Fertigungs- und Integrationstechnologien für nachhaltige Flugzeugrumpfproduktion
Der Einsatz thermoplastischer, faserverstärkter Halbzeuge für Primärstrukturkomponenten, insbesondere des Rumpfes, bietet aufgrund ihrer Eigenschaften ein großes Potential. Neben den Gewichtsvorteilen gegenüber metallischen Strukturen ergeben sich auch gegenüber duroplastischen Faserhalbzeugen neue Möglichkeiten der Weiterverarbeitung, beispielsweise durch Schweißprozesse, aber auch des Recyclings und der weiteren Nutzung in der Kreislaufwirtschaft.
Im DLR-Teilprojekt zum Verbundvorhaben ZEUS werden im Wesentlichen drei Ziele verfolgt:
Erhöhung der Legeleistung zur Fertigung komplex gekrümmter, thermoplastischer Preformen
Erhöhung der technologischen Reife und Robustheit der autoklavlosen Konsolidierung von thermoplastischen Laminaten, mit Fokus auf komplexer Krümmung und großer Wandstärken
Weiterentwicklung der Widerstandsschweißtechnologie und Reifmachung für die Integration einer komplexen Türumgebungsstruktur
Dabei werden Technologien zur flächigen Ablage und Konsolidierung von Häuten adressiert um auf mittelfristige Szenarien für zukünftige Flugzeugrumpfarchitekturen vorbereitet zu sein. Dafür werden sowohl das thermoplastische Tapelegen als auch die Konsolidierung hinsichtlich Maximierung der Legeleistung und Minimierung der Produktionskosten untersucht und weiterentwickelt. Darüber hinaus wird die Integration einer komplexen Türumgebungsstruktur auf einem zylindrischen Hautfeld demonstriert. Dazu wird das Widerstandsschweißen von komplexen, nicht rechteckigen, Schweißflächen weiterentwickelt und auf eine reale Türumgebung adaptiert.
Alle zum Einsatz kommenden Technologiebausteine werden mithilfe von zerstörungsfreien Prüfverfahren und mechanischer Tests validiert. Diese Ergebnisse fließen, neben den gewonnenen Erkenntnissen zur erreichbaren Ablegerate und der Konsolidierungsqualität in eine querschnittliche Bewertung ein, um spezifische Vorteile optimal nutzbar zu machen. Für das Ablegen der Häute, dem Konsolidieren und dem Fügen werden gezielt mehrere Routen untersucht und weiterentwickelt. Damit sollen spezifische technologische Antworten auf unterschiedliche Szenarien und Anwendungen erarbeitet werden, um mittelfristig keine blinden Flecke für alternative Rumpfarchitekturen zu generieren.
Die hier dargestellten Ergebnisse entstanden im Forschungsvorhaben ZEUS (FKZ: 20W2106C) im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms VI-2, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.
