{"id":43153,"date":"2026-03-06T07:13:55","date_gmt":"2026-03-06T06:13:55","guid":{"rendered":"https:\/\/plas.tv\/?p=43153"},"modified":"2026-02-26T13:16:42","modified_gmt":"2026-02-26T12:16:42","slug":"thermoplastische-sandwichstrukturen-als-schluessel-zu-nachhaltigen-rudern-im-flugzeugbau","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=43153","title":{"rendered":"Thermoplastische Sandwichstrukturen als Schl\u00fcssel zu nachhaltigen Rudern im Flugzeugbau"},"content":{"rendered":"

Sandwichstrukturen mit thermoplastischem Wabenkern lassen sich effizient verarbeiten und sind recycelbar. Diese Vorteile sollen k\u00fcnftig auch bei der Herstellung hochbeanspruchter Bauteile im Flugzeugbau genutzt werden. Das Forschungsprojekt \u00bbEcoRudder\u00ab hat nun das Potenzial thermoplastischer Sandwichkonstruktionen f\u00fcr Steuerfl\u00e4chen wie das Ruder von Kurz- und Mittelstreckenflugzeugen aufgezeigt. Das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) hat eine hocheffiziente Verarbeitungstechnologie in das Projekt eingebracht, die f\u00fcr die industrielle Machbarkeit der neuen Konstruktionsmethode eine zentrale Rolle spielt.<\/strong><\/p>\n

Die Faserverbund-Sandwichbauweise ist im Flugzeugbau seit Jahrzehnten etabliert und wird unter anderem f\u00fcr Steuerfl\u00e4chen wie Seitenruder eingesetzt. Sie erm\u00f6glicht extrem leichte und dennoch hochsteife Bauteile. Bislang wurden jedoch fast ausschlie\u00dflich duroplastische Faserverbundwerkstoffe in Kombination mit Wabenkernen aus Aramid-Faltpapier verwendet, die eine hexagonale Zellstruktur bilden. Diese Materialien sind komplex in der Herstellung, sehr arbeitsintensiv und nur begrenzt recycelbar. Angesichts steigender Produktionszahlen, strengerer Umweltanforderungen und der Notwendigkeit einer st\u00e4rkeren Automatisierung r\u00fccken thermoplastische Faserverbundwerkstoffe zunehmend in den Fokus der Forschung.<\/p>\n

Im Rahmen des von Airbus geleiteten Forschungs- und Entwicklungsprojekts \u00bbFaster-H2\u00ab im Rahmen des EU-F\u00f6rderprogramms \u00bbClean Aviation\u00ab untersuchte das Arbeitspaket \u00bbEcoRudder\u00ab den Einsatz von thermoplastischen Wabenkern-Sandwichstrukturen f\u00fcr das Seitenruder von Verkehrsflugzeugen. \u00bbWir wollten zeigen, dass thermoplastische Sandwichstrukturen nicht nur nachhaltiger sind, sondern auch die hohen mechanischen Anforderungen im Flugzeugbau erf\u00fcllen k\u00f6nnen\u00ab, erkl\u00e4rt Dr.-Ing. Ralf Schlimper, Projektverantwortlicher am Fraunhofer IMWS. Im Projektkonsortium analysierten Fraunhofer IMWS, Airbus, die Technische Universit\u00e4t D\u00e4nemark (DTU) und der Wabenkernentwickler EconCore den Einsatz eines Wabenkerns aus dem Hochtemperaturkunststoff PEI mit einer speziellen hexagonalen Zellgeometrie. Der Wabenkern wird in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt und mit kohlenstofffaserverst\u00e4rkten thermoplastischen Deckschichten kombiniert. Diese vorkonsolidierten Sandwich-Halbzeuge bilden die Grundlage f\u00fcr eine weiterf\u00fchrende, hochproduktive Bauteilfertigung.<\/p>\n

Thermoplastisches Sandwichformen: Umformen, F\u00fcgen und Funktionsintegration in einem einzigen Prozess<\/strong><\/p>\n

Die Sandwichplatten wurden mit der am Fraunhofer IMWS entwickelten Thermoplastic Sandwich Moulding Technology (TSM) weiterverarbeitet. Diese Technologie erm\u00f6glicht die dreidimensionale Formgebung thermoplastischer Sandwichstrukturen in einem einstufigen Prozess bei gleichzeitiger gezielter Herstellung funktionsrelevanter Bereiche. Im Gegensatz zu herk\u00f6mmlichen Fertigungsverfahren, die mehrere Prozessschritte und manuelle Nachbearbeitung erfordern, erm\u00f6glicht TSM eine weitgehend automatisierte Verarbeitung mit kurzen Zykluszeiten.<\/p>\n

Beim TSM-Verfahren wird das thermoplastische Sandwichmaterial oberhalb der Schmelztemperatur der Matrix erhitzt und anschlie\u00dfend entsprechend der Bauteilkontur dreidimensional thermogeformt. In den tragenden Bereichen bleibt der Wabenkern strukturell intakt, sodass die hohe Steifigkeit und Tragf\u00e4higkeit des Sandwichs erhalten bleibt. In definierten Rand- und Verbindungsbereichen kann der Wabenkern jedoch selektiv eingeschmolzen werden. Auf diese Weise lassen sich auslaufende Rampen, Kantenverst\u00e4rkungen oder massive Zonen f\u00fcr sp\u00e4tere F\u00fcge- und Befestigungspunkte integrieren \u2013 eine wesentliche Voraussetzung f\u00fcr den Einsatz in komplexen Luft- und Raumfahrtstrukturen wie Seitenruderschalen.<\/p>\n

\u00bbDie Kombination aus kontinuierlich hergestelltem Wabenkern, thermoplastischen Deckschichten und Sandwich-Thermoformtechnologie er\u00f6ffnet v\u00f6llig neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr eine automatisierte und skalierbare Produktion. Insbesondere f\u00fcr Sandwichbauteile in der Luft- und Raumfahrt ist dies ein entscheidender Schritt hin zu wirtschaftlichen und nachhaltigen Produktionsprozessen\u00ab, sagt Jochen Pflug, CEO von EconCore und ThermHex.<\/p>\n

Demonstrator best\u00e4tigt Potenzial<\/strong><\/p>\n

Ein prototypisches Segment eines Seitenruders, das im Rahmen des EcoRudder-Projekts hergestellt wurde, demonstriert das Potenzial der entwickelten Technologie. Der Demonstrator zeigt thermoplastische Sandwichschalen, die zusammen mit einem Segment eines originalen, lasttragenden Holms aus kohlenstofffaserverst\u00e4rktem Kunststoff zu einem 1,5 m gro\u00dfen Abschnitt des Ruders integriert sind. Da zuk\u00fcnftige Flugzeugprogramme Materialien erfordern, die Leichtbauweise, Nachhaltigkeit und industrielle Herstellbarkeit vereinen, hat das Projekt wichtige technologische Bausteine daf\u00fcr geliefert.<\/p>\n

Das prototypische Ruder-Segment wurde dar\u00fcber hinaus mit einer speziellen multiaxialen Pr\u00fcfvorrichtung im DTU Structural Lab unter realistischen Betriebsbedingungen sowohl auf Biege- als auch auf Torsionsbeanspruchung mechanisch getestet. Die Versagensmechanismen der thermoplastischen Rudermaterialien wurden zus\u00e4tzlich im Rahmen eines damit verbundenen Doktorandenprojekts an der DTU gr\u00fcndlich untersucht, wobei auch die Widerstandsf\u00e4higkeit gegen Schlagsch\u00e4den bewertet wurde. Prof. Christian Berggreen von der DTU sagt: \u00bbDas neue thermoplastische Sandwich-Seitenruderkonzept zeigte w\u00e4hrend der gesamten Test- und Analysephase ein betr\u00e4chtliches Potenzial f\u00fcr den Einsatz sowohl in Seitenrudern als auch in anderen Flugzeugsteuerfl\u00e4chen, wenn man die Leistung im Verh\u00e4ltnis zum Gewicht mit herk\u00f6mmlichen thermoplastischen Sandwichkonfigurationen vergleicht, die derzeit in der Luftfahrtindustrie verwendet werden.\u00ab<\/p>\n

Die Ergebnisse des Forschungsprojekts und des Demonstrators werden vom 10. bis 12. M\u00e4rz 2026 auf der JEC Composites Show an den Messest\u00e4nden von EconCore (Stand 6P108) und Fraunhofer IMWS (Stand 5L142) vorgestellt. Ein ausf\u00fchrlicher technischer Austausch \u00fcber neuartige Verbundwerkstoff-Sandwichtechnologien findet am 5. und 6. Mai 2026 auf der Composite Sandwich Conference in Halle (Saale) statt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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