ZEUS

Thermoplastische Faserkunststoffverbunde (TP-FKV) werden aufgrund ihrer Vorteile in Hinblick auf Schweißbarkeit und Recycling-Fähigkeit vermehrt für Luftfahrtanwendungen eingesetzt. Innerhalb des ZEUS-Projekts untersucht das IVW daher die Herausforderungen, die sich aus der Verwendung von TP-FKV insbesondere in strukturellen Flugzeugteilen ergeben. Anhand einer komplexen Türumgebung mit thermoplastischen Stringern wird die Machbarkeit und Leistungsfähigkeit dieser Technologie validiert. Die Hauptaufgabe besteht dabei in der Entwicklung einer geschlossenen Prozesskette, die durch Prozesssimulation gestützt wird. Der Gesamtprozess umfasst das Tapelegen, Thermoformen, Co-Konsolidieren und Überspritzen. Gemäß dem Projektansatz wurde das Konzept für eine neuartige Türumgebung entwickelt und durch umfangreiche FEM-Simulationen validiert. Durch die eingesetzte Topologieoptimierung werden insbesondere Versteifungselemente wie z.B. Rippen ausgelegt und so eine leichtbauoptimierte Integralstruktur geschaffen. Zusätzlich ermöglicht die Prozesssimulation die thermische Auslegung und Kompensation der Werkzeuge für eine optimale Druckverteilung und eine Vorhersage der Bauteilqualität und insbesondere des Verzugs. Umfassende Datenaufzeichnungen der realen Referenzprozesse werden zur Qualitätsvorhersage und -kontrolle. Die entwickelte Prozesskette erlaubt auch die lokale Verstärkung und lokale Dickenänderungen der Profile (Abbildung 2), indem die Fügemöglichkeiten, die sich aus der Nutzung von Thermoplasten ergeben, ausgenutzt werden. Darüber hinaus kann durch die Verwendung von TP-FKV und ressourceneffizienten Herstellverfahren der ökologische Fußabdruck reduziert werden.

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung struktureller Bauteile und geeigneter Verarbeitungstechniken zur Herstellung von Hochleistungs-Flugzeugstrukturen, sowie die Digitalisierung der Prozesskette im Hinblick auf Qualitätsvorhersage und –sicherung.