METEOR-Projekt: Durchbruch bei thermoplastischen Pregs für Luftfahrt

METEOR-Projekt: Durchbruch bei thermoplastischen Pregs für Luftfahrt

Nach drei Jahren Forschung und Tests und einem Budget von 6,5 Millionen Euro hat das wissenschaftliche Team des Forschungsinstituts IRT Saint Exupéry (Toulouse, Frankreich) und die Mitglieder des METEOR-Projekts (coMpEtitive ThErmOplastic pRpreg) eine Studie zur optimierten Produktion von hochleistungsfähigen thermoplastischen Pregs mit vielversprechenden Ergebnissen abgeschlossen.

Hintergrund und Zielsetzung

Das METEOR-Projekt entstand aus dem Wunsch der Luftfahrtgruppe GIFAS (Groupement des Industries Françaises Aéronautiques et Spatiales, Paris, Frankreich), die Qualität und Kosten der Produktion von Hochleistungsverbundwerkstoffen aus wettbewerbsfähigen thermoplastischen Halbfabrikaten zu optimieren, die zu 100 % aus der französischen Lieferkette stammen und durch Out-of-Autoclave-Verfahren (OOA) konsolidiert werden können.

METEORs Mission war es, alle Schritte der Wertschöpfungskette zu identifizieren, zu entwickeln und zu optimieren – und somit die Kosten und den Energieverbrauch der Preg-Herstellung zu reduzieren – was zu kohlenstofffaserverstärkten Thermoplasten (CFRTP) für Anwendungen an Luftfahrtstrukturen im industriellen Maßstab führt, ein als unterentwickelt geltender Bereich. Projektphasen umfassen die Synthese und Mikronisierung von Polyetherketonketon (PEKK), die Imprägnierung verschiedener Faserverstärkungen und Drapieren und Konsolidierung OOA, um nur einige zu nennen.

Ergebnisse und nächste Schritte

Laut METEOR deuten vielversprechende Ergebnisse darauf hin, dass der Übergang in den industriellen Maßstab bald möglich sein wird. Ab hier wird IRT Saint Exupéry seine Expertise in einer zweiten Phase einbringen, die neue Tests erfordert, um das Verständnis und die Kontrolle der Produktion von CFRTP-Pregs weiter zu verfeinern.

Die Arbeit basierte auf Spezifikationen von Airbus (Toulouse, Frankreich) und dem Austausch zwischen allen Projektmitgliedern. Arkema (Colombes, Frankreich) konnte beispielsweise mehrere technologische Barrieren beseitigen, um die Syntheseprozesse des PEKK-Harzes zu optimieren, was dem wissenschaftlichen Team die Aussichten für technische Entwicklung im industriellen Maßstab aufzeigte. SDTech (Alès, Frankreich) identifizierte und beherrschte die Mikronisierung des Rohmaterials und lieferte optimierte Pulver für die Imprägnierungsprozesse.

Ebenso haben die kollaborativen Austausche zwischen IRT Saint Exupéry, Hexcel Composites (Stamford, Connecticut, USA), Chomarat (Le Cheylard, Frankreich) und Porcher Industries (Erbach, Deutschland) das Verständnis dessen, was bei Faserimprägnierung und Konsolidierung auftritt, weiter erweitert und folglich die Optimierung der Preg-Morphologie, die für die Realisierung von Verbundwerkstoffen notwendig ist. Hutchinson (Paris, Frankreich) begleitete alle Testkampagnen durch Durchführung von Charakterisierungen der hergestellten Verbundwerkstoffe, um die für ihr Verständnis und ihre Optimierung notwendigen Elemente bereitzustellen.

Promotionsarbeiten

Schließlich wurden zwei Promotionsarbeiten mit dem ICA und dem CNRT Matériaux (Caen, Frankreich) Forschungsinstitut durchgeführt. Ziel der Arbeiten war es, das Verständnis bestimmter Phasen der Preg-Herstellung zu verfeinern:

• „Untersuchung der Imprägnierung von Dochten durch eine wässrige thermoplastische Polymersuspension. Anwendung auf die Entwicklung von Preg-Bändern“ (CNRT Matériaux).
• „Modellierung der Schmelz-/Imprägnierungsphase. Anwendung auf eine Pilot-Imprägnierlinie“ (ICA).

Nach Ofenkonsolidierung und Erreichen eines Leistungsniveaus gemäß den technischen Anforderungen des Luftfahrtsektors wurde berichtet, dass das METEOR-Projekt die von GIFAS gestellte Herausforderung weitgehend erfüllt hat.