Qualität von Faserverbundwerkstoffen für den modernen Flugzeugbau
Faserverbundwerkstoffe werden verstärkt in Leichtbaustrukturen wie Flugzeugen, Windkraftanlagen, Automobilen und Schienenfahrzeugen eingesetzt, bei denen die Zuverlässigkeit der Struktur im Vordergrund steht. Effiziente Prüfverfahren zur Qualitätssicherung für diese Werkstoffklasse gewinnen daher immer mehr an BedeutungFaserverbundwerkstoffe werden verstärkt in Leichtbaustrukturen wie Flugzeugen, Windkraftanlagen, Automobilen und Schienenfahrzeugen eingesetzt, bei denen die Zuverlässigkeit der Struktur im Vordergrund steht. Effiziente Prüfverfahren zur Qualitätssicherung für diese Werkstoffklasse gewinnen daher immer mehr an Bedeutung.Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) stellt auf der Messe JEC (Journals and Exhibitions on Composites) vom 3. bis 5. April 2007 in Paris ihre Kompetenz auf dem Gebiet der Faserverbundwerkstoffe und die von ihr neu entwickelten Prüfmethoden für diese Werkstoffklasse vor.
In Teilbereichen der Luftfahrtindustrie hat sich in enger Abstimmung mit den Zulassungsbehörden und der BAM ein effizientes Verfahren etabliert, das ohne teure Lebensdauerversuche an Originalbauteilen auskommt. Die Betriebsfestigkeit der Konstruktion wird stattdessen an repräsentativen Bauteilkomponenten ermittelt.
Das neue Verfahren erleichtert die Zulassung von Luftfahrzeugen unter Bebehaltung hoher Qualitäts- und Sicherheitsstandards. Ziel ist es, dieses Vorgehen branchenübergreifend für den breiten industriellen Einsatz von Verbundwerkstoffen nutzbar zu machen.
Die guten spezifischen Eigenschaften der Faserverbundwerkstoffe, besonders die hohe Festigkeit bei vergleichsweise geringem Gewicht, führen zunehmend zur Verdrängung von Stahl und/oder Aluminiumlegierungen als Konstruktionswerkstoff. Im Gegensatz zu metallischen Konstruktionswerkstoffen entsteht der Faserverbundwerkstoff erst unmittelbar im Herstellungsprozess eines Bauteils. Damit die Betriebsfestigkeit einer Primärstruktur gewährleistet werden kann, müssen die Verarbeitungsvorschriften genau eingehalten werden.
Die Beanspruchungsgrenzen der Verbundwerkstoffe, die zugelassenen Kennwerte, hängen somit entscheidend vom einzelnen Fertigungsprozess ab. Zur Überprüfung der Fertigungsqualität der Faserverbundwerkstoffe hat die BAM spezielle zerstörungsfreie Prüftechniken entwickelt, wie z. B. ein Ultraschallverfahren, mit dem die Aushärtung von polymeren Matrixsystemen unmittelbar während des Fertigungsprozesses verfolgt werden kann.
Auskünfte: Dr. Volker Trappe
BAM-Fachgruppe V.6 Mechanik der Polymerwerkstoffe
Telefon: +49 30 8104-3386-
E-Mail: volker.trappe@bam.de
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