OSFIT

Das Bestreben lag darin, einen hochautomatisierten Herstellungsprozess für CFK-Flugzeugspante mit Thermoplast Matrix zu entwickeln. Durch Integralbauweise wurden Kosten und Zeit in der Fertigung eingespart.

Im Luftfahrtforschungsprojekt OSFIT wurde die Fertigbarkeit von Thermoplast-Integralbauteilen am Beispiel eines Flugzeugspants untersucht. 2D-Tape-Preforms aus CF/PEEK – hergestellt im Automated Fiber Placement – wurden im Thermoformverfahren zu C-Spanten umgeformt. Dreidimensionale Versteifungselemente wurden mittels Schmelzfügen (Spritzgießen und Co-Konsolidieren) an die Innenseite der Spante zur Erhöhung der Beulsteifigkeit angebracht. So fallen aufwendige Montageprozesse von Einzelteilen weg, sodass Herstellungskosten eingespart werden. Die Verwendung von Thermoplasten statt etablierten Duroplasten bietet neben den Vorteilen in der Verarbeitung viele Möglichkeiten im Recycling. Im Laufe der Projektlaufzeit von 4 Jahren (2018-2021) untersuchte das IVW die Co-Konsolidierung zwischen den Versteifungselementen als Werkzeugeinleger und der Tape-Preform während des Thermoformens von Coupon- bis Bauteilebene. Zielgrößen dabei waren der Konsolidierungsgrad der Tape-Preform und die Festigkeit der Fügezone. Zur Unterstützung der Auswahl an Prozessparametern wurde der Umformvorgang simuliert und im Zuge dessen auch Spring-In Effekte berücksichtigt. Zudem wurde ein Endeffektor zum Applizieren von CF/PEEK entwickelt, um Spaltmaßtoleranzen auszugleichen.