Numerisches Verfahren zur Optimierung von Fertigungstechniken in der Luft- und Raumfahrt
Das Schadenstoleranzverhalten ist entscheidend, doch fehlt es an geeigneten Verfahren, dieses Verhalten bei neuen Fertigungstechniken zu analysieren. Die Entwicklung von Verfahren zur Schadensbewertung könnte das fehlende grundlegende Wissen liefern, das die Entwicklung fortgeschrittener, schadenstoleranter, gewichtsreduzierter Konzepte auf Grundlage neuer Fertigungsmethoden und neuartiger Metalle ermöglicht. Die EU-Finanzierung des Projekts "Innovative fatigue and damage tolerance methods for the application of new structural concepts" (DATON) ermöglichte es den Forschern, Bauteile, die mithilfe von Hochgeschwindigkeitszerspanung (HGZ), Laserstrahlschweißen (LBW) und Reibrührschweißen (FSW) gefertigt wurden, zu bewerten. Die Wissenschaftler wandten eine Vielzahl numerischer Methoden an, um die Schadenstoleranz von integral versteiften Baukörpern zu bewerten (also von Wandversteifungen oder Wänden, die aus einem einzelnen Bauteil gefertigt sind statt aus zwei separaten Teilen). Versuche mit knapp 120 versteiften Bauelementen dienten zur Entwicklung und Optimierung der Modelle. Während sämtliche angewandten numerischen Methoden zu guten Ergebnissen führten, fanden die Forscher heraus, dass es besonders wichtig war, in den Modellen Eigenspannungen und Richtlinien zur Vermeidung von Krümmungen zu berücksichtigen. Die Modellbildung und die Versuchsergebnisse ermöglichten den Wissenschaftlern, die Parameter zu identifizieren, die bei der Produktion mit neuester Fertigungstechnik für ein optimales Design integral versteifter Metallkörper entscheidend sind. Die Verbreitung und Anwendung dieser Ergebnisse sollte die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Luft- und Raumfahrtindustrie fördern. Eine beträchtliche Senkung der Fertigungs- und Betriebskosten sowie eine verbesserte Produktqualität sollten eine weitverbreitete Anwendung der neuen Fertigungstechniken erleichtern.
