Produktionstechnologien für Leichtbaustrukturen aus Faser-Metall-Laminaten im Flugzeugrumpf

Abstract

Der Einsatz von glasfaserverstärktem Aluminium ermöglicht aufgrund der geringen Dichte und der nahezu uneingeschränkten Konstruktionsmöglichkeiten eines Laminates eine signifikante Gewichtsreduzierung gegenüber einem herkömmlichen Rumpfhautfeld aus monolithischen Aluminiumwerkstoffen. Neben der Entwicklung einer Bauweise für sehr dünne Faser-Metall-Laminate (FML), welche gleichzeitig eine deutlich größere Leistungsfähigkeit im Hinblick auf Ermüdung, Schadenstoleranz und Impact-Verhalten gegenüber herkömmlichen Bauteilen aus Aluminium aufweisen sollen, steht die Entwicklung einer neuen Prozesskette für die automatisierte Rumpfschalenherstellung aus FML im Mittelpunkt der Arbeiten. Die Darstellung einer durchgängigen Prozesskette zur effizienten Herstellung von FML-Bauteilen unter industrienahen Bedingungen steht im Fokus der Arbeiten, um eine Kadenz von 50 A/C pro Monat zu erreichen. Das verfolgte Ziel ist hierbei ein sehr hoher Automatisierungsgrad im Herstellungsprozess von FML-Strukturen. Hierbei wir nicht nur der komplette Fertigungsprozess unter die Lupe genommen sondern mindestens eine Produktionstechnologie (Baseline) mit einer weiteren (Opportunity) vorgestellt und miteinander verglichen: • Der Fertigungsprozess des bisherigen Multi-Shot-Bondings mit dem One-Shot-Bonding • Aluminiumablageprozess mittels Pick & Place –Technologie und mit kooperierenden Robotersystemen • Glasfaserlegeprozesses per Pick’n Place-Technologie sowie Automated Tape Laying und (ATP) und Automated Fibre Placement (AFP) • Stringerintegation sowie unterschiedliche neuartige Erwärmungsmethoden zur Vorheftung Diese Art der Bauteilfertigung und die Erkenntnisse aus den Werkstoffstoffuntersuchungen führen zu hohen Prozesssicherheiten und reproduzierbaren Bauteilqualitäten, die ebenso anlagenübergreifend im weiteren Lebenszyklus des Bauteils zur Verfügung stehen und somit den Industrie 4.0–Gedanken unterstützen: alle erfassten Daten stehen jederzeit dem laufenden Prozess sowie für allen nachfolgenden Prozessen u.a. zu direkten Optimierungszwecken zur Verfügung. Mit diesen Werkzeugen wird eine Effizienzsteigerung des Luftfahrtsystems ermöglicht werden. Diese Veröffentlichung beinhaltet die detaillierte Diskussion der oben genannten Themen der automatisierten Produktionstechnologien.