In einem Kooperationsprojekt der Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) gemeinsam mit Partnern konnte gezeigt werden, dass das Anspritzen thermoplastischer Laminate („Overmolding“) auch für großflächige Strukturanwendungen in der Luftfahrt funktioniert. Demonstriert wurde dies durch die automatisierte Fertigung einer Flugzeugtür-Außenhaut unter Nutzung der FORCE-Prozesskette der NMB.
Die thermoplastische Overmolding-Technologie hat sich in den letzten Jahren in der Automobilindustrie etabliert. Vor diesem Hintergrund war es das Ziel des Kooperationsprojekts ELTHEPLA, dieses erfolgreiche Verfahren auf großflächige Strukturanwendungen in der Luftfahrt zu übertragen. Damit sollten Leichtbaustrukturen automatisiert in kurzen Zykluszeiten und mit einem hohen Maß an Funktionsintegration hergestellt werden, um Produktionsketten durch den Entfall von nachgelagerten Montageschritten verkürzen zu können.
Als Validierungsbauteil für diese Technologie wurde eine Außenhaut für eine Flugzeugtür betrachtet. Zuerst wurde die Prozessführung im Labormaßstab erarbeitet und stufenweise inklusive der Werkzeugtechnologie auf industrierelevante Bauteilgröße erweitert. Für die Herstellung des Demonstrators wird ein maßgeschneidertes Laminat auf Basis kontinuierlich faser-verstärkter PAEK-CF UD-Tapes mit der FORCE-Placement Technologie gelegt und an-schließend mit einer Hochtemperaturpresse konsolidiert. Nach einem Konturbeschnitt mittels Wasserstrahlschneiden wird das Laminat in die für Luftfahrtprojekte mit Hochleistungsthermoplasten angepasste FORCE-Molding Fertigungszelle übergeben. Dort wird das ca. 4,4 mm dicke Laminat homogen mit IR-Strahlern erwärmt und anschließend automatisiert in das Spritzpress-Werkzeug, gefertigt von der Firma Siebenwurst, transferiert. Darin erfolgt die Formgebung des Laminats und das Anspritzen der Funktionselemente mit kurzfaserverstärktem PEEK-CF. Durch eine vollständige Automatisierung läuft der Prozess reproduzierbar und liefert funktionsintegrierte Bauteile in Zykluszeiten unter 10 min.
Im Rahmen des im Luftfahrtforschungsprogramm des Bundeswirtschaftsministeriums (LuFo V-3, FKZ: 20W1726C) geförderten Projekts ELTHEPLA konnte die Umsetzung der thermoplastischen Overmolding-Technologie für Luftfahrt-Strukturbauteile im Industriemaßstab gemeinsam mit den Partnern Airbus Helicopters, Airbus Operations, Fraunhofer IWU und FIBRE erfolgreich demonstriert werden.
Ansprechpartner:
Neue Materialien Bayreuth GmbH
Dipl.-Ing. Mathias Mühlbacher | Tel 0921 507 36 112 ½
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