Weltweit größte CFRTP-Flugzeugzelle erfolgreich hergestellt und montiert
In einem aktuellen Durchbruch hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) gemeinsam mit seinen Partnern die Fertigstellung des Thermoplast-Composite-Airframe-Demonstrators (MFFD) bekannt gegeben. Dies stellt einen bedeutenden Meilenstein mit der Verbindung des oberen und unteren Teils der Flugzeugzelle mit den Maßen 8×4 Meter und der anschließenden Integration mit dem Kabinenobermodul am Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung in Hamburg dar.
Das MFFD ist die weltweit größte Flugzeugkomponente aus kohlenstofffaserverstärktem thermoplastischem Verbundwerkstoff (CFRTP) und demonstriert einen automatisierten Herstellungsansatz für Flugzeugzellen aus thermoplastischem Verbundwerkstoff im Maßstab 1:1. Die in dieser Initiative eingesetzten Materialien und Techniken sollen das Strukturgewicht um etwa 10 % reduzieren und die Kosten bei schnellen Produktionsprozessen um einen ähnlichen Betrag senken.
Im Rahmen des Projekts „Smart MULTIFUNCIAL Integrated Thermoplastic Composite Airframe“ (STUNNING) wurde die untere Flugzeugzelle aus thermoplastischem Verbundwerkstoff unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen in einem Autoklaven ausgehärtet. Dieser Prozess wurde von einem Gemeinschaftsteam durchgeführt, zu dem GKN Fokker, Diehl Aviation, das Niederländische Luft- und Raumfahrtzentrum (NLR) und die Technische Universität Delft gehörten.
Die obere Flugzeugzelle wurde unter der Leitung eines Konsortiums bestehend aus Premium Aerotec, Airbus, Aernnova und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt mithilfe von Faserbandverlegungs- und In-situ-Konsolidierungsprozessen hergestellt. Sowohl die Ober- als auch die Unterschale sind hochgradig vorintegriert und verfügen über ein Design mit minimalen Nieten, was zu einer Gewichtsreduzierung von 10 % im Vergleich zu herkömmlichen Flugzeugzellen führt.
Nach dem erfolgreichen Projekt „Automated Cabin and Cargo Lining Assembly Methods“ (ACCLAIM) im Jahr 2021, bei dem es um eine automatisierte Kabinenmontageplattform im Maßstab 1:1 ging, stellt das MFFD das zweite große Clean Sky 2-Demonstrationsprojekt dar, an dem sich das Fraunhofer-Institut beteiligt hat maßgeblich dazu beigetragen. Die MFFD-Flugzeugzellenkomponenten aus thermoplastischem Verbundwerkstoff wurden zur endgültigen Integration des Kabinenobermoduls an das Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) in Hamburg geliefert. Die fertig montierte Komponente wird dann für weitere Test- und Validierungsprozesse verwendet.
