Schweißen

DLR zeigt neue Fügetechnologie für die Fertigung von CFK-Großbauteilen

| Redakteur: Dorothee Quitter

Druckkalotte aus thermoplastischem carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK)
Druckkalotte aus thermoplastischem carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) (Bild: DLR)

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat auf der ILA in Berlin eine neuartige Technologie demonstriert, die das Verschweißen von Druckkalotten aus thermoplastischem carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) erlaubt.

Für die Flugsicherheit ist eine perfekt gefertigte Druckkalotte wesentlich. Das Bauteil schließt den Passagierbereich und die restliche Druckkabine luftdicht gegen das Heck ab. Erst dann kann der richtige Luftdruck an Bord erzeugt werden. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat eine neuartige Technologie demonstriert, die das Verschweißen von Druckkalotten aus thermoplastischem carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) erlaubt. So konnte das DLR-Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP) in Augsburg innerhalb kürzester Zeit ein Demonstrator-Bauteil im 1:1 Maßstab fügen. Die seriennahe Druckkalotte für Flugzeuge der A320-Familie wurde vom führenden Luftfahrtzulieferer Premium Aerotec konstruiert und in Zusammenarbeit mit mehreren Forschungseinrichtungen hergestellt.

Elektrisches Widerstandsschweißen automatisiert

Thermoplaste besitzen besondere Eigenschaften - während sie in erkaltetem Zustand ihre stabile Form behalten, können sie bei erneuter Hitzezufuhr in einem bestimmten Temperaturbereich umgeformt werden. Beim Verbinden der Einzelbauteile haben sich die DLR-Wissenschaftler am ZLP Augsburg diese Materialvorteile zur Umformbarkeit und Schweißbarkeit zu Nutze gemacht. Gefügt wurden insgesamt acht gleich großen Segmente der Druckkalotte mittels elektrischem Widerstandsschweißen. Das Schweißverfahren ermöglicht eine flächige und stoffschlüssige Verbindung. Außerdem sind, im Gegensatz zu einer Druckkalotte aus Metall, keine Nieten nötig, was zu Gewichtsersparnis führt – bei gleichzeitig kürzerer Produktionszeit und wirtschaftlichen Herstellkosten. Da die Bohrungen wegfallen, bleiben die lasttragenden Fasern intakt und es entsteht kein Staub. Weitere Vorteile sind eine hohe Prozesssicherheit und umfangreiche Möglichkeiten zur integrierten Qualitätssicherung. Da der Schweißprozess ein hohes Automatisierungspotenzial aufweist und ein einfaches Toleranzmanagement ermöglicht, ist er gut geeignet für eine effiziente Serienfertigung. Um für jeden Anwendungsfall die jeweils optimale Schweißmethode zu kennen, forscht das ZLP Augsburg an der Automatisierung weiterer Fügeverfahren wie beispielsweise dem kontinuierlichen Ultraschall-Schweißen. (qui)

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