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Nachhaltige Kursveränderer Forscher entwickeln thermoplastische Sandwiches für Flugzeugruder

Quelle: Fraunhofer IMWS 3 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
GGB Heilbronn GmbH
Treston Deutschland GmbH
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Sandwichstrukturen mit thermoplastischem Wabenkern lassen sich nach Ansicht des Fraunhofer-IMWS effizienter und günstiger zu Rudern verarbeiten. Sie sind dann auch noch gut recycelbar ...

Das ist ein Halbzeug aus mit Carbonfasern verstärkten, thermoplastischen Deckschichten und einem Wabenkern aus dem Hochleistungs-Kunststoff PEI. Damit gelang es Forschern am Fraunhofer IMWS das Thema Flugzeugruder zukunftsweisend zu verändern ...(Bild: Econcore / Thermhex)
Das ist ein Halbzeug aus mit Carbonfasern verstärkten, thermoplastischen Deckschichten und einem Wabenkern aus dem Hochleistungs-Kunststoff PEI. Damit gelang es Forschern am Fraunhofer IMWS das Thema Flugzeugruder zukunftsweisend zu verändern ...
(Bild: Econcore / Thermhex)

Faserverbundkunststoffe (FVK) in Sandwich-Bauweise sind im Flugzeugbau seit Jahrzehnten etabliert und werden unter anderem für Steuerflächen (etwa das Seitenruder) eingesetzt. Als Verstärkung werden etwa Carbonfasern verwendet. Solche Bauteile sind bekanntlich im Vergleich zu Aluminium extrem leicht und halten dennoch die Strömungsbelastungen bei Kursänderungen aus. Bisher wurden jedoch fast ausschließlich duroplastische (oder duromere) FVK in Kombination mit Wabenkernen aus Aramidfaltpapier dafür herangezogen, die eine hexagonale Zellstruktur zeigen. Diese Materialien sind aber recht komplex in der Herstellung, sehr arbeitsintensiv, was sie teuer macht, und sie sind nur begrenzt recycelbar. Angesichts steigender Produktionszahlen, strengerer Umweltanforderungen und der Notwendigkeit einer stärkeren Automatisierung wegen des Fachkräftemangels rückten deshalb FKV mit thermoplastischer Kunststoffbasis zusehends in den Vordergrund, erklären Forscher vom Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) aus Halle an der Saale. Um die Forschung daran zu unterstützen, gibt es nun das Teilprojekt „EcoRudder“, an dem das IMWS mitwirkt.

PEI heißt die thermoplastische Basis für neue Flugzeuruder

Im Rahmen des von Airbus geleiteten Forschungs- und Entwicklungsprojekts „Faster-H2“ im Rahmen des EU-Förderprogramms „Clean Aviation“ untersuchte man im Teilprojekt eben den Einsatz von thermoplastischen Wabenkern-Sandwich-Strukturen für das Seitenruder von Verkehrsflugzeugen. „Wir wollten zeigen, dass thermoplastische Sandwich-Strukturen nicht nur nachhaltiger sind, sondern auch die hohen mechanischen Anforderungen im Flugzeugbau erfüllen können“, kommentiert Dr.-Ing. Ralf Schlimper, Projektverantwortlicher am IMWS. Sein Institut, Airbus, die Technische Universität Dänemark (DTU) und der Wabenkernentwickler Econcore untersuchten dabei die Einsatzmöglichkeiten eines Wabenkerns aus dem Hochleistungs-Kunststoff Polyetherimid (PEI) mit einer speziellen hexagonalen Zellgeometrie, wie es weiter heißt. Der Wabenkern wird dabei in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt und mit Carbonfasern verstärkten thermoplastischen Kunststoff-Deckschichten (CFK-Deckschichten) kombiniert. Diese – im kalten Zustand vorverfestigten – Sandwich-Halbzeuge bilden dann die Grundlage für eine weiterführende, wie betont wird, hochproduktive Bauteilfertigung.

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