Mit hochmodernen Messgeräten, Augmented-Reality-Headsets und QR-Codes ausgerüstete Techniker überprüften virtuell die Passform einiger Strukturen des Roman-Weltraumteleskops, bevor sie diese bauten oder durch die Einrichtungen des Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, transportierten.
„Wir konnten Sensoren, Montageschnittstellen und andere Raumfahrzeughardware schneller und präziser im dreidimensionalen Raum platzieren als mit bisherigen Techniken“, sagte NASA-Goddard-Ingenieur Ron Glenn. „Das könnte für die Kosten und den Zeitplan jedes Programms einen enormen Vorteil bedeuten.“
Durch die Projektion digitaler Modelle auf die reale Welt können die Techniker Teile ausrichten und nach möglichen Interferenzen zwischen ihnen suchen. Das AR-Head-up-Display ermöglicht außerdem eine präzise Positionierung der Flughardware für die Montage mit einer Genauigkeit von bis zu Tausendstel Zoll.
Glenn sagte, sein Team nutze das interne Forschungs- und Entwicklungsprogramm der NASA und finde in einem Projekt zur Unterstützung von Romans Konstruktion bei NASA Goddard immer wieder neue Wege, um den Bau von Raumfahrzeugen mit AR-Technologie zu verbessern.
Glenn sagte, das Team habe weit mehr erreicht, als es ursprünglich erreichen wollte. „Das ursprüngliche Projektziel war, verbesserte Montagelösungen mithilfe von AR zu entwickeln und herauszufinden, ob wir damit kostspielige Fertigungszeiten einsparen könnten“, sagte er. „Wir haben festgestellt, dass das Team noch viel mehr leisten kann.“
Mithilfe eines Roboterarms zur Präzisionsmessung und eines 3D-Laserscans kartierten Ingenieure beispielsweise den komplexen Kabelbaum von Roman und das Volumen innerhalb der Raumfahrzeugstruktur.
„Bei der Manipulation des virtuellen Modells von Romans Antriebseinheit in diesem Rahmen fanden wir Stellen, an denen es mit dem vorhandenen Kabelbaum in Konflikt geriet“, sagte Teamingenieur Eric Brune. „Durch die Anpassung der Antriebseinheit vor dem Bau konnten kostspielige und zeitraubende Verzögerungen der Mission vermieden werden.“
Das Antriebssystem von Roman wurde Anfang des Jahres erfolgreich integriert.
Das Roman-Weltraumteleskop ist eine NASA-Mission zur Erforschung dunkler Energie, Exoplaneten und Infrarot-Astrophysik. Ausgestattet mit einem leistungsstarken Teleskop und fortschrittlichen Instrumenten soll es die Geheimnisse des Universums entschlüsseln und unser Verständnis kosmischer Phänomene erweitern. Der Start von Roman ist für Mai 2027 geplant. Bildnachweis: NASA Goddard Space Flight Center
Wenn man bedenkt, wie viel Zeit das Entwerfen, Bauen, Verschieben, Neukonzipieren und Umbauen in Anspruch nimmt, fügte Brune hinzu, habe ihre Arbeit vielen Ingenieuren und Technikern viele Arbeitstage erspart.
„Wir haben viele zusätzliche Vorteile dieser Technologiekombinationen festgestellt“, sagte Teamingenieur Aaron Sanford. „Partner an anderen Standorten können direkt aus der Sicht der Techniker zusammenarbeiten.“
„Die Verwendung von QR-Codes zur Metadatenspeicherung und Dokumentenübertragung sorgt für eine weitere Effizienzebene und ermöglicht den schnellen Zugriff auf relevante Informationen direkt an Ihren Fingerspitzen. Die Entwicklung von AR-Techniken für Reverse Engineering und fortgeschrittene Strukturen eröffnet viele Möglichkeiten wie Schulung und Dokumentation.“
Mithilfe dieser Technologien können 3D-Designs von Teilen und Baugruppen von entfernten Standorten aus geteilt oder virtuell weitergegeben werden. Sie ermöglichen auch Probeläufe zum Bewegen und Installieren von Strukturen und helfen bei der Erfassung präziser Messungen nach der Herstellung von Teilen, um diese mit ihren Designs zu vergleichen.
Durch die Hinzunahme eines Präzisions-Lasertrackers kann laut Sanford auch die Notwendigkeit entfallen, aufwändige physische Vorlagen zu erstellen, um sicherzustellen, dass die Komponenten genau an den richtigen Positionen und in der richtigen Ausrichtung montiert werden. Sogar Details wie etwa, ob ein Techniker einen Arm physisch in eine Struktur ausstrecken kann, um eine Schraube zu drehen oder ein Teil zu manipulieren, können vor dem Bau in Augmented Reality ausgearbeitet werden.
Während der Bauphase kann ein Ingenieur mit einem Headset wichtige Informationen wie die Drehmomentangaben für einzelne Schrauben mit einer Handbewegung abrufen. Tatsächlich kann der Ingenieur dies tun, ohne die Informationen auf einem anderen Gerät oder in Papierdokumenten suchen zu müssen.
In Zukunft hofft das Team, bei der Integration verschiedener Komponenten, der Durchführung von Inspektionen und der Dokumentation der endgültigen Konstruktion helfen zu können. Sanford sagte: „Es ist ein kultureller Wandel. Es braucht Zeit, diese neuen Tools zu übernehmen.“
„Es wird uns helfen, Raumfahrzeuge und Instrumente schneller herzustellen, was Wochen und möglicherweise Hunderttausende von Dollar spart“, sagte Glenn. „Dadurch können wir der Agentur Ressourcen zurückgeben, um neue Missionen zu entwickeln.“