Mikrowellen beschleunigen den Flugzeugbau



Know-how-Transfer zwischen Großforschung und mittelständischer Industrie

Das DLR kooperiert im Rahmen einer strategischen Allianz mit der in Peine ansässigen Fricke und Mallah Microwave Technology GmbH. Ziel ist die Entwicklung einer Mikrowellenanlage zur Produktion kohlenstofffaserverstärkter Bauteile.

Das am DLR-Standort Braunschweig beheimatete Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik erforscht die Konstruktion und Fertigung mit kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK), wie sie gerade für Anwendungen in der Luftfahrt immer mehr an Bedeutung gewinnen. Die Firma Fricke und Mallah stellt Mikrowellenanlagen her, die als Durchlaufanlagen, Kammeröfen oder Hybridöfen im Gießereiwesen, in der Kunststoffverarbeitung, in der Pharmazie sowie in der keramischen und chemischen Industrie eingesetzt werden.

Effizienter Heizmechanismus

Hintergrund der gemeinsamen Entwicklungsarbeiten sind lange Taktzeiten und ein noch im geringen Grad automatisierter Prozess der momentanen industriellen Anwendung. Die Verwendung der Mikrowellentechnologie eröffnet Potenziale, die Durchlaufzeiten bei der Fertigung von Faserverbundbauteilen zu verkürzen und die Flexibilität während der Herstellung zu erhöhen.

Gleichzeitig können die Herstellungskosten für ein CFK-Bauteil unmittelbar gesenkt werden. Der Herstellungsprozess bietet vielseitige Anwendungsmöglichkeiten für die Mikrowellentechnik, da viele der einzelnen Herstellungsschritte eine thermische Behandlung der Ausgangskomponenten darstellen. Die Mikrowellenerwärmung ermöglicht durch die trägheitslose und selektive Erwärmung einen effizienten Heizmechanismus, mit dem ausschließlich das zu prozessierende Produkt behandelt wird.

Fricke und Mallah entwickelt zusammen mit dem DLR die Anlagentechnik für die einzelnen Anwendungen – dabei wird besonders auf eine industrielle Umsetzbarkeit dieser Prozesse geachtet. Durch die enge Zusammenarbeit des DLR mit Airbus Deutschland sind die Anforderungen aus der Serienproduktion bekannt – so kann das DLR die entwickelten Prozesse zu einem serienreifen Produktionsverfahren qualifizieren.

Übertragbar in andere Branchen

Die vom DLR entwickelten Verfahren umfassen nahezu die gesamte Prozesskette zur Herstellung von CFK-Bauteilen. Die Anwendung der Mikrowellenprozesstechnik wurde dabei für die Konditionierung von Matrixharzen, der Preformherstellung und der Bauteilaushärtung nachgewiesen. Die mit den einzelnen Verfahren hergestellten Bauteile wurden anhand von signifikanten Werkstoffeigenschaften getestet, so dass ein möglicher Einfluss der Mikrowellenerwärmung auf die spätere Produktqualität abschätzbar ist.

In einigen Bereichen wurden Prozessschritte um bis zu 90 Prozent verkürzt und bereits für den Serieneinsatz bei Airbus qualifiziert. Diese Ergebnisse dienen als universelle Basis zur Anwendung von Mikrowellenverfahren zur Herstellung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffbauteilen und sollen gleichzeitig ein Wegbereiter für weitere Spin-off- Technologien werden, die das DLR gemeinsam mit Partnern aus der Industrie umsetzen möchte.

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