Space Factory 4.0

„Ein Schwarm von Kleinsatelliten – gefertigt aus Standardkomponenten in einer Weltraumfabrik – und betriebsbereit innerhalb eines Monats nach Bestelleingang! Unmöglich?“

Laufzeit des Vorhabens: 01.12.2017 – 31.01.2019

Das Verbundprojekt beschäftigt sich mit der Grundlagenentwicklung zur robotischen Montage von hochmodularen Satelliten auf einer In-Orbit-Plattform basierend auf Industrie-4.0-Prozessen. An Space Factory 4.0 sind die TU Darmstadt, die TU München und das Zentrum für Telematik in Würzburg (ZfT) beteiligt. Weiterhin unterstützen drei Unternehmen aus der Raumfahrtindustrie, OHB System, Von Hoerner & Sulger und Telespazio VEGA Deutschland das Projekt Space Factory 4.0 als Unterauftragnehmer. Die Ziele von Space Factory 4.0 sind die Untersuchung von Prozessen für die schnelle Produktion von Kleinsatelliten auf einer In-Orbit-Plattform sowie die Analyse und Erforschung notwendiger Support- und Bodeninfrastruktur unter Berücksichtigung von Industrie 4.0 und Raumfahrtrichtlinien (ECSS-Standards).

Konzept – Space Factory 4.0

Die TU Darmstadt ist Verbundkoordinator von Space Factory 4.0 und erforscht die Ansätze von Industrie 4.0 für die Raumfahrt. Auf Basis der neuesten Erkenntnisse aus der Einführung von Industrie 4.0 wird ein durchgängiger „Gesamtprozess Space Factory 4.0“ für die Montage von Kleinsatelliten untersucht. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung, Konzeptionierung und prototypische Implementierung eines digitalen Zwillings von einem Kleinsatelliten. Mit Hilfe des implementierten digitalen Zwillings des Kleinsatelliten wird ein Konzept entwickelt, welches die automatische Durchführung von Tests im Integrationsablauf ermöglicht.

Das „Zentrum für Telematik“ (ZfT) definiert Anforderungen an die Kleinsatellitenarchitektur, die sich durch eine hohe Modularität und Testbarkeit für die Umsetzung des „Gesamtprozesses Space Factory 4.0“ besonders eignet. Zur Demonstration werden diese modularen Satellitensubsysteme dann automatisch mit Hilfe von Robotern montiert. Dabei kann der Mensch mittels Mensch-Roboter-Interaktion einfach in den Montageprozess eingreifen und je nach Bedarf verschiedene Subsysteme in der „Earth Factory“ – dem Labor-Demonstrator der Space Factory – modifizieren. Im Anschluss daran wird die Funktion der integrierten Satelliten automatisch in hochpräzisen Dynamiksimulatoren verifiziert. Das Ergebnis dieses Arbeitspakets ist die Konfiguration, Montage und der Test von Kleinsatelliten in einer „Earth Factory“ nach dem „Gesamtprozess Space Factory 4.0“. Diese Komponenten eignen sich auch für eine „In-Orbit“-Montage, welche durch die TU München untersucht wird.

Die Fragestellungen bezüglich der robotischen Montage und das Testen in einer „Space Factory“ werden von der TU München anhand der „Earth Factory“ untersucht. Das Ergebnis dieser Untersuchung ist die Konfiguration, Montage und das Testen von Montageprozessen für Kleinsatelliten in einer „Space Factory“ nach dem „Gesamtprozess Space Factory 4.0“. Der Fokus liegt dabei auf einer teleoperierten Steuerung für die robotische Endmontage mittels „Shared Autonomy“, also durch Methoden der Teilautonomie, die den Menschen bei der Teleoperation unterstützt. Diese Untersuchungen werden durch das Institut für Robotik und Mechatronik des DLR als unterbeauftragte Einrichtung unterstützt.

Weblink(s) zur Institution/zu den Institutionen und/oder eventuelle Projektwebseite

Institutionen/ Verbundpartner

TU Darmstadt
Fachbereich Maschinenbau, Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK), Darmstadt

Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl
anderl@dik.tu-darmstadt.de
Telefon +4961511621791

Zentrum für Telematik e. V.
Würzburg

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Klaus Schilling
k.schilling@telematik-zentrum.de
Telefon +4993161563310

TU München
Lehrstuhl für Sensorbasierte Robotersysteme und intelligente Assistenzsysteme, Fakultät für Informatik, München

Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Alin Albu-Schäffer
alin.albu-schaeffer@tum.de
Telefon +49 8153 28 3689