SPARTA - Spantfertigung im Resin Transfer Molding für Luftfahrt Anwendungen

Das Projekt SPARTA Tooling umfasst die Entwicklung eines kosten- und energieeffizienten, automatisierten RTM-Produktionsprozesses (RTM resin transfer molding) für Flugzeugrumpfrahmen. Der große Vorteil des Prozesses ist die Möglichkeit der Automatisierung, und der Möglichkeit zur Herstellung in Großserie.

Kurzbeschreibung

Motivation

Hinsichtlich Zukunft der Luftfahrt zeichnen sich zwei klare Trends ab: Erstens das zunehmene Luftverkehrsaufkommen, dass zu Kapazitätsengpässen bei der Produktion führen kann. Zweitens  die zunehmene Nachfrage nach schnelleren, leichteren und billigeren Flugzeugen.

Die aktuelle Wandel des Materialeinsatzes für den Flugzeugrumpf von Aluminium in CFK erfordert eine Anwendung von ebenso CFK bei strukturellen Bauteile des Rumpfes, wie Rahmen und Stringer. Aktuelle Prozesse zeigen, dass die Herstellung von Profilen in Carbon Composite machbar ist, aber im Gegensatz zu den Gewichtsvorteilen sehr ineffizient in Bezug auf Kosten und Aufwand ist.

Ziele

  • Forschung zu Produktionstechnologien bei Bauteilfamilien (Rahmen, Rippen)
  • Reduzierung von Prozesskosten, Energieverbrauch und manuellen Fertigungsschritten
  • Transfer eines automatisierbaren Prozesses aus der Automobilindustrie 
  • Verwendung von 2-komponentigen, isothermen Hochdruck-RTM-Prozessen für Luft- und Raumfahrtanwendungen

Inhalt

Mit Blick auf die anlaufenden Programme A-350, Boeing 787 und die Entwicklung der neuen Generation von Single-Aisle-Flugzeugen wie A-320neo, A-30X, Boeing 777, Embraer E-Jets befasst sich SPARTA tooling mit einem dringlichen Thema der modernen CFK-Frame-Produktion.

Wenn die Fertigung dieser Flugzeuge auf den prognostizioerten Bedarf von 40ac/Monat ansteigt, muss Automatisierung in die Produktionslinien integriert werden. Da Automatisierung bereits mit hochmodernen Produktionsprozessen erreicht wird, werden für die Jahre 2020+ neue Verfahren entwickelt werden müssen.

Der Automotive-Ansatz zeigt Potenziale für integrierte, automatisierte und optimierte Serienprozesse und das Potenzial, auf Basis von RTM-Prozessen bis zu 10.000 bis 100.000 Bauteile pro Jahr zu erreichen. Jedoch bleibt die Herausforderung, kosten-, energie- und zeiteffizienten Prozesse mit den hohen Qualitätsanforderungen der Luft- und Raumfahrtstruktur in Einklang zu bringen.

Methodik

Als Unternehmen, das sowohl an Automobil- als auch an Luftfahrtprojekten arbeitet, begann ALPEX mit diesem Projekt die Zusammenführung dieser beiden Branchen. Mit dem Partner Airbus Helicopters (Doors Systems) und dem österreichischen Spezialisten für Verbundwerkstoffe (AAC) wurden RTM-Prozesse entwickelt und und mit validiert. Von der einfachen 1-Komponenten-Niederdruck-RTM bis hin zur automobilen 2K-Hochdruck-RTM, hier wurden Technologien für die Luft- und Raumfahrtfertigung mit Anwendung A-350-Türrahmen entwickelt.

Ergebnis am Ende des Projekts

SPARTA hat 4 Resultate:

  1. Entwicklung des Fertigungssystems und einer Technologie, die derzeit im Türsystem A-350 implementiert sind.
  2. Entwicklung und spätere Zertifizierung eines isothermen RTM-Zyklus mit Hexcels RTM 6 mit kürzeren Zykluszeiten (-50%) geringeren Werkzeugkosten durch die Verwendung von konventionellem Stahl anstelle von INVAR (-50%) und verbesserter Qualität.
  3. Entwicklung für 2-Komponenten-Harzsysteme zur Verbesserung der Fertigungsmöglichkeiten und Reduzierung unproduktiver Prozessschritte
  4. Entwicklung einer automatisierten, selbstreinigenden Hochdruckeinspritztechnologie für die Luft- und Raumfahrtindustrie

Aviation Forum Austria 2016: Sparta

Projektbeteiligte

Funding program: TAKE OFF