Schnellere Produktion von CFK-Flügeln

Bislang ist die Herstellung von Tragflächen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) noch recht aufwändig und zeitintensiv, weil nur ein Roboter Schicht für Schicht der Kohlenstofffasern übereinanderlegen kann. Im Drei-Schicht-Betrieb dauert das bis zu sieben Tage. DLR-Wissenschaftler am Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie in Stade haben Ende 2017 demonstriert, wie zwei parallel arbeitende Roboter kollisionsfrei die Produktionszeit deutlich reduzieren können.

In Zusammenarbeit mit Airbus/CTC, Fraunhofer IFAM und Fibretech Composites wurde erstmals ein Verfahren angewendet, bei dem zwei Robotereinheiten auf derselben Schiene mit überlappenden Arbeitsbereichen gleichzeitig Fasern auf ein Flügelschalenwerkzeug ablegten. "Das hat uns im ersten Anlauf eine Zeitersparnis von 38 Prozent eingebracht und ist noch weiter ausbaufähig", so Jan Stüve, Leiter der Abteilung Verbundprozesstechnologie am DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik.

Für die Versuche des Verbundprojekts EWiMa (Efficient Wing Cover Manufacturing) hatten die Forscher ein vollständiges Flügelschalenmodell mit einer Grundfläche von 15 Quadratmetern und einer Spannweite von acht Metern konzipiert, das alle Merkmale eines zukünftigen CFK-Flügels für Kurz- und Mittelstreckenflugzeuge besitzt. Ein fertiger Flügel beseteht aus Ober- und Unterschale.

Nach der Faserablage muss ein CFK-Flügel noch in einem großen Autoklaven unter hohem Druck und großer Hitze ausgehärtet werden. Auch dafür habe man einen Weg gefunden, um die Produktionszeit weiter zu reduzieren: Das unter der Flügelschale liegende Formwerkzeug wurde beheizbar gemacht, anstatt die Flügelschale im Autoklaven lediglich von oben zu beheizen. Mit dieser Technik sei es möglich, die Flügelschale je nach Dicke sehr zielgerichtet aushärten zu lassen.