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Leichte Plaste-Flugzeuge zusammengeschweißt

Dresdner Fraunhofer-Ingenieure haben mit einer neuen Laserschweißtechnik die weltweit größten Rumpfsegmente aus thermoplastischen Flugzeugfaserverbundstoffen zusammengefügt. Foto: Clean Aviation via Fraunhofer IWS Dresden

Dresdner Fraunhofer-Ingenieure haben mit einer neuen Laserschweißtechnik die weltweit größten Rumpfsegmente aus thermoplastischen Flugzeugfaserverbundstoffen zusammengefügt. Foto: Clean Aviation via Fraunhofer IWS Dresden

Laser-Technologie von Fraunhofer Dresden soll Ökobilanz und Reichweite von Flugzeugen verbessern helfen

Dresden, 28. Mai 2024. Um die ökologische Bilanz in der Luftfahrt zu verbessern und sparsamere Flugzeuge bauen zu können, hat Fraunhofer Dresden eine neue Laser-Schweißtechnologie für Leichtbau-Materialien aus Kohlenstoff und Plaste entwickelt. Exemplarisch haben die Ingenieure die zwei Hälften des weltweit größten Flugzeug-Teilrumpfes aus kohlenstoffffaser-verstärkter Themoplaste (CFRTP) automatisiert zusammengefügt. Das hat Gruppenleiter Maurice Langer vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden mitgeteilt.

IWS-Ingenieure wollen Technologie auch in Schiffsbau und Lasterindustrie transferieren

Die neue Fügetechnologie lasse sich auch auf andere Branchen übertragen, in denen ebenfalls um jedes Kilo Gewicht gerungen werden, um am Kraftstoffverbrauch, der Reichweite und der CO2-Bilanz zu schrauben, ist Langer überzeugt. „Die entwickelte Verfahrenslösung könnte so neben der Luftfahrt auch für Anwendungen im Schiffs-, Lkw- und Aufliegerbau sowie im Schienenverkehr oder bei der Weiterentwicklung moderner Windenergieanlagen interessant sein.“

Weltweit größtes Rumpfsegment aus verstärkter Thermoplaste gefügt

Der Gedanke hinter dem Verbundprojekt ist, Flug- und Fahrzeuge künftig leichter als bisher zu bauen. Ein Ansatz dafür ist, Metall durch moderne Verbundmaterialien zu ersetzen. Die lassen sich oft allerdings nicht so einfach verschweißen, nieten und schrauben wie klassische Bauteile etwa aus Stahl. Dafür geeignete Fügetechnologien zu entwickeln, ist eine Aufgabe des europäischen Verbund-Projektes „Multifunktionaler Rumpf-Demonstrator“. Dabei arbeiten knapp 40 internationale Partner unter „Airbus“-Führung an einer neuen Generation leichter Flugzeugrümpfe. Eine Herausforderung dabei hat nun das IWS gelöst: Um die beiden Kunststoff-Rumpfhälften mit vier Metern Durchmesser fest zusammen zu fügen, erdachten sie ein durch Sensoren temperaturüberwachtes Schweißverfahren namens „Contijoin“. Dabei schmelzen Laser nach und nach bei genau definierten Temperaturen immer größere Laminatstreifen auf die Fügestelle zwischen Ober- und Unterschale. „Die so erzeugten Überlappverbindungen stellen den zunächst unterbrochenen Kraftfluss des Faserverbundmaterials zwischen den Halbschalen wieder her und bilden einen verlässlich lastenübertragenden Verbund“, betonen die IWS-Ingenieure.

Airbus will Passagierflugzeug der nächsten Generation entwickeln

Als nächstes wollen die Projektpartner diese neue Technologie zur Industriereife führen und für die strengen Flugtauglichkeits-Tests in der Branche fit zu machen. Zudem steht der Transfer in andere Branchen auf der Agenda. Die Schweißtechnik für die verstärkten Plaste-Rümpfe ist im Übrigen nur eine Teilaufgabe im Rahmenprogramm „Large Passenger Aircraft“ (LPA). Das wiederum zielt darauf, eine neue Generation besonders sparsamer Passagierflugzeuge mit besseren Antrieben, Flügeln und Leitwerken sowie „sowie eine völlig neue Rumpfkabine und Cockpit-Navigation der nächsten Generation“ zu entwickeln, wie das EU-Projektunternehmen „Clean Aviation Joint Undertaking“ mitgeteilt hat.

Autor: Oiger

Quellen: IWS, Wikipedia, Clean Aviation Joint Undertaking

Repro: Oiger, Original: Madeleine Arndt