Ausgangssituation

Flugzeug-Kabinentrennwände werden herkömmlicherweise in Sandwichbauweise bestehend aus einem leichten Kern und zwei Deckschichten aus Faserkunstoffverbunden gefertigt. Kritisch ist die Krafteinleitung in diese Strukturen. Hierfür werden sogenannte Inserts mit einer Füllmasse in die Struktur integriert. Für größere Lasten wird auf Hartgewebeblöcke zurückgegriffen. Ein lastpfadgerechtes Design ist bei dieser Bauart nur bedingt möglich, sodass eine Überdimensionierung vorliegt.

Zielsetzung

Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung einer mechanisch und strukturell optimierten Flugzeug-Kabinentrennwand, welche in einem Stück auf Basis des laserbasierten DED (Direct-Energy-Deposition) Verfahrens gefertigt werden soll, um bisherige Sandwich-Laminatkonstruktionen zu ersetzen. Der Fokus des PKT-Institutes der TU Hamburg liegt dabei auf der Auslegung dieser Struktur unter Berücksichtigung der durch den Fertigungsprozess auftretenden Restriktionen und Sicherheiten. Am Ende des Projekts soll ein kompletter, großflächiger Demonstrator (Größe ca. 2000 x 1200 mm) gefertigt werden.

Vorgehen

Die zugrundeliegende Bauteilgeometrie soll durch iterative, softwareunterstützte Prozesse, wie z.B. mittels Topologieoptimierung, strukturell hinsichtlich eines optimalen Last-Gewichts-Verhältnisses optimiert werden und anschließend durch diverse statische und dynamische Prüfversuche validiert werden. Ausgehend von der Charakterisierung der mechanischen und geometrischen Eigenschaften werden die Ergebnisse entsprechend der Building Block Approach suksessive auf höhere Bauteilkomplexitäten übertragen. Parallel dazu werden die Einflüsse der Prozessoptimierungen seitens des Projektpartners untesucht. Abschließend findet ein Fullsizetest auf dem Hexapod-Prüfstand statt und aus den Erkenntnissen werden in Regeln und Richtlinien zur fertigungsgerechten Gestaltung für die Fertigung DED-basierter Strukturen abgeleitet.

Projektleitung (PKT): Prof. Dr.-Ing. Dieter Krause

Projektmanagement und -bearbeitung: Finn H. Christiansen, M.Sc., Tobias S. Hartwich, M.Sc.

Dieses Projekt ist Teil des PKT-Anwendungsfelds Luftfahrt.

Projektförderung und Verbundpartner

Das Projekt ist gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des sechsten zivilen Luftfahrtforschungsprogramms (LUFO VI-1). Förderkennzeichen: 20Q1905B. Die Laufzeit reicht von Juli 2020 bis September 2024.

Projektpartner ist die ERLAS Erlanger Lasertechnik GmbH.