Mit einem Software-Tool, das im Clean Sky 2 Projekt „Eladine“ entwickelt wurde, lassen sich unerwünsche Verformungen und das ungleichmäßige Schrumpfen von Verbundwerkstoffstrukturen im Herstellprozess vorhersagen. Denn diese verursachen Spannungen im Produkt, die dessen Lebensdauer verkürzen und zudem den Einbau im Flugzeug wegen mangelhafter Passform erschweren.
Die unerwünschten Effekte im Herstellprozess – auch bekannt als Spring-in-Effekte – sind hauptsächlich auf die Unterschiede beim Abkühlen der Materialien (Kohlenstofffasern und Harzmatrix) während des Aushärtens zurückzuführen. Das Software-Tool berechnet das voraussichtliche Ausmaß der Schrumpfung und passt die Werkzeuggeometrie daraufhin an. So kann das Verbundwerkstoffbauteil nach dem Aushärten schrumpfen – und stabilisiert sich damin in den korrekten Abmessungen.
Sonia de la Cierva (Quelle: Clean Aviation)
„Im Projekt wurde ein zuverlässiges und kostengünstiges Softwaretool für die Verformung von Verbundwerkstoffen validiert, das zu einem besseren Verständnis des thermischen, chemischen und mechanischen Verhaltens der Werkzeuge und der Teile während des Aushärtungsprozesses beiträgt und das Spring-in-Phänomen korrekt vorhersagt. Das tiefere Verständnis des Effekts ist der Schlüssel zur Optimierung der Herstellungsparameter und der Qualität der Bauteile, was zum Optimieren des Herstellungsprozesses und letztlich auch zur Kostensenkung führt.“ Sonia de la Cierva, Projektleiterin bei Clean Aviation
Das Projekt verfolgte zwei parallele Entwicklungsstränge: eine Reihe von Versuchen, die sich mit dem Herstellen, der Prozessüberwachung, der Bewertung kleiner Testmuster zur Überprüfung des Materialverhaltens und dem Herstellen einer kleinen Demonstrationsanlage befassten. Die zweite Aufgabe war, eine numerisches (Software-)Simulationswerkzeug zu entwickeln, das von den kleinen Probebauteilen bis hin zu einem sieben Meter langen Flügelkasten in Originalgröße berechnen kann. (Anm. der Red: Der Flügelkasten ist eine Struktur, die die Tragflächen mit dem Flugzeugrumpf verbindet.)
Eladine war Teil des Clean Sky 2-Projekt Opticoms (Optimised Composite Structures for Small Aircraft), das darauf abzielte, die wiederkehrenden Kosten der Kleinserienfertigung in der Verbundstoffherstellung zu senken. Das Projekt hatte eine Laufzeit von September 2019 bis Februar 2022 und verfügte über ein Budget von rund 750.000 Euro, die vollständig durch EU-Mittel gedeckt wurden. Koordiniert wurde das Projekt INCAS – Nationales Institut für Luft- und Raumfahrtforschung „Elie Carafoli“ (Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare Aerospațială Elie Carafoli) und von der Asociación de Investigación Metalúrgica del Noroeste (AIMEN), Spanien, unterstützt.
Bild oben: Beispiel einer Berechnung mit dem Software-Tool (Quelle: Incas)
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