SOPHIA

Im Rahmen des Luftfahrtforschungsprojekts SOPHIA wurde am IVW die Herstellung von Integralschäumen aus thermoplastischen Schaumhalbzeugen untersucht. Durch diese Transformation können die mechanischen Eigenschaften der Schäume verbessert werden, wobei die geringen Gewichte nicht verändert werden. In einem zweistufigen isothermen und isochoren Heißpressprozess wurden die beiden Oberflächen von flächigen Schaumhalbzeugen verhautet. Das Druckverhalten von thermoplastischen Schäumen hängt einerseits von der Verarbeitungstemperatur ab und andererseits haben Schäume eine hohe Isolationswirkung. Diese Eigenschaften können genutzt werden, um eine Verhautung durch die Kompaktierung von Schaumzellen lediglich lokal an den Oberflächen zu erreichen und gleichzeitig einen Schaumkern mit seiner niedrigen Dichte zu erhalten. Um das Materialverhalten im Prozess im Detail zu untersuchen, wurde im Projekt ein Laborprüfstand aufgebaut. Unter Nutzung des kommerziellen FE-Codes LS-DYNA® wurden verschiedene FE-Simulationsmethoden auf ihre Eignung zur digitalen Abbildung des Heizpressprozesses untersucht. Als Grundlage für die Simulation wurden zunächst Spannungs-Dehnungs-Kurven aus isothermen Kompaktierungsprozessen nachgebildet, die Optimierung der Prozessparameter erfolgte dabei durch die Optimierungssoftware LS-OPT®. Aufbauend darauf wurden Simulationsmodelle erstellt, durch die die Kompaktierung und Verhautung der Schäume abgebildet werden kann. Der statische Heißpressprozess wurde in einen kontinuierlichen Heißpressprozess anschließend auf einer Intervallheißpresse überführt. Im Thermoformprozess werden die flächigen Halbzeuge in einem IR-Strahlerfeld erwärmt und schließlich auf einer Umformpresse in die finale Bauteilgeometrie überführt. So kann die effiziente Herstellung von schalenförmigen Bauteilen erreicht werden.

Im Rahmen des Projektes SOPHIA wird eine grundsätzlich neue integrale Schaumbauweise mit thermoplastischer Decklage für Kabinenbauteile am Beispiel der Seitenwand entwickelt.

• Amphenol-Air LB GmbH
• Diehl Aviation GmbH
• Fraunhofer-Institut für Bauphysik
• Institut für Flugzeugbau, Universität Stuttgart
• Neue Materialien Bayreuth GmbH