Die Fertigung im Weltraum wird schnell Realität, mit der Kommerzialisierung von Raumfahrtbetrieben - dem so genannten NewSpace -, die zu einem tiefgreifenden Wandel in der Raumfahrtindustrie und der Entstehung neuer Geschäftsmodelle führt. Inspiriert von den neuen Möglichkeiten im Zusammenhang mit NewSpace wurde das Projekt Space Factory 4.0 mit dem Ziel gegründet, neue Prozesse und Technologien für die schnelle Satellitenmontage auf einer In-Orbit-Plattform zu etablieren. Um einen wichtigen Schritt zur Erreichung dieses visionären Ziels zu machen, wird in diesem Papier diskutiert: (i) die Etablierung neuer Prozesse auf der Grundlage eines Industrie 4.0-Ansatzes, (ii) das Design hochmodularer Satelliten und (iii) deren Roboteranordnung.

Die Grundlagen von Industrie 4.0 basieren auf cyberphysikalischen Systemen mit dem Ziel, Flexibilität, Modularität und Anpassungsfähigkeit von Produktionssystemen zu ermöglichen. Basierend auf diesen vielversprechenden Fähigkeiten wird ein Gesamtprozess für Space Factory 4.0 vorgeschlagen. Obwohl der spezifische Fall der robotergestützten Montage modularer Satelliten fokussiert ist, wird dieser Ansatz auf abstrakte neue Geschäftsmodelle angewendet. Eines der Hauptmerkmale des Gesamtprozesses ist die nahtlose Anwendung des Digital Twin-Ansatzes, der detaillierte Modelle liefert, die den tatsächlichen Zustand des physischen Gegenstücks darstellen. Anwendungsfälle wie Test und digitale Produktdokumentation werden beschrieben, um die Vorteile einer solchen Technologie zu diskutieren. Die Umsetzung schneller Entwicklungszyklen und moderner Fertigungskonzepte erfordert modulare Systeme, die automatisierte Integrations- und Verifikationsprozesse ermöglichen. Space Factory 4.0 zielt darauf ab, ein hochmodulares Design für Kleinsatelliten zu etablieren, das die Effizienz und Skalierbarkeit während der Produktion und des Tests erhöht. Basierend auf diesem Design wird die automatisierte Integration und Verifikation von Kleinsatelliten demonstriert und für eine zukünftige In-Orbit-Fabrik vorbereitet. Obwohl die autonome Integration und Montage klare langfristige Ziele sind, sind die Möglichkeiten der visuellen Verfolgung und der Modellierung der physikalischen Interaktion zwischen den Satellitenkomponenten, der Plattform und den robotischen Manipulatoren derzeit begrenzt, was wiederum die Zuverlässigkeit autonomer Systeme beeinträchtigt. Als alternative Lösung zielt Space Factory 4.0 auf die Entwicklung einer bilateralen Steuerung ab, die die Fernsteuerung des Montageroboters durch einen menschlichen Bediener über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) ermöglicht und mit Unterstützung virtueller Vorrichtungen eine Kraftrückmeldung ermöglicht. Das Papier diskutiert ein Konzept eines solchen haptischen telerobotischen Systems, das darauf abzielt, die Fähigkeiten, entfernte Umgebungen zu erreichen, mit menschlicher Intelligenz zu kombinieren. Dieses Papier beschreibt die Methoden und Ergebnisse von Space Factory 4.0 und zieht Schlussfolgerungen, um deren Nutzen und Potenziale für die Raumfahrtindustrie zu diskutieren.