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Neue Luft- und Raumfahrttechnik dank virtueller Prototypenentwicklung

EU-finanzierte Forscher entwickeln derzeit eine Simulationskette für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Beginnend mit dem Entwurf sollen großtechnische Bauteile aus Hochleistungskompositen hergestellt werden.
Neue Luft- und Raumfahrttechnik dank virtueller Prototypenentwicklung
Zur Fertigung von großmaßstäblichen Strukturen und Komponenten setzt die Luft- und Raumfahrtindustrie vornehmlich vorimprägnierte Kompositmaterialien, Bandlegetechnologien und Autoklavenhärtung ein. Eine Kombination dieser Technologien gestattet, dass die gehärteten Harze einheitlich in einem gut gesteuerten Fasersystem verteilt werden, wodurch bei hohen Materialkosten Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit gewährleistet werden.

Bisher haben die Wissenschaftler alternative Fertigungsverfahren auf Basis von Flüssigharz-Infusionstechnologien (Liquid Resin Infusion, LRI) untersucht, bei denen das Harz erst eingefüllt wird, nachdem alle trockenen Textilien zusammengefügt sind. Trotz der vielen Vorteile, zu denen etwa niedrigere Materialkosten gehören, erfordert die LRI großer Strukturteile zeitaufwendige Tests nach dem Prinzip "Versuch und Irrtum". Das EU-finanzierte Projekt "Simulation based solutions for industrial manufacture of large infusion composite parts" (INFUCOMP) sollte nun dieses Problem lösen.

Um zu einer schnelleren Fertigung qualitativ hochwertiger Teile mit geringeren Kosten beizutragen, hat das Projektteam End-to-End-Virtual-Prototyping-Lösungen vom Vorformentwurf bis zur Fertigung erstellt. Es wurde ein ambitioniertes Set von Werkzeugen für rechnergestützte Entwicklung und Fertigung (Computer-Aided Engineering, CAE) entwickelt, das auf vorhandene Fähigkeiten von Infusionssimulationscodes aufbaut. Insbesondere haben die INFUCOMP-Forscher die existierende Simulationssoftware PAM-RTM erweitert, um eine Simulationskette für LRI-Komposite zu erschaffen.

Mit den INFUCOMP-Instrumenten zur Gewebemodellierung, Drapierung, Montage, Infusion, Kostenvorhersage und endgültigen Leistungsprognose wird man kostspielige und zeitraubende Tests mit Prototypen vermeiden können. Die Fähigkeiten der neuen CAE-Werkzeuge wurden anhand von repräsentativen Flugzeugkomponenten validiert, die mittels von vier Industriepartnern eingesetzten RTI-Technologien hergestellt wurden.

Die nun bei der Fertigung von hochleistungsfähigen, großtechnischen Bauteilen zu erwartenden geringeren Kosten werden ganz sicher zum verstärkten Einsatz der LRI-Technologien beitragen. Zudem werden die neuen CAE-Tools zweifellos für andere Branchen, etwa die Kraftfahrzeugtechnik, von großem Wert sein, auch wenn das INFUCOMP-Projekt Luft- und Raumfahrtanwendungen zum Schwerpunkt hatte.

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Schlüsselwörter

Virtual Prototyping, virtuelle Prototypenentwicklung, Luft- und Raumfahrttechnik, Verbundwerkstoffe, Harze, Flüssigharzinfusion, Versuch und Irrtum, Tests, Computer Aided Engineering, rechnergestützte Entwicklung und Fertigung, Simulationscodes, PAM-RTM,
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