FRAMES: Pionierarbeit für Thermoplast-Verbundwerkstoff-Heckdemonstrator in Originalgröße

FRAMES: Ein neues Forschungsprojekt fokussiert auf Thermoplast-Fertigungslösungen für komplexe Geometrien. Ein Konsortium europäischer Unternehmen, initiiert von ESTIA-Compositadour (Bayonne, Frankreich), bündelt Kräfte, um fortgeschrittenes Wissen und Fertigungslösungen für einen Originalgröße-Thermoplast-Flugzeugheck-Demonstrator zu entwickeln.

Der Rumpf der nächsten Generation Großraumflugzeuge könnte die Vorteile thermoplastischer Verbundwerkstoffe (TPC) nutzen – einschließlich erhöhter Zähigkeit, Recyclingfähigkeit und schnellerer Produktionszyklen –, um zukünftige Herausforderungen des Luftfahrtsektors zu meistern.

Da sie leichtere Flugzeuge und reduzierten Treibstoffverbrauch ermöglichen, gewinnen diese Materialien in der Luftfahrt zunehmend an Akzeptanz. Es gibt jedoch noch Hürden zu überwinden. Die Fertigung komplexer Geometrien, die den Heckbereich des Flugzeugs ausmachen, mit kontinuierlich faserverstärktem TPC stellt noch eine erhebliche Herausforderung dar: hohe Verarbeitungstemperaturen, Rohmaterialkosten, komplexes temperaturgesteuertes Werkzeug und wechselnde Querschnitte.

Um eine Clean Sky 2 Initiative zu unterstützen, die auf Entwicklung von Konzepten und Enabling-Technologien für einen optimalen Heckrumpf und Leitwerk fokussiert ist, initiierte ESTIA-Compositadour ein europäisches Konsortium mit Heraeus Noblelight Ltd. (UK), Xelis (Markdorf, Deutschland) und Cero (Challans, Frankreich) in das 2,5-jährige angewandte Forschungsprojekt FRAMES: Fiber-reinforced thermoplastics manufacturing for stiffened, complex, double-curved structures.

Hauptziel von FRAMES ist die Validierung und Bewertung eines Fertigungsansatzes für einen integralen Thermoplast-Heck mit kritischen Designmerkmalen. Schlüsseltechnologien, die in FRAMES entwickelt werden, fließen in einen mittelgroßen Advanced Rear End (ARE) Demonstrator ein, gefertigt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Teil einer Clean Sky 2 Technologieplattform für Großraumflugzeuge (LPA).

Durch Bündelung ihrer Kräfte und ihres Wissens wird dieses Konsortium zuverlässige und wettbewerbsfähige industrielle Lösungen für intelligente Heizsysteme für automatisierte Faserablage, effiziente Produktionsprozesse für Steifen und fortschrittliches beheiztes Werkzeug liefern. Drei Arbeitspakete unterstützen diese Schlüsseltechnologien:

• Heraeus Noblelight leitet die Entwicklung eines kombinierten optisch-thermischen Simulationsmodells für Automated Fiber Placement (AFP) mit Xenon-Heizgerät wie humm3, für schnelle Außenhautablage.
• Xelis entwickelt einen robusten Fertigungsprozess für komplexe Thermoplast-Steifen mit bewährter Hochrate-Fähigkeit.
• Cero übernimmt die Lieferung einer selbstbeheizten Werkzeuglösung, die Co-Konsolidierung von Außenhaut und Steifen in einem Schuss ermöglicht.

ESTIA-Compositadour leitet das FRAMES-Projekt, führt Faserablage-Versuche durch und unterstützt DLR bei Fertigung und Lieferung des ARE-Demonstrators.

FRAMES wurde Ende Juli 2020 initiiert und wird regelmäßige Updates zum Fortschritt veröffentlichen. Für weitere Informationen kontaktieren Sie Guillaume Fourage, g.fourage@estia.fr