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Nachhaltige Kursveränderer

Forscher entwickeln thermoplastische Sandwiches für Flugzeugruder

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Anbieter zum Thema

Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
GGB Heilbronn GmbH
Treston Deutschland GmbH
technotrans SE

Spezialverfahren erlaubt nacharbeitsfreie Sandwich-Umformung

Die Sandwich-Platten wurden mit der am IMWS entwickelten Thermoplastic Sandwich Moulding Technology (TSM) weiterverarbeitet. Dieser Prozess ermöglicht es, thermoplastische Sandwichstrukturen in einem 1-stufigen Prozess bei gleichzeitiger gezielter Herstellung funktionsrelevanter Bereiche umzuformen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fertigungsverfahren, die mehrere Prozessschritte und manuelle Nachbearbeitung erfordern, ist bei TSM eine weitgehend automatisierte Verarbeitung mit kurzen Zykluszeiten charakterisierend, wie die Forscher anmerken. Dabei wird das thermoplastische Sandwich-Material über die Schmelztemperatur der CFK-Matrix erhitzt und dann entsprechend der Bauteilkontur per Thermoformen verarbeitet. In den tragenden Bereichen bleibe dabei der PEI-Wabenkern strukturell intakt, sodass die gute Steifigkeit und Belastbarkeit des Sandwichs erhalten bleibe. In definierten Rand- und Verbindungsbereichen kann der Wabenkern jedoch selektiv eingeschmolzen werden. So ließen sich auslaufende Rampen, Kantenverstärkungen oder massivere Zonen für spätere Füge- und Befestigungspunkte integrieren – eine wesentliche Voraussetzung für den Einsatz in komplexen Luft- und Raumfahrtstrukturen, wie etwa Seitenruderschalen.

Prototyp beweist Einsatztauglichkeit thermoplastischer Sandwiches

Ein Segment als Prototyp eines Seitenruders, das im Rahmen von „EcoRudder“ hergestellt wurde, demonstriert, wie betont wird, das Potenzial der Ruderalternative aus thermoplastischem CFK-Sandwich. Der Demonstrator hat Sandwichschalen, die zusammen mit einem Segment eines originalen, lastaufnehmenden Holms aus CFK zu einem 1,5 Meter hohen Abschnitt des Ruders integriert sind. Weil zukünftige Flugzeugprogramme außerdem Materialien erforderten, die Leichtbauweise, Nachhaltigkeit und industrielle Herstellbarkeit kombinieren können, habe das Projekt wichtige technologische Grundbausteine dafür gesetzt. Das Rudersegment wurde darüber hinaus mit einer speziellen multi-axialen Prüfvorrichtung im DTU Structural Lab unter realistischen Betriebsbedingungen sowohl auf Biege- als auch auf Torsionsbeanspruchung getestet. Die Versagensmechanismen der thermoplastischen Rudermaterialien wurden zusätzlich im Rahmen eines damit verbundenen Doktorandenprojekts an der DTU gründlich untersucht, wobei auch die Widerstandsfähigkeit gegen Schlagschäden offensichtlich positiv bewertet wurde.

Bildergalerie

(Die Ergebnisse des Forschungsprojekts und des Demonstrators werden vom 10. bis 12. März 2026 auf der JEC Composites Show an den Messeständen von Econcore (Stand 6P108) und dem IMWS (Stand 5L142) vorgestellt. Ein ausführlicher technischer Austausch über neuartige Verbundwerkstoff-Sandwich-Technologien findet dann noch am 5. und 6. Mai 2026 auf der Composite Sandwich Conference in Halle statt.)

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