Die Flugzeugindustrie schätzt den Bedarf an neuen Flugzeugen auf über 35.000 innerhalb der nächsten 20 Jahre. Zur Befriedigung der steigenden Nachfrage sind neue Ansätze und Technologien erforderlich. Es ist zu erwarten, dass thermoplastische Verbundwerkstoffe in Zukunft eine wichtige Rolle spielen werden, um den Bau von Flugzeugen zu beschleunigen ─ das war auch ein wichtiges Thema der internationalen Composite-Messe JEC World 2018 vergangene Woche in Paris.
Im Vergleich zu heute häufig verwendeten duroplastischen Verbundstoffen bieten thermoplastische Verbundwerkstoffe zahlreiche Vorteile, darunter sehr kurze Produktionszeiten und niedrige Gesamtkosten. Ein typisches thermoplastisches Verbundteil kann die Herstellungszeit im Vergleich zu Metallen oder anderen Polymermaterialien reduzieren. Jakob Sigurdsson, CEO von Victrex, sieht Victrex sehr gut aufgestellt, um die Umstellung von duroplastischen auf thermoplastische Lösungen zu beschleunigen. Gemeinsam mit Herstellern und Forschungseinrichtungen aus der Luftfahrtindustrie arbeitet das Unternehmen gezielt an seinen VICTREX AE™ 250 Composite-Produkten und damit verbundenen Technologien. Ziel ist es, den Flugzeugherstellern einen hohen Durchsatz zu ermöglichen und gleichzeitig Sicherheits-, Qualitäts- und Umweltanforderungen zu erfüllen.
Um die notwendige Lieferkette aufzubauen, hatte Victrex bereits im vergangenen Jahr verkündet, mit dem langjährigen Entwicklungspartner TriMack Manufacturing in das Joint Venture TxV Aero Composites zu investieren. Beide Unternehmen erachten dies weiterhin als einen wesentlichen Schritt, die Einführung von Thermoplasten und innovativen Herstellungstechniken zu beschleunigen, um die wirtschaftliche Fertigung von Flugzeugkomponenten und deren Einbau in der Endfertigungslinie zu verbessern. Mit Investitionen in neue hochmoderne Anlagen stellt TxV die Weichen zur Lieferung von Compositebauteilen und das in einem für die kommerzielle Luftfahrt erforderlichen Umfang und Tempo. Die Übernahme des Faserspezialisten Zyex und die Mitgliedschaft im Thermoplastic Composite Research Center (TPRC) stehen ebenfalls im Einklang mit dem langfristigen Ziel von Victrex, dazu beizutragen, die Effizienz in der Luftfahrtindustrie deutlich zu steigern.
„Die Entwicklung neuer Polyaryletherketon-Verbundwerkstoffsysteme für die Luftfahrtindustrie braucht seine Zeit und ist ein notwendiger Entwicklungsschritt, der vor der breiten Einführung in der Industrie steht“, so Sigurdsson. „Victrex hat in der Vergangenheit in unterschiedlichen Branchen den Beweis erbracht, dass wir durch wegweisende, auf VICTREX PAEK basierende Innovationen echte Vorteile für unsere Kunden und Märkte erreichen können, indem sich die Herstellungszeit verkürzt und echte Leistungsfortschritte erzielt werden. Heute sind unsere Composite-Lösungen in der Öl- und Gasindustrie zunehmend gefragt und befinden sich auch im Bereich der Medizintechnik in einer frühen Vermarktungsphase.“
Hoher technologischer Reifegrad
Tim Herr, Director Aerospace bei Victrex, ergänzt: „Lieferkette und Kapazität sind wichtige Kriterien, um den Anteil an thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen in zukünftigen Flugzeugprogrammen zu erhöhen. Bei Verwendung von Hochleistungspolymeren können die anfänglichen Kosten für thermoplastische Verbundwerkstoffe viel höher sein. Betrachten wir jedoch die Gesamtkosten, sieht die Rechnung gleich ganz anders aus.“ So wird zum Beispiel das Joint Venture TxV Aero Composites eine Reihe von Verbundwerkstoffen – von kundenspezifischen Laminaten bis zu vorgeformten Organosheet-Einlegern für Hybridspritzgussverfahren – anbieten, ebenso fertige Verbundbauteile und komplette umspritzte Hybridbauteile und -baugruppen. Sie basieren auf der kürzlich eingeführten VICTREX AE 250 Composite-Familie, und lassen sich bei niedrigeren Temperaturen verarbeiten. Dies erlaubt ein einzigartiges Hybridspritzgussverfahren, um die Festigkeit von endlosfaserverstärkten Thermoplasten mit der Designflexibilität und bewährten Leistung von VICTREX PEEK-Spritzgusspolymeren zu kombinieren.
Tim Herr zusammenfassend: „Diese innovativen Produkte können Gewichtseinsparungen von bis zu 60 Prozent gegenüber herkömmlichen Metalllösungen erreichen und zu einer Senkung des Kraftstoffverbrauchs und folglich der Emissionen beitragen. Sie bieten also einerseits Kosten- als auch Umweltvorteile und andererseits erlauben sie kontinuierliche Herstellungsprozesse und Zykluszeiten von Minuten im Vergleich zu Stunden bei duroplastischen Alternativen.“ Weitere Vorteile, die positiv zur Kostenrechnung beitragen, sind:
- Thermoplastische Composites sind vollständig recycelbar; somit können Hersteller ein Bauteil wieder einschmelzen, das Material also erneut verarbeiten. Ein Duroplast hingegen kann nach dem Aushärten nicht wiederverwendet werden, was zu Ausschusskosten führt.
- Im Gegensatz zu Duroplasten haben thermoplastische PAEK-Composites eine unbegrenzte Haltbarkeit und müssen nicht in Kühlkammern gelagert werden. Das gestattet es der Industrie, Material zur Teilefertigung heute einzukaufen und mehrere Monate bei Raumtemperatur zu lagern. Die Notwendigkeit, bei duroplastischen Prepregs Verfallsdaten zu verwalten oder abgelaufenes Material zu entsorgen, entfällt.
- VICTREX PAEK-Hochleistungskunststoffe helfen aufgrund ihrer Schadenstoleranz, kostenintensive Wartung zu reduzieren. Sie bieten außerdem niedrige Flamm-, Rauch- und Toxizitätswerte (FST) für Betriebssicherheit, gute Ermüdungseigenschaften für lange Lebensdauer und hervorragende Beständigkeit in aggressiven chemischen und korrosiven Umgebungen.
