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Thermoplast-Technologie

Fertigung von CFK-Bauteilen

Für die Flugsicherheit ist eine perfekt gefertigte Druckkalotte wesentlich. Das Bauteil schließt den Passagierbereich und die restliche Druckkabine luftdicht gegen das Heck ab. Erst dann kann der richtige Luftdruck an Bord erzeugt werden. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat eine neuartige Technologie demonstriert, die das Verschweißen von Druckkalotten aus thermoplastischem carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) erlaubt. {…}

“Mit unserer Arbeit tragen wir dazu bei, dass sich das Potenzial der Thermoplasttechnologie für kurze Prozesszeiten, niedrige Prozesskosten und hohe Produktionsraten in Zukunft auch für große Flugzeugkomponenten nutzen lässt.” Bisher beschränkt sich die Anwendung thermoplastischer Werkstoffe auf kleinere Teile wie zum Beispiel thermoplastische Clips, die im CFK-Rumpf des A350 XWB zum Einsatz kommen.

Schweißprozess für Serienfertigung geeignet

Thermoplaste besitzen besondere Eigenschaften – während sie in erkaltetem Zustand ihre stabile Form behalten, können sie bei erneuter Hitzezufuhr in einem bestimmten Temperaturbereich umgeformt werden. Beim Verbinden der Einzelbauteile haben sich die DLR-Wissenschaftler am ZLP (DLR-Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie) Augsburg diese Materialvorteile zur Umformbarkeit und Schweißbarkeit zu Nutze gemacht. Gefügt wurden insgesamt acht gleich großen Segmente der Druckkalotte mittels elektrischem Widerstandsschweißen. Das Schweißverfahren ermöglicht eine flächige und stoffschlüssige Verbindung. Außerdem sind, im Gegensatz zu einer Druckkalotte aus Metall, keine Nieten nötig, was zu Gewichtsersparnis führt – bei gleichzeitig kürzerer Produktionszeit und wirtschaftlichen Herstellkosten. Da die Bohrungen wegfallen, bleiben die lasttragenden Fasern intakt und es entsteht kein Staub.

Weitere Vorteile sind eine hohe Prozesssicherheit und umfangreiche Möglichkeiten zur integrierten Qualitätssicherung. Da der Schweißprozess ein hohes Automatisierungspotenzial aufweist und ein einfaches Toleranzmanagement ermöglicht, ist er gut geeignet  für eine effiziente  Serienfertigung. Um für jeden Anwendungsfall die jeweils optimale Schweißmethode zu kennen, forscht das ZLP Augsburg an der Automatisierung weiterer Fügeverfahren wie beispielsweise dem kontinuierlichen Ultraschall-Schweißen. {…}

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