Fallstudien zur Kabelbaummontage

May 01, 2023

Die Kabelbaummontage kann nicht komplexer und sicherheitskritischer sein als in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Ein typischer Kabelbaum kann Tausende von Drähten und Hunderte von Steckverbindern enthalten – alle müssen für höchste Zuverlässigkeit ausgelegt und absolut fehlerfrei montiert sein.

Kein Wunder also, dass Luft- und Raumfahrthersteller ständig in die neueste Technologie für die Kabelverarbeitung und -montage investieren, wie die folgenden Fallstudien zeigen.

Am 26. November 2018 begann die NASA-Raumsonde Mars InSight ihren dramatischen Abstieg zur Marsoberfläche. Nachdem es sich von der Reisestufe getrennt hatte, drang es in einer Höhe von 80 Meilen und einer Geschwindigkeit von 12.300 Meilen pro Stunde in die obere Atmosphäre des Planeten ein. Als sie langsamer wurde, erreichte die schützende Aerohülle der Sonde Temperaturen von 2.700 F. Bei 36.500 Fuß und 861 Meilen pro Stunde entfaltete sich ihr Fallschirm und verlangsamte sie auf 134 Meilen pro Stunde. In einer Höhe von 3.600 Fuß feuerte die Raumsonde ihre Landeraketen ab und landete mit einer sanften Geschwindigkeit von 5 Meilen pro Stunde auf dem Mars. Um 19:53 Uhr Greenwich Mean Time erhielt die Missionskontrolle das Signal, dass die Raumsonde erfolgreich auf Elysium Planitia gelandet war, einer weiten Ebene am Marsäquator.

InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) ist der neueste Marslander der NASA, der das tiefe Innere des Mars erkunden soll. Nach der Landung wird der Lander die Umgebung vermessen und verschiedene wissenschaftliche Instrumente einsetzen.

Die auf zwei Jahre angelegte InSight-Mission wird die innere Struktur und Zusammensetzung des Mars untersuchen, um herauszufinden, wie sich ein Gesteinskörper bildet und zu einem Planeten entwickelt. Die Mission wird auch die Geschwindigkeit der tektonischen Aktivität des Mars und der Meteoriteneinschläge bestimmen.

Lockheed Martin Space Systems war der Hauptauftragnehmer für den Bau des gesamten Raumfahrzeugsystems. Basierend auf dem bewährten Design des Mars-Phoenix-Landers der NASA ist InSight mit zwei Videokameras, einem Roboterarm, zwei Solarpaneelen (7 Fuß im Durchmesser), einem Seismometer, einer Wärmeflusssonde und einem radiowissenschaftlichen Experiment ausgestattet. Darüber hinaus werden verschiedene Sensoren das Wetter und die Magnetfeldschwankungen des Planeten messen.

Der Roboterarm ist mehr als 5 Fuß und 9 Zoll lang. Seine Aufgabe besteht darin, das Seismometer und die Wärmeflusssonde vom Deck zu heben und auf der Marsoberfläche zu platzieren. Bisher sind alle Instrumente im Einsatz und funktionieren ordnungsgemäß.

Der Anschluss der gesamten InSight-Ausrüstung erforderte eine äußerst zuverlässige Verkabelung mit robuster, schwer zu verarbeitender Isolierung. Eine Lasermarkierungs- und Schneidemaschine von Spectrum Technologies Ltd. sorgte dafür, dass Ingenieure die gesamte missionskritische Verkabelung des Raumfahrzeugs problemlos identifizieren konnten.

Konkret belieferte Spectrum Lockheed im Jahr 2014 mit einem vollautomatischen Nova 820 UV-Laser-Drahtmarkierungssystem. Dieses wurde in der Anfangsphase der Kabelbaumproduktion zum Markieren, Messen und Ablängen von Drähten eingesetzt.

„Wir haben vielleicht nur eine kleine Rolle in diesem interplanetaren Projekt gespielt, aber ich und das gesamte Team von Spectrum sind außerordentlich stolz und aufgeregt, mit dem Mars InSight-Programm verbunden zu sein“, sagt Peter Dickinson, CEO von Spectrum. „InSight ist wirklich führend und wir sind gespannt darauf, zu sehen, welche neuen Erkenntnisse es bei der Erforschung des Mars und seines tiefen Inneren liefert.“

Die Nova 800-Produktreihe wurde für komplexe Kabelbaummontageanwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie entwickelt. Das Herzstück der Einheit ist ein luftgekühlter, diodengepumpter UV-Festkörperlaser mit hoher Pulsfrequenz, gekoppelt mit einem zweiachsigen Galvanometer-Scansystem, das direkt auf die Oberfläche eines Drahtes schreibt. Optimierte Schriftarten sorgen für maximale Markenqualität und Lesbarkeit.

Das Gerät entspricht allen OEM-Luft- und Raumfahrtspezifikationen und internationalen Standards, einschließlich Boeing Standard D6-36911 und SAE AS 5649 und ASD EN4650 „Draht- und Kabelmarkierungsprozess, UV-Laser“.

Das System kann Zahlen, Groß- und Kleinbuchstaben in verschiedenen Schriftgrößen, Logos sowie maschinenlesbare 1D- und 2D-Codes markieren. Jedes Erkennungszeichen kann bis zu 200 Zeichen enthalten.

Das Gerät kann alle UV-markierbaren Drähte und Kabel verarbeiten, einschließlich geschirmter und ungeschirmter Einzelleiter und Mehrleiter. Es können Drähte von 26 bis 6 AWG verarbeitet werden.

Das System wurde im Hinblick auf Benutzerfreundlichkeit und Wartung konzipiert. Eine große Vordertür ermöglicht den Zugang zum Kabelhandler, um das Be- und Entladen von Kabeln zu erleichtern. Hochklappbare Seitenwände ermöglichen einen schnellen Zugriff auf den versiegelten IP4X-Laser und das optische Gehäuse für Wartungszwecke. Die Ausrichtung des Laserstrahls auf den Draht für Einrichtung und Wartung erfolgt über einen PC im Lasermodus der Klasse 1. Es müssen weder Blitzlampen noch Wasserfilter gewechselt werden.

Es stehen eine Reihe von Drahthandhabungsoptionen zur Verfügung, darunter angetriebene und nicht angetriebene Abroller mit kontrollierter Abwicklung und Drahtspannung. Ein digitaler optischer Sensor erkennt automatisch Knoten, Spleiße und Drahtenden. Mit einem optionalen Zuführsystem können bis zu 32 verschiedene Drähte computergesteuert eingerichtet und verarbeitet werden.

Eine einzelne motorisierte Wickelpfanne ist Standard, es sind jedoch auch andere nachgeschaltete Drahtsammelgeräte erhältlich, darunter ein Aufroller für die kontinuierliche Produktion.

Lockheed kaufte die Maschine nicht nur für das InSight-Programm. Der Luft- und Raumfahrtriese nutzt die Ausrüstung für viele andere Programme, einschließlich der für das Orion-Programm der NASA hergestellten Verkabelung.

Für weitere Informationen zu laserbasierten Kabelmarkierungs-, Schneid- und Abisoliergeräten rufen Sie Spectrum Technologies unter 817-232-2373 an oder besuchen Sie www.spectrumtech.com.

In jedem neuen Boeing 747-8-Frachter stecken erstaunliche 130 Meilen an Kabeln, die über und unter den Füßen vom Cockpit bis zu den Radkästen versteckt sind. Für Boeing bedeutet das jedes Jahr Tausende Kilometer an Kabeln – und Zehntausende Arbeitsstunden. Um diese komplexe Aufgabe zu erleichtern, nutzt Boeing Datenbrillen und die Skylight-Plattform von Upskill.

Beim Bau eines Flugzeugs gibt es keinen Spielraum für Fehler. „Sie können nicht anhalten, wenn etwas schief geht“, sagt Ricky Ramirez, ein Boeing-Elektrotechniker.

Jedes Boeing-Flugzeug, von der 737 bis zum 787 Dreamliner, verfügt über mehrere Konfigurationen, jede mit ihrem eigenen Verkabelungsschema. In früheren Jahren verwendeten Techniker für ihre Arbeit „Telefonbücher“ voller Diagramme. Laptops halfen, hatten aber das gleiche Grundproblem: Die Techniker mussten ständig den Blick von der anstehenden Aufgabe abwenden, um Anweisungen zu erhalten und Diagramme und Schaltpläne zu überprüfen.

Kürzlich entdeckte das Ingenieurteam von Boeing eine neue tragbare Technologie: Glass Enterprise Edition und Skylight-Unternehmenssoftware von Upskill. Sie starteten ein Pilotprogramm, bei dem Skylight diese Laptops und Telefonbücher aus Papier ersetzte. Die Ingenieure sahen sofort Verbesserungen.

„Es war auf ganzer Linie klar, dass es funktionieren würde“, erinnert sich Jason DeStories, Forschungs- und Entwicklungsingenieur bei Boeing.

Skylight gibt den Boeing-Technikern die benötigten Anweisungen direkt im Sucher. Sie müssen nicht wegschauen oder auf einen Laptop tippen: Sie können mit Sprachbefehlen, dem Glass-Touchpad und der Head-Tracking-Schnittstelle durch mehrere Eingabeaufforderungen navigieren. Ein einfacher Sprachbefehl wie „lokale Suche 1-8-6-A“ ruft den richtigen Schritt-für-Schritt-Schaltplan für dieses bestimmte Kabel auf.

Sprachbefehle seien eine wesentliche Verbesserung gegenüber der Eingabe von Befehlen auf einem Laptop, sagt Ramirez. „Jetzt hat man das Produkt die ganze Zeit mit beiden Händen“, erklärt er. „Sie müssen nicht wegschauen. Es war eine enorme Zeitersparnis.“

Barcodeleser und Glass-Kameras helfen bei der Identifizierung und Bestätigung des Kabelbestands. Wenn zusätzliche Hilfe benötigt wird, schalten Mitarbeiter den Videostream „See What I See“ von Skylight ein und teilen ihre Ansicht mit Ingenieuren oder anderen Remote-Experten. Techniker können sich außerdem Anleitungsvideos direkt in ihrem Sichtfeld ansehen und haben so die Hände für die Arbeit frei.

Mit Skylight verkürzte Boeing seine Produktionszeit für die Verkabelung um 25 Prozent und reduzierte die Fehlerquote praktisch auf Null. Boeing nennt eine solche Verbesserung eine schrittweise Funktionsänderung.

„Anstatt Sekunden oder Minuten zu verkürzen, bietet uns eine Änderung der Schrittfunktion die Möglichkeit, die Bauzeit um 25 Prozent zu verkürzen“, sagt Randall MacPherson, Senior Manager des Electrical Strategic Fabrication Center von Boeing. Seine Mitarbeiter sind effizienter, verfügen über eine bessere Ergonomie am Arbeitsplatz und es fällt ihnen leichter, Wissen weiterzugeben und neue Mitarbeiter auf den neuesten Stand zu bringen.

Jetzt sucht Boeing nach Möglichkeiten, Skylight in anderen Bereichen seiner Fertigung und Montage einzusetzen. „Wearable-Technologie hilft uns, die Leistung unserer Belegschaft zu steigern“, sagt MacPherson.

Für weitere Informationen zu Augmented Reality und Datenbrillen rufen Sie Upskill unter 703-436-9283 an oder besuchen Sie https://upskill.io.