24/07/2012

www.plasticker.de

Heraeus Noblelight: Infrarot-Strahler optimieren Flugzeugteile aus Composits

Ein Infrarot-Wärmesystem hilft die Qualität von Bauteilen aus Verbundwerkstoffen für Flugzeuge zu sichern, die in der neuen Anlage von GKN Aerospace bei Western Approach in der Nähe von Bristol hergestellt werden. Das Infrarot-System wurde kundenspezifisch für die Erwärmung von lageweise aufgebauten Kompositbauteilen konstruiert, die später als Tragkonstruktion im Heck des Airbus 350 XWB zum Einsatz kommen. Infrarot-Wärme trägt im Herstellungsprozess dazu bei, dass Strukturstörungen in den Kompositlagen vermieden werden. Das neue Infrarot-System wurde nach ersten Tests im Anwendungszentrum von Heraeus in Neston in enger Kooperation mit GKN Aerospace Ingenieuren entwickelt.

GKN Aerospace hat nach eigenen Angaben 170 Millionen Britische Pfund investiert, um die neue Anlage zur Herstellung von Flugzeugflügeln aufzubauen. Die neue "Western Approach" Anlage besteht aus zwei Hauptgebäuden. Das erste enthält eine automatisierte Hochgeschwindigkeitsproduktion zur Herstellung von Kompositbauteilen nach neuestem Standard. Im zweiten Gebäude werden in innovativen Fertigungsverfahren die Kompositbauteile zu Flügelstrukturteilen weiterverarbeitet. Sie werden dazu mittels Flurförderfahrzeugen durch eine Reihe von Semi-Roboter Arbeitsstationen gefahren.

Ein wichtiger Arbeitsschritt in der Anlage ist die Herstellung der Heckflügeltragkonstruktion für den Airbus 350 XWB aus Kompositmaterial. Dafür wird ein Pre-preg Carbonkomposittape flächig und mehrlagig auf eine für das jeweilige Tragwerksbauteil spezifische Form aufgelegt und dann in einem Autoklaven gehärtet. Bei solch komplexen Prozessen, bei denen das Komposit lageweise in einer genau definierten Struktur aufgebracht werden muss, kann es an der Oberfläche zu Strukturstörungen im Kompositaufbau kommen. Hohlräume oder ein Überschuss an Harz zwischen den Kompositlagen führen zu Verschiebungen und damit zu Strukturstörungen und Schwächung des Aufbaus. Ein übliches Verfahren, um diese Verschiebungen zu vermeiden, ist die lagenweise Verdichtung des Kompositaufbaus. Dazu fixiert man die Lagen immer wieder unter Vakuum und durch Einsatz moderater Wärme. Dazu werden die Formen mit den Kompositlagen immer wieder zwischen dem Aufbau der verschiedenen Lagen in Vakuumhüllen gesteckt, die Luft oder Gase zwischen den Pre-preg Laminaten herausgedrückt und so unter dem Einsatz von Wärme die Haftung verstärkt und die Struktur der Lagen fixiert.

Die Ingenieure bei GKN erkannten, dass eine wiederholte Verdichtung der Bauteile während des Aufbauprozesses signifikante Vorteile bietet und baten Heraeus um Versuche mit Infrarot-Strahlern, um so die für die Verdichtung erforderliche Wärme gezielt und lokal an der Form einbringen zu können. Danach folgten Versuche bei Western Approach vor Ort mit einem portablen Infrarot-System. Diese seien so erfolgreich gewesen, dass ein Prototyp geliefert wurde. Schließlich wurde der Prototyp durch ein produktionsreifes System mit einer Nennleistung von 465 kW ersetzt, welches aus drei Sektionen besteht, die jeweils sieben einzeln regelbare Zonen enthalten, um so die Oberflächenerwärmung auch an diesen extrem großen Bauteilen präzise und gleichmäßig steuern zu können