Hochleistungsleichtbaustrukturen für die Luftfahrt und den Verkehr

Vorflügel in hybrider Bauweise aus CF-PEEK und Metall

Das Kernthema „Hochleistungsleichtbaustrukturen für die Luftfahrt und den Verkehr“ ist geprägt durch Kooperationen auf interdisziplinären Forschungsgebieten mit anderen Instituten des DLR (AT, WF, AE und FK) sowie Firmen der Luft- und Raumfahrt und Automobilzulieferer in Baden-Württemberg, Deutschland und Europa. Das Engineering mit faserverstärkten Verbundwerkstoffen mit duromeren und thermoplastischen Matrices im Bauteilentwurf und der Berechnung sowie die Nutzung von geeigneten Fertigungsrouten, unter Berücksichtigung der Kosteneffizienz und Wirtschaftlichkeit und industriellen Ansätzen, ermöglicht die Bereitstellung geschlossener Prozessketten. In diesem Forschungsfeld wird damit die Fähigkeit zur Bauteilgestaltung vom Design bis zum fertigen prototypischen Bauteil durchgängig abgebildet.

Das Thema „Hochauftriebsstrukturen“ gestaltete sich aus der Umsetzung der Kompetenzen zu thermoplastischen und duromeren Werkstoffen, der Weiterentwicklung der Verarbeitungs- und Verbindungstechniken und des Know-hows zum High-Velocity-Impact-Verhalten von FVK-Strukturen in Prototypen im Originalmaßstab.

Beim Thema „Triebwerksstrukturen“ wird die Entwicklung von Triebwerksstrukturen in geschlossenen Prozessketten, die Strukturabhängig gänzlich im Institut vorhanden sind bzw. beruhend auf entwickelten und erprobten Schnittstellen von außen ergänzt werden können. Technologisch stützt sich beispielsweise die Entwicklung hybrider Verdichterschaufeln basierend auf CFK werkstoffseitig auf die Vakuumkonsolidierungstechnik zur Realisierung der Materialpaarung Thermoplast-Titan zur Prototypenherstellung ab.

Im Thema „Strukturen für die Verkehrstechnik“ steht die Forderung nach leichten und kosteneffektiven Strukturen im Vordergrund. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass ein Spin-Off aus der Luftfahrt die Anforderungen der Automobil-Industrie wenig unterstützt. Das Wissen über moderne Hochleistungswerkstoffe muss genutzt werden, um automobilfähige Strukturen mit neuen Kunststoffen und faserverstärkten Werkstoffen für terrestrische Anwendungen zu entwickeln.

Ein etwas breiterer Ansatz wird im Thema „Thermoplastischer und duromere Faserverbund- u. Hybridstrukturen“ verfolgt. Schwerpunkt der Faserverbundtechnologie am IBK war in den letzten Jahren die Entwicklung thermoplastischer und duromere Faserverbund- u. Hybridstrukturen in autoklavloser Fertigungsverfahren. Die Thermoplasttechnologie am IBK stützt sich dabei auf Verfahrenstechniken wie die Vakuumkonsolidierung, das Vacuum Molding und das Heißpressen ab. Konsequenterweise wurde auf dem Gebiet der duromeren Faserverbundwerkstoffe damit begonnen, durch autoklavlose Fertigungsverfahren mit ähnlichen Verfahren wie bei den Thermoplasten, Alternativen zu Prepreg-Bauweisen zu schaffen. Das VARI-Verfahren bietet dazu ein Maximum an Flexibilität zur Herstellung von komplexen mehrfach gekrümmten Strukturen.

In allen Themen bestehen heute gut abgestimmte Kooperationen mit industriellen Partnern, z.B. Airbus Deutschland GmbH und EADS-M, Rolls-Royce, MTU Aero Engines sowie mit Instituten des DLR im Rahmen ziviler und militärischer Projekte der Luftfahrt.