LuFo VI – 1: ADMAS - Advanced machining and sealing

Abstract

Damit die Luftfahrtbranche ihre Nachhaltigkeitsziele erreichen kann, muss sie konsequent auf Leichtbau setzen. Nach Stand der Wissenschaft sind CFK-Bauteile am besten geeignet, den Anforderungen hinsichtlich struktureller und dynamischer Stabilität sowie Leichtbau gerecht zu werden. CFK-Bauteile haben zwar per se einen sehr schlechten ökologischen Fußabdruck, bedingt durch den hohen Energieaufwand der Faser- und Verbundherstellung sowie der schlechten Möglichkeiten zum Recycling. Dennoch tragen sie über die Produktlebensdauer aufgrund ihrer überragenden technischen Eigenschaften zu einer positiven Ökobilanz und damit zum Klimaschutz bei. Klimaziel für den Luftverkehr sind laut Erklärung von Toulouse Netto-Null-Emissionen bis 2050. Schon seit 1972 werden zivile Flugzeuge mit CFK-Flügeln hergestellt. Die SB 10 (Abbildung 1: SB 10, Akaflieg Braunschweig) mit einer Spannweite von 29 m war das erste zivile Flugzeug (Erstflug am 22. Juli 1972), in dem tragende Bauteile aus Kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) eingesetzt wurden. Um Flügelgewicht und -durchbiegung in vernünftigen Grenzen halten zu können, war der Einsatz der damals neuen Kohlenstofffasern im Flügelmittelstück erforderlich. Für die Verwendung in kommerziellen Flugzeugen muss allerdings der Herstellprozess von CFK-Bauteilen hochgradig automatisiert werden, auch für Großbauteile wie Flügel. Die Rohbauteile werden im Resin Transer Moulding (RTM) Verfahren hergestellt. Um geometrisch genau bestimmte Bauteile zu erhalten, müssen die Kanten mit einem Fräsprozess besäumt werden. Anschließend wird eine Versiegelungsmasse aufgetragen, um die Integrität der Bauteile auf die Nutzungsdauer hin aufrechtzuerhalten und um im Falle von Blitzschlag elektrische Spannungsspitzen an den Faserenden zu vermeiden. Die Gewährleistung der Sicherheit von Passagieren und Crew ist von höchster Priorität. Die automatisierter Kantenversiegelung der CFK-Bauteile im Flugzeugbau kann dazu wesentlich beitragen. Großbauteile wie z.B. Flügelmittelstücke sind leicht biegeschlaff. Das heißt, jede Umpositionierung des Bauteils führt zu einer Veränderung der Geometrie. Daher sollte die Kantenbesäumung und die Kantenversiegelung möglichst ohne jede Umpositionierung in derselben Aufspannung erfolgen. Daher wurde der Applikator zur Kantenversiegelung so ausgelegt, dass er wie ein Fräswerkzeug in die Spindelaufnahme an der Roboterhand eingerastet werden kann. Letztere ist als Hohlschaftkegel (HSK) ausgelegt, da dies eine weitverbreitete Werkzeugaufnahme für Fräswerkzeuge darstellt.

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