Hochratenfähiger lokaler Oberflächenschutz für ­Aluminiumschweißnähte in der Luftfahrtindustrie

Oberflächen 06. 03. 2024
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Von Klaus Schmid, Fraunhofer Institut IPA, Stuttgart

Die Luftfahrtindustrie stellt sich der Herausforderung und entwickelt mit Hochdruck neue Technologien, um Klimaauswirkungen zu minimieren. Ein wichtiger Ansatz ist dabei nach wie vor die Reduzierung des Gewichts von Bauteilen oder Segmenten des Flugzeugbaus, wie beispielsweise Rumpfschalen. Typischerweise werden solche Rumpfschalen noch über Nietverbindungen zusammengefügt, was einen deutlichen Effekt auf das Gewicht der Schalen hat. Im Bereich der Nietverbindung müssen die zu fügenden Schalenbleche in einer gewissen Breite doppelt übereinandergelegt werden (bezeichnet als Überlappstoß) und zusätzlich erhöhen die zahlreichen Nieten das Gesamtgewicht der Verbindung noch.

Mit dem Rührreibschweißen beziehungsweise Friction Stir Welding (FSW) steht eine Technologie zur Verfügung, die es erlaubt, Rumpfschalen direkt auf Stoß zu verbinden. Nach dem Überfräsen der FSW-Schweißnaht entsteht eine Rumpfschale ohne merkliche Verdickungen im Nahtbereich, was ein Minimum an Materialeinsatz und damit Gewicht ergibt. Nachteilig ist dabei nur, dass vor dem FSW-Schweißen natürlich jeder Oberflächenschutz entfernt werden muss. Nach dem Schweißen und Überfräsen steht somit die Notwendigkeit an, den Schweißnaht­be­reich lokal wieder mit einem Oberflächenschutz versehen zu müssen. Als erster Schritt vor dem letztendlichen Lackieren soll ­dabei lokal eine dünne Anodisierschicht aufgetragen werden. Das lokale Anodisieren mittels Brushplating ist dabei eine zwar durchaus bekannte Technologie, allerdings nur in manueller, bestenfalls halbautomatischer Durchführung. Zur Überführung in die Fertigungspraxis ist aber eine automatisierte, hochratenfähige lokale Anodisierung nötig.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Einzelvorhabens Technologische Entwicklungen zum Fügen und Oberflächenschutz – Aktivierung und Schutz innerhalb des Verbundprojekts Grüne Flugzeugrumpf Entwicklung mit klimabeeinflussenden Technologien – GREAT entwickelt das Fraunhofer IPA gemeinsam mit dem Fraunhofer IFAM, der Airbus Operations GmbH und der Airbus Aerostructures GmbH eine Technologie, die in der Lage ist, den gegeben Anforderungen nach Durchsatz beziehungsweise Beschichtungsrate zu entsprechen. Das Fraunhofer IPA konzentriert sich dabei auf die Ausgestaltung des eigentlichen Beschichtungswerkzeugs und der notwendigen Elektrolytversorgungsstation. Zielsetzung ist es letztendlich, die Technologie in eine Vor-Produktions­anlage zu überführen, die eine robuste, hochratenfähige Durchführung einer auf den Bereich einer FSW-Schweißnaht lokalisierten Anodisierung erlaubt. Selbstverständliche weitere Bestandteile der angestrebten Vor-Produktionsanlage sind natürlich qualitätssichernde Elemente der Prozessüberwachung wie Temperaturen, Stromstärken, Durchflussraten und Bewegungsgeschwindigkeiten.

Text zum Titelbild: Roboterunterstützte Einrichtung zur Selektivbeschichtung am Fraunhofer IPA (Bild: IPA)

 
 

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