Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

TxV Aero: Flugzeughalterung aus PAEK-basierten Hochleistungs-Composites

Die neue Halterung besteht aus mit PEEK umspritzten Victrex AE 250 Composites. (Foto: TXV Aero Composites)

Die neue Halterung besteht aus mit PEEK umspritzten Victrex AE 250 Composites. (Foto: TXV Aero Composites)

Um Gewichts- und Kosteneinsparungen in der qualitäts- und preissensiblen Luftverkehrsbranche zu erzielen, arbeiten SFS intec, Heerbrugg (Schweiz), und TxV Aero Composites, Bristol (Rhode Island/USA), gemeinsam an der Neuentwicklung einer Halterung für Gepäckablagen in Flugzeugen. Ursprünglich aus Aluminium gefertigt, besteht die neue Halterung aus Victrex AE 250 Composites, die mit Victrex PEEK umspritzt werden. SFS qualifiziert das Hybridspritzguss-Compositebauteil von TxV für den Einsatz in Verkehrsflugzeugen.

Gewicht, Größe, komplexe Geometrie und hohe Traglast der Halterung für die Gepäckablagen über den Sitzen machten das SFS-Bauteil zum geeigneten Kandidaten für die Hybridspritzgießtechnik bei TxV. Ein weiterer Gesichtspunkt war der hohe Zerspanungsanteil von 60 bis 70 %, der bei der ursprünglichen Halterung aus einem für die Luftfahrt spezifizierten Aluminium infolge mehrerer Frässchritte entstand.

Sascha Costabel, Head of Innovation bei SFS Intec GmbH Aircraft Components in Althengstett, sagt: „Die Entscheidung, mit TxV zusammenzuarbeiten, ist strategischer Art. Wir sind davon überzeugt, dass thermoplastische Compositebauteile im Flugzeugbau eine immer größere Rolle spielen werden. Bei der Flugzeugproduktion werden vermutlich in Zukunft verschiedene Technologien zum Tragen kommen. Das Hybridspritzgussverfahren von TxV ist eine gute Option für Komponenten, die hohe mechanische Beanspruchungen aushalten müssen, und für Geometrien, die bei herkömmlichen Fertigungsverfahren mehrere Verarbeitungsschritte erfordern.“

Die Verfahrens- und Leistungsvorteile von thermoplastischen PAEK-Composites in Verbindung mit moderner automatisierter Fertigung versetzen TxV in die Lage, die Herausforderungen der Branche bezüglich Kosten und Gewicht zu meistern. Fertige Verbundbauteile und komplett umspritzte Hybridbauteile und -baugruppen werden in kontinuierlichen Fertigungsprozessen hergestellt – mit Zykluszeiten von Minuten im Vergleich zu Stunden bei duroplastischen Alternativen. Diese innovativen Produkte ermöglichen eine Gewichtsersparnis von bis zu 60 % gegenüber herkömmlichen Metalllösungen.

„Dieses Projekt stellt eine spannende kommerzielle Anwendung unserer Hybridspritzgießtechnologie dar“, erklärt Jonathan Sourkes, Senior Account Manager bei TxV. „SFS intec hat die Vorteile unseres Ansatzes für die Teilefertigung in Bezug auf Fertigungseffizienz und Gesamtkosteneinsparung erkannt. Abfallvermeidung, Gewichtsreduzierung, Eliminierung der Sekundärverarbeitung und geringere Teilezahl sind die Vorteile eines Wechsels von einer Metall- zu einer im Hybridspritzgussverfahren hergestellten Compositelösung.“

Victrex AE 250 Composites basieren auf der PAEK-Familie von Hochleistungspolymeren und wurden gezielt für die Verarbeitung bei niedrigeren Temperaturen entwickelt. Dies erlaubt ein neuartiges Hybridspritzgießverfahren, um die Festigkeit von endlosfaserverstärkten Thermoplasten mit der Designflexibilität von Victrex PEEK-Spritzgießpolymeren zu kombinieren – in diesem Fall mit Victrex PEEK 150CA30.

Verkehrsflugzeuge verwenden Tausende von Halterungen und Systembefestigungen, vom Cockpit bis zum Heck des Flugzeugs. Folglich können diese Komponenten einen erheblichen Teil an Kosten und Gewicht ausmachen. Die Hochleistungskomponenten auf PAEK-Polymerbasis lassen sich effizienter als herkömmliche Duroplast-Alternativen herstellen. Im Vergleich zu Aluminium, Edelstahl und Titan können sie erhebliche Gewichtseinsparungen erzielen, während sie gleichwertige oder bessere mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit und Ermüdungsbeständigkeit bieten.

TxV Aero Composites entstand Anfang 2017 als Joint Venture von Victrex plc, Thornton Cleveleys (Großbritannien), einem Anbieter von Lösungen aus PAEK- und PEEK-basierten Hochleistungspolymeren, und der Tri-Mack Plastics Manufacturing Corporation, Bristol (Großbritannien). Ziel war es, die kommerzielle Einführung von Polyketone-Composite-Anwendungen in der Luftfahrtindustrie durch Herstellung von Bauteilen auf Basis neuer Prozesse voranzutreiben. Die Produktionsstätte in den USA ist mittlerweile eingerichtet und steht für Betrieb und Produktion bereit.

www.sfsintec.biz
www.txvaero.com
www.victrex.com

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