Verbesserte Möglichkeiten zur Reparatur von Verbundwerkstoffen für kritische Flugzeugkomponenten
In vielen industriellen Anwendungen werden Verbundwerkstoffe umfassend genutzt, da sie im Vergleich zu Metallen beständiger sind und eine erhöhte Ermüdungsfestigkeit bieten. Eine der Branchen, die von diesen Vorteilen profitiert, ist der Luftfahrtsektor, da hier Verbundmaterialien zur Reduzierung des Flugzeuggewichts beitragen, was zu einer direkten Verringerung des Kraftstoffverbrauchs pro Fluggast führt und die damit verbundenen Kosten senkt. Die wachsende Nachfrage nach Verbundwerkstoffen hat zur Entstehung einer Zuliefererindustrie geführt, die sich der Wartung und Reparatur dieser Werkstoffe widmet. Das EU-finanzierte Projekt COLOMBUS-2 wurde von GMI ins Leben gerufen, um eine Reparaturausrüstung zu entwickeln, die für Hochleistungsversiegelungen und intelligente Reparaturen erforderlich ist und eine strukturelle Überwachung des Zustands kritischer Flugzeugkomponenten ermöglicht. Das Team erarbeitete und validierte neue Lösungen zur Reparatur von hochmodernen, ausschließlich aus Verbundwerkstoffen bestehenden, Flugzeugen wie der A350 und der B787. Das Projekt umfasste eine adaptive Heizlösung (AdaptHEAT), eine zuschneidbare Heizdecke (CONDUCTOR) und ein tragbares Anwendungssystem (OLGA). Zusammen mit den dazugehörigen Methoden bieten diese Lösungen der globalen Luftfahrtindustrie neue Reparaturmöglichkeiten, die sowohl dazu beitragen, die Effizienz von Flugzeugen zu steigern als auch die Kosten zu senken. Die Lösungen zur Reparatur von Verbundwerkstoffen Flugzeugschäden entstehen normalerweise durch äußere Einflüsse, die entweder während des Fluges (Hagel, Vogelschlag usw.) oder am Boden (durch Fahrzeuge oder Werkzeuge usw.) auftreten. Diese Faktoren können strukturelle Schäden wie Dellen, Kratzer oder Delaminierung und in schweren Fällen sogar Löcher in der Struktur verursachen, wodurch die Sicherheit erheblich beeinträchtigt wird. Flugzeugstrukturen aus Verbundwerkstoffen können im Vergleich zu Flugzeugen aus Metall zu Einsparungen von mehr als 50 % führen, ganz zu schweigen von den positiven Auswirkungen auf die Umwelt durch einen geringeren Ausstoß von CO2, NOx und anderen Emissionen. Um jedoch tragfähige Verbundwerkstofflösungen zu erzielen und sicherzustellen, dass die Flüge im Zeitplan liegen, müssen strukturelle Reparaturen schnell, zuverlässig und wirtschaftlich sein. Eine Verbundwerkstoffreparatur umfasst typischerweise das Verkleben und Aushärten (Polymerisieren) eines zur Reparatur von Verbundwerkstoffen geeigneten Pflasters bei einer genau festgelegten Temperatur (normalerweise zwischen 120 und 180 °C) und für einen definierten Zeitraum (normalerweise ein bis zwei Stunden). Dieses Verfahren erfordert jedoch spezielle Heizelemente, um die gewünschte Temperatur innerhalb sehr enger Toleranzen (max. +/- 5 °C) an jedem Standort des Flugzeugs zu erreichen. Neben anderen Innovationen gelang es dem Team, diese angepassten Heizelemente (das Heizsystem wurde an die Struktur angepasst und nicht umgekehrt) zusammen mit einer Methode zur Überdruckanwendung für komplexe aus Verbundwerkstoffen bestehende Flugzeugstrukturen zu entwickeln. Der Projektkoordinator Roland Chemama fügt hinzu: „Was unsere Kollegen am meisten beeindruckte, war die für Reparaturen zuschneidbare Decke CONDUCTOR, die mit der heutigen Technologie schlichtweg indiskutabel sind. In der Praxis bedeutet dies, dass jegliche an geklebten Verbundwerkstoffen vorgesehenen Reparaturen mit den Aero-Geräten von GMI durchgeführt werden können.“ Höhere Flugzeugleistung bei reduzierten Herstellungskosten Die Ergebnisse von COLUMBUS-2 sind effektiv auf das gesamte europäische Streben nach mehr Sicherheit und Komfort für Fluggäste, weniger Verspätungen und niedrigeren Flugticketpreisen ausgerichtet. Entscheidend ist zudem auch der Beitrag zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen und Lärm. Darüber hinaus werden neuartige Technologien, die die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie aufrechterhalten, unmittelbar zur Schaffung neuer Arbeitsplätze beitragen und gleichzeitig die technologische Basis der EU stärken sowie zur Expansion und zum Wachstum von forschungs- und entwicklungsintensiven KMU beitragen. Angesichts der Tatsache, dass der Luftfahrtmarkt ein stark regulierter Markt ist, hat das multifunktionale Entwicklungsteam von COLUMBUS-2 zielgerichtete maßgeschneiderte Lösungen mit verkürzter Markteinführungszeit erreicht. Ein Teil der Ausrüstung wurde sogar bereits in die Handbücher für strukturelle Reparaturen einiger großer Luftfahrthersteller übernommen. Mit Blick auf die Zukunft schließt Chemama: „Derzeit liegt unser Hauptaugenmerk darauf, die Automatisierung und Standardisierung von Reparaturen zusammen mit der Erweiterung der Anzahl reparierbarer – nicht zu entsorgender – Strukturen weiter auszubauen. Flugzeuge werden immer fortschrittlicher, und das sollte auch für die Reparaturmethoden gelten!“
Schlüsselbegriffe
COLUMBUS-2, Verbundwerkstoff, Metall, Flugzeug, Emissionen, Wärmebehandlung, Überdruckanwendung, Fluggäste, Komfort, Sicherheit, Reparatur