ThessaForm - Entwicklung von nachhaltigen thermoplastischen endkonturnahen Leichtbau-Sandwichstrukturen mittels Faltkernen und Organoblechen aus recycelten Carbonfasern

Abstract

Ziel des Verbundvorhabens ThessaForm war die Entwicklung nachhaltiger, recyclinggerechter thermoplastischer Leichtbau-Sandwichstrukturen mit Faltkernen und Organoblechen auf Basis recycelter Carbonfasern (rCF) für Anwendungen im Luftfahrtbereich. Der Beitrag des ITA Augsburg lag in der Entwicklung geeigneter Vliesstoffhalbzeuge für Kern- und Deckschichten. Hierzu wurden dünne, hochhomogene rCF/PP-Mischvliesstoffe (200 g/m²) für Faltkerne sowie höherfeste Deckschichtvliesstoffe hergestellt und hinsichtlich Gleichmäßigkeit, mechanischer Eigenschaften und Umformbarkeit bewertet; die Materialgleichmäßigkeit wurde mittels optischer Durchlichtverfahren beurteilt. Ergänzend wurden funktionalisierte Hybridvliesstoffe zur Verbesserung der Anbindung entwickelt. Für die Bauteilfertigung wurden Umform- und Fügeprozesse untersucht: Die Umformung der Deckschichten in der Membranpresse gelang unter Verwendung eines Spannrahmens reproduzierbar, während die Umformung des vollständigen Sandwichaufbaus aufgrund der begrenzten Druckstabilität des Faltkerns noch nicht zufriedenstellend umgesetzt werden konnte. Die thermische Fügung von Kern und Deckschicht in der Doppelbandpresse gelang reproduzierbar, wobei geeignete Prozessparameter und eine optimale Materialkombination (500 g/m², 30 % rCF / 70 % PP) ermittelt wurden; für den Demonstrator wurde das Fügen abschließend dennoch adhäsiv durch Verkleben umgesetzt. Die Ergebnisse belegen die grundsätzliche Eignung rCF-basierter Vliesstoffhalbzeuge für thermoplastische Sandwichstrukturen und leisten einen Beitrag zur Ressourceneffizienz und Recyclingfähigkeit von Luftfahrtstrukturen.