In der Produktion heutiger Flugzeuge auf Verbundwerkstoffbasis spielen duroplastische Polymermatrices immer noch eine dominierende Rolle. Um Bauteile aus solchen Werkstoffen – insbesondere im Aufbau der Rumpfstruktur – fügen zu können, ist der Einsatz zusätzlicher Verbindungselemente oder Klebverbindungen unvermeidlich. Dadurch ergeben sich nicht nur höhere bewegte Gesamtmassen, sondern auch zusätzliche Anforderungen an die Vorbehandlung der Oberflächen. Im Gegensatz dazu ermöglichen thermoplastische Materialien Füge- und Umformprozesse, die auf deren Wiederaufschmelzbarkeit basieren, wodurch Verbindungen im Monomaterial-Design realisierbar werden. Advanced Laser in-situ Joining (AL-IN) stützt sich bei der Fügung von großvolumigen Flugzeugrumpfstrukturen mittels kontinuierlicher Co-Konsolidierung auf genau diese Materialcharakteristik.
Das generelle Verfahrensprinzip ist vergleichbar mit aktuellen Ablageprozessen wie Automated Tape Laying (ATL) oder Automated Fiber Placement (AFP), mit einem grundlegenden Unterschied: Während die bekannten Ablageverfahren schmale, einlagige und unidirektional verstärkte Ausgangsmaterialien (sog. Tapes) verwenden, ermöglicht AL-IN die Applikation und sofortige Co-Konsolidierung von mehrlagig multidirektional verstärkten Thermoplast-Laminaten mit bis zu 6 vorkonsolidierten Lagen. Aktuell sind Laminatbreiten von 240 mm realisierbar, die erzielbaren Festigkeiten liegen dabei im Bereich einer vergleichbaren, diskontinuierlichen Heißpressen-Co-Konsolidierung.
Referent: Eric Pohl, Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
