Leichtbau auf den Punkt: Eine durchgängige Prozesskette aus Hot Drape Forming und RTM soll die Fertigung großer Composite-Strukturen für die Luftfahrt beschleunigen. Entscheidend sind dabei reproduzierbare Preforms, kontrollierte Harzinjektion und eine präzise Pressenregelung über große Werkzeugflächen.
Großformatige Composite-Strukturen für Flugzeuge sollen künftig deutlich schneller gefertigt werden. In der neuen Anlage im Rahmen des Projekts Compass am Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC) der University of Sheffield werden dafür Preforming, Harzinjektion, Konsolidierung, Aushärtung und Prozessdatenerfassung zu einer durchgängigen Fertigungsumgebung verkettet. Ziel des Projekts ist es, die Prozesszeit ausgewählter großer Composite-Bauteile von derzeit rund 40 auf etwa vier Stunden zu reduzieren.
„Die Eröffnung von Compass zeigt, dass die Hochratenfertigung großer Composite-Strukturen für die Luftfahrt keine reine Zukunftsvision mehr ist.“
Alexander Wiesner, Executive Vice President und Head of Global Sales & Marketing, Langzauner.
Das Unternehmen Langzauner liefert dafür zwei zentrale Anlagen: einen großformatigen Hot Drape Former und eine hydraulische RTM-Presse mit 24.000 KN (2.400 t) maximaler Presskraft. Die Presse besitzt eine Werkzeugfläche von 10.500 × 3.500 Millimetern und ist für Werkzeuge bis 180 Tonnen ausgelegt.
Die Prozesskette beginnt beim Preforming. Im Hot Drape Former werden Composite-Materiallagen mit Temperatur, Vakuum und Formdruck dreidimensional an die Werkzeuggeometrie angepasst. Der kontrollierte Formprozess soll Faltenbildung, Bridging und unkontrollierte Faserverschiebungen reduzieren und reproduzierbare Preforms für den anschließenden RTM-Prozess bereitstellen.
In der RTM-Presse wird Harz in die trockene Faserstruktur injiziert. Anschließend werden die Bauteile konsolidiert und ausgehärtet. Bei Werkzeugen dieser Größenordnung müssen Presskraft, Bewegung und Parallelität über die gesamte Fläche kontrollieren werden können. Dafür nutzt die Presse einzeln geregelte Hydraulikzylinder und eine aktive Parallelitätsregelung im Hundertstelmillimeterbereich. Auch asymmetrische Belastungen sollen sich damit ausgleichen lassen.
Zur RTM-Ausstattung gehören Gap Injection und eine zweiachsige Werkzeugrotation. Die Anlage zeichnet Maschinen- und Fertigungsparameter auf und bindet sie über IIoT-Schnittstellen in übergeordnete Systeme ein. So lassen sich Zusammenhänge zwischen Preforming, Harzfluss, Konsolidierung, Pressenparametern und Bauteilqualität untersuchen.
Das Projekt Compass soll im Rahmen der Forschungsplattform Materialien, Prozesse und Automatisierungslösungen unter industrienahen Bedingungen erproben und Voraussetzungen für höhere Produktionsraten großformatiger Composite-Luftfahrtstrukturen schaffen.
Bild oben: Die 2.400-Tonnen-RTM-Presse in der Compass-Anlage am AMRC in Sheffield ist für integrale Flugzeugstrukturbauteile ausgelegt. (Quelle: Langzauner)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
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