KraussMaffei und das renommierte National Institute for Aviation Research (NIAR) der Wichita State University setzen mit dem thermoplastischen FiberForm-Verfahren neue Maßstäbe im Leichtbau für die Luftfahrt. Im Fokus steht ein hochkomplexes Strukturbauteil mit Rippenstruktur für elektrisch betriebene Senkrechtstarter (eVTOL), das innerhalb von nur zwei Minuten gefertigt wird – im Vergleich zu über 100 Stunden bei der Metallbearbeitung.
Das gemeinsam entwickelte Verfahren basiert auf dem Umformen und Umspritzen thermoplastisch imprägnierter Endlosfasern. Diese automatisierte Produktion reduziert nicht nur massiv die Fertigungszeiten und Materialverluste, sondern bietet auch hohe Designfreiheit, mechanische Festigkeit und Kosteneffizienz. Zum Einsatz kommt die FiberForm-Technologie auf einer GXW 450-2000/1400 von KraussMaffei im ATLAS-Labor des NIAR.
FiberForm-Technologie beschleunigt Leichtbauprozesse drastisch
Die neuentwickelte Rippenstruktur verdeutlicht eindrucksvoll die Vorteile des thermoplastischen Composite-Verfahrens: Während herkömmlich gefräste Metallbauteile über 80 Prozent Materialverlust und mehr als 100 Stunden Bearbeitungszeit verursachen, entsteht das FiberForm-Bauteil aus einem flachen Organoblech in unter zwei Minuten.
„Im Gegensatz dazu wurde das thermoplastische Bauteil aus einem flachen Organoblech in weniger als zwei Minuten geformt und umspritzt. Die ausgewiesene Expertise der beteiligten Partner war entscheidend für diesen Erfolg“, erklärt Dr. Waruna Seneviratne, Direktor von NIAR ATLAS.
Zu den Projektpartnern zählten neben KraussMaffei auch Joby Aviation, Toyota, Victrex und Prospect. Die Entwicklung fand im Rahmen des „Manufacturing for Affordable Sustainable Composites“-Programms des Air Force Research Laboratory statt.
Know-how aus der Automobilindustrie für die Luftfahrt nutzen
„Die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial der aus der Automobilindustrie bekannten FiberForm-Technologie für die Serienfertigung von Primär- und Sekundärstrukturen in der Luftfahrt“, ergänzt Dr. Seneviratne. Das ATLAS-Labor diente dabei als offene Entwicklungsplattform für Maschinenhersteller, Materiallieferanten, Werkzeugbauer und Flugzeughersteller.
„Das NIAR ATLAS Institut bietet eine ideale Umgebung, in der Maschinenhersteller, Materiallieferanten und Werkzeugentwickler gemeinsam mit Flugzeugherstellern neue Materialien und Prozesse risikofrei für anspruchsvolle Luftfahrtanwendungen erproben und für die Serienreife entwickeln können“, betont Eugen Schubert, Sales and Applications Manager, IMM & Automation bei KraussMaffei.
FiberForm bewährt sich in weiteren Luftfahrtprojekten
Bereits 2024 arbeiteten NIAR und KraussMaffei im Rahmen eines Projekts zum Umbau von Passagier- zu Frachtflugzeugen (Prachter) zusammen. Die im FiberForm-Verfahren produzierten Fensterverschlüsse waren bis zu 30 Prozent leichter und nur halb so teuer wie herkömmliche Metallteile. Mit der nun umgesetzten komplexen Rippenstruktur demonstrieren die Partner das Potenzial für hochbeanspruchte Strukturbauteile – ein weiterer Schritt in Richtung breiterer Anwendung und Zertifizierung.