Projekt SONRISA - Multimodale digitale Qualitätsbewertung der Prozesskette additiv gefertigter metallischer Luftfahrzeugkomponenten

02.03.2026

• Gegenstand
• Ziel
• Methodik
• Partner & Förderer

Der Einsatz von additiver Fertigung (AM) in der Luftfahrttechnik wird aktuell gehemmt durch hohe Anforderungen an einen sehr kostenintensiven und technisch herausfordernden Einsatz zerstörungsfreier Prüfung. Eine prozessbegleitende Nachweisführung der Prozessstabilität und der Qualität der AM-Komponenten ist trotz vorhandener In-situ-Prozessüberwachungssysteme nicht ganzheitlich etabliert. Hier setzt das Vorhaben an und leistet für einen Beitrag zur Qualitätssicherung und deren Digitalisierung.

Im Projekt ReNEW wird ein quantitatives Framework entwickelt, welches eine nutzenorientierte Entscheidungsfindung in Nachnutzungsvorhaben von Windparks ermöglicht. Ein wesentlicher Baustein der Entscheidungsfindung sind Lebensdaueranalysen der ermüdungs- und korrosionsbeanspruchten Tragstrukturen. Hierzu werden Modelle und Methoden entwickelt, mit denen auf der Basis aller vorhandenen Daten und Informationen aus den bisherigen Lebenszyklusphasen die verbleibende Lebensdauer analysiert und optimale Inspektions- und Monitoringstrategien für die Nachnutzungsphase abgleitet werden können. Des Weiteren werden als Grundlage für die Entscheidungsanalyse und technische Umsetzbarkeit globale und lokale Konzepte für die Tragwerksertüchtigung erarbeitet und untersucht.

Es werden verschiedene In-situ-Prozessmonitoringsysteme (ISPM) an einer PBF-LB/M-Anlage integriert und für Referenzprüfkörper kalibriert. Für die Registrierung und Analyse der ISPM-Daten werden ein standardisierbares Datenanalyseframework erarbeitet und Erkenntnisse über die Wirkzusammenhänge von Defekten und ISPM-Signalantworten gewonnen. Zudem wird ein Messablauf mit signifikant reduzierten Messzeiten und Datenumfängen für die nachgelagerter Röntgen-Computertomographie (XCT) entwickelt.

Partner

Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH (Verbundführer)
Boeing Deutschland GmbH
Materialise GmbH
MTU Aero Engines AG
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH (assoziierter Partner)

Förderung

Luftfahrtforschungsprogramm LuFo VII-1 des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Förderkennzeichen: 20X2401D
Fördersumme BAM-Teilvorhaben: 1.289.900,- EUR
Gesamtkosten Verbundprojekt: ca. 12 Mio. EUR

Gegenstand des Verbundvorhabens

Gegenstand des Verbundvorhabens SONRISA „Digitalisierung zur Standardisierung von In-Situ und Ex-Situ Qualitätssicherung zur Ausschussreduzierung und Zertifizierung“ ist die Entwicklung eines digitalisierten und standardisierbaren Qualitätssicherungsframeworks für die Verfahrensroute des pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzens (PBF-LB/M), um zukünftig das Leichtbaupotenzial bionischer und funktionsintegrierter Strukturen in der Luftfahrt besser nutzen zu können. Durch die Kombination aus In-Situ-Prozessüberwachung (ISPM), statistischer Prozesskontrolle, Datenfusion und neuen Strategien der zerstörungsfreien Prüfung (NDI) soll ein durchgängiger Ansatz entstehen, der Prozessstabilität und Bauteilqualität zuverlässig bewertet. Das Projekt soll Prüfaufwände reduzieren, Zulassungsprozesse vereinfachen und die Grundlage für eine breitere Nutzung additiver Fertigung schaffen - bei gleichzeitig gesteigerter Nachhaltigkeit und geringeren Produktionsemissionen.

Ziele des Teilvorhabens der BAM

Die BAM leistet im Projekt SONRISA für das PBF-LB/M-Verfahren einen Beitrag zur Qualitätssicherung und deren Digitalisierung mit dem Ziel, eine prozessbegleitende digitale Nachweisführung der Prozessstabilität und der Qualität der AM-Komponenten zu etablieren. Es soll der derzeitige Mangel einer verknüpften und durchgängigen Datenkette mit standardisierbaren Datenformaten und interoperablen Austauschformaten in der PBF-LB/M-Prozesskette behoben werden und eine über ISPM-Einzelsystemgrenzen hinausgehende ganzheitliche und Wechselwirkungen berücksichtigende Betrachtung qualitätsrelevanter Prozesssignale ermöglicht werden. Gleichzeitig soll dadurch und kombiniert mit zu entwickelnden NDI-Zonenkonzepten der Aufwand nachgelagerter zerstörungsfreier Prüfung reduziert werden.

Methoden des Teilvorhabens der BAM

Dazu werden bei der BAM drei verschiedene ISPM-Systeme an einer industriellen Multi-Laser-PBF-LB/M-Anlage integriert und für definierte Referenzprüfkörper kalibriert. Für die Registrierung und Analyse der ISPM-Daten werden ein standardisierbares Datenanalyse-Framework erarbeitet und Erkenntnisse über die Wirkzusammenhänge von Defekten und ISPM-Signalantworten gewonnen. Zudem wird ein Messworkflow mit signifikant reduzierten Messzeiten und Datenumfängen für die nachgelagerter Röntgen-Computertomographie (XCT) entwickelt, der eine Vorabzonierung auf Basis gewonnener ISPM-Daten nutzt. Darüber hinaus strebt die BAM als Ergebnis einer ganzheitlichen Datenfusion die Entwicklung eines Datenmodells an, welches auf Volumeninkremente zugeordnete Prozesssignale und ihre Zeitstempel für beliebige Interessenbereiche eines Bauteils abfragbar archiviert und der Weiterverarbeitung verfügbar macht. Die BAM wird außerdem geeignete Methoden zur gezielten Defektprovokation erarbeiten, welche im Vorhaben für die Schwellwert- und Prozessfähigkeitsanalyse benötigt werden.

Partner

Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH (Verbundführer)
Boeing Deutschland GmbH
Materialise GmbH
MTU Aero Engines AG
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH (assoziierter Partner)

Förderung

Das Projekt SONRISA wird im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms LuFo VII-1 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert.