Vom Drehmomentschrauber ins MES: Satellitenfertigung digital automatisieren
- Unternehmen: REFLEX aerospace GmbH
- Projektdauer: 02.2025 – 08.2025
- Digitalisierungsbereich: Digitalisierung und Automatisierung der Kleinsatellitenfertigung mit einem MES-System
- Projektziele: Projektziele Manuelle Eingaben reduzieren; Prozesssicherheit und Rückverfolgbarkeit erhöhen; externe Geräte über die MES-API integrieren und eine Basis für weitere Automatisierung schaffen
Herausforderung #1
Rückverfolgbarkeit: Jeder Montageschritt muss in der Raumfahrt lückenlos dokumentiert und nachvollziehbar sein – etwa durch Fotos oder präzise Drehmomentwerte.
Herausforderung #2
Automatisierung: Manuelle Eingaben im Manufacturing Execution Systems (MES) sollten durch die direkte Anbindung intelligenter Drehmomentschrauber reduziert werden.
Herausforderung #3
Schnittstellen: Zu klären war, welche Möglichkeiten und Grenzen die MES-API für eine durchgängige Automatisierung bietet – und wo Grenzen für künftige Automatisierungsschritte liegen.
Über das Projekt
Projektziele
Hochpräzise Kleinsatelliten zu fertigen bedeutet: Jeder Montageschritt muss zuverlässig dokumentiert und rückverfolgbar sein. Das Start-up Reflex Aerospace setzt dafür auf ein Manufacturing Execution System (MES), das Fertigungsprozesse digital abbildet. Im Projekt mit dem EDIH Saarland und dem MDZ Saarbrücken wurde untersucht, wie sich dieses System noch stärker automatisieren lässt.
Im Mittelpunkt stand die Frage, ob externe Geräte – zunächst Drehmomentschrauber – direkt über die MES-API eingebunden werden können. Soll- und Ist-Daten sollten automatisiert ausgetauscht werden, um manuelle Eingaben zu reduzieren, Fehlerquellen zu minimieren und die Prozesssicherheit zu erhöhen. Gleichzeitig wurde geprüft, welche technischen und funktionalen Anforderungen geeignete Schraubersysteme erfüllen müssen.
Ausgangslage
In der Luft- und Raumfahrt gelten besonders hohe Anforderungen an Qualität, Sicherheit und Dokumentation. Bei Reflex Aerospace müssen Montageschritte deshalb lückenlos erfasst werden. Dazu gehören beispielsweise Fotos von Schraubverbindungen und die exakte Dokumentation von Anzugsdrehmomenten.
Das eingeführte MES schafft dafür eine digitale Grundlage, wurde bislang jedoch überwiegend über die grafische Benutzeroberfläche bedient. Dadurch blieben manuelle Arbeitsschritte bestehen. Die vorhandene API versprach zwar eine Anbindung externer Geräte, ihre tatsächlichen Möglichkeiten mussten jedoch zunächst untersucht werden.
Als Pilotanwendung wurde die Integration von Drehmomentschraubern gewählt. Entscheidend war, ob Sollwerte aus dem Fertigungsprozess an das Werkzeug übertragen und die tatsächlich gemessenen Werte anschließend wieder automatisch im MES dokumentiert werden können.
Unternehmensbeschreibung
- REFLEX aerospace GmbH
- Stralauer Allee 11, 10245 Berlin
- 2021
- ~100
- Raumfahrt
- Satellitenbau
Vorgehen
Zunächst wurde das MES hinsichtlich seiner Standardfunktionen und Schnittstellen analysiert. Im Fokus standen die Erfassung von Prozessplänen und Qualitätsdaten sowie die Möglichkeiten der API zur Kommunikation mit externen Geräten.
Anschließend wurde die Anbindung eines intelligenten Drehmomentschraubers prototypisch umgesetzt. Dafür entstand ein Python-Programm, das Sollwerte aus Prozessplänen an den Schrauber übertragen und während des Montageprozesses erfasste Ist-Werte wieder an das MES zurückgeben kann. Zusätzlich wurden Funktionen wie CLOCK IN/OUT und Data Collection Fields betrachtet.
Parallel dazu wurden verschiedene Drehmomentschrauber anhand technischer, funktionaler und wirtschaftlicher Kriterien verglichen. Relevant waren unter anderem Netzwerkanbindung, API-Kompatibilität, Messgenauigkeit, Handhabung und Zuverlässigkeit.
Zum Abschluss wurden die Ergebnisse bewertet und Perspektiven für die Weiterentwicklung betrachtet: von einer weitergehenden Automatisierung der Drehmomentsteuerung über die Einbindung zusätzlicher Fertigungsstationen bis hin zu Robotermontage und KI-gestützter Qualitätssicherung.
Projektergebnis
Das Projekt hat gezeigt, dass eine automatisierte Kommunikation zwischen MES und externen Geräten grundsätzlich realisierbar ist. Prozesspläne konnten exportiert, Soll-Drehmomente ausgelesen sowie Arbeitsschritte und Messwerte – beispielsweise Drehmomente – digital erfasst und zurück ins MES gemeldet werden.
Damit entsteht eine deutlich bessere Grundlage für die Rückverfolgbarkeit der Montage und für die Reduzierung manueller Dokumentationsaufwände. Gleichzeitig wurden konkrete Grenzen der bestehenden API sichtbar: Unter anderem fehlen ausreichend GET-Methoden, um Prozesspläne oder aktuelle Bearbeitungsstände direkt auszulesen. Dadurch sind für eine vollständige Automatisierung weiterhin manuelle Eingriffe notwendig.
Das Ergebnis ist deshalb nicht nur ein technischer Prototyp, sondern vor allem eine belastbare Entscheidungsgrundlage für die nächsten Digitalisierungsschritte. Reflex Aerospace weiß nun besser, welche Integrationen mit dem bestehenden System möglich sind und an welchen Stellen Erweiterungen durch den Hersteller erforderlich wären.
Die wichtigsten Erkenntnisse aus dem Projekt
Schnittstellen entscheiden über Automatisierung
Ein MES kann nur dann mit Maschinen und Geräten durchgängig kommunizieren, wenn dafür ausreichend offene und leistungsfähige Schnittstellen vorhanden sind.
Prototyping schafft Klarheit
Eine prototypische Integration macht technische Möglichkeiten und Grenzen früh sichtbar – und hilft, Investitionsentscheidungen auf eine belastbare Grundlage zu stellen.
Digitale Daten schaffen Perspektiven
Sind Prozess- und Qualitätsdaten zentral verfügbar, entsteht die Basis für weitere Automatisierungsschritte – etwa zusätzliche Geräteintegration, Robotik oder KI-gestützte Qualitätssicherung.