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Development of a Ecological friendly final consolidation step using Thermoplastic Fibre Placement for a helicopter door

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Hubschraubertür wird umweltfreundlich gefertigt

Die Fertigung von Hubschrauberbauteilen aus laminierten Verbundwerkstoffen ist derzeit ein höchst energieintensiver Prozess. Eine neuartige lasergestützte Prozessführung beseitigt die Notwendigkeit der energiehungrigen Autoklaven und hat überdies zahlreiche weitere Vorteile zu bieten.

Klimawandel und Umwelt

Hochleistungskomposite für Hubschraubertüren bedeuten reduziertes Gewicht, hohe Festigkeit und Recycelbarkeit. Die konventionelle Verarbeitung duroplastischer Verbundwerkstoffe erfordert jedoch einen äußerst energieintensiven Autoklavenschritt, in dem die zuvor von Hand ausgerichteten faserverstärkten vorimprägniertes Matten (Prepregs) ausgehärtet werden. Mit EU-Finanzhilfen ausgestattete Wissenschaftler entwickelten im Rahmen des Projekts DEFCODOOR eine Technologie zur Verbesserung der Nachhaltigkeit der Hubschraubertürenherstellung. Sie basiert auf dem Einsatz von Thermoplasten und lasergestützter thermoplastischer Faserplatzierung (Thermoplastic Fibre Placement, TFP). TFP ermöglicht die schnelle Auftragung und an Ort und Stelle erfolgende Zusammenführung des thermoplastischen unidirektionalen Bands, wodurch verschiedene Fügeschritte überflüssig werden. Das Weglassen der Autoklaven verringert außerdem die Produktionszeit. Thermoplastische Kunststoffe haben etliche Vorteile im Vergleich zu den Duroplasten zu bieten und werden zunehmend beliebter. Sie erfordern keinen Autoklav zur Aushärtung bzw. Bildung der Querverbindungen. Da sie nicht irreversibel ausgeformt werden, können sie eingeschmolzen und wiederverwendet werden, so dass sie sehr gut recyclebar sind. Zu guter Letzt ist ihre Herstellung umweltfreundlicher als die der Duroplaste, bei denen viel Energie erforderlich ist und schädliche chemische Stoffe erzeugt werden. Das Team entwickelte eine Technologie, mit der aus Haut und Versteifung (gegen das Knicken) bestehende Strukturen für Hubschrauberbauteile hergestellt werden. Es wurden maßgeschneiderte Versteifungslaminate mit lokalen Verstärkungen durch lasergestützte TFP hergestellt und zu einem Hutprofil thermogeformt, das Einsatz bei Hubschraubertüren findet. Diese wurden wiederum mittels Lasertechnologie an Ort und Stelle mit Hautlaminaten verbunden. Die Wissenschaftler verglichen die Eigenschaften von an Ort und Stelle zusammengelegten laminierten Proben mit herkömmlichen im Nachhinein zusammengelegten Proben, was ihnen wichtige Einblicke in den Prozessablauf verschaffte. DEFCODOOR demonstrierte die vielen Vorteile der lasergestützten TFP und des anschließenden Thermoformens bei der Fertigung von Hubschrauberbauteilen aus umweltfreundlichen thermoplastischen Kunststoffen. Es werden nicht nur der Energieverbrauch des Prozesses und die Abfallmengen reduziert, sondern der Ausschuss kann auch noch bei der Herstellung kleinerer Komponenten wiederverwendet werden. Mit dem Weglassen von Bindungsverfahren und Materialien durch In-situ-Konsolidierung können überdies die Montagekosten um etwa 40 % gesenkt werden. Durch die fortgesetzte Optimierung der Produktqualität könnte die Technologie erhebliche Auswirkungen auf die Wettbewerbsposition und die Nachhaltigkeit der Hubschrauberindustrie zeigen.

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