Die Luftfahrt nachhaltiger gestalten: Ein EU-Projekt setzt neue Maßstäbe

© Oliver Perkuhn/Fraunhofer IFAM

Umweltfreundlichere Lösungen für die Mobilität müssen hierzulande nicht nur auf die Straße, sondern auch in die Lüfte gebracht werden. Im EU-Projekt ComboNDT arbeiteten Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus acht Ländern gemeinsam daran, das Potenzial der Klebtechnik für den Verbund von faserverstärkten Kunststoffen nutzbar zu machen, um eine stärkere Nutzung der Leichtbauweise in der Luftfahrt zu ermöglichen. Denn eine Gewichtseinsparung hat auch einen sinkenden Kerosinverbrauch zur Folge. Faserverstärkte Kunststoffe besitzen neben anderen Faktoren, wie einem unproblematischen Korrosionsverhalten, ein hohes Leichtbaupotenzial. Dieses wird für strukturelle Bauteile bislang noch nicht optimal ausgeschöpft. Da eine geklebte Verbindung nicht zu 100 Prozent zerstörungsfrei getestet werden kann (Kleben als »spezieller Prozess«), ist die Qualitätssicherung der Oberflächen vor dem Verkleben sowie der geklebten Verbindung nach dem Fügen mit neuartigen Methoden von zentraler Bedeutung, um einen hohen Sicherheitsstandard zu gewährleisten. Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM koordinierte das Projekt und nahm durch seine Expertise im zerstörungsfreien Prüfen von Oberflächen und geklebten Strukturen eine Schlüsselrolle ein.

Innovative Prüfverfahren für umweltfreundlichere Mobilität

Wenn Bauteile einmal miteinander verklebt wurden, können die Klebungen im späteren Produktionsverlauf nicht mehr nach aktuellem Stand der Technik zu 100 Prozent zerstörungsfrei geprüft werden. Möglicher Lösungsansatz: Eine ausreichende Überwachung und Dokumentation des Klebprozesses während der Fertigung muss die Qualität der Klebung sicherstellen. Sogenannte »extended non-destructive testing (ENDT) techniques«, also weiterentwickelte zerstörungsfreie Prüfverfahren, sollen die notwendigen Qualitätsstandards gewährleisten. Diese Prüfverfahren messen die Oberflächenqualität vor dem Verkleben, sodass nur einwandfreie (saubere) Oberflächen verklebt werden. Gleichzeitig gibt es alternative Messtechniken, die bereits geklebte Verbindungen, besser als der aktuelle Stand der Technik, zerstörungsfrei auf ihre Qualität (also eine vollflächige Klebung ohne Delaminationen, Fremdkörpereinschlüsse, Kissing-Bonds etc.) untersuchen. Während des Projektes ComboNDT wurden ausgewählte, bereits grundsätzlich für diese Aufgaben geeignete Messtechniken anhand von Probensets mit steigenden Anforderungen erfolgreich getestet und weiterentwickelt. So mussten die Prüfverfahren beispielsweise auch dann ein aussagekräftiges Ergebnis abgeben, wenn Proben eine komplexere Geometrie oder mehr als eine Oberflächenkontamination aufwiesen. Zur Demonstration der Ergebnisse des Projektes veranstaltete das Fraunhofer IFAM die »ComboNDT Demonstration Days«. Gemeinsam mit den Partnern aus Forschung und Industrie wurden die erfolgreich weiterentwickelten Prüfverfahren des Projektes am Fraunhofer IFAM in einem realistischen Fertigungsumfeld angewendet. Die Partner aus der Industrie sorgten dafür, dass reale Flugzeugbauteile, die tatsächlich schon in der Luft waren, oder Stringerelemente aus der Produktion, für die »ComboNDT Demonstration Days« zur Verfügung standen. Als besonderer Erfolg des Projektes konnte eine Vielzahl hochinteressanter Prüfverfahren vom TRL 3-4 auf TRL 5-6 weiterentwickelt und das Ergebnis dieser Entwicklungsarbeit demonstriert werden.

Unterstützung aus Politik und Industrie: Zusammenarbeit für mehr Sicherheit im Klebprozess

Innerhalb des EU-Forschungsprojektes nahm das Fraunhofer IFAM die Rolle des Projektkoordinators und -managers ein. Aber das Institut übernahm auch wissenschaftlich-technische Anteile an dem Projekt: so wurden einige der ENDT am Fraunhofer IFAM vorangetrieben. Logistik und Probenherstellung für die Tests lagen auch beim Institut. Durch die Beteiligung von Industriepartnern wie Airbus wurde sichergestellt, dass Proben-Geometrien, Materialien und Kontaminationen untersucht wurden, die wirklich von praktischer Relevanz waren. Im Zentrum stand der Anwendungsbezug des EU-Projekts. »Vor allem die tolle Zusammenarbeit aller Projektpartner, aber auch die sehr anwendungsbezogene Entwicklung der ENDT-Methoden, die im Produktions- und Reparaturprozess eingesetzt werden können, um den Klebprozess abzusichern, habe ich als einzigartig empfunden«, so Mareike Schlag, Projektleiterin für das EU-Projekt ComboNDT  am Fraunhofer IFAM.