Abschlussbericht Protec-NSR - Hochproduktive und kostengünstige Fertigungstechnologien für die nächste Generation von Kurzstreckenflugzeugen

Die Verringerung des Treibstoffbedarfs und damit die Reduktion von CO2 Emissionen und Treibstoffkosten ein wesentliches Entwurfsziel kunftiger Flugzeuggenerationen. Dieses Ziel wird unter anderem auch durch eine Reduktion des Strukturgewichts erreicht und durch die Umsetzung von Bauweisen, die widerstandsarme Flugelkonfigurationen ermoglichen. Groses Potential hinsichtlich der Gewichtseinsparung als auch hinsichtlich neuer widerstandsarmer Bauweisen bieten faserverstarkte Kunststoffe. Konsequenter Leichtbau darf dabei jedoch dem Ziel einer hochproduktiven Fertigung nicht entgegenstehen. Gerade diese ist aber bei Kurz- und Mittelstreckenflugzeugen wie der A320 Familie von Airbus oder der Boeing 737-Max sehr wichtig. Fertigungsraten von 60 oder mehr Flugzeugen pro Monat sind keine Utopie mehr, sondern sind durch neue Endmontagelinien in Mobile, Alabama, USA und Tianjin, China mittlerweile Realitat. Eine weitere Linie wird bis 2019 in Hamburg entstehen. Allerdings passiert dieser Ratenhochlauf in Zeiten, in denen im Marktsegment der Kurz- und Mittelstrecken erstmals seit Jahrzehnten wieder neue Anbieter mit innovativen Produkten in den Markt drangen. Der bislang bestehende Boeing-Airbus-Bipol hat Konkurrenz bekommen. Insofern werden neben den oben genannten Entwicklungszielen Treibstoffverbrauch, Flugleistungen und CO2-Emission vor allem die Produktkosten eine sehr grose Rolle spielen. Mit den aktuellen automatisierten Fertigungsverfahren fur Bauteile aus faserverstarkten Kunststoffen, wie sie bislang mit der Airbus A350 XWB bzw. der Boeing 787 ihren Hohepunkt erreicht haben, ist aber eine Fertigungsrate von 60 Flugzeugen zu konkurrenzfahigen Preisen nicht zu schaffen. Die Erschliesung neuer Technologien fur die Produktion von FVK-Groskomponenten wie Flugelschalen, Rumpfschalen oder Druckschotts der nachsten Generation ist daher erforderlich. Fur die nachste Flugzeuggeneration bedarf es Fertigungsmethoden, die in der Lage sind, hohe Stuckzahlen mit geringen Kosten und einer hohen Reproduzierbarkeit herzustellen. Das in dem Projekt Protec-NSR masgeblich beteiligte Zentrum fur Leichtbauproduktionstechnologie mit den Standorten in Augsburg und Stade adressiert diese Fragestellungen. Aufbauend auf den Aufbauprojekten GRONQA und EVo sowie Drittmittelprojekten AZUR, AZIMUT, SARISTU, MAAXIMUS und DFP-WingCover aus den Jahren 2010-2016 stellt das Projekt Protec-NSR die Entwicklung von Methoden, Simulationswerkzeugen, Technologien und Systemen fur eine qualitatsgesicherte, simulationsbasierte und produktive Fertigung von Faserverbundstrukturen in den Fokus. Ebenso werden Einzelprozesse verkettet und in einem Gesamtprozess demonstriert. Eine Konkretisierung der Arbeiten auf ein spezifisches Bauteil steht hierbei weniger im Vordergrund, sondern soll fur eine moglichst grose Bandbreite adaptiert werden konnen. Zur Erprobung, Verifizierung und Validierung der in Protec-NSR erarbeiteten Werkzeuge und Erkenntnisse dienten bereits innerhalb der Projektlaufzeit zahlreiche Drittmittelprojekte vorrangig mit Airbus und PAG an seitens der Industrie definierten Use-Cases.