Weniger Autoklaven im Flugzeugbau
Reduzierte Umweltauswirkungen des Flugverkehrs stellen einen wichtigen Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels dar, da die globale Luftfahrtindustrie gewaltige Ausmaße hat. Die Aufmerksamkeit der Industrie konzentrierte sich ursprünglich auf die Entwicklung neuartiger Kompositteile mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht als Alternative zu Metallen. Ein geringeres Gewicht reduziert den Treibstoffverbrauch und die damit verbundenen Emissionen. Nach der Entwicklung hochleistungsfähiger Komponenten wandte sich die Forschung der gleichzeitigen Senkung von Fertigungskosten und Umweltbelastung zu. Wissenschaftler erforschen nun im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts "Industrialisation of out-of-autoclave manufacturing for integrated aerostructures" (IRIDA) das Potenzial einer neuartigen Technologie zur Herstellung von Kompositen in Luftfahrtqualität mit erheblich weniger Energie. Bei der Bearbeitung unter Einsatz von Autoklaven setzt man hohe Temperaturen und Drücke zur Fertigung von Verbundwerkstoffen ein. Das gilt insbesondere für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK). Die FibreTemp-Technologie ist ein Fertigungverfahren außerhalb des Autoklaven, bei dem große Kompositformen über ihre Kohlenstofffaserverstärkungen elektrisch erwärmt werden. Neben den gleichmäßigen Temperaturverteilungen und der verkürzten Prozesszykluszeit (schnelles Heizen und Kühlen) begünstigt FibreTemp die nachgewiesene Maßhaltigkeit sowohl der Form als auch des gefertigten Teils. IRIDA untersuchte sämtliche Aspekte der Kompositverarbeitung, um ein zuverlässiges, genaues und reproduzierbares Verfahren zu realisieren. Die Forscher untersuchten verschiedene Materialien für die Prozesswerkzeuge, um die Haltbarkeit angesichts der wiederholten Heiz- und Kühlzyklen sicherzustellen. Auf Grundlage der Erkenntnisse entwickelten sie ein CFK-Flüssigharzinfusionswerkzeug mit Eigenerwärmung und integriertem Kühlsystem. Man simulierte dann den Infusionsprozess entsprechend verschiedener Harzeinströmungsbedingungen. Am Ende fertigte das Team ein großes und komplexes Flugzeugteil, eine Flugzeugtriebwerksgondel, mittels FibreTemp-Technologie. Forscher haben das Potenzial eines autoklavfreien Fertigungsverfahrens zur Herstellung komplexer Flugzeugbauteile aus leichten Kompositen unter Einsatz eines weitaus energieeffizienteren Verfahrens unter Beweis gestellt. Während der Prozess für derartige Teile optimiert werden muss, steht die Anwendung auf weniger komplexe Teile kurz vor der Kommerzialisierung. Die in dieser Zeit entwickelten Technologien für Prozessüberwachung und -steuerung, Analyse, Simulation und Integration stellen wichtige Möglichkeiten zur Nutzung und Stärkung der EU-Produktionsgemeinschaft dar. Die Notwendigkeit eines umweltfreundlicheren Luftverkehrs und der zunehmende Wettbewerb sollte hier sicherstellen, dass die IRIDA-Technologie aufs herzlichste vom Luft- und Raumfahrtsektor willkommen geheißen wird. Der Verkehr am Boden und auf See werden gleichermaßen von der Einführung der Technologie profitieren.
Schlüsselbegriffe
Autoklav, Luftfahrzeug, Flugzeug, Fertigung, Kompositteile, Flugzeugstrukturen, FibreTemp
