Urban Rescue – Interdisziplinäre, crashsichere Strukturauslegung unter Berücksichtigung von Fertigungs- und Produktionsaspekten

Im Projekt Urban Rescue wurden die unterschiedlichsten Aspekte von Drehflüglern wie z. B. die eVTOL-Konfiguration, für den luftgebundenen, städtischen Rettungseinsatz untersucht.

Die beteiligten Abteilungen des Instituts für Bauweisen und Strukturtechnologie in Stuttgart sind Bauteilgestaltung und Fertigungstechnologien und Strukturelle Integrität sowie am Standort Augsburg die Abteilung Automatisierung und Qualitätssicherung in der Produktionstechnologie welche gleichzeitig das Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie in Augsburg darstellt.

Crashsichere eVTOL-Strukturauslegung mit Fokus auf die Unterbodenstruktur

Gemeinsam betrachteten diese interdisziplinär die Strukturauslegung einer eVTOL-Konfigurationen, speziell eines zweisitzigen, luftgebundenen Notarztzubringers. Bei der Auslegung wurde ein besonderer Fokus auf die Unterbodenstruktur gelegt. Diese wurde unter kontinuierlichem fachübergreifendem Austausch kooperativ entwickelt, designt und bis zu einem prüffähigen Demonstrator aufgebaut. Parallel zur klassischen Strukturauslegung wurde zusätzlich ein crashsicheres Design sowie die Berücksichtigung von Fertigungs- und Produktionsaspekten in alle Auslegungsphasen gesetzt und analysiert. Das entwickelte Crashdesign umfasst dabei die Airframe-Struktur, eine sichere Batterieintegration sowie crashabsorbierende Sitze. Ziel der Verknüpfung von Strukturauslegung, Crashdesign und Produktion war die Entwicklung eines Unterbodens, welcher einer optimierten, crashsicheren Strukturauslegung mit innovativen Fertigungsverfahren vereint. Eine Demonstratorstruktur des Notarztzubringer-eVTOLs, bestehend aus der zentralen Unterbodenstruktur sowie den beiden Hauptspanten, wurde entsprechend dem Ergebnis des Auslegungsprozesses am Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie in Augsburg gefertigt.

Fertigung mit modernen Faserverbundtechnologien

Für die Fertigung der Demonstratorstruktur kamen verschiedene Faserverbundtechnologien zum Einsatz. Verwendet wurden dabei Dry-Fiber-Placement, Resin Transfer Molding sowie das Out-of-Autoclave Prepreg-Verfahren. Die Auswahl der Verfahren erfolgte in Abhängigkeit von den jeweiligen Strukturanforderungen und diente der Umsetzung einer prozesssicheren, leichtbaugerechten Bauteilfertigung.

Full-Scale Crashtest bestätigt Sicherheit des eVTOL-Unterbodens

Der Demonstrator wurde am Standort Stuttgart ausgerüstet mit einer Testrig-Struktur, crashoptimierten Sitzen sowie einer crashsicheren Batterieintegration. In einem Full-Scale Crashtest unter realistischen, kombiniert horizontal-vertikalen Aufprallbedingungen (v_z = 7.4 m/s, v_x = 4.3 m/s) konnte das Crashkonzept erfolgreich nachgewiesen werden.