{"id":36975,"date":"2023-07-20T09:55:19","date_gmt":"2023-07-20T07:55:19","guid":{"rendered":"https:\/\/plas.tv\/?p=36975"},"modified":"2023-07-19T09:57:05","modified_gmt":"2023-07-19T07:57:05","slug":"mffd-thermoplaste-statt-aluminium-beim-flugzeugbau","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=36975","title":{"rendered":"MFFD \u2013 Thermoplaste statt Aluminium beim Flugzeugbau"},"content":{"rendered":"<div class=\"block introduction next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor is--first--of--block-type is--last--of--block-type next--is--separator\">\n<div class=\"block-container\">\n<ul>\n<li><strong>Das DLR hat gemeinsam mit Premium AEROTEC, Airbus und Aernnova ein Flugzeugrumpf-Bauteil aus carbonfaserverst\u00e4rktem Thermoplast hergestellt und erfolgreich ausgeliefert.<\/strong><\/li>\n<li><strong>Wesentliche Technologien des \u201eMultifunctional Fuselage Demonstrator\u201c (MFFD) wurden am DLR in Augsburg entwickelt.<\/strong><\/li>\n<li><strong>Schwerpunkte: Luftfahrt, Technologietransfer<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"block separator has--align--full next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor is--first--of--block-type is--last--of--block-type next--is--slate\">\n<div class=\"line\"><\/div>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor next--is--same--block-type is--first--of--block-type next--is--slate\">\n<p>Jahrzehntelang hat sich Aluminium f\u00fcr den Bau von Flugzeugen bew\u00e4hrt und die Fertigung wurde stetig optimiert. F\u00fcr eine nachhaltige und klimavertr\u00e4gliche Luftfahrt ist das jedoch nicht mehr ausreichend. Auf allen Ebenen sind neue L\u00f6sungen gefragt, um die Luftfahrt nachhaltiger aufzustellen. Welche Revolution im Bereich Material und Produktion m\u00f6glich ist, hat das Deutsche Zentrum f\u00fcr Luft- und Raumfahrt (DLR) nun gemeinsam mit\u00a0<a href=\"https:\/\/www.premium-aerotec.com\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Premium AEROTEC<\/a>,\u00a0<a href=\"https:\/\/www.airbus.com\/en\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Airbus<\/a>\u00a0und\u00a0<a href=\"https:\/\/www.aernnova.com\/en\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Aernnova<\/a>\u00a0gezeigt \u2013 mit der Entwicklung eines Rumpf-Bauteils, das vollst\u00e4ndig aus carbonfaserverst\u00e4rktem Thermoplast hergestellt wurde. Der spezielle Kunststoff (LM_PAEK) macht das Bauteil schadenstoleranter und rund eine Tonne leichter als sein Pendant aus Aluminium. F\u00fcr die Fertigung und Montage wurden grundlegend neue Technologien entwickelt, die kosteneffiziente, ressourcenschonende Prozesse bei minimalem Energieverbrauch erm\u00f6glichen.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<h2 id=\"6cb349f2-6460-48a9-9077-4b4c6db72112\">Multifunktionaler Rumpf-Demonstrator MFFD<\/h2>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<p>Um das Einsatzmaterial zu untersuchen und die notwendigen Technologien zu demonstrieren wurde am DLR in\u00a0<a href=\"https:\/\/www.dlr.de\/de\/das-dlr\/standorte-und-bueros\/augsburg\">Augsburg<\/a>\u00a0eine Rumpf-Oberschale gefertigt, also die obere H\u00e4lfte eines Flugzeugrumpfes. Der acht Meter lange Prototyp, ein \u201eMultifunctional Fuselage Demonstrator\u201c (MFFD) wurde im Rahmen des Large Passenger Aircraft Projektes des europ\u00e4ischen Forschungsprogramms\u00a0<a href=\"https:\/\/ec.europa.eu\/research-and-innovation\/en\/projects\/success-stories\/all\/clean-sky-2-largest-research-programme-aviation-ever-launched-europe\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Clean Sky-2<\/a>\u00a0erarbeitet. Ziel ist es, das Rumpfgewicht um 10 Prozent und die laufenden Kosten von Flugzeugen um 20 Prozent zu senken, im Hinblick auf eine Produktionsrate von 60-100 Flugzeugen im Monat. Am 18. Juli 2023 haben die MFFD-Projektpartner die Oberschale erfolgreich ausgeliefert.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<p>\u201eAuf dem Weg zum klimavertr\u00e4glichen Fliegen gilt es die Effizienz heutiger Flugzeuge \u2013 unter anderem durch Systemleichtbau \u2013 bis zur Mitte des Jahrhunderts noch einmal zu verdoppeln\u201c, sagt DLR-Bereichsvorstand Luftfahrt Dr. Markus Fischer. \u201eDie nun am DLR in Augsburg gefertigte Rumpfoberschale aus faserverst\u00e4rkten Thermoplasten ist ein vielversprechender Meilenstein und in ihrer Gr\u00f6\u00dfe bisher einmalig.\u201c<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<p>Thermoplaste beziehungsweise thermoplastische carbonfaserverst\u00e4rkte Kunststoffe (CFK) besitzen besondere Eigenschaften: W\u00e4hrend sie in erkaltetem Zustand ihre stabile Form behalten, k\u00f6nnen sie bei erneuter Hitzezufuhr in einem bestimmten Temperaturbereich umgeformt werden. Bauteile lassen sich dadurch erheblich besser reparieren und wiederverwerten als bisher. Die Konstruktion f\u00fcr die thermoplastische CFK-Oberschale stammt von Premium AEROTEC gemeinsam mit den Projektpartnern. Die automatisierte Fertigung und Roboterwerkzeuge wurden ma\u00dfgeblich am\u00a0<a href=\"https:\/\/www.dlr.de\/de\/zlp\">DLR-Zentrum f\u00fcr Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP)<\/a>\u00a0in Augsburg entwickelt. Drei wesentliche Technologien haben die Forschenden hierbei zur Reife gebracht: die laserbasierte in-situ Faserablage, das kontinuierliche Ultraschall-Schwei\u00dfen und das elektrische Widerstandsschwei\u00dfen.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<h2 id=\"90c0c6a4-3474-4c05-9e59-faf40942d96d\">Laser, Ultraschall und Strom<\/h2>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<p>Um die Flugzeughaut herzustellen, setzte das DLR-Team einen kopf\u00fcber h\u00e4ngenden Roboter ein, der die Materialstreifen per Laser punktgenau erw\u00e4rmt und in Schichten abgelegt, sodass ein Laminat aus faserverst\u00e4rkten Kunststoffen entsteht. Der Materialverschnitt ist minimal \u2013 ressourcenschonend und ein wichtiger Aspekt f\u00fcr die Kostenbilanz, da CFK erheblich teurer ist als Aluminium. Zudem entf\u00e4llt das anschlie\u00dfende Festigen im Autoklav, wie es sonst bei Flugzeug-Bauteilen aus Carbon notwendig ist. Das verk\u00fcrzt die Produktionszeit um bis zu 40 Prozent und reduziert dadurch weitere Kosten.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<p>Im n\u00e4chsten Produktionsschritt galt es die Au\u00dfenhaut mit L\u00e4ngsversteifungen zu versehen. Anstatt die 44 Stringer zu vernieten, wurden sie per Ultraschall auf das Bauteil geschwei\u00dft \u2013 eine Weltneuheit. Dazu lie\u00dfen die ZLPler einen Roboter an den Stringern entlangfahren, mit einer hochpr\u00e4zisen automatischen Pfadkorrektur. Diese Methode ist deutlich schneller als das herk\u00f6mmliche mechanische Arbeiten. Sie hat, wie auch die folgende F\u00fcgetechnologie, einen weiteren Vorteil: Es entstehen keine Sp\u00e4ne oder Staub, sodass man Komponenten vorausr\u00fcsten kann und erst in der Endmontage die Rumpfschalen zusammenf\u00fcgt. Bei einer Metallkonstruktion w\u00fcrden Sp\u00e4ne etwa die Hydraulik, Elektrik oder andere Installationen im Flugzeugrumpf besch\u00e4digen.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<p>Die dritte Technologie die das DLR-Team entwickelt hat, betrifft die Montage der Querversteifung. Die sogenannten Spante wurden per Strom erhitzt und mit Hilfe eines speziell entwickelten Werkzeugs widerstandsgeschwei\u00dft. Das Verfahren ist \u00e4u\u00dferst robust und liefert h\u00f6chste Schwei\u00dffestigkeiten. So reduzieren thermoplastische CFK gegen\u00fcber Aluminium weiter die Produktionszeit und damit die wirtschaftlichen Herstellkosten. Da die Bohrungen wegfallen, bleibt auch hier die lasttragende Flugzeughaut intakt und staubfrei.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<p>Um abschlie\u00dfend die L\u00e4ngsversteifungen mit den Querbalken zu verbinden, erweiterten die Augsburger das Widerstandsschwei\u00dfen. Da die Arbeit sehr kleinteilig und extrem beengt ist, kombinierten sie den Standardroboter mit einem kleinen Leichtbauroboter. Der nachgiebig geregelte Cobot konnte sich an den Spanten und Stringern automatisch ausrichten und die Dutzenden Verbindungselemente zielsicher und schnell verschwei\u00dfen.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<h2 id=\"7823670a-19a4-4e96-8b85-f6f83d8c2920\">Pl\u00e4ne und Potenziale<\/h2>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<p>\u201eEs war ein sehr herausforderndes Projekt, fachlich wie auch f\u00fcr mich pers\u00f6nlich. Innerhalb weniger Jahre haben wir mit der MFFD-Oberschale m\u00f6gliche Alternativen f\u00fcr Technologien entwickelt, die sich \u00fcber Jahrzehnte in der Luftfahrt bew\u00e4hrt haben. Ich bin gespannt auf die weiteren Schritte, aber zuversichtlich, dass wir auf dem richtigen Weg sind, da der Leichtbau f\u00fcr die Luftfahrt von morgen noch an Bedeutung gewinnen wird\u201c, erkl\u00e4rt DLR-Projektleiter Dr. Frederic Fischer vom ZLP.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--same--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<p>Mit dem MFFD ist es dem DLR gelungen, das weltweit gr\u00f6\u00dfte Flugzeug-Bauteil aus faserverst\u00e4rkten Thermoplasten herzustellen. Die entwickelten Technologien konnten deutlich im Reifegrad erh\u00f6ht werden, und zeichnen sich durch einen sehr niedrigen \u00f6kologischen Fu\u00dfabdruck aus. Damit liefert das DLR einen bedeutenden Beitrag f\u00fcr das klimavertr\u00e4gliche Fliegen. Wie das aktuelle Projekt zeigt, bestehen am ZLP in Augsburg beste Voraussetzungen, die n\u00e4chste Generation von Luftfahrzeugen zu entwickeln. Die Technologiedemonstration st\u00e4rkt die Wettbewerbsf\u00e4higkeit auf regionaler, nationaler und europ\u00e4ischer Ebene.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate next--is--different--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<p>Seit Mitte Juni befindet sich die Rumpfhalbschale beim Projektpartner Premium Aerotec, der im Augsburger Werk die Endbearbeitung sowie den Einbau des T\u00fcrrahmens finalisiert hat. Nach der erfolgreichen Auslieferung geht das Bauteil nun per Schwertransport nach Stade an das\u00a0<a href=\"https:\/\/www.ifam.fraunhofer.de\/de\/Ueberuns\/Standorte\/Stade.html\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Fraunhofer-Institut f\u00fcr Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)<\/a>, wo es bis Jahresende mit der Unterschale aus den Niederlanden (Projekt\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nlr.org\/case\/stunning\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">STUNNING<\/a>) zur Rumpftonne gef\u00fcgt wird. Die finale Validierung und Verifikation der Technologien erfolgt abschlie\u00dfend durch Airbus am\u00a0<a href=\"https:\/\/zal.aero\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Zentrum f\u00fcr angewandte Luftfahrtforschung (ZAL)<\/a>\u00a0in Hamburg.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"slate has--backgroundColor--grey next--is--same--backgroundColor previous--is--different--backgroundColor previous--is--same--block-type next--is--same--block-type next--is--slate\">\n<h3 id=\"3b7cda2d-7509-49fe-95ab-5d48008a84ad\">\u00dcber das Projekt<\/h3>\n<\/div>\n<div class=\"slate has--backgroundColor--grey next--is--different--backgroundColor previous--is--same--backgroundColor previous--is--same--block-type is--last--of--block-type next--is--contactList\">\n<p>Der \u201eMultifunctional Fuselage Demonstrator\u201c (MFFD) wurde im Rahmen des Large Passenger Aircraft Projekts erarbeitet und vom europ\u00e4ischen Clean Sky-2 Programm gef\u00f6rdert. Clean Sky-2 ist eine europ\u00e4ische Public-Private Partnership der Luftfahrt mit dem Ziel einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung der Nachhaltigkeit des Luftverkehrs zu leisten. Gegen\u00fcber dem Jahr 2000 sollen die CO<sub>2<\/sub>-Emissionen des Luftverkehrs bis zum Jahr 2050 um 75 Prozent und die L\u00e4rmemissionen im Flughafenumfeld um 65 Prozent gesenkt werden.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Jahrzehntelang hat sich Aluminium f\u00fcr den Bau von Flugzeugen bew\u00e4hrt und die Fertigung wurde stetig optimiert. 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