bodengestützte CRJ-Ausrüstung bei Bombardier
Roby und sein Team kamen an einen Punkt, an dem sie ihr Symmetrie- und Ausrichtungsverfahren mit einem mobilen System vereinfachen mussten, das für alle Flugzeuge gilt. „Der Transport der herkömmlichen Symmetrie- und Ausrichtungssets hatte erhebliche Nachteile, was uns dazu veranlasste, den Einsatz einer 3D-Scanlösung in Betracht zu ziehen, wobei wir nach einer Lösung suchten, die weder die Eingabe noch die Ausgabe unseres Berichtssystems beeinträchtigt“, so Benoit Roby. Das Ziel des CRJ Ground Service Equipment Teams war es, Geräte zu eliminieren, Zeit zu sparen und die Messinstrumente so einfach wie möglich zu gestalten, da nicht alle Techniker Messtechniker sind.
Die Lösung
Die 3D-Metrologie-Methode
Robys Team entschied sich für den mobilen Leica Absolute Tracker AT401 und den 1,5" Corner Cube Reflector (CCR) in Kombination mit der PolyWorks|Inspector™-Software von InnovMetric. Die gewählte 3D-Messtechnik bietet eine universelle Lösung, die mit allen Flugzeugen kompatibel ist – die eingeschränkte Zugänglichkeit der Werkzeuge gehört damit der Vergangenheit an. „Die neue Lösung ist universell einsetzbar, mobil und passt direkt in unser Handgepäck. Das ist ein großer Vorteil, da wir die Geräte bei Flugreisen nicht einmal einchecken müssen“, so Roby. Zusammen mit einem Laptop und einem selbstgebauten Stativ, auf dem der Laser Tracker montiert wird, ist das Symmetrie- und Ausrichtungskit komplett, was die Transportlogistik erheblich vereinfacht.
Ein weiterer Vorteil der mobilen 3D-Messtechniklösung ist die Tatsache, dass die zuvor genannten optimalen Bedingungen für die Durchführung der Symmetrie- und Ausrichtungsprüfung nicht immer eingehalten werden können. Dank der Flexibilität und Robustheit, die diese Lösung jetzt bietet, können einige der Vorbereitungsschritte ganz entfallen, was die logistischen Einschränkungen verringert.
Die gewählte 3D-Messtechniklösung passt ins Handgepäck.
Was früher zwei Männer und 12 Stunden in Anspruch nahm, kann jetzt von einem Mann in 6 Stunden erledigt werden – eine enorme Ersparnis!
Der bemerkenswerteste Vorteil ist jedoch die große Zeitersparnis: Eine Symmetrie- und Ausrichtungsprüfung kann jetzt mit nur einem Techniker in 6 Stunden durchgeführt werden – Roby schätzt sogar, dass sie in der Lage sein werden, dies in 4 Stunden zu tun. Hinzu kommt, dass es bei der bisherigen Methode häufig zu Verzögerungen während des Transports kam; die CRJ Ground Support Equipment Group war nicht in der Lage, eine pauschale Service-Rate festzulegen. Mit der 3D-Metrologie-Methode können sie nun die Kosten abschätzen, was ein großer Vorteil ist, denn in einem Unternehmen wie Bombardier ist die Planung der Betriebskosten von entscheidender Bedeutung.
Die Daten der mit dem CCR durchgeführten Maßnahmen sind sofort in PolyWorks|Inspector™ verfügbar.
Die Vorteile
Die Anwendung
Mit PolyWorks wird das gesamte Symmetrie- und Ausrichtungsverfahren vereinfacht. Der Techniker trifft vor Ort ein, baut seine Ausrüstung auf und identifiziert die Zielpunkte am Flugzeug. Sobald dies geschehen ist, beginnt er mit der Messung mit dem CCR, und PolyWorks erledigt den Rest. Vorgänge wie das Bestimmen der Achse, das Bewegen des Geräts, das Koppeln und das Anpassen werden in PolyWorks durchgeführt. Bei jeder Maßnahme sind die Daten sofort in PolyWorks abrufbar und werden zudem automatisch im Bericht aktualisiert.
PolyWorks reduziert menschliches Versagen: „Ich habe Vertrauen in PolyWorks; wenn während des Prozesses ein Fehler auftritt, wird er sofort lokalisiert“, so Roby. Nachdem die Messung der Zielpunkte abgeschlossen ist, erhält der Techniker in PolyWorks sofort Echtzeit-Abweichungen in Bezug auf die Sollpunkte des CATIA CAD-Modells. Roby findet die Interoperabilität der Software intuitiv. Tatsächlich waren die einfache Handhabung des aus der CAD-Software importierten Modells durch PolyWorks sowie die Möglichkeit, Berichte zu erstellen, die wichtigsten Faktoren, die Robys Kaufentscheidung beeinflussten.
Berichterstattung
Mit PolyWorks ist es jetzt einfacher denn je, Berichte zu erstellen. Die Ergebnisse werden nach Excel exportiert, und das bestehende Standardberichtsformat bleibt unangetastet. „Da wir uns an die strengsten internationalen Normen halten müssen, brauchten wir eine Lösung, die unsere Modelldatei nicht beeinträchtigt. PolyWorks ist einfach zu verstehen und zu verwenden und entspricht unseren Standards“, so Roby. PolyWorks bietet die Flexibilität bei der Berichterstellung, die das In-Service-Engineering-Team vor Ort benötigt, da Berichte nun in Echtzeit erstellt werden können. Darüber hinaus hat die technische Supportgruppe von PolyWorks eng mit dem Team von Roby zusammengearbeitet, um Berichte zu erstellen, die an die Realität angepasst sind. Das Ergebnis: Die Berichte werden optimiert, ohne dass sich dies auf das Berichtsmodell auswirkt, da die Eingabe und die Ausgabe identisch sind.
Fazit
PolyWorks wurde ursprünglich angeschafft, um das CRJ Ground Support Equipment Team bei der Symmetrie- und Ausrichtungsprüfung zu unterstützen, und hat bewiesen, dass es darüber hinausgehen kann. „PolyWorks bietet die Vielseitigkeit, die wir brauchen. Wir haben dieses Produkt für einen bestimmten Zweck gekauft, und wir haben begonnen, es für unsere Kartierungsanforderungen zu nutzen“, so Roby. Durch die Integration von PolyWorks in den Inspektionsprozess konnte Bombardier die Zeit für die Symmetrie- und Ausrichtungsprüfung um 75 % reduzieren. Vor diesem Hintergrund wird PolyWorks derzeit für die Symmetrieprüfung von Amphibienflugzeugen evaluiert.
Im Laufe des Lebenszyklus eines Flugzeugs ist es wahrscheinlich, dass es in irgendeiner Form strukturelle Schäden erleidet, und deshalb wird die Schadensbewertung ein wesentlicher Schritt bei der Reparatur eines Flugzeugs bleiben. Glücklicherweise gibt es bewährte Lösungen, die die Inspektionsbesatzungen unterstützen und dazu beitragen, dass die Flugzeuge so schnell wie möglich wieder in die Luft kommen – was die Ausfallzeiten reduziert, Geld spart und zu einem sichereren Flugverkehr beiträgt.
