Geklebte Flugzeuge

Je leichter ein Flugzeug ist, desto weniger Treibstoff verbraucht es. Das ist angesichts der geforderten Senkung der CO2-Emission ein treibender Aspekt in der Materialforschung. Flugzeugbauer setzen deshalb auf besonders leichte Baumaterialien.

Dazu gehören metallische Leichtbauwerkstoffe ebenso wie Faserverbundkunststoffe, insbesondere kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe, kurz CFK. Sollen zwei CFK-Bauteile miteinander verbunden werden, kommt bisher vor allem die Niettechnik zum Einsatz.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen sind Experten in Sachen Kleben und wollen ihre Kompetenzen im Hinblick auf mechanisches Fügen erweitern. Auf der Messe Composites Europe vom 23. bis 25. September 2008 in Essen stellen sie einen hochmodernen C-Bügel Nietautomaten vor (Halle 10-11, Stand 150). Mit der Anlage können die notwendigen Nietlöcher sowie ein- oder zweiteilige Nietbolzen passgenau und vollautomatisch nach Luftfahrtstandards gesetzt werden.

Die IFAM-Forscher wollen jetzt noch einen Schritt weitergehen. „Besonders in CFK-Strukturen sind Nietlöcher ein Problem“, erklärt Dr. Oliver Klapp vom IFAM. „Sie stören den Kraftfluss in den CFK-Strukturen und vermindern die Belastbarkeit des Materials.“ Aus diesem Grund wollen die Forscher Klebprozesse nutzen, die bereits für CFK-Materialien zum Einsatz kommen. „Noch ist man aber in der Luftfahrtindustrie nicht so weit, ausschließlich auf geklebte Bauteile und -gruppen zu vertrauen“, sagt Klapp.

Deshalb setzen die Ingenieure auf das Hybridfügen – eine Kombination aus Niettechnik und speziellen Klebverfahren. Die Vorteile beim Hybridfügen sind offensichtlich: Die CFK-Materialien sind mit weniger Nietlöchern durchsetzt. Die besonders hohe Belastbarkeit, die diese Werkstoffe auszeichnet, kommt so im wahrsten Sinne des Wortes besser zum Tragen, denn das Kleben erlaubt eine bessere, weil flächige Kraftverteilung. Derzeit optimieren die Forscher die Parameter des Fügeprozesses.

„Das Nieten ist zwar in den kommenden Jahren nicht aus dem Flugzeugbau wegzudenken“, sagt Klapp. Doch ohne strukturelles Kleben von Primärstrukturen – wie Rumpf, Flügel und Leitwerke – werde die Luftfahrt bald nicht mehr auskommen.