Premium Aluminium- & Edelstahl-Luftfahrtteile – Leicht, Langlebig, Hochleistungsfähig

Bei der Erstellung von Teilen für Luftfahrtanwendungen sind viele Faktoren zu berücksichtigen: Form, Gewicht, Haltbarkeit des Teils. Diese beeinflussen den Flugwert des Flugzeugs. Jahrelang war Aluminium Material der Wahl für Luftfahrt. In modernen Strahlflugzeugen macht es nur noch 20 % der Struktur aus.

Doch durch Nachfrage nach leichten Flugzeugen steigt Einsatz von Verbundwerkstoffen (kohlenstofffaserverstärkte Polymere, Wabenmaterialien) in moderner Luftfahrt. In jüngster Zeit prüfen Luftfahrthersteller Alternativen zu Aluminium – eine davon: luftfahrttauglicher Edelstahl. Dessen Einsatz in neuen Flugzeugkomponenten nimmt zu. Dieser Beitrag erklärt Verwendung und Unterschiede zwischen Aluminium und Edelstahl in modernen Flugzeugen.

Aluminiumteile für Luftfahrtanwendungen

Aluminium ist relativ leicht – ca. 2,7 g/cm³. Obwohl leichter und günstiger als Edelstahl, ist Aluminium nicht so fest und korrosionsbeständig. In puncto Haltbarkeit und Festigkeit übertrifft Edelstahl Aluminium.

Trotz Rückgangs in vielen Luftfahrtbereichen: Aluminium bleibt weit verbreitet in modernen Flugzeugen. Für viele spezifische Zwecke noch immer stärkstes und leichtestes Material. Durch hohe Duktilität leicht bearbeitbar, relativ günstig vs. Verbundwerkstoffe oder Titan. Weiter verbesserbar durch Legierung (Kupfer, Magnesium, Mangan, Zink) oder Kalt-/Wärmebehandlung. An Luft bildet Aluminium dichte chemische Oxidbindungen, isoliert es von Umgebung – extrem korrosionsbeständig.

Beliebteste Aluminiumlegierungen für Luftfahrtbauteile:

• Aluminiumlegierung 7075 (Al/Zn)
• Aluminiumlegierung 7475-02 (Al/Zn/Mg/Si/Cr)
• Aluminiumlegierung 6061 (Al/Mg/Si)

7075 (Al/Zn) – meistgenutzte Legierung in Luftfahrt: exzellente mechanische Eigenschaften, Duktilität, Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit.

7475-02 (Al/Zn/Si/Cr), 6061 (Al/Mg/Si). Welche Legierung nötig ist, hängt vollkommen von Endteilanwendung ab. Viele Aluminium-Flugzeugteile sind rein dekorativ, bestimmte Teile aber essenziell für Flugzeugfunktion und benötigen spezifische Eigenschaften.

Gängige Luftfahrt-Aluminiumlegierung: Aluminium-Scandium. Scandium-Zugabe erhöht Festigkeit und Hitzebeständigkeit. Aluminium-Scandium kann auch Treibstoffeffizienz steigern. Als Alternative zu dichteren Materialien (Stahl, Titan) führt Ersetzung durch leichteres Al-Sc zu Gewichtsreduktion → höhere Treibstoffeffizienz.

Edelstahlteile für Luftfahrtanwendungen

In der Luftfahrt wirkt Edelstahl im Vergleich zu Aluminium überraschend. Trotz höherem Gewicht: Einsatz in Luftfahrtanwendungen nimmt kürzlich zu.

Edelstahl = eisenbasierte Legierungsfamilie mit ≥ 11 % Chrom – verhindert Eisenkorrosion, gibt Hitzebeständigkeit. Verschiedene Typen enthalten: Stickstoff, Aluminium, Silizium, Schwefel, Titan, Nickel, Kupfer, Selen, Niob, Molybdän. Typen durch dreistellige Nummern klassifiziert. Häufig genutzte Edelstähle nur ca. 1/10, aber 150+ Sorten. Zudem formbar zu Blechen, Platten, Stäben, Drähten, Rohren – vielseitig einsetzbar. Fünf Hauptgruppen, klassifiziert nach Kristallstruktur: austenitisch, ferritisch, martensitisch, duplex, ausfallgehärtet.

Wie erwähnt: Edelstahl = Stahl + Chrom. Festigkeit direkt chromatisch. Höherer Chromgehalt = festerer Stahl. Edelstahllegierungen finden vermehrt Verwendung in Flugzeugkomponenten, die hohe Festigkeit bei akzeptablem Gewichtszuwachs benötigen. Hohe Korrosions- und Temperaturbeständigkeit – geeignet für Aktuatoren, Befestigungselemente, Fahrwerkskomponenten.

Vorteile:

Obwohl fester als Aluminium, ist Edelstahl meist deutlich schwerer. Doch vs. Aluminium zwei Hauptvorteile:

Edelstahl hat hohe Korrosionsbeständigkeit.

Beständigkeit gegen Eisen(III)-oxid durch Chrom in Legierung – bildet Passivierungsfilm, schützt vor Korrosion. Ob atmosphärisch oder chemische Lösungsmittel – hohe Korrosionsbeständigkeit. Durch schützende Oxidschicht verhindert Edelstahl Oxidation und Korrosion. Bei Sauerstoffexposition kann Film sich selbst reparieren. Korrosions-/Verschmutzungsbeständigkeit, niedrige Wartungskosten, bekannter Glanz – gängiges Material für Anwendungen mit Festigkeits- und Korrosionsanforderungen.

Edelstahl ist fester und verschleißfester.

Höhere Zugfestigkeit als Aluminium – widersteht Spannung, Vibration, Kratzern, Schlag, Beschädigung besser. Beispiel: Zugfestigkeit von 304-Edelstahl > Aluminium: 505 MPa (73.200 psi) vs. 310 MPa (45.000 psi).

Schubmodul und Schmelzpunkt von Edelstahl sind auch höher als Aluminium.

Diese Eigenschaften essenziell für viele Luftfahrtbauteile – machen Edelstahlteile vielseitige Wahl für Luftfahrtanwendungen.

Weitere Vorteile: exzellente Hitzebeständigkeit, Brandbeständigkeit, helle schöne Optik, hervorragende Hygieneeigenschaften. Edelstahl gut fertigbar – wichtig, da alle Flugzeugteile geschweißt, bearbeitet, geschnitten nach präzisen Spezifikationen. Bestimmte Edelstahllegierungen: extrem hohe Schlagfestigkeit – wichtiger Faktor für Sicherheit und Haltbarkeit großer Flugzeuge.

Fazit

Mit der Zeit wird Luftfahrtindustrie vielfältiger – moderne Luftfahrzeuge eher mit Edelstahl-Rumpf oder -Zelle gefertigt. Trotz höherem Preis: deutlich fester als Aluminium, je nach Sorte exzellentes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis.

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