Schmelzkerntechnologie

Flugzeugbau: Aus weniger mehr machen

Eine spezielle Schmelzkern-Technologie auf Basis einer Kunststofflösung soll dank Bauteilekonsolidierung bis zu 50 Prozent des Gewichts und 30 Prozent der Fertigungskosten ermöglichen. Nicht zufällig wird das Verfahren im Flugzeugbau eingesetzt.

Der Einsatz der speziellen Schmelzkerntechnologie ermöglicht den kostengünstigen Ersatz von Metallen durch Kunststoff. (Quelle: Victrex)

Die Herstellung komplexer Pumpengehäuse für die Luftfahrtindustrie wird als ein Beispiel für die verfahrenstechnisch möglichen Kosten- und Gewichtseinsparungen gegenüber herkömmlich zerspanten Metallbauteilen genannt. Das effiziente Produktionsverfahren, einschließlich der Teilekonsolidierung, hat der niederländische Spritzgießer Egmond Plastic entwickelt, indem er die eigene Schmelzkern-Technologie mit einem Kunststoff von Victrex kombinierte. So werden zum Beispiel gesonderte Lager überflüssig, da diese durch Verwendung kohlenstofffaserverstärkter Typen des Peek-Polymers nun in das Gehäusedesign integriert werden können.

Pumpengehäuse für Anwendungen in der Luftfahrt weisen häufig besonders komplexe Innengeometrien auf, die mit herkömmlicher Spritzgießtechnik nicht und mit spanenden Verfahren nur sehr zeit- und kostenträchtig zu formen sind. Mit der Schmelzkern-Technologie sei das aber sehr wohl möglich komplexe Hohlkörper, Verteiler und Rohre herzustellen. Zusammen mit der oft möglichen Teilekonsolidierung ermögliche die Technologie- und Materialkombination das Design komplexer Bauteile – und das weit über die Möglichkeiten von Standardspritzguss und Metallverfahren hinaus. Diese Fertigung ermögliche eine 80-prozentige Zeitersparnis gegenüber spanabhebender Bearbeitung. Sekundäre Bearbeitungsschritte für Korrosionsschutz wie das Anodisieren können laut Unternehmen entfallen. Vorlaufzeiten lassen sich erheblich reduzieren. In der Summe sollen diese Faktoren zu Kosteneinsparungen von mehr als 30 Prozent im Vergleich zum Metallpendant führen.

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Für die Herstellung von kraftstoffführenden Bauteilen war bislang allgemein Aluminium spezifiziert; aber ein kohlenstofffaserverstärktes Peek-Polymer zeige gegenüber Aluminium eine bessere Ermüdungsbeständigkeit. Gleichzeitig erfülle der Werkstoff alle technischen Anforderungen für diese Anwendung. Dazu zählen unter anderem Steifigkeit, effektive FST-Eigenschaften (Flammschutz, Rauchentwicklung, Toxizität) und Beständigkeit gegen aggressive Chemikalien, darunter die für diese Luftfahrtanwendung wichtige Beständigkeit gegen Kerosin und die Hydraulikflüssigkeit Skydrol. Die Größe der Bauteile kann aktuell bis 300 ×  300  ×  400 Millimeter betragen. Der Prozess wird in der Regel für Produktionsläufe von bis zu 2000 Teilen verwendet.

Für seine Schmelzkern-Technologie unter Einsatz der Peek-Werkstoffe verweist das Unternehmen auf eine langjährige Erfolgsbilanz: Das wichtigste Beispiel ist eine Kraftstoffpumpe für das Kampfflugzeug Eurofighter Typhoon, das in mehreren europäischen Ländern im Einsatz ist. Die Pumpe sei dort seit mehr als 20 Jahren im Einsatz.

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