Thermoplastic Composites Technologies for future aircraft structures

Kurzfassung

Automatisierungsgerechte und robuste Fertigungsprozesse zur Steigerung der Produktivität und Reduzierung der Kosten rücken aktuell immer mehr in den Fokus für zukünftige Luftfahrtstrukturen. Ein großes Potential zeigen hier endlosfaserverstärkte Thermoplaste. Additive Fertigungstechnologien wie das thermoplastische Tapelegen in Kombination mit Schweißprozessen ermöglichen das Fertigen von hochintegralen Strukturen. Durch das Reduzieren von einzelnen Arbeitsschritten können Bauteilkosten in der Herstellung um bis zu 40% gesenkt werden im Vergleich zu herkömmlichen Thermoset Prozessen. Mittels Auswertung von lokalen Prozessdaten bietet die Tapelege-Technologie bereits eine hochaufgelöste Qualitätskontrolle während der Fertigung. Ausschussteile können dadurch bereits frühzeitig erkannt und ggf. repariert werden. Kostenintensive NDT-Bauteilkontrollen können deutlich reduziert werden, um weitere Kosten zu sparen. Thermoplastische Composites ermöglichen das Schweißen von einzelnen Komponenten als Alternative zu klassischen Nietverbindungen. Erste Untersuchungen vom Widerstandsschweißen bzw. dem thermoplastischen Löten ermöglichen Fügefestigkeiten von bis zu ca. 60-90 % der Referenzfestigkeiten und zeigen damit deren großes Potential für zukünftige Anwendungen auf. Mittels Induktionsschweißen können ohne ein zusätzliches Koppelmedium hybride Strukturen aus Metall und Kunststoff hergestellt werden. Das Verständnis der Prozesse und prozessbedingten Materialeigenschaften stellt ein wichtiger Baustein für zielgerichtete und wirkungsvolle Optimierungen dar. Die Prozessentwicklung wird demzufolge eingehend mit Untersuchungen auf Materialebene begleitet, um die Prozesse für die unterschiedlichen Thermoplast Materialien wie PPS, PEEK, PEKK effektiv zu optimieren.