Leichtbau auf den Punkt: Ein reproduzierbarer Prozess überführt thermoplastische Mikrosphären mit rund 0,02 g/cm³ in ultraleichte Flügelkerne für Sandwichstrukturen.
Expandierte thermoplastische Mikrosphären sollen als Kernmaterial das Gewicht von Tragflächen für Flächenflugdrohnen reduzieren. Mit einer Dichte von rund 0,02 g/cm³ liegen sie unter heute häufig eingesetzten Kernmaterialien mit etwa 0,03 bis 0,05 g/cm³. Gleichzeitig lassen sich mit dem Material feine Rippen, schmale Stege und komplexe Geometrien abbilden.
Der Flügelkern bildet den inneren Aufbau der Tragfläche. Durch das anschließende Laminieren mit Deckschichten aus Glas- oder Kohlenstofffasern entsteht eine leichte und hochfeste Sandwichstruktur. Das Kernmaterial soll dabei eine hohe Druckstabilität sowie gute Rückstelleigenschaften nach lokalen Belastungen bieten.
Das Unternehmen BBG hat für die Verarbeitung der Mikrosphären einen reproduzierbaren Fertigungsprozess entwickelt. Die Bauteilqualität hängt dabei vom präzisen Dosieren und Mischen der Ausgangskomponenten ab. Ebenso entscheidend sind definierte Temperaturverläufe und eine wiederholgenaue Prozessführung während des Expandierens.
Erste Prototypen sind ausgeliefert und das Unternehmen betreibt eine Pilotfertigung. Sie dient dazu, den Prozess weiter zu industrialisieren und die wirtschaftliche Herstellung mittlerer Stückzahlen vorzubereiten.
Als nächsten Schritt sollen vor allem Dosieren und Mischen automatisiert werden. Dafür sollen Technologien aus anderen Industriezweigen, etwa der Medizintechnik, auf die Anforderungen der expandierbaren thermoplastischen Mikrosphären übertragen werden. Die Fertigung ist modular ausgelegt und soll sich später auf höhere Produktionsvolumina skalieren lassen.
Neben Flächenflugdrohnen sind Anwendungen in der Luftfahrt, bei weiteren unbemannten Flugsystemen und in industriellen Leichtbaustrukturen mit Sandwichaufbau denkbar.
Bild oben: Anhand des ultraleichten Flügelkerns für eine Flächenflugdrohne entwickelte und validierte das Unternehmen den manuellen Fertigungsprozess. Der Demonstrator dient nun als Referenzanwendung für die weitere Prozessstabilisierung und die geplante Automatisierung. (Quelle: BBG)
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