AEROTEC präsentiert hybrides CFRP-AM-Design für leichte Flugzeugstrukturen

Heutige Flugzeugstrukturen bestehen aus vielen Materialien. Beispiel Airbus A350XWB: Rumpf und Tragwerkmainly aus Verbundwerkstoffen mit einigen Metallteilen, klassisch hybrid per Bolzen/Nieten verbunden. Das führt zu hoher Montagezeit, -aufwand, -kosten, unnötigem Gewicht und Spannungskonzentrationen an Lasteneinleitungspunkten.

Im Projekt TOAST hat Premium AEROTEC (Augsburg, Deutschland), Tier-1-Zulieferer für A350-Rumpfstrukturen, völlig neue Fügeverfahren für Verbundwerkstoffe und Metalle vorgestellt, die Nachteile klassischer Hybridbauweisen eliminieren. In unter fünf Monaten wurde ein Demonstrator für eine luftbremsenähnliche Struktur gefertigt: Titan-Lasteinleitungselement (additiv gefertigt) und CFRP-Thermoplast-Platte, verbunden durch Thermoplast-Overmolding.

Innovation: Verbindung ohne mechanische Befestigung

Das Titanbauteil wurde mit Stiften an der Unterseite und Gyroid-Rippenstrukturen designed – beides ideal für AM. Das AM-Titanteil und die Thermoplast-Platte wurden in ein Thermoformwerkzeug eingelegt und in einem Thermoformprozess mit unmittelbar nachfolgendem Spritzgießschritt zusammengepresst. Dabei wurden die V-förmigen Thermoplast-Rippen in die schwammartigen Gyroid-Rippen des Titanbauteils überformt und verpresst.

Die Fügungen erfolgen entweder stoffschlüssig (CFRP–CFRP) oder formschlüssig (Titan-AM–CFRP). Parallel durchgeführte Strukturtests zeigten, dass die Lastübertragungsfähigkeit der mit Nieten und Bolzen vergleichbar ist.

Vorteile des modernen Hybriddesigns

• Schnelle Fertigung und Montage ohne Befestigungselemente
• Weniger Bauteile, kürzere, automatisierte Prozessschritte
• Gewichtsreduktion durch Designfreiheiten von AM und Spritzgießen
• Anwendbar überall, wo Lasten zwischen Punkten und Flächen übertragen werden müssen

Premium AEROTEC ist weltweit erster Komponentenhersteller, der 3D-gedruckte Titanbauteile für die Serienflugzeugproduktion liefert. Kerngeschäft: Design und Bau von Flugzeugstrukturen aus Metall und Carbonfaser-Verbundwerkstoffen. Standorte in Augsburg, Bremen, Hamburg, Nordenham, Varel (Deutschland) und Brașov (Rumänien). Umsatz 2018: 2 Mrd. €, ca. 10.000 Mitarbeiter weltweit.