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Planqc entwickelt Tensornetzwerke für effiziente Qualitätssicherung Quanteninspiration für ESA-Raketen

Quelle: Pressemitteilung Planqc 2 min Lesedauer

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PlanQC GmbH
nebumind GmbH
Rosenberger-OSI GmbH & Co. OHG
Fsas Technologies GmbH
Data Center Group – Büro Köln

Die Qualitätssicherung von europäischen Raketen soll mithilfe „quanteninspirierter“ Algorithmen effizienter und schneller werden. Dafür hat die ESA einen Auftrag an Planqc, Nebumind und MT Aerospace vergeben. Der Ansatz soll auch anderen Industrien zugute kommen.

Die Projektpartner vor einem Domesegment der Trägerrakete Ariane 6. (Bild: Planqc)
Die Projektpartner vor einem Domesegment der Trägerrakete Ariane 6.
(Bild: Planqc)

Der Garchinger Quantencomputer-Entwickler Planqc hat gemeinsam mit dem deutschen Software-Unternehmen Nebumind und dem Augsburger Hersteller von Luft- und Raumfahrtkomponenten MT Aerospace einen Auftrag der ESA (European Space Agency, Europäische Weltraumorganisation) gesichert. Gemeinsam werden die Projektpartner in der Quantenphysik entstandene Analysealgorithmen auf klassische Hardware übertragen, um die die Raketenfertigung und Qualitätssicherung effizienter zu gestalten.

Blechformung per Kugelbeschuss

Konkret geht es um den Fertigungsschritt Shot Peen Forming (Kugelstrahlumformen), ein Verfahren zum gezielten Formen großer Bleche. Im Raketenbau werden beim Shot Peen Forming Domesegmente (gewölbte Tankabschlüsse) der Raketentanks mit kleinen Kugeln beschossen. Dabei ermöglicht die plastische Verformung der Oberfläche, das Bauteil präzise in die nötige Form zu wölben.

Das hochpräzise Verfahren erfordert eine umfangreiche Qualitätssicherung und eine frühzeitige Fehlererkennung, etwa bei der Materialprüfung, der Setup-Kontrolle, der Prozessüberwachung und der anschließenden Formprüfung. Diese Qualitätssicherung digitalisiert, automatisiert und in Echtzeit zu gestalten, bleibt eine Herausforderung.

Die Echtzeitauswertung sehr großer, heterogener Datenströme aus optischen Systemen, Sensorik und Maschinendaten stößt selbst auf Hochleistungsrechnern häufig an Effizienzgrenzen. Spät erkannte Anomalien wiederum können kostspielige Fehler bei der Fertigung verursachen.

Quanteninspirierte Qualitätssicherung

Im nun von der ESA beauftragten Projekt wird Planqc an neuen Algorithmen zur Bildauswertung für die Qualitätsicherung arbeiten. Dafür setzt Planqc so genannte Tensornetzwerke ein – diese wurden ursprünglich in der Quantenphysik entwickelt, um komplexe verschränkte Quantenzustände effizient darzustellen.

Planqc will die strukturellen Vorteile der Tensornetzwerke für die Auswertung komplexer Datensätze nutzen, diese aber ohne Rückgriff auf Quantenhardware einsetzen. Denn wie auch bei physikalischen Systemen sind diese mathematischen Modelle gut darin, große Daten in die wichtigsten Bausteine zu zerlegen, welche etwa ein Muster zusammensetzen.

Dabei sinkt der Rechenaufwand im Vergleich zu anderen Verfahren deutlich. So soll eine schnellere und effizientere Bildanalyse von Raketenbauteilen in der Fertigung möglich sein. Planqc spricht von „quanteninspirierten Algorithmen“ zur Bildauswertung. Diese sollen auch der Luftfahrt, dem Automobilbau und der Medizintechnik zugute kommen.

Für diese Auswertungen wird Nebumind auf seiner Plattform für Fertigungsprozesse relevante Daten erfassen, synchronisieren und strukturieren. Das Projekt wird dann bei MT Aerospace realisiert. Die Erprobung der neuen Analyseverfahren soll unter Produktionsbedingungen mit Bauteilen stattfinden, die auch in der neuesten europäischen Trägerrakete „Ariane 6“ zum Einsatz kommen.

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