Eine neue Ära von Verbundstoffen im Luftfahrtbereich

In diesem Bereich wurde vorrangig wärmehärtbarer Kunststoff (Kunststoff, der einmalig erhitzt und geformt wird und nicht wiederverwendet werden kann) verwendet. Diese Kunststoffe sind leichter zu bearbeiten und weisen bei hohen Temperaturen im Vergleich zu thermoplastischen Polymeren, die eingeschmolzen und wiederverwendet werden können, ein besseres Verhalten auf. Zusätzlich wurden, was die Verarbeitung und Verwendung anbelangt, weitaus umfassendere Forschungserkenntnisse und Erfahrungen gesammelt.

Das von der EU geförderte Projekt „Eco-design and manufacturing of thermoplastic structural fairings for helicopters“ (ECO-FAIRS) machte von den neusten Fortschritten im Bereich thermoplastischer Materialien und der Verarbeitung umweltfreundlicher struktureller Luftfahrzeug-Komponenten Gebrauch. Wissenschaftler nutzten deren vielversprechende mechanische Eigenschaften bei Wärme und Feuchtigkeit, deren Beständigkeit, die kurzen Produktionszyklen und die gemeinsam zum Tragen kommenden Effizienzfaktoren, die eine Verringerung der Werkzeug- und Produktionskosten kosten unterstützen.

Im Zuge des ECO-FAIRS-Projekts wurde eine verlässliche Methodik zum Entwerfen und Herstellen thermoplastischer struktureller Verbundwerkstoffkomponenten im Luftfahrtsektor entwickelt, die auf Pressverfahren basiert. Pressverfahren sind eine zuverlässige Technik, die sich bei der großflächigen Produktion hochqualitativer Komponenten ausgezeichnet kontrollieren lassen. Die Entwicklung nummerischer Werkzeuge und experimenteller Methoden führte zu einer Optimierung von Materialien und Verfahren.

Die komplexen und hochleistungsfähigen Formen, die in der Luftfahrtindustrie erforderlich sind, lassen die Kombination von Verfahren zu einem kritischen Erfolgsfaktor für die Herstellung und Verwendung werden. Das Team entschied sich für ein Induktionsschweißverfahren, das auf Foucault-Wirbelströme zur Erwärmung des Materials setzt. Im Anschluss an umfassende nummerische und experimentelle Arbeiten, bauten die Wissenschaftler eine neue, optimierte, vollautomatische Maschine zum kontinuierlichen Induktionsschweißen. Deren ausgezeichnete Leistung wurden durch die mechanischen Eigenschaften der Schweißnähte bestätigt. Dies ist eines der zentralen Ergebnisse des Projekts.

Mit den im Rahmen des ECO-FAIRS-Projekts entwickelten Materialien und Verfahren wurden drei Einheiten zur Demonstration der Technik für Helikopter entworfen und hergestellt. Die Einheiten wurden zerstörungsfreien Prüfungen unterzogen und deren mechanisches Verhalten vollständig evaluiert. Eine Ökobewertung bestätigte geringere Auswirkungen auf die Umwelt im Vergleich zu wärmegehärteten Verbundstoffen. Das Team entwickelte wichtige Methoden zur Qualitätskontrolle und Beschreibung, um eine Zertifizierung sicherzustellen, die insbesondere für die Luftfahrtbranche von Bedeutung sein wird.

Das ECO-FAIRS-Projekt hat einen wichtigen Beitrag für den Herstellungssektor im Luftfahrtbereich geleistet, der verspricht, die Wettbewerbsfähigkeit substanziell zu steigern und die Wirtschaft der EU in Zeiten der Krise zu stützen. Die Implementierung verspricht hochqualitative Verbundstoffe im Luftfahrtbereich bei geringeren Kosten und geringeren Auswirkungen auf die Umwelt, sowohl was die Herstellung als auch die Nutzung anbelangt.