Die fliegende Villa:Lufthansa Technik baut mit SolidWorks

Manch einer träumt von einem eigenen Flugzeug – anderen ist auch ein Lear Jet nicht exklusiv genug. Für den ganz großen Geldbeutel sind die Erzeugnisse der Lufthansa Technik AG (LHT), Abteilung VIP-Geschäft, geeignet: Wer sich neben den etwa 140 Millionen US-Dollar für eine Boeing 777 und den Ausbaukosten von oft über 60 Millionen die Unterhaltskosten für ein solches Großflugzeug leisten kann, findet bei LHT Spezialisten, die nahezu jeden Wunsch bei der Innenausstattung erfüllen, vom Konferenzraum mit Internetanschluss über das marmorverkleidete Badezimmer bis hin zum Schlafzimmer mit Pfauenbett. Zur Entwicklung der exquisiten Einzelstücke nutzen die LHT-Mitarbeiter das CAD-System SolidWorks.

Die Lufthansa Technik AG wurde Ende 1994 gegründet und nahm am 1. Januar 1995 den Betrieb auf. Über 18.000 Mitarbeiter erwirtschafteten 1999 einen Umsatz von mehr als drei Milliarden Mark. Hauptgeschäft der LHT ist die Überprüfung, Wartung und Überholung von Verkehrsflugzeugen für die Lufthansa und andere Fluggesellschaften.


Lufthansa Technik sorgt in Hamburg unter anderem für den Innenausbau von Luxusflugzeugen (Bild Lufthansa Technik, Hamburg)


Ausgangslage: LHT ist an fünf Flughäfen in Deutschland und mit einer Vielzahl weiterer Vertretungen rund um den Globus präsent. Der Haupt- und Gründungssitz befindet sich am Hamburger Flughafen Fuhlsbüttel. Rund 5.600 Mitarbeiter arbeiten in Fuhlsbüttel und machen die Lufthansa-Basis damit zu einem der größten Industriebetriebe in Hamburg.

"Das gesammelte LHT-Know-how ermöglicht es dem Geschäftsbereich VIP-Geschäft, ihren höchst anspruchsvollen Kunden ein Rundum-Sorglos-Paket anzubieten," wie Susanne Strauß, Teamleiterin der internen Informatikabteilung, ausführt. "Wir bieten dem VIP-Kunden einen individuellen und qualitativhochwertigen Ausbau, bei dem seine Wünsche bis an die Grenzen des technisch Machbaren berücksichtigt werden. Gleichzeitig kann er das Flugzeug bei uns warten lassen und hat damit Zugriff auf unser weltweites Netz von Vertretungen, die Reparaturen und Instandhaltung schnellstmöglich durchführen."

Alles machbar: Offener Kamin im Flieger

Die Anforderungen an die Ingenieure sind vielfältig: Bevorzugen Geschäftsleute ein fliegendes Büro mit Konferenzzimmer und Privatquartieren, so sehen Regierungsmaschinen oft einen Bereich vor, der eher wie in einem herkömmlichen Verkehrsflugzeug eingerichtet ist und in dem Mitarbeiter und Pressevertreter untergebracht werden können. Die dritte Variante sind die echten Privatflugzeuge, die ausschließlich der Bequemlichkeit ihres Besitzers dienen und oft als Prestigeobjekte mit kostbarsten Materialien ausgestattet sind. Hier lässt sich nahezu jeder Wunsch erfüllen, wie Entwickler Wolfgang Achilles verrät: "Wir haben uns bisher nur geweigert, Badewannen einzubauen - ist zuviel Wasser, das bei bestimmten Flugzuständen außer Kontrolle geraten könnte. Duschen sind jedoch gar kein Problem, auch Garagen für den Transport des Autos des Kunden bauen wir ein. Wir haben sogar einmal einen offenen Kamin entwickelt, der sich mit echtem Holzfeuer betreiben lassen hätte - rein technisch ist dies machbar."


LH Technik bietet dem VIP-Kunden einen individuellen und qualitativ  hochwertigen Ausbau, bei dem Wünsche bis an die Grenzen des technisch Machbaren berücksichtigt werden könnten. (Bild: Aus einem Werbeprospekt der Lufthansa Technik, Hamburg)

Problemstellung:  Pro Jahr werden etwa sieben Flugzeuge umgebaut, die Projekte dauern von der Anlieferung des Flugzeugs bis zum Roll-Out mehrere Monate bis zu einem Jahr. Insgesamt hat die LHT bisher etwa 100 Maschinen umgerüstet. Als Basis für den Umbau dienen Maschinen von der Boeing 737 und dem Airbus A319, bis hin zu den großen Maschinen wie der Boeing 777 oder dem Jumbo-Jet, der Boeing 747. Da Flugzeuge eine Lebensdauer von bis über 30 Jahren haben, werden teils gebrauchte Maschinen zum Umbau angeliefert, oft aber kommen die Basisflugzeuge direkt vom Hersteller. Dem eigentlichen Umbau voraus geht eine längere Planungsphase, bei der mit der Umsetzung der Entwürfe des Kunden beziehungsweise seines Innenarchitekten in konkret realisierbare Technik begonnen wird.

Wolfgang Achilles beschreibt die Vorteile, die das 3D-System SolidWorks dabei bietet: "Wir können durch die dreidimensionale Modellierung schon in einem sehr frühen Stadium dem Kunden einen realistischen Blick auf das Interieur geben, sei es durch ein Rendering oder eine schattierte Darstellung. Dadurch erhalten wir eine höhere Planungssicherheit und Missverständnisse lassen sich sofort aufdecken. Auf der anderen Seite kommt der Kunde, wenn er die Renderings sieht, meist auf zusätzliche Ideen, die wiederum unsere Planung umwerfen. Wir importieren die 3D-Modelle aus SolidWorks in ein professionelles Visualisierungstool, um dem Kunden Animationen und Walk-Throughs durch sein zukünftiges Flugzeug zu bieten."


Die Ingenieure bei LHT importieren die 3D-Modelle aus SolidWorks in ein professionelles Visualisierungstool, um dem Kunden Animationen der Einrichtung seines zukünftigen Flugzeuges zu bieten. (Bild: Lufthansa Technik, Hamburg)

40 SolidWorks Lizenzen im Einsatz

Lösung: Vor SolidWorks wurde in der VIP-Abteilung ein 2D-CAD-System eingesetzt. Als im Jahr 1998 ein 3D-System eingeführt werden sollte, war eine ganze Reihe von Systemen in der engeren Auswahl. Die Wahl fiel schließlich auf SolidWorks, weil dieses System mit seiner Windows - konformen Oberfläche eine relativ einfache Handhabung bot. Thomas Mihatsch, Project Engineer IT-Systems und verantwortlich für die Implementierung und Wartung der SolidWorks-Installation, weiter: "In den Tests bot SolidWorks nahezu die selbe Leistungsfähigkeit wie die High-End-Systeme, allerdings bei deutlich einfacherer Bedienung. Dazu kam eine für uns sehr wertvolle Eigenschaft: Man kann in SolidWorks die Einheiten direkt umstellen. So können wir je nach Anforderung des Kunden die selbe Zeichnung in Zoll oder Millimeter ausdrucken – bei großen Flugzeugen ist auch die Einheit Meter immer wieder sehr praktisch." Inzwischen sind 40 SolidWorks-Lizenzen im Einsatz; dank der Floating Licences ist das System auf über 160 Rechnern installiert und kann so oft aufgerufen werden, wie noch Lizenzen im Netzwerk frei sind. Das Systemhaus SPI aus Ahrensburg / Hamburg betreute das SolidWorks-Projekt in der Pilotphase und ist auch jetzt der Ansprechpartner für den SolidWorks Support. SPI lieferte und installierte die Systeme und leitete die Schulungen für die Mitarbeiter der LHT.

Verschärftes Concurrent Engineering

Mihatsch fügt hinzu: "Wir betreiben hier sozusagen verschärftes Concurrent Engineering: Nicht nur die Entwickler arbeiten parallel an den einzelnen Einrichtungsgegenständen, der Wasser- und Klimainstallation und den strukturellen Umbauten, sondern die Werkstatt beginnt mit dem Bau der ersten Teile, sobald die ersten Eckdaten feststehen. Durch die dauernd notwendigen Änderungen – sei es durch Kundenwünsche, durch Änderungen, die sich bei Funktionstests ergeben, oder weil sich herausstellt, dass beim Einbau ein Element der Struktur im Weg ist – hat die Konstruktionsabteilung nur selten einen echten Vorsprung vor der Werkstatt. Dies geht soweit, dass wir zum Teil mit dem CAD-System eher Dokumentation des Ist-Zustandes in der Werkstatt betreiben statt echter Konstruktion."

SolidWorks unterstützt dieses Vorgehen, indem es die Definition von Geometrien ohne genaue Maße zulässt. So können Änderungen schnell eingearbeitet werden. Bereiche, die noch nicht fertigdetailliert sind, lassen sich "im Ungefähren" halten. Da es möglich ist, sowohl parametrisch und mit Varianten als auch unbestimmt zu arbeiten, lässt sich jeweils die am besten geeignete Arbeitsweise auswählen. Wolfgang Achilles beschreibt die Herausforderungen der Entwicklungsarbeit: "Ich konstruiere die Strukturen, das sind die Befestigungselemente der Einbauten. Man darf an einem Flugzeug nicht einfach irgendwo ein Loch bohren und eine Schraube durchstecken, da sonst die gesamte Statik des Rumpfes neu berechnet werden muss. Als Krafteinleitungspunkte stehen vor allem die Sitzschienen zur Verfügung, in denen normalerweise die Sitze befestigt sind, sowie die Punkte, an denen im normalen Ausbau beispielsweise die Ablagen für das Handgepäck aufgehängt sind. Ist nun im Layout beispielsweise ein Bett eingeplant, wo sich keine Befestigungspunkte befinden, so muss das Layout geändert oder ein Hilfsrahmen unter dem Fußboden konstruiert werden."

Achilles weiter: "Oft kommen die Kunden mit einem Möbelkatalog zu uns und wollen beispielsweise Tischchen mit spindeldürren Beinen im Flugzeug haben. Wir bauen dann diese Möbel naturgetreu aus Sandwichmaterialien nach und überziehen sie mit Furnier oder Dünnschichtmarmor, der etwa 3-4 Millimeter dick ist. So sparen wir Gewicht und können unsichtbar eine Unterkonstruktion einbauen. Das erwähnte Tischchen wird dann von einem Träger in der Wand gehalten, während die Füße keine tragende Funktion mehr übernehmen. Zur Berechnung solcher Strukturen setzen wir zum Teil das in SolidWorks integrierbare COSMOS/Works ein. Bei Kompositmaterialien oder anisotropen Werkstoffen, die in verschiedenen Richtungen unterschiedliche Eigenschaften besitzen, ist diese Software allerdings überfordert und wir greifen dann auf ein leistungsfähigeres System zurück; für schnelle Überschlagsrechnungen ist COSMOS/Works allerdings gut geeignet."

Keine Lust mehr, in 2D zu arbeiten

"Da wir praktisch immer in ‚Losgröße 1’ arbeiten, müssen beziehungsweise können wir relativ wenig Daten aus alten Modellen übernehmen. Zusätzlich erschwerend ist, dass die Hersteller kaum Pläne der Flugzeuge herausgeben. Boeing beispielsweise liefert, wenn überhaupt, nur 2D-Zeichnungsdaten im TIFF-Format. Wir sind also auf eigene Messungen und Modelle angewiesen. Ich habe inzwischen den Innenraum der Boeing 737 komplett nachgebildet, auf den ich immer wieder zurückgreife. Allerdings unterscheiden sich die einzelnen Flugzeuge eines Typs, sei es durch vorhergehende Umbauten oder Modellpflege, so dass man immer wieder in die Flugzeughalle zum Nachmessen gehen muss." Achilles beschreibt seine praktischen Erfahrungen mit SolidWorks: "Ich habe eigentlich keine Lust mehr, in 2D zu arbeiten. In 3D sehe ich das Bauteil vor mir auf dem Bildschirm und muss nicht aus einer Zeichnung abstrahieren. Es ist möglich, wie in der Werkstatt zu arbeiten und die Einbauten aus einzelnen Grundkörpern zusammenzusetzen. Als etwas problematisch hat sich allerdings die Referenzierungstechnik von SolidWorks erwiesen. Ich würde gerne eine Teilkonstruktion in ein anderes Verzeichnis verschieben und darauf aufbauend ein neues Teil entwickeln – dabei kann ich aber nie sicher sein, welche externen Referenzen vorhanden sind und eventuell Probleme bereiten können."

Thomas Mihatsch fasst zusammen: "Unser Ziel ist es, die ganz normale Arbeits- und Wohnumwelt an Bord eines Flugzeugs zu transportieren. Unsere Kunden sind extrem anspruchsvoll und verlangen auch im letzten Stadium des Ausbaus immer wieder Änderungen. Dies erfordert viel Innovationskraft und Flexibilität in Planung und im Denken. Unsere CAD-Software muss diese Flexibilität unterstützen. Unser Unternehmen hat den Ruf, nicht nur höchste Qualität, sondern diese Qualität auch noch schneller als die Konkurrenz zu liefern. Dies erfordert gute Leute in Entwicklung und Werkstatt sowie eine enge Zusammenarbeit zwischen diesen. SolidWorks unterstützt diese enge Kommunikation, indem es die schnelle Erstellung isometrischer Ansichten oder von Explosions- darstellungen ermöglicht, die die innere Struktur eines Bauelementes zeigen. Anhand solcher Darstellungen lässt sich wesentlich einfacher und mit weniger Missverständnissen diskutieren als mit 2D-Zeichnungen. So vereinfacht SolidWorks unsere Arbeit und hilft uns, die Kunden besser und schneller zu bedienen."

Bilder mit frdl. Genehmigung der LHT, Hamburg. Text in Zusammenarbeit mit Dipl.-Ing. Ralf Steck, freier Fachjournalist in Friedrichshafen. E-Mail: rsteck@die-textwerkstatt.de

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