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Produkte und Lösungen, 10.08.2000, 02:00

Krupp VDM bringt Airbus in Form

Die Seitenleitwerkteile für den Airbus A330-200 werden ab August 2000 auf Formen aus dem Werkstoff Pernifer 36 von Krupp VDM gefertigt. Die Teile sind 13,50 Meter hoch, bis zu 3,40 Meter breit, 60 Zentimeter dick und rund 250 Kilo schwer. Sie bestehen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) und gehören zu den weltweit größten Strukturen aus Faserverbundwerkstoffen für Verkehrsflugzeuge. Groß sind auch die Ansprüche an die Maßhaltigkeit der Teile: Die erlaubte Abweichung von den vorgegebenen Werten beträgt nur ein Zehntel Millimeter. Die Krupp VDM GmbH hat für die Anwendung rund 90 Tonnen Pernifer 36 geliefert.

Die jeweils zehn Tonnen schweren Formen sind im niedersächsischen Varel, im zentralen Fertigungsmittel-Werk für die deutschen Airbus-Standorte, hergestellt worden. Die Produktion der Teile übernimmt das Werk Stade, das auch die Seitenleitwerkteile für alle anderen Airbus–Flugzeuge herstellt. Weil die Pressteile dort in einem Autoklaven bei 180 Grad, unter Vakuum und bei zehn Bar Druck in der Form ausgehärtet werden, kommt es beim Werkstoff für die Formen darauf an, dass er sich bei der Erwärmung und beim Abkühlen möglichst genauso verhält wie das CFK-Material.

Pernifer 36, eine Nickel/Eisen-Legierung hat einen Längenausdehnungskoeffizienten von 1,2 Millionstel Meter pro Kelvin (Minimum bei Raumtemperatur), der dem Wert des für die Seitenleitwerkteile verwendeten Kunststoffs entspricht. Risse oder Spannungen, die beispielsweise durch unterschiedliche Schrumpfgeschwindigkeiten von Werkzeug und Formteil beim Abkühlen entstehen können, sind dadurch ausgeschlossen. Während und nach der Wärmebehandlung bleibt die Form so maßgenau, dass auch Stufen oder Aussparungen eingearbeitet werden können, die später im fertigen Bauteil Gelenkteile aufnehmen oder als Krafteinleitungsstellen dienen.

Wie andere Flugzeugproduzenten verwenden auch die Airbus-Bauer für kleinere CFK-Teile bereits seit langem Formen aus Nickel/Eisen Legierungen wie Pernifer 36. Für großdimensionierte Komponenten wie das Seitenleitwerkteil benutzten sie in der Vergangenheit jedoch Werkzeuge, die wie das Formteil selbst ebenfalls aus CFK bestanden. Wirtschaftlich war der Wechsel zur in der Anschaffung teureren Pernifer-Form, weil sie sich beliebig oft verwenden lässt. Im Gegensatz dazu mussten die CFK-Schalen etwa ab dem 100sten Durchgang nach jeder einzelnen Wärmebehandlung im Autoklaven neu instandgesetzt werden. Weil Gelenkteile und Krafteinleitungstellen direkt in die Leitwerkteile eingeformt werden können sinkt außerdem der Herstellungsaufwand und die Belastbarkeit der gesamten Struktur erhöht sich. Es ist geplant, Teile für den neuen Airbus A3 XX ebenfalls in Formen aus Pernifer 36 herzustellen.

Neben Pernifer 36 bietet die Krupp VDM GmbH die Nickel/Eisen-Legierungen Pernifer 42 und Pernifer 2918 MS an. Die Werkstoffe haben sich wegen ihres geringen Längenausdehnungeskoeffizienten in zahlreichen Werkzeug- und Formenbau-Anwendungen bewährt. Typische Einsatzbereiche sind Formen für die Glasherstellung, Spannvorrichtungen im Werkzeugbau, Gehäuse für Laser und Messvorrichtungen in der Automatisierungstechnik.

Längenausdehnungen unterschiedlicher Werkstoffe im Vergleich
Werkstoff | Längenausdehnungskoeffizient in 10-6 K-1 | Erläuterungen
Pernifer 36 | 1,2 | Minimum bei RT
Pernifer 42 | 5,3 | Minimum bei 350° C
Pernifer 2918 | 6,1 | Minimum bei 400° C
Vergleichswerkstoffe
Edelstahl | 14,4
Aluminium | 23,8
CFK | -0,8 ? 34 | Abhängig von Richtung, Harz und Faserart
GFK | 5,0 ? 7,0
Quarzglas | 1
Granit | 3,0 | Messtische

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