{"id":6890,"date":"2023-10-12T08:26:28","date_gmt":"2023-10-12T07:26:28","guid":{"rendered":"https:\/\/sensxpert.com\/?post_type=blog&p=6890"},"modified":"2023-11-08T07:39:33","modified_gmt":"2023-11-08T06:39:33","slug":"verbundwerkstoffe-luftfahrt-raumfahrt","status":"publish","type":"blog","link":"https:\/\/sensxpert.com\/de\/blog\/verbundwerkstoffe-luftfahrt-raumfahrt\/","title":{"rendered":"Wie Sie die Herstellung von Verbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrt optimieren"},"content":{"rendered":"\n

Im Jahr 2022 betrug die gesch\u00e4tzte Marktg\u00f6\u00dfe<\/a> der weltweiten Luftfahrtkunststoffindustrie 7,14 Milliarden US-Dollar. Dar\u00fcber hinaus wird erwartet, dass die steigende Nachfrage nach verschiedenen in Verbundwerkstoffen hergestellten Luftfahrtstrukturen das anhaltende Wachstum der Branche vorantreiben wird. Die steigende Nachfrage nach der Produktion von Luftfahrtstrukturen ist auf das wachsende Bed\u00fcrfnis der Verbraucher nach Luftreisen nach der COVID-19-Pandemie zur\u00fcckzuf\u00fchren. Dar\u00fcber hinaus, wie im Folgenden n\u00e4her erl\u00e4utert wird, haben Luftfahrtunternehmen eine Phase der Produktionswiederherstellung und -optimierung erreicht.<\/p>\n\n\n\n

Die Herstellung von Kunststoffen hat in vielen Branchen aufgrund der Vorteile, die diese Materialien mit sich bringen, Erfolg gefunden. Kunststoffe, insbesondere Kunststoffverbundwerkstoffe, sind im Vergleich zu traditionellen Materialien wie Aluminium und Stahl leichter und vielseitiger.<\/p>\n\n\n\n

Im Verlauf dieses Artikels m\u00f6chten wir verschiedene Verfahren zur Herstellung von Verbundstrukturen f\u00fcr Luftfahrtanwendungen erl\u00e4utern, auf einige k\u00fcrzlich von Luftfahrtunternehmen erlebte Schwierigkeiten eingehen und aufzeigen, wie Hersteller ihre Prozesse optimieren k\u00f6nnen, um die Effizienz und Produktivit\u00e4t zu steigern.<\/p>\n\n\n\n

\"Aerospace<\/figure>\n\n\n\n

Beispiele f\u00fcr Fertigungsprozesse von Verbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrt<\/h2>\n\n\n\n

F\u00fcr Luft- und Raumfahrtanwendungen hergestellte Teile m\u00fcssen in der Regel Eigenschaften wie ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verh\u00e4ltnis und Korrosionsbest\u00e4ndigkeit aufweisen, um die anspruchsvollen Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie zu erf\u00fcllen, darunter Gewichts- und Kraftstoffeffizienz, strukturelle Integrit\u00e4t, Langlebigkeit und Sicherheit. In der Branche werden verschiedene Verfahren verwendet, um solche Teile herzustellen, ein Beispiel ist die Harzinjektion und die Aush\u00e4rtung im Autoklav.<\/p>\n\n\n\n

Harzinjektion und Aush\u00e4rtung im Autoklav<\/h2>\n\n\n\n

Die Harzinfusion ist ein Herstellungsverfahren f\u00fcr Verbundwerkstoffe, bei dem trockene Faserverst\u00e4rkungen wie Kohle- oder Glasfasern mit einem fl\u00fcssigen Harz impr\u00e4gniert werden, um leichte und langlebige Verbundwerkstoffe zu erzeugen.<\/p>\n\n\n\n

Je nach den spezifischen Anforderungen und Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt k\u00f6nnen unterschiedliche Fasern f\u00fcr die Harzinfusion ausgew\u00e4hlt werden. Kohlefaser wird in der Luft- und Raumfahrt aufgrund ihrer au\u00dfergew\u00f6hnlichen Festigkeit und Leichtigkeit h\u00e4ufig verwendet. Dar\u00fcber hinaus werden Epoxidharze aufgrund ihrer thermischen Stabilit\u00e4t, mechanischen Eigenschaften und ihrer hervorragenden Faser\/Matrix-Bindung im Allgemeinen eingesetzt.<\/p>\n\n\n\n

Der Harzinfusionsprozess beginnt mit der Anordnung der trockenen Fasern zu einem Preform. Diese Anordnung ist \u00e4u\u00dferst entscheidend, da sie die mechanischen Eigenschaften des endg\u00fcltigen Verbundteils beeinflusst. Der n\u00e4chste Schritt in diesem Prozess ist die sorgf\u00e4ltige Platzierung des trockenen Faser-Preforms in eine Form, die dann abgedichtet wird, um eine luftdichte Umgebung zu schaffen.<\/p>\n\n\n\n

Ein fl\u00fcssiges Harz wird dann durch ein Netzwerk von Rohren in die versiegelte Form geschickt. Um sicherzustellen, dass das Harz ausreichend durch die trockene Faserverst\u00e4rkung flie\u00dft, wird ein Vakuum auf die Form aufgebracht, um das Harz zu verteilen und Luft zu entfernen. Nachdem das Harz in die Fasern eingedrungen ist, wird die gesamte Form in der Regel in einen Autoklaven platziert, um das Harz auszuh\u00e4rten und den Verbundwerkstoff zu verfestigen.<\/p>\n\n\n\n

Der Autoklav<\/h3>\n\n\n\n

Ein Autoklav ist eine verschlossene Kammer, in der der Inhalt unter kontrollierten Bedingungen hoher Temperatur und hohem Druck platziert wird, um Materialien, wie das zuvor erw\u00e4hnte Harz, auszuh\u00e4rten. Nach einem Aush\u00e4rtezyklus k\u00fchlt der Autoklav langsam ab. Diese kontrollierte Abk\u00fchlphase wird durchgef\u00fchrt, um thermische Spannungen zu verhindern und die strukturelle Integrit\u00e4t der Verbundbauteile zu erhalten.<\/p>\n\n\n\n

\"Autoclave<\/figure>\n\n\n\n


Neue Prozess\u00fcberlegungen in der Luft- und Raumfahrtfertigung<\/h3>\n\n\n\n

Neben der Harzinjektion und dem Aush\u00e4rten im Autoklav werden alternative Prozesse f\u00fcr die Herstellung von Verbundwerkstoffteilen in der Luft- und Raumfahrt in Betracht gezogen. Ein solcher Prozess ist das sogenannte Harztransferverfahren (RTM), das dem Harzeinflussverfahren sehr \u00e4hnlich ist, da bei beiden Prozessen trockene Faserverst\u00e4rkungen mit Harz durchtr\u00e4nkt werden. Es gibt jedoch Unterschiede hinsichtlich des verwendeten Drucks, der Steuerung der Harzverteilung und der Anwendungen, f\u00fcr die sie am besten geeignet sind. Das Harzinjektionsverfahren wird h\u00e4ufig zur Herstellung von Teilen mit komplexen Formen verwendet, bei denen eine pr\u00e4zise Faserkontrolle von geringerer Bedeutung ist. RTM ist hingegen bevorzugt f\u00fcr h\u00f6chste Pr\u00e4zision und gleichm\u00e4\u00dfige Harzverteilung und eignet sich daher besonders f\u00fcr die Herstellung von tragenden Bauteilen.<\/p>\n\n\n\n

RTM ist ein geschlossener Fl\u00fcssigkeitsverbundformprozess, bei dem Harz in eine Form mit vorgefertigten trockenen Verst\u00e4rkungsmaterialien injiziert wird, um Verbundwerkstoffteile herzustellen. Der Prozess beginnt mit der Vorbereitung von zwei Formh\u00e4lften, die die gew\u00fcnschte Form und Abmessungen des endg\u00fcltigen Verbundwerkstoffteils erzeugen sollen. Die trockenen Verst\u00e4rkungsmaterialien werden pr\u00e4zise in einer der Formh\u00e4lften platziert und strategisch geschichtet, um die gew\u00fcnschten Festigkeits- und Leistungseigenschaften zu erreichen. Die beiden Formh\u00e4lften werden dann sicher miteinander verschlossen, wodurch die trockenen Verst\u00e4rkungsmaterialien im Formhohlraum eingeschlossen werden.<\/p>\n\n\n\n

Ein fl\u00fcssiges Harzsystem wird dann unter kontrolliertem Druck durch Leitungen und Tore in die Form injiziert. Das Harz durchtr\u00e4nkt die trockenen Verst\u00e4rkungsmaterialien, um eine feste Verbundstruktur zu schaffen. Zur Aush\u00e4rtung des Harzes wird W\u00e4rme auf den Forminhalt aufgebracht. Nach Abschluss des Aush\u00e4rtezyklus und der Aush\u00e4rtung des Verbundmaterials wird die Form ge\u00f6ffnet, und das endg\u00fcltige Verbundteil wird aus der Form genommen.<\/p>\n\n\n\n

Eine Phase der Schwierigkeiten und Instabilit\u00e4t<\/h2>\n\n\n\n

Die Verwendung von Kunststoffen anstelle von Metallen und Prozessentwicklungen wie die Einf\u00fchrung von RTM in der Luftfahrtindustrie deuten auf die Innovationsf\u00e4higkeit der Branche hin. Die Hersteller in der Luftfahrtindustrie haben die Grenzen der Flugzeugeffizienz erweitert, aber diese Fortschritte wurden auch durch R\u00fcckschl\u00e4ge begleitet. Zum Beispiel f\u00fchrte der Ausbruch der COVID-19-Pandemie zu einer Reihe von Schwierigkeiten, von denen die Branche immer noch betroffen ist.<\/p>\n\n\n\n

Insgesamt beeinflusste die Pandemie vor\u00fcbergehend einen erheblichen R\u00fcckgang der Nachfrage, Unterbrechungen in den Lieferketten, finanzielle Verluste und Beeintr\u00e4chtigungen der Arbeitskr\u00e4fte. Der Ausbruch der Pandemie f\u00fchrte zu einem pl\u00f6tzlichen und starken R\u00fcckgang des globalen Flugverkehrs. Als Folge von Lockdowns, Reisebeschr\u00e4nkungen und der Zur\u00fcckhaltung der Passagiere, zu fliegen, reduzierten zahlreiche Fluggesellschaften ihre Flotten und stornierten Bestellungen f\u00fcr neue Flugzeuge. All dies f\u00fchrte zu einem Kaskadeneffekt in der Lieferkette der Luftfahrtindustrie, der Verz\u00f6gerungen, Entlassungen und erhebliche Umsatzverluste f\u00fcr die Hersteller verursachte.<\/p>\n\n\n\n

Wie von McKinsey & Company berichtet, hatten die Hersteller in der Luftfahrtbranche im Jahr 2020 Verluste in H\u00f6he von 12 Milliarden US-Dollar zu verzeichnen. Angesichts der erheblichen finanziellen Nachteile der Fluggesellschaften wurden weniger neue Bestellungen aufgegeben und mehr Lieferungen ausgesetzt oder verschoben.<\/p>\n\n\n\n

Dieser finanzielle Druck zwang die Hersteller, ihre Produktionspl\u00e4ne und die Zahl der Mitarbeiter neu zu bewerten. Die Ergebnisse waren erhebliche Entlassungen und freiwillige Pensionierungen, und viele kleinere Hersteller arbeiteten mit erheblich reduzierter Kapazit\u00e4t oder standen vor vor\u00fcbergehenden Schlie\u00dfungen. Dies f\u00fchrte zu erheblichen Unterbrechungen der globalen Lieferketten und Verz\u00f6gerungen bei der Lieferung wichtiger Komponenten und Materialien an die Hersteller in der Luftfahrtindustrie. Dies versch\u00e4rfte die Produktionsherausforderungen weiter.<\/p>\n\n\n\n

Nach der Lockerung der COVID-19-Lockdowns und -beschr\u00e4nkungen begann die Nachfrage nach Flugreisen wieder anzusteigen. Entsprechend nahmen die Fluggesellschaften Bestellungen f\u00fcr neue Flugzeuge wieder auf und die Produktionsraten stiegen an, was die Hersteller dazu veranlasste, die Produktionsprozesse zu optimieren, um auf diesen Anstieg der Bestellungen vorbereitet zu sein.<\/p>\n\n\n\n

\"Fuselage<\/figure>\n\n\n\n

Wie Sie die Herstellung von Luft- und Raumfahrtverbundwerkstoffen optimieren, um die Produktivit\u00e4t und Effizienz zu steigern<\/h2>\n\n\n\n

Der Beginn von Industrie 4.0 hat die Entwicklung und Verbesserung von Technologien angeregt, die darauf abzielen, die Prozesseffizienz und Produktivit\u00e4t zu steigern. Von Robotik und Automatisierung bis hin zu k\u00fcnstlicher Intelligenz und Cloud-Computing haben Hersteller nun Zugang zu einer F\u00fclle von Innovationen, um ihre Prozesse zu optimieren.<\/p>\n\n\n\n

Eine solche Innovation ist sensXPERT Digital Mold mit seiner Kombination aus Materialcharakterisierungssensoren, maschinellem Lernen und Cloud-Computing-Technologie, um Kunststoff- und Verbundwerkstoffherstellungsprozesse in Echtzeit zu \u00fcberwachen, vorherzusagen und zu optimieren. Das Zusammenf\u00fchren von Hardware, Software und Datenanalytik hat eine L\u00f6sung hervorgebracht, die es Herstellern erm\u00f6glicht, lebenswichtige Prozessparameter in Echtzeit zu verfolgen, wie beispielsweise den Vernetzungsgrad, die Glas\u00fcbergangstemperatur, die Viskosit\u00e4t und die Flie\u00dffront.<\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus werden alle gesammelten Prozessdaten verwendet, um maschinelles Lernen und Vorhersagemodelle zu trainieren, die Prozessergebnisse vorhersagen und das Ende eines Prozesses ausl\u00f6sen, sobald bestimmte Qualit\u00e4tskriterien erf\u00fcllt sind. Neben dem Vorteil, stets die gew\u00fcnschten Parameter zu erreichen, erzielt sensXPERT Digital Mold eine Reduzierung von bis zu 50% bei vorhandenem Ausschuss, eine Steigerung von bis zu 23% bei Energieeinsparungen und eine Verringerung der Zykluszeit um bis zu 30%. Insgesamt erm\u00f6glicht diese L\u00f6sung eine Echtzeit-Prozesskontrolle, um sicherzustellen, dass die Prozesse effizient und produktiv bleiben.<\/p>\n\n\n\n

Durch die Integration von sensXPERT Digital Mold in die Herstellungsprozesse von Verbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrt gewinnen Hersteller einen digitalen Faden pro produziertem Teil, ben\u00f6tigen weniger manuelle Arbeit, erh\u00f6hen die Qualit\u00e4tskontrolle und erreichen eine dynamische Prozessanpassung. Ihre Prozesse sind daher besser ger\u00fcstet, um die steigende Anzahl von Auftr\u00e4gen f\u00fcr Luft- und Raumfahrtstrukturen zu bew\u00e4ltigen.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie mehr \u00fcber die Vorteile von sensXPERT Digital Mold f\u00fcr die Luftfahrtindustrie erfahren m\u00f6chten, k\u00f6nnen Sie unsere Erfolgsgeschichte zur „Digitalisierung der Herstellung von Verbundwerkstoffen in der Luftfahrtindustrie<\/a>“ lesen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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