Hengshen Carbon & Composites fertigt Rear Pressure Bulkhead Demonstratoren für chinesischen Aerospace OEM

Carbonfaser-Hersteller, Gewebe-, Harz-, Prepreg-Produzent und Aerospace-Composite-Teile-Fertiger Hengshen Carbon and Composites (Danyang, Jiangsu, China) berichtet, dass es beauftragt wurde, fünf 4,5-Meter-Vollskala-Demonstrator-Composite-Rear-Pressure-Bulkheads (RPB) für einen chinesischen Aerospace-OEM zu produzieren.

Projektziel: Fähigkeitsnachweis

Simon Qian, Managing Director bei Hengshen, sagt, das Projekt sei darauf ausgelegt, die Fertigungsfähigkeiten des Unternehmens dem OEM sowie die Fähigkeiten des Materials sowohl für das Laminierwerkzeug als auch das RPB-Produkt zu beweisen.

Zwei der fünf RPBs werden mit Hengshens eigenem Aerospace-Grade gehärtetem Epoxid-Prepreg-System EH918 gefertigt, verstärkt mit dem firmeneigenen Intermediate Modulus (IM) Carbonfaser HF40C. Die anderen drei RPBs werden mit Solvay Composite Materials' (Alpharetta, Georgia, USA) CYCOM X850 gehärtetem Epoxid-Prepreg gefertigt.

Automatisiertes Faserlegen (AFP) und Werkzeugbau

Anthony Ferronato, Engineering Director bei Hengshen, sagt, beide RPB-Versionen werden mittels Automated Fiber Placement (AFP) auf einem Coriolis (Quévén, Frankreich) AFP-System gefertigt. OML-Werkzeuge für die RPBs wurden von einem französischen Werkzeughersteller, Loiretech Ingénierie (Nantes, Frankreich), unter Verwendung von Hengshens Werkzeug-Prepreg-System EH201 gefertigt.

Das RPB-Werkzeug wurde speziell designed, um eine Carbonfaser-Laminieroberfläche mit Carbonfaser-Rippen zu nutzen. Die Laminieroberfläche wird dann auf eine Stahlstruktur montiert für Gesamtstabilität und Anschluss an die AFP-Maschine. Loiretech nutzte seine proprietäre Technologie, um die Composite-Haut mit dem Stahlrahmen zu verbinden, was die thermischen Ausdehnungsunterschiede zwischen Composite-Haut und Metallrahmen während des Aushärtens berücksichtigt.

Hengshen sagt, der Hauptvorteil eines Composite-Werkzeugs sei die Reduzierung des Gesamtgewichts des Werkzeugs im Vergleich zu konventionellen Materialien wie Invar oder Stahl. Diese Gewichtsersparnis ermöglicht einen reibungsloseren Betrieb während AFP-Laminierung ohne Risiko, Rotationen eines schwereren Werkzeugs überwinden zu müssen. Zudem verkürzen sich Aushärtungsvorlaufzeiten, da das Composite-Werkzeug nicht wie ein metallisches Äquivalent beheizt werden muss.

Globale Koordination und Fertigung

Ferronato sagt, das Projekt erforderte sorgfältige Koordination zwischen mehreren Organisationen weltweit. „In einer Zeit großer Unsicherheit aufgrund der aktuellen Pandemie haben wir gezeigt, dass die Luftfahrtindustrie auch angesichts von Widrigkeiten noch gedeihen kann“, sagt er.

Nach sieben Monaten Planung, Engineering und Fertigung traf das Carbonfaser-RPB-Werkzeug nach langer Reise aus Nantes, Frankreich, bei Hengshen ein. Das Werkzeug wurde auf Transportschäden oder -bewegungen geprüft. Zusätzlich wurde ein Hochtemperatur-Vakuumversuch am Werkzeug durchgeführt, um Undichtigkeiten auszuschließen. Nach erfolgreichen Tests wurde das Werkzeug in den AFP-Maschinenraum verlegt. Der AFP-Maschinenraum ist ein umweltkontrollierter Raum mit 800 m² Grundfläche und beherbergt die KUKA Roboter-AFP-Maschine auf Schienen mit zwei (20T und 40T) horizontalen Spindelachse-Positionierern. Der Fertigungsumfang der AFP-Maschine beträgt 20 x 6 Meter, was den RPB problemlos aufnimmt.

Das Werkzeug wurde auf der Coriolis 40T AFP-Maschine montiert, wo die finale Programmierung vor dem Laminieren durchgeführt wurde. Das erste Produkt wurde mit Hengshens EH918 gehärtetem Epoxid-System gefertigt, ein Co-Bonded-Produkt aus einer kuppelförmigen Haut mit Omega-förmigen Kernstringern. Darauf folgte die Produktion des zweiten Produkts mit Solvays X850 gehärtetem Epoxid-Prepreg. Beide Aerospace-Grade-Materialien, X850 und EH918, wurden bei Hengshen mit einer Mikrosam (Prilep, Nordmazedonien) Maschine auf AFP-Grade 6,35-Millimeter (0,25-Zoll) Bänder geschnitten.

Aushärtung, Prüfung und Auslieferung

Der Aushärtungsprozess der RPBs wird in Hengshens ASC Process Systems (Valencia, Kalifornien, USA) Autoklav abgeschlossen. Gehärtete Produkte wurden dann zerstörungsfrei geprüft, bevor die finale Bearbeitung abgeschlossen wird.

Die RPBs werden vor Ende Dezember 2021 an den Kunden ausgeliefert, wonach die Produkte in verschiedenen Formen mechanisch getestet werden, um die Einhaltung der gegebenen Lastfälle und Verifikation der Strukturanalyse zu demonstrieren. Sofern die RPBs diese Tests bestehen, werden Design, Material, Prozess und Lieferant (Hengshen) vom OEM für die Aufnahme in aufstrebende Flugzeugprogramme in Betracht gezogen.