Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an Verbundwerkstoffen bei 22 %, beim modernen A350 XWB sind es bereits über 50 %. Hier bestehen große Teile des Rumpfes und der Tragwerke aus CFK. Nur bei den Flugzeugrädern hat sich seit mehr als 30 Jahren wenig in Richtung Leichtbau bewegt.
„Unser Institut konnte bereits für den Bereich Automotive belegen, dass sich durch die Substitution von Metall- durch CFK-Räder ein vielversprechendes Leichtbaupotential aufzeigt.“
(Jens-David Wacker leitet das Forschungsprojekt am Fraunhofer LBF)
Flugzeugräder müssen hohe statische, dynamische und thermische Belastungen ermüdungsfrei ertragen. Bisher sind Flugzeugräder aus Aluminiumschmiedekomponenten, die bis 100 kg wiegen können.
In Darmstadt sollen für ein leichtes Flugzeugrad aus CFK zuächst alle Anforderungen definiert werden: auftretende Beanspruchungen, Bauraumspezifikation und Schnittstellen zum Reifen und der Lagerung.
Der zweite Schritt ist die Konzeptentwicklung. Für die Konzeptfindung einer optimalen Leichtbaustruktur untersuchen die Wissenschaftler geometrische Konzepte und bewerten diese bezüglich ihrer Steifigkeit gegenüber den Belastungen Radiallast, seitliche Last, Reifendruck und überlagerten Lastfällen. Eine Topologieoptimierung des Systems bestätigt anschließend das Ergebnis.
Bei der Entwicklung von Bauteilen aus Faserverbund ist eine Auseinandersetzung mit den möglichen Herstellverfahren und Materialien schon früh im Entwicklungsprozess wichtig, da diese entscheidende Fertigungsgrenzen mit sich bringen.
„Für die Herstellung des Flugzeugrads streben wir das Resign Tranfer Molding (RTM) an. Dieses Verfahren bietet viele Vorteile hinsichtlich einer möglichen automatisierten Fertigung, der Erzeugung komplexer Bauteilgeometrien und der Realisierung hoher Laminatqualitäten.“
(Jens-David Wacker leitet das Forschungsprojekt am Fraunhofer LBF)
Im Projekt sollen insgesamt zehn Prototypen des Flugzeugrads hergestellt werden. Zur Verifizierung der Bauteilauslegung wird das Fraunhofer LBF die Prototypen unter den für ein Flugzeugrad vorgesehenen Zertifizierungsversuchen testen.
Das Projekt ist nicht neu, es erschien bereits 2017 im Jahresbericht des Fraunhofer LBF.
Quelle und weitere Infos: Fraunhofer LBF, Plasticker, Kunststoffe, Flugrevue
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