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Luftfahrtqualifizierte Bauteile

Im Flugzeugbau und Leichtbau sind Faserverbundwerkstoffe unverzichtbar. Mit ihnen können gewünschte Steifigkeiten, Festigkeiten und außerordentliche Korrosionsbeständigkeiten bei gleichzeitig geringem Gewicht realisiert werden.

Die Kenntnis der Werkstoffeigenschaften aber auch deren Grenzen in diesem Bereich ist fundamental für die Dimensionierung und Auslegung von Bauteilen und Strukturen.
Die Nachweise dazu erbringt INVENT in material- und bauweisenspezifischen Qualifikationstest im Rahmen der Bauteilentwicklung.

Airbus 400M „Grizzly“ auf der ILA2012 / HALO Nasenmast (Bild © DLR) / Dornier 728 Jet - Fahrwerksklappe

INVENT produziert gemäß Bauunterlagen und Prozessvorgaben der Kunden auch Built-to-Print in Serie. Dazu gehören Faserverbundbauteile aus den Bereichen Primärstruktur, Außen- und Innenverkleidungen ebenso wie Ausstattungsbauteile für den Kabinenbereich.

Innerhalb der Prozesskette bietet INVENT sämtliche Schritte der Fertigung und Qualitätssicherung von Faserverbundsystemen aus einer Hand an. Vom Materialzuschnitt bis zur Lackierung.

Beispiel HALO Nasenmast

Analyse der Verschiebung beim Lastfall der Landung

Für das Forschungsflugzeug HALO wurde durch INVENT ein CFK-Noseboom konzeptioniert, gefertigt und – mit Hilfe eines FEM-Modells - berechnet. Im Falle des FEM-Modells wurde eine Modalanalyse sowie eine statische Analyse zu einem typischen Lastfall durchgeführt.

Der Festigkeitsnachweis für eine Beschleunigung bei 15g wurde erbracht.

Gefertigt wurde der Nasenmast in einer Kombination aus Prepreg- und Wickeltechnologie. Dies beinhaltete auch die Integration von Inserts für die Montage am Rumpf und von Aussparungen für die Messtechnik. 
Die Lackierung des Nasenmastes erfolgte ebenfalls bei INVENT, so dass der Nasenmast einbaufertig geliefert wurde.

Der ca. 2,4m lange Nasenmast trägt verschiedene Sonden, mit denen die Eigenschaften der anströmenden Luft gemessen werden. Weitere Details zum Einsatzgebiet liefert folgender Artikel.

HALO = High Altitude and LOng Range Research Aircraft (Forschungsflugzeug für große Flughöhe und Reichweite)

Beispiel Fahrwerktür des Dornier 728 Jet

NLG-Door
Querschnitt

Die Fahrwerktür hat einen Sandwichaufbau bestehend aus CFK-Deckschichten und einem PMI Schaumkern. Zur Verstärkung sind im Bereich der Verschraubungen zu den Aluminiumbauteilen GFK-Inserts in die Struktur integriert.

Zur Reduzierung der Produktions- und Wartungskosten ist die NLG Door im SLI (Single Line Injection)–Verfahren in einem Aluminiumwerkzeug hergestellt worden. Die SLI Technologie ist ein modifiziertes Injektionsverfahren, bei dem für die Evakuierung und die Injektion dieselbe Leitung verwendet wird. Das SLI–Verfahren gewährleistet eine hervorragende Laminatqualität sowie eine sehr gute Reproduzierbarkeit. Die Außenschicht der Tür besteht aus Kupfer-Mesh, um die Struktur gegen Blitzschlag zu schützen. Die Fahrwerktür ist hinsichtlich mechanischer Lasten und Vogelschlag qualifiziert worden.

Beispiel Noseboom

Noseboom
CAD-Modell

Für die Flugtestmaschine der Dornier 728 Jet hat die INVENT GmbH den Noseboom entwickelt und gefertigt. Die Entwicklung beinhaltete die Konstruktion des Nosebooms, die Modifikation des Radoms, die Qualifikation des Materials sowie die komplette Nachweisführung der Faserverbundbauteile und Verbindungselemente.

Die Hauptanforderung war die Konstruktion eines möglichst leichten Bauteils mit einer Eigenfrequenz in der Größenordnung von 20Hz. Aus diesem Grund wurde der Boom aus hochmoduligen Fasern mit einem hohen 0°-Lagenanteil hergestellt. Die Herstellung des Booms erfolgte in Wickeltechnologie, die des Adapters in Injektionstechnik.

Die Verbindung zum Flugzeug erfolgt durch Verschrauben am Druckschott, um die Austauschbarkeit zu gewährleisten. An der Boomspitze ist ein Stahlinsert zur Aufnahme der Meßsonde integriert. Die Gesamtmasse des 3 m langen Booms, des Adapters, der Sonde und aller Anbindungsteile beträgt weniger als 40 kg. 

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