Leichterer Flugzeugrumpf könnte Kosten für Luftfahrt senken
Effizienzsteigerung in der Fertigung und Kostensenkungen bei gleichzeitiger Gewährleistung der Flugzeugsicherheit sind zentrale Anforderungen an die Flugzeugindustrie. Ein Weg, um diese Hürden zu überwinden, sind leichtere und in hohem Maße integriert gefertigte Flugzeugrumpfstrukturen - der Hauptkörper des Flugzeugs, in dem Fluggäste, Besatzung und Fracht untergebracht sind. Das EU-finanzierte Projekt POLARBEAR (Production and Analysis Evolution for Lattice Related Barrel Elements Under Operations with Advanced Robustness) konzentrierte sich auf die Entwicklung von leichten und kostengünstigen Flugzeugzellen-/Flugzeugrumpfstrukturen für zivile Verkehrsflugzeuge. Wissenschaftler, die im Rahmen des Projekts arbeiten, verfolgten das Ziel, die Fertigung der geodätischen Technologie zu verbessern, wozu die Gitterstrukturen gehören, die zur Rumpftonne eines Flugzeugs geformt werden. Diese werden aus der neuesten Generation von leichten, aber stabilen Verbundwerkstoffen wie etwa kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen hergestellt. Sie verfolgten das Ziel, hochautomatisierte Prozesse für die Flugzeugrumpfherstellung zu entwickeln, die dazu beitragen werden, die Kosten für die Industrie zu senken, indem sie die Effizienz des Herstellungsprozesses steigern. „Das wichtigste Projektergebnis von POLARBEAR ist, dass wir dazu beigetragen haben, den technologischen Reifegrad der neuesten geodätischen Rumpfstrukturen zu erhöhen“, erklärt Christian Hühne, POLARBEAR-Projektkoordinator. EU-Wissenschaftler, die Seite an Seite mit russischen Wissenschaftlern arbeiten, entwickelten einen Prozess, der die Formgebung und Positionierung der in einem Flugzeugrumpf verbauten Kompositmaterialien automatisiert. Bei diesem Verfahren werden sehr schmale Rillen in einer Form verwendet. Der durch das Projekt erzielte Fortschritt öffnet die Tür zu einem möglichen einstufigen Herstellungsprozess für die Flugzeugrumpfstruktur. „Das würde letztlich kostspieligere Fließbandabschnitte unnötig machen sowie die Fertigungszeit und die Kosten deutlich senken“, fügt Hühne hinzu. Darüber hinaus sind die vom Projekt erschaffenen Größenbestimmungsalgorithmen nunmehr für Einsatz und Kauf bereit, und ein Projektpartner nimmt diese in seine Finite-Elemente-Software auf. Während des gesamten Projekts erforschten die Wissenschaftler überdies Wege zur Steigerung von Zuverlässigkeit und Sicherheit der geodätischen Rumpfstrukturen unter Betriebsbelastungsbedingungen. Sie untersuchten, wie sich die Struktur unter Belastung wölben würde, sowie ihre Gesamtschadenstoleranz nach einem Aufprall. Sie erforschten auch die verschiedenen Reparaturprozesse, die eine beschädigte Struktur durchlaufen könnte. Hühne stellt fest, dass die Größenbestimmungsalgorithmen, welche die Projektwissenschaftler geschaffen haben, auch in anderen Anwendungen einschließlich der Windenergie-Industrie verwendet werden können. Das Projekt ergänzt die Arbeit des EU-Projekts ALASCA, welches das globale Strukturverhalten von geodätischen Kompositstrukturen untersuchte. POLARBEAR zielte darauf ab, die Strukturen auf lokaler Ebene zu analysieren und ihre Robustheit - und damit die Sicherheit - und die Bereitschaft zur Markteinführung zu verbessern.
Schlüsselbegriffe
POLARBEAR, Flugzeuge, Luftfahrzeug, Flugzeugrumpf, Fluggesellschaften, Fertigung, geodätisch
