LABOKOMP
Laserstrahlbohren von Kompositwerkstoffen für Luftfahrtanwendungen (LABOKOMP)
Einsatz von Kompositen in der Luftfahrt
Kompositwerkstoffe in Form von carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) haben ein hohes Leichtbaupotenzial und werden in der Luftfahrt zunehmend eingesetzt. Aufgrund steigender Stückzahlen sind die Flugzeughersteller und Zulieferer darauf angewiesen, ihre Fertigungsprozesse effizient und robust zu gestalten und dabei die hohen Qualitätsanforderungen der Luftfahrtindustrie einzuhalten. Auf der anderen Seite sind CFK-Werkstoffe zwar sehr beständig, können aber durch falsche Bearbeitung auch leicht geschädigt werden. Vor diesem Hintergrund sind die Anforderungen an die mechanische Bearbeitung entsprechend hoch. Beim konventionellen Bohren unterliegen die Werkzeuge trotz des Einsatzes hochwertiger, diamantbeschichteter Hartmetallbohrer einem sehr hohen Verschleiß. Um die geforderte Bohrlochqualität zu erreichen und ein möglichst schonendes Bearbeiten der Bauteile zu ermöglichen, müssen die Bohrer dementsprechend häufig gewechselt werden. Das Bohren von CFK in der Luftfahrt ist ein Anwendungsfeld mit großem Marktpotential. Hier wird vor allem für Niet- und Schraubverbindungen eine hohe Anzahl an Bohrungen mit hohen Qualitätsanforderungen bei gleichzeitig geringen Zykluszeiten benötigt. In Anbetracht der Nachteile mechanischer Verfahren existiert ein großer Bedarf an alternativen Bohrprozessen vor allem im Bereich von in großer Stückzahl produzierten Kleinbauteilen, aber auch zukünftig bei der Montage von Großstrukturen. Eine vielversprechende Alternative ist die Laserbearbeitung.
Prozessstrategie für effiziente Fertigungsverfahren
Über grundlegende Einflussparameter hinaus werden insbesondere Bearbeitungsstrategien mit Mehrfachüberfahrten betrachtet, die bei Anwendung in einem industrietauglichen Prozess zusätzlich bedarfsgerechte Lösungen für System-, Handhabungs- und Überwachungstechnik benötigen. Dies trifft umso stärker zu, wenn auf einem Bauteil eine Vielzahl von Bohrungen eingebracht und repositioniert werden muss. Exakt dieser Bedarf wird in diesem Projekt adressiert. In LABOKOMP wird das Hauptaugenmerk auf die hochpräzise und dynamische Positionierung vieler kleiner Bauteile, die dann wiederum in großen Stückzahlen gefertigt werden müssen, gelegt.
Im Verbundprojekt LABOKOMP haben sich die beiden KMUs INVENT GmbH und KMS Technology Center GmbH, das Forschungsinstitut Laser Zentrum Hannover e.V., sowie die TRUMPF Laser GmbH und die Premium AEROTEC GmbH als großindustrielle Anwender zusammengetan, um eine neuartige automatisierte Spann- und Positioniertechnik, die zusätzliche Funktionalitäten wie integrierte Schwingungserkennung und -dämpfung für hochdynamisches Positionieren der Bauteile enthält, zu erforschen. Die Zu- und Abführung von Prozessgasen oder die Kühlung der Werkstücke sind ebenfalls Bestandteil der Untersuchungen.
Da der Laserbearbeitungsprozess auch bei idealer Schneidstrategie zu einer thermischen Belastung des Materials führen kann, sollen entsprechende Untersuchungen und Materialprüfprogramme dazu dienen, mögliche Abminderungsfaktoren und Konstruktionsrichtlinien für lasergebohrte Bauteile zu ermitteln.
Als Gesamtziel soll der Laserbohrprozess zum Projektende eine Technologiereife erreichen, die als Grundlage für eine erfolgreiche Luftfahrtqualifizierung herangezogen und den Prozess zukünftig industriell nutzbar machen soll.
