Faserverbundwerkstoffe sind anspruchsvoll: kleine Stückzahlen, viel Handarbeit, wenig Standardisierung. Eine lückenlose Datenerfassung ist entscheidend für Qualität und Nachvollziehbarkeit der Fertigung. Genau hier setzt das digitale Leichtbaulabor des Instituts für Flugzeugbau (IFB) der Universität Stuttgart an – in Zusammenarbeit mit dem Industrial IoT-Spezialisten Cybus. Mittels einer skalierbaren Datenplattform werden Maschinendaten erfasst, vernetzt und nutzbar gemacht. Das Ergebnis: eine flexible, datenbasierte und skalierbare Fertigung – ideal für Prototypen, Kleinserien und industrielle Anwendungen – auch jenseits der Luftfahrt.
Das IFB gilt als führend im Leichtbau. Gemeinsam mit Cybus zeigt das Institut, wie sich durch vernetzte Systeme und skalierbare, standardisierte Datenplattformen neue Wege für die Fertigung eröffnen. Cybus entwickelt dafür umfassende Lösungen zur Datenintegration – speziell für Industrieunternehmen.
Faserverbundwerkstoffe: Hoher Aufwand, wenig Digitalisierung
Faserverbundwerkstoffe mit Carbon- oder Glasfaser sind unverzichtbar für die Luftfahrt. Sie bieten hohe Stabilität bei minimalem Gewicht – perfekt für den energiesparenden Flugzeugbetrieb. Doch ihre Verarbeitung ist komplex:
- stark schwankende Stückzahlen
- manuelle, teil- und vollautomatisierte Prozesse
- schnelle Anpassung an neue Produktionslinien notwendig
- fehlende Standardisierung bei der IT-basierten Datenerfassung
- gesetzliche Vorgaben zur CO₂-Bilanzierung erfordern eine belastbare Datenplattform für Nachhaltigkeitsnachweise
- zunehmende Anforderungen an Rückverfolgbarkeit und Kreislaufwirtschaft, die eine lückenlose Datenerfassung zwingend notwendig machen
- um ein vollständiges Bild zu erhalten, müssen CAD-Modelle, Simulationsdaten, Prozessparameter und Umweltinformationen intelligent miteinander verknüpft werden
Papierbasierte Prozesse und isolierte IT-Systeme stoßen zunehmend an ihre Grenzen. Der Leichtbau auf Basis von Carbon-, Kevlar- oder Glasfasern braucht Digitalisierung. Dafür braucht es eine Plattform, die Maschinendaten zuverlässig erfasst und vernetzt – besonders in nicht standardisierten Fertigungsumgebungen.
Die zentralen Herausforderungen im Überblick
- manuelle und papierbasierte Datenerfassung
- geringe Effizienz und fehlende Skalierbarkeit bei Fertigungsprozessen
- unzureichende Transparenz von Produktions- und Umweltdaten
- fehlende Nachvollziehbarkeit und Qualitätsprobleme
Das digitale Leichtbaulabor als Datenquelle
Das Institut für Flugzeugbau IFB der Universität Stuttgart betreibt ein modernes digitales Leichtbaulabor. Hier entstehen Faserstrukturen und Bauteile mit präziser Faserarchitektur und komplexer Geometrie. Es werden neue Materialien getestet und ihre Recyclingfähigkeit erforscht. Dabei erfasst das Labor kontinuierlich Daten: Maschinendaten, Bilder, Videos sowie Umgebungsparameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck. Alle Anlagen und Sensoren sind vernetzt und digital angebunden. Ziel ist ein vollständiges Bild jedes Prozesses – von der Idee bis zur Umsetzung.
Connectware: Skalierbare Dateninfrastruktur für Forschung und Industrie
Gemeinsam mit Cybus hat das IFB eine Lösung entwickelt, die Maschinendaten systematisch erfasst und in Echtzeit auswertet – maßgeschneidert für die hochspezialisierten und variablen Anforderungen im Leichtbau.
Cybus Connectware dient als zentraler Factory Data Hub, der Maschinendaten erfasst, verarbeitet und verteilt. Die Plattform unterstützt komplexe Konfigurationen über mehrere Standorte hinweg, ist hoch skalierbar und bietet direkten Zugriff auf Echtzeitdaten aus IT und OT. Besonderer Fokus liegt auf Konfigurierbarkeit und Adaptierbarkeit – ideal für wechselnde Versuchsumgebungen.
shepard: Kontextdaten für mehr Transparenz und Rückverfolgbarkeit
Ein zentrales Feature ist shepard – ein offenes Multi-Datenbank-Speichersystem, das Kontextinformationen speichert und mit Maschinendaten verknüpft. shepard ist das System der Wahl, um ein Data-Lakehouse am IFB aufzubauen. Langfristig fließen hier alle zeitbasierten Produktions-, Umwelt- und Sensordaten zusammen – für vollständige Rückverfolgbarkeit und datenbasierte Optimierungen.
Ingenieur:innen können Versuche direkt an der Maschine per Tablet starten, spezifische Parameter eingeben und Prozessvarianten vergleichen. Mittels des Tablets können zusätzliche Informationen wie z.B. Anmerkungen, Bilder, Preisanpassungen – d.h. alle manuellen Informationen – automatisch verknüpft mit ihrem Versuch eingegeben werden. shepard schafft damit eine datenbasierte Grundlage für Ursachenanalyse, kontinuierliche Qualitätssicherung und gezielte Prozessoptimierung.
Angebote für Industriepartner: Technologien sicher erproben
Das digitale Leichtbaulabor ist auch als industrielle Daten- und Experimentierplattform konzipiert – offen für Kooperationen mit Industriepartnern. Unternehmen erhalten Zugriff auf eine moderne Infrastruktur, um:
- Maschinendaten systematisch zu erfassen
- Prozesse datenbasiert zu analysieren
- neue Technologien zu erproben
- Pilotprojekte und Prototypen umzusetzen
- Time-to-Market zu verkürzen
Besonders attraktiv ist das Angebot für KMUs ohne eigene Datenplattformen, die so ohne hohes Risiko neue Technologien in sicheren Erprobungsumgebungen testen können. Projekte können wahlweise als Direktbeauftragungen oder im Rahmen öffentlich geförderter Programme realisiert werden. Die offene Struktur des Labors ermöglicht eine enge Einbindung von Industriepartnern bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung.
Mehr Flexibilität und Transparenz durch integrierte Systeme
Das Projekt basiert auf einem tiefen Verständnis der Leichtbauanforderungen: Produktionslinien müssen von Losgröße 10 bis mehrere Tausend skalierbar sein. Manuelle, teilautomatisierte und vollautomatisierte Prozesse werden intelligent kombiniert.
Vorteile des digitalen Setups im Überblick:
- signifikant verbesserte Datenqualität
- verkürzte Entwicklungszeiten durch virtuelle Tests
- strukturierte, nachvollziehbare und ausfallsichere Dokumentation
- höhere Flexibilität: dieselbe Infrastruktur für Prototypen und Serien
Daten fließen zurück in die Prozessentwicklung und bilden die Basis für kontinuierliche Verbesserung – sie sorgen somit für ein besseres Verständnis von Prozessen und Produktlebenszyklen. Zusätzlich ermöglichen sie eine gezielte Steuerung und ein neues Niveau an Transparenz.
Das digitale Leichtbaulabor beweist: Zukunftsorientierte Produktion ist digital, flexibel und nachhaltig – und bereit für den industriellen Maßstab.
Ergebnisse im Überblick: Was das Labor bisher erreicht hat
- kürzere Entwicklungszeiten
- bessere Produktionsqualität
- flexible Umstellung zwischen kleinen und großen Stückzahlen
- strukturierte und nachvollziehbare Dokumentation
