Das DLR auf der JEC World Composites Show 2016
Auf der JEC World Composites Show in Paris, der weltweit führenden Fachmesse für Verbundwerkstoffe, zeigt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vom 8. bis 10. März 2016 aktuelle Forschungsprojekte rund um das Thema faserverstärkte Hochleistungskunststoffe. Das Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie und das Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik geben gemeinsam mit dem Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP) in Augsburg und Stade am DLR-Stand (Halle 5a, D65) einen Einblick in das breite Kompetenzspektrum entlang der gesamten Prozesskette: von der Entwicklung neuartiger Bauweisen und Fertigungstechnologien bis hin zu Lösungen für die automatisierte Produktion.
Automatisiertes Aufbringen von Blitzschutz im Flugzeugbau
Als Material für den Flugzeugrumpf setzt die Luftfahrt zunehmend auf Faserverbundwerkstoffe. Im Gegensatz zum elektrisch leitenden Metallrumpf, der die Passagiere nach dem Prinzip des Faradayschen Käfigs schützt, sind bei der Verwendung dieser neuen Werkstoffe zusätzliche Maßnahmen notwendig: Bisher wird dazu in einem kostenintensiven Prozess von Hand eine spezielle Blitzschutzschicht aufgetragen. Gemeinsam mit Industriepartnern hat das DLR-Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie in Augsburg eine Lösung entwickelt und getestet, um diesen Blitzschutz vollständig automatisiert aufzubringen: Der auf der JEC ausgestellte spezielle Legekopf sorgt dafür, dass die Schutzschicht faltenfrei aufgebracht wird. Gleichzeitig zeichnet sich das automatisierte Verfahren durch bessere Materialnutzung und engere Toleranzen aus.
Prozessentwicklung für thermoplastische Bauteile
In der Luftfahrt finden zunehmend auch thermoplastische Bauteile Verwendung. Thermoplaste sind spezielle Hochleistungskunststoffe, die sich unter Wärmeeinwirkung umformen lassen und zudem schweißbar sind. Durch die Herstellung mittels Heißpressen lohnt sich deren Einsatz besonders für kleine bis mittelgroße Bauteile mit hohen Stückzahlen. Das DLR‐Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie forscht an den Standorten Augsburg und Stuttgart an der Entwicklung thermoplastischer Hochleistungsstrukturen. Im Fokus steht die ganzheitliche Betrachtung einer durchgängigen Prozesskette. Als Demonstrator zeigt das DLR auf dem Messestand eine Baugruppe, die beispielsweise als Crashelement in einer Hubschrauberbodenstruktur zum Einsatz kommen kann.
Gegenläufige Rotorblätter in Leichtbauweise
Um Flugzeugtriebwerke der nächsten Generation effizienter und umweltverträglicher zu machen, hat das DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie gemeinsam mit den DLR-Instituten für Antriebstechnik, Aeroelastik und dem Systemhaus Technik eine gegenläufige Fan-Stufe entwickelt und erprobt. Die Form dieser speziellen, am DLR-Stand ausgestellten Rotorblätter steigert den aerodynamischen Wirkungsgrad und verringert die Lärmabstrahlung. Durch den Einsatz einer neuen Bauweise, die auf faserverstärkten Kunststoffen basiert, konnte gleichzeitig das Gewicht reduziert werden.
Lösungen für automatisierte Rumpfschalenfertigung
Im Zuge des Projekts MAAXIMUS (more affordable aircraft through extended, integrated and mature numerical sizing) arbeitet der DLR-Standort Stade an Lösungen für die hochpräzise, automatisierte und qualitätsgesicherte Fertigung von Flugzeugrumpfschalen aus faserverstärkten Hochleistungswerkstoffen. Wichtige Aspekte sind dabei die vollautomatisierte Hautablage, die Fertigung und Integration von Versteifungselementen, das Anpassen und Optimieren von Formwerkzeugen und Fertigungsverfahren bis hin zur Fertigung von Strukturen im Vollmaßstab. Ein neuartiges Verfahren für die induktive Vorverklebung von Versteifungselementen zeigen die Forscher live auf dem DLR-Stand.
In-situ Strukturbewertung von Fertigungsabweichungen
Bei der Entwicklung von Faserverbundbauteilen kommen hochwertige Materialien und komplexe Fertigungsprozesse zum Einsatz, um den wachsenden strukturmechanischen Anforderungen gerecht zu werden. In der Produktion bedarf es zudem eines großen Aufwands, um die optimalen Prozessparameter zu bestimmen. Gemeinsam mit europäischen Partnern arbeitet das DLR im EU-Projekt ECOMISE (enabling next generation composite manufacturing by in-situ structural evaluation and process adjustment) daran, die Produktionskosten, die Nachbearbeitung sowie den Material- und Energiebedarf zu senken und gleichzeitig die hohen Anforderungen an den Fertigungsprozess und die Struktureigenschaften einzuhalten. Dazu wurden Technologien zur Prozeßimulation, Online-Überwachung, in-situ Strukturbewertung und Prozessanpassung entwickelt und prototypisch in aktuelle Anlagen integriert. Neben der Darstellung aktueller Forschungsergebnisse des Projekts ECOMISE zeigt das DLR einen Roboterarm mit Faservermessung der Firma Loop Technology sowie die angegliederte strukturmechanische Bewertung von Fertigungsabweichungen.
Effiziente Fertigung von Profilbauteilen
Kohlenstofffaserverstärkte Profilbauteile eignen sich insbesondere für leichte und steife Strukturen von Flugzeugen und Automobilen. Die patentierte, im DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik entwickelte COPRO-Technologie (Continuous Preforming for Composite Profiles) nutzt rotierende Walzenpaare mit variierbarer Rotationsgeschwindigkeit, um textile Materialien kontinuierlich und materialschonend zu Profilbauteilen umzuformen. Durch die stufenlose Variation der Geschwindigkeitsdifferenz und die freie Positionierbarkeit der Umformwalzen, können Profilbauteile mit einstellbaren Krümmungsradien und variabler Profilbreite realisiert werden. Die Automatisierung dieses Prozesses ermöglicht, die Bauteilkosten erheblich zu senken und die Qualität zu steigern. Am DLR-Stand wird diese neue Fertigungstechnologie ebenfalls vorgestellt.