Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCVDas durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogrammes VII-1 geförderte Verbundvorhaben HEMERA zielt auf die Entwicklung und Validierung von Herstellverfahren für große, einfach gekrümmte und stringerversteifte Rumpfpaneele ab. Im Fokus steht die prototypische Fertigung dieser Paneele aus duromerem CFK (Thermoset). Übergeordnetes Ziel ist es, Faserverbundwerkstoffe für eine zukünftige Hochratenproduktion von mehr als 70 Flugzeugen pro Monat zugänglich zu machen und dabei ein signifikantes Gewichtsreduktionspotenzial zu realisieren. Bis Projektende soll die technologische Reife der Prozesse erhöht und deren Eignung für eine Serienproduktion nachgewiesen werden.
HEMERA – Herstellverfahren für einfach gekrümmte stringerversteifte Rumpfhäute für hohe Fertigungsraten
Leistungsfähige und effiziente Luftfahrtstrukturen
Um die ambitionierten Klimaziele der Luftfahrt zu erreichen, müssen zukünftige Flugzeuggenerationen deutlich leichter und nachhaltiger gebaut werden. Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) bieten hier ein enormes Gewichtsreduktionspotenzial. Bestehende Fertigungsprozesse für große, stringerversteifte Rumpfschalen sind jedoch oft zu langsam, kosten- und energieintensiv, um die angestrebten Produktionsraten von über 70 Flugzeugen pro Monat zu realisieren. Es fehlt an industrialisierten, hochautomatisierten Prozessketten, die eine ressourcenschonende und toleranzarme Fertigung von CFK-Paneelen in der erforderlichen Taktzeit zu ermöglichen.
Hocheffiziente Prozessketten für einfach gekrümmte Rumpfschalen
Die Arbeiten im Verbund beinhalten die folgenden Aktivitäten: Entwurfsanforderungen, hochratenfähige Stringerfertigung, hochratenfähige Hautfertigung sowie Test und Validierung. Zentrale Schlüsseltechnologien sind die Entwicklung einer kontinuierlichen Stringerfertigung sowie innovative, konvexe Ablagewerkzeuge (Male Moulds), die eine Integration der Stringer schon während der Hautablage bei hohem Automatisierungsgrad erlauben. Durch begleitende Strukturtests und die Herstellung von Großkomponenten (Validatoren) wird die technologische Umsetzbarkeit, Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit der Prozessketten validiert.
Beitrag der Fraunhofer-Institute
Das Fraunhofer IGCV und das Fraunhofer IFAM adressieren im Verbundvorhaben »HEMERA« die anwendungsspezifische Erforschung von hochratenfähigen Preforming-Technologien und von formadaptiven Werkzeugen/Folien-Stützkernen für die kontinuierliche und trennmittelfreie Herstellung von Stringer-Preforms. Diese sollen im Nachgang für die integrative Hautfertigung genutzt und im Co-Curing-Prozess mit der Außenhaut gefügt werden. Weiterhin wird der Einsatz von inline-fähigen und KI-gestützten Qualitätssicherungskonzepten für CFK-Leichtbaustrukturen untersucht. Die zu entwickelnden Prozesse und Technologiebausteine werden im Rahmen des Projektes durch die Fertigung und den Test von repräsentativen Funktionsmustern mit steigendem Komplexitätsgrad im Labormaßstab validiert. In Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern wird die Skalierbarkeit und der industrielle Transfer bewertet.