Trackwise fertigt 26 Meter langes flexibles Leiterplattenband, reduziert UAV-Verkabelungsgewicht um 60 %

Flexible Leiterplatten in unbegrenzter Länge

Anfang dieses Jahres lieferte Trackwise (Gloucestershire, UK) ein 26 Meter langes mehrlagiges flexibles Leiterplattenband (FPC) – vermutlich das längste je produzierte – zur Verteilung von Strom und Steuersignalen über die Flügel eines solarbetriebenen, unbemannten Luftfahrzeugs (UAV). Tatsächlich lieferte Trackwise mehr als 50 FPCs für dieses Fluggerät und reduzierte das Gewicht um 60 % im Vergleich zu herkömmlichen Kabelbäumen für Flugzeugstrom und -steuerung.

Diese Gewichtsersparnis ermöglicht dem US-amerikanischen UAV höhere Nutzlast und/oder verbesserte Geschwindigkeit und Reichweite. Trackwise fertigt die FPCs mit Improved Harness Technology (IHT), einer patentierten Roll-zu-Roll-Fertigungstechnik. IHT überwindet herkömmliche Fertigungsbeschränkungen, die die meisten FPCs auf unter zwei Meter Länge begrenzt haben, und ermöglicht Trackwise die Produktion von FPCs in unbegrenzter Länge.

Ein 5 Meter langes, 6-lagiges Flex-PCB, gefertigt von Trackwise.

Die FPCs, die Trackwise für den 26-Meter-Spannweiten-UAV lieferte, basierten auf einem Polyimid-Substrat. Ihre planare Struktur leitet Wärme besser ab als herkömmliche Verkabelung, was eine höhere Stromtragfähigkeit für ein gegebenes Gewicht an Kupferleiter ermöglicht. Weitere Vorteile umfassen:

• Gedruckte Fertigung sichert Schaltkreis-Konsistenz
• Weniger Anschlusspunkte nötig, daher erhöhte Zuverlässigkeit
• Das FPC ist einfacher zu installieren als Kabelbäume, was Montagezeit und -kosten des Fahrzeugs reduziert.

Laut Trackwise CEO Philip Johnston entstehen viele neue Luft- und Raumfahrt- sowie Automobilanwendungen für diese langen, leichten, flexiblen, mehrlagigen, gedruckten Leiterplatten (Flex PCBs). Beide Branchen sehen einen Trend zur Elektrifizierung bei gleichzeitigem Bedarf an mehr Sensoren und Steuerung.

FPCs in Composites?

Neugierig, ob Trackwise diese FPCs in Composites einbettet, begann ich ein Gespräch mit Neil Bartlett, Trackwise Director of Sales and Marketing. „Für die in unserer März-Pressemitteilung hervorgehobene UAV-Anwendung wurden die Flex [flexible PCBs] nicht in ein Composite eingebettet“, räumt er ein. „Ihre planare Natur macht sie jedoch vollständig geeignet für die Einbettung in Composites und ermöglicht multifunktionale Strukturen. Wir führen vorläufige Gespräche über die Integration von Flex – sowohl Leistungs- als auch Signalvarianten – über ein breites Spektrum möglicher Anwendungen einschließlich Luftfahrt, Verteidigung und Bau. Trackwise ist auch Mitglied von Advanced Concepts for Aero‑Structures with Integrated Antennas and Sensors (ACASIAS) – einem Konsortium von 11 Partnern, das innovative Technologien für die Integration von Antennen in Composites und Flugzeugstrukturen entwickelt.“ (https://www.acasias-project.eu/)

Ein smarter Winglet mit integrierter VHF-Klingenantenne (Very High Frequency).

Versteifter Orthogrid-Rumpfpanel für die Integration eines Ku-Band-SATCOM-Antennenarrays.

Active Structural Acoustic Control System zur Reduktion von CROR-Kabinengeräusch mit minimalem Gewichtseinfluss. QUELLE | https://www.acasias-project.eu/files/Acasias_poster_v2.pdf

Bartlett sagt, dass Flex-PCBs, hergestellt mit IHT, und Composites sehr synergistisch in dem sind, was sie dem Markt bieten, und die Vorteile ihrer Kombination/Einbettung sind überzeugend, einschließlich:

• Gewichtseinsparung (Wegfall von Befestigungselementen)
• Verbesserte Robustheit/Schutz durch Composites = verbesserte Zuverlässigkeit/geringerer Wartungsaufwand
• Reduzierter Bauraum = verbesserte Nutzlastfähigkeit/strukturelle Effizienz
• Verbesserte Installation = weniger manuelle Eingriffe (verbesserte Zuverlässigkeit), weniger Zeit und Kosten.

Dieser Demonstrator einer Flex-Antenne, eingebettet in ein Glasfaser-Composite, wurde von Trackwise in Zusammenarbeit mit Rockwood Composites gefertigt und auf der JEC World 2019 ausgestellt. QUELLE | Trackwise

Weiterentwicklung

IHT-Umsätze stiegen um 217 %, Kunden und Entwicklungsgelegenheiten nahmen von 7 Anfang 2018 auf 45 bis März 2019 zu. Trackwise hat zudem zwei neue Prozesslinien installiert.

Mehrere ACASIAS-Projekte werden auf der European Conference on Multifunctional Structures 2019 (EMuS, 11.–12. Juni, Barcelona, Spanien) vorgestellt, die von ACASIAS-Koordinator Dr. Harmen Schippers, Netherlands Aerospace Centre (NLR, Marknesse), mitgeleitet wird. Highlights umfassen:

• Airbus Defence and Space hat die Einbettung einer elektronisch steuerbaren SATCOM-Antenne im Ka-Band in den Flügel-Rumpf-Übergang eines Passagierflugzeugs untersucht. Das Projekt wird teilweise unter Clean Sky 2 gefördert und umfasst Partner GILAT, RAYSAT und FBM Composite Materials Ltd.
• NLR erforscht eine Orthogrid-Struktur zur Integration quadratischer Antennenelemente in einen Composite-Rumpf, mit funkentransparentem Glasfaser-Haut und Carbonfaser-Composite-Rippen.
• Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Chinas AVIC Beijing Institute of Aeronautical Materials (BIAM) untersuchten die Verwendung recycelter Carbonfasern zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit und multifunktionaler Aspekte von Bio-Composites, mit Blick auf elektrisch leitfähige Composites für elektromagnetische Interferenz (EMI) Abschirmung und Blitzschutz (LSP) über das ECO-COMPASS Projekt.