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Revolutionäres Spannsystem führt zu einer erheblichen Verbesserung der Fertigung komplexer Flugzeugteile

Aufgrund der Komplexität vieler Flugzeugteile erfordert die Fertigung mehrere Spannvorgänge, die sowohl kostspielig als auch begrenzt sind. Eine EU-Initiative hat nun ein vielversprechendes Haftspannsystem für solche Teile bereitgestellt.

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„Eine rundum effektive Lösung zum Spannen komplexer Flugzeugteile war nicht vorhanden oder hätte zumindest noch wesentliche Verbesserungen erforderlich gemacht“, so Ana Pascual, technische Leiterin des EU-finanzierten Projekts TGRIP. Auch jetzt sind die Anforderungen an eine effektive Spannung noch immer nicht erfüllt. Hinzu kommt, dass Spanntechniken diesen Anforderungen aufgrund von Einschränkungen überhaupt nicht vollständig gerecht werden können. Daher entwickelte das Projektteam nach einer Analyse der Marktanforderungen für Spannvorrichtungen und unter Verwendung reversibler Klebstoffe eine alternative Lösung namens F-GRIP. „Den richtigen Klebstoff zu finden, stellte aus zwei Gründen eine Herausforderung dar“, merkt Pascual an. Erstens muss dieser eine sehr starke Haftung bieten, um Rohstoffe fest zu fixieren und harten Bearbeitungsbedingungen selbst bei anspruchsvollen Materialien wie Titan standzuhalten. Zweitens muss das fertige Teil nach der Bearbeitung wieder freigegeben werden, weshalb der Klebstoff leicht löslich sein muss.

Erzeugung unübertroffener Spann- und Haftkräfte

Da es ein solches Produkt auf dem Klebstoffmarkt jedoch nicht gab, erarbeiteten die Teammitglieder selbst einen speziellen Polymer-Klebstoff mit einer hohen Haftung (1 000 N/cm2) und der Eigenschaft, sich bei Temperatureinwirkung zu lösen. Die Innovation besteht aus einer maßgefertigten Spannvorrichtung, in der die Klebstoffe aufgebracht werden, und einem Temperaturregelsystem. Die Temperaturregelung ermöglicht dabei das Kleben und Lösen aller Arten von Materialien mit einer hohen Spannkraft. Da auf den Klebstoff nur ein geringer Druck ausgeübt werden muss, um eine so große Kraft zu erzielen, kann F-GRIP Teile fest einspannen, ohne sie zu beschädigen oder zu verformen. Außerdem erfolgt die Spannung nur von einer Seite des Teils, sodass die zu bearbeitenden Bereiche nicht beeinträchtigt werden. Die Klebstoffformulierung wird in massiven Rundscheiben mit einem Durchmesser von 10 bis 30 mm und einer Dicke von 1 mm verarbeitet. Diese sind leicht zu handhaben und können sogar recycelt werden. Die Spannkraft der umweltfreundlichen Lösung ist zudem zehnmal höher als bei Vakuumtechniken. Im Gegensatz zu magnetischen Systemen können außerdem alle Materialien gespannt werden. Mit der Technik ist es möglich, sowohl Teile mit einer flachen als auch mit einer gekrümmten Oberfläche zu spannen, was bei anderen Spannsystemen sehr schwierig oder gänzlich unmöglich ist. Darüber hinaus kann mehr als nur eine Seite eines Teils gespannt werden, anders als bei mechanischen Backen. Es werden keine Teile beschädigt oder verformt und die Technik kann auf eine Vielzahl von Materialien und Formen angewandt werden. Der patentierte F-GRIP bietet wichtige Vorteile in Bezug auf die Spannstufe bei der Fertigung hochwertiger Teile wie Rumpfstrukturen oder Motorenteile. Es können sogar neue Teile gespannt werden, die aufgrund ihrer komplexen Geometrien mit den derzeitigen Techniken nicht möglich sind. Durch die Technik kann die Anzahl der Spannvorgänge reduziert, die in einigen Fällen durch ineffizientes Spannen begrenzte Spannkraft bei der Bearbeitung erhöht, die Qualität des fertig bearbeiteten Teils in Bezug auf Genauigkeit und Oberflächenbeschaffenheit verbessert sowie die Anzahl der im Bearbeitungsprozess aufgrund einer ungeeigneten Spannung verursachten fehlerhaften Teile verringert werden.

Hochskalierung der F-GRIP-Fertigung und des Geschäfts

Die Projektpartner haben die F-GRIP-Technik erfolgreich validiert. Sie entwarfen und fertigten mehrere Demonstratoren für die Serienfertigung von Werkstücken wie Flugzeugturbinenschaufeln, Flugzeugtriebwerksteilen aus Titan und dünnen Aluminiumteilen für Cockpits. „Laut der Rückmeldungen sehen potenzielle Kundinnen und Kunden F-GRIP als eine echte Lösung für ihre zukünftigen Produkte“, räumt Pascual ein. „Um die schlüsselfertige Lösung wahrhaft einzigartig zu machen, wurden die Anforderungen an Klebstoff und Spannvorrichtung an die Marktbedürfnisse angepasst.“ Das Konsortium baute eine Pilotanlage zur Herstellung eines eigenen Klebstoffs mit einer Produktionskapazität von etwa 150 kg pro Jahr. Es analysierte eine große Anlage, um herauszufinden, wie eine industrielle Klebstofffabrik auf die künftige Nachfrage reagieren kann. Zu guter Letzt führten Präsentationen von F-GRIP auf wichtigen Messen in Europa bereits zu über 200 potenziellen Kundenkontakten.

Schlüsselbegriffe

TGRIP, Spannung, Klebstoff, F-GRIP, Flugzeug, Bearbeitung, Spannsystem, Spannvorrichtung, Flugzeugteil

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