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Kostengünstige lasergestützte Formgebung bei Aluminiumteilen

Eines der Hauptziele von Flugzeugherstellern ist die gleichzeitige Reduzierung von Gewicht und Herstellungskosten. Das Laserstrahlumformen könnte großes Einsparpotenzial bieten, da es leicht automatisiert werden kann und die kostenintensive Anschaffung von Formgebungswerkzeugen, wie sie gegenwärtig verwendet werden, nicht mehr notwendig ist.
Kostengünstige lasergestützte Formgebung bei Aluminiumteilen
Bislang wurde das Laserstrahlumformen in der Luftfahrtindustrie noch nicht eingesetzt, das Verfahren wird jedoch unter anderem in der Telekommunikationsbranche und für die Fertigung von Computer-Peripheriegeräten wie CD-Laufwerken und DVDs eingesetzt und wird auch bei der Herstellung von Fahrzeuglampen verwendet.

Das EU-finanzierte Projekt "Economic advanced shaping processes for integral structures" (Ecoshape) widmete sich der Entwicklung von Laserstrahlumformverfahren zur kostengünstigeren Montage von Rumpf und Flügelstrukturen.

Beim Laserstrahlumformverfahren wird Blech durch Wärme geformt. Die Temperaturverteilung schwankt je nach Dicke des Blechs. Die resultierenden Temperaturschwankungen führen zu unterschiedlichen Spannungen in verschiedenen Bereichen des Materials. Daher lag das Augenmerk der Wissenschaftler zunächst auf der Verbesserung der Lasereigenschaften, um die Materialabnutzung so gering wie möglich zu halten und gleichzeitig die maximale Formbarkeit aller ausgewählten Werkstoffe zu erreichen.

Anschließend wurde das Laserformverfahren für einfach gekrümmte (zweidimensionale, 2-D-)-Formen entwickelt und für die Formung komplexerer, versteifter, zweiachsiger (3-D-)-Teile optimiert.

Die Projektbeteiligten entwickelten ein Online-Tool zur Simulation und Vermessung für das Laserstrahlumformverfahren und kombinierten es mit einem Steuerungssystem zur Formgebung von Aluminiumstrukturen. Die Algorithmen umfassten selbstlernende Korrekturfunktionen sowie die roboterbasierte Anwendung des Laserstrahlumformverfahrens. Abschließend führten die Wissenschaftler zur besseren Verwertung der Ergebnisse eine Kostenanalyse durch.

Im Rahmen des Ecoshape-Projekts wurden Laserstrahlumformverfahren erstmals erfolgreich bei der Herstellung von Flugzeugteilen angewendet. Durch die Vereinigung von Simulation, Steuerung und 3-D-Vermessung gelang es den Wissenschaftlern ein Werkzeug zu entwickeln, das die schnelle Fertigung von betriebssicheren und widerstandsfähigen Aluminiumstrukturen ermöglicht. Daraus resultieren sowohl wirtschaftliche Vorteile für die Luftfahrtindustrie als auch wirtschaftliches Wachstum der EU.

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