Verbazingwekkende thermoplastische composieten

Kerntip: Nieuwe technologieën en materialen versnellen een heroverweging van de productie van vliegtuigconstructies.

Nieuwe technologieën en materialen versnellen een heroverweging van de productie van vliegtuigconstructies.

Het casco is lichter en sneller

De romp biedt plaats aan meer dan alleen passagiers en vracht. Het bevat ook essentiële elektrische, mechanische, pneumatische en hydraulische systemen. Het installeren van de systemen nadat de romp is voltooid, verhoogt de productiekosten en tijd. Het systeem is ook zwaar. De lichtere, gemakkelijker te produceren romp van thermoplastisch composiet helpt deze nadelen te compenseren.

Thermoplastische bekleding kan dit bereiken, vooral omdat het grote aantal bevestigingsmiddelen dat nodig is om traditionele metalen rompdelen bij elkaar te houden niet langer nodig is, of het benodigde aantal veel kleiner is.

Thermoplastische composieten, wat staat voor koolstofvezelversterkte thermoplastische polymeercomposieten (CFRTP), kunnen bij hoge temperaturen worden gegoten. Vervolgens wordt het afgekoeld en uitgehard. Als typische rompsegmenten slim worden geïntegreerd met cabine- en vrachtonderdelen, kan de introductie ervan resulteren in een structurele gewichtsbesparing van meer dan 10% per vliegtuig.

CFRTP-composieten bieden ook een directer voordeel: ze zijn gemakkelijker te hergebruiken en te recyclen dan metalen of koolstofvezelonderdelen.

Vooraf geïnstalleerde modules

Terug naar ons magazijn. De MFFD bestaat uit twee halfcilindrische granaten, of modules, die de romploop vormen. De onderste modules zijn vooraf uitgerust met systemen en bedrading; Er staan enkele cockpitmarkeringen op.

Aan de pure productiekant maakt thermoplastische bekleding het mogelijk deze modules te assembleren met behulp van nieuwe methoden, die elk op de MFFD worden getest. De schaal wordt bijvoorbeeld met elkaar verbonden door geautomatiseerd ultrasoon- of laserpuntlassen, in plaats van aan elkaar geklonken. Hierdoor ontstaat er een relatief stofvrije omgeving voor montagemedewerkers.

De vloer van het onderste rompmodel wordt vervolgens op zijn plaats vastgezet door middel van automatisch geleidingslassen.

Tegen eind 2024, wanneer het project eindigt, heeft het MFFD zijn doelstellingen voor gewichtsreductie daadwerkelijk overtroffen en is het kostenneutraal vergeleken met metalen romplopen. Ruim 40 technische ‘specialiteiten’ zijn op hoog niveau getest, variërend van kleinschalige micromechanica (de studie van het gedrag van composietmaterialen) tot nieuwe soorten armaturen, gereedschappen en geavanceerde lastechnieken zoals hierboven beschreven.

De ontwrichtende aanpak van het MFFD zou het mogelijk kunnen maken om CFRTP-composiet casco's te vervaardigen met een snelheid van 100 stuks per maand, wat het streefcijfer is voor toekomstige vliegtuigen met één gangpad. Naast de economische voordelen zullen de geavanceerde architectuur, het lagere gewicht en de hogere productiesnelheid van het nieuwe casco de uitstoot tijdens de levenscyclus helpen verminderen, in lijn met de doelstellingen van Clean Skies 2.

Een Europees succesverhaal

Sinds de voltooiing ervan heeft de demonstrator verbleven in het ZAL Applied Aeronautical Research Center in Hamburg. Het werd feitelijk geassembleerd in het Fraunhofer Instituut nabij Stade. Airbus heeft uitgebreide faciliteiten in beide Duitse steden. De innovatie van MFFD is een volledig Europees succesverhaal. Airbus is een van de dertien belangrijke partners waaruit het consortium bestaat, waaronder Saab, GKN Fokker, het Duitse lucht- en ruimtevaartlaboratorium DLR, de Technische Universiteit Delft en een onderaannemer.

"Als de academische wereld, onderzoekscentra en spelers uit de industrie verenigd zijn rond een gemeenschappelijk doel, is MFFD een geweldig voorbeeld", zegt York Roth, hoofd van het Clean Skies 2 jumbo-platform bij Airbus. "Eén speler alleen zou nooit een grote demonstratierompcilinder van deze complexiteit kunnen leveren."

Clean Skies 2-project

Thermoplastische composietenRompsectie Demonstrator

①Thermoplastische koolstofvezelcomposietmaterialen

②Geavanceerde materialen, methoden en gereedschappen