Bei Luft- und Raumfahrzeugen muss jede Komponente hinsichtlich Gewicht, Leistung und Funktionalität optimiert werden.
Während sich die Luft- und Raumfahrtindustrie weiter erholt, werden auch die Flugzeuge der nächsten Generation mit höheren Erwartungen entwickelt als je zuvor. Neue Flugzeuge sollen leichter, schneller, sicherer, robuster und natürlich kostengünstiger sein als die Vorgängermodelle. Makrotrends in der Luftfahrtindustrie treiben den technologischen Fortschritt bei kleinsten Komponenten von Fluggeräten voran.
Bei Luft- und Raumfahrzeugen muss jedes Bauteil hinsichtlich Gewicht, Leistung und Funktionalität optimiert werden. Additive Fertigung (3D-Druck) hat in den ersten beiden Bereichen an Bedeutung gewonnen. Durch die Entkopplung von Komplexität und Herstellungskosten können komplexe Teile gewichtsreduziert konstruiert werden, ohne die Leistung zu beeinträchtigen – ein Punkt, den herkömmliche Fertigungsmethoden nicht erreichen können. Additiv gefertigte Teile haben ihre Leistungsfähigkeit bewiesen und werden zunehmend in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt, beispielsweise im Raumfahrzeug CST-100 von Boeing. Doch welche Rolle spielt die additive Fertigung bei der Bereitstellung multifunktionaler Teilelösungen? Welche Anforderungen können an eine einfache Halterung oder ein geschlossenes Paneel gestellt werden, die über die mechanische und ökologische Leistungsfähigkeit vorhandener Materialien hinausgehen? Können wir Teile multifunktional gestalten?
Hexcel hat sein HexAM®-Team für additive Fertigung und sein Produktteam für Hochfrequenz-Interferenzkontrolle zusammengeführt, um vielseitige 3D-gedruckte Komponenten zu entwickeln, die den Anforderungen der Luft- und Raumfahrt gerecht werden. Das Ergebnis der Zusammenarbeit ist HexPEKK® EM, das die elektromagnetischen Eigenschaften der bewährten HexAM®-Technologie verbessert. Als neuestes Mitglied des HexPEKK®-Materialportfolios ermöglicht HexPEKK® EM die additive Fertigung vielseitiger Produktionsteile, die sowohl mechanische als auch elektromagnetische Leistungsanforderungen erfüllen.
Elektromagnetische Störungen und HF-Absorption
Komplexe elektronische Systeme in der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigungsindustrie zeichnen sich durch stetig steigende Leistung und Leistungsfähigkeit aus und arbeiten in mehr Frequenzbereichen als je zuvor. Während eine höhere Leistung dem Flugzeug insgesamt zugutekommt, stellen elektromagnetische Störungen (EMI) ein wachsendes Problem dar. EMI kann sowohl von internen als auch von externen Quellen stammen, und elektronische Komponenten können in einem Flugzeug erhebliche Mengen unerwünschter Störungen verursachen. EMI gefährdet die Leistungsfähigkeit elektronischer Systeme und kann zu Fehlfunktionen oder Ausfällen unterschiedlichen Ausmaßes führen. Angesichts zunehmender Compliance- und Sicherheitsvorschriften sollte die EMI-Minderung bereits bei der Entwicklung berücksichtigt werden. HexPEKK® EM verbessert die EMI-Leistung bestehender HexPEKK®-Materialien. Gehäuse, Halterungen und Platten neben elektronischen Systemen, die mit HexPEKK® EM hergestellt werden, können zur Minderung von EMI beitragen und gleichzeitig die Designfreiheit und Gewichtseinsparungen der additiven Fertigung nutzen.
Niedriger spezifischer Widerstand
Das Management statischer Elektrizität ist ein wichtiger Aspekt für Primär- und Sekundärstrukturen in der Luftfahrt. Flugzeugkomponenten benötigen Materialien mit niedrigem Widerstand, da sich im normalen Flugbetrieb statische Elektrizität ansammelt. In empfindlichen Bereichen elektrischer Geräte ist die Erdung unerlässlich. Wenn sich statische Elektrizität aufbaut und entlädt, kann dies bei der Stromübertragung zu einem Stromschlag führen, der für das Flugzeug gefährlich sein und Sensoren, Prozessoren und andere für den Flugbetrieb wichtige Komponenten beschädigen kann. Das Entladungsmanagement war bisher ein Hindernis für die Einführung von Verbundwerkstoffen für bestimmte Anwendungen. Hexcels wichtigstes Additivmaterial, HexPEKK®-100, enthält Kohlenstoff in seiner Formulierung, die speziell auf die Anforderungen an elektrostatische Entladung (ESD) ausgelegt ist. Hexcels neuestes Material, HexPEKK® EM, geht noch einen Schritt weiter und weist einen um mehr als drei Größenordnungen niedrigeren Widerstand als HexPEKK®-100 auf. HexPEKK® EM bietet alle Vorteile leistungsstarker 3D-gedruckter PEKK-Thermoplaste und eignet sich daher für viele Komponenten von Luft- und Raumfahrtsystemen.
Für die Luft- und Raumfahrtplattformen der nächsten Generation müssen sich alle Materialien und Hardware auf immer kleineren und leichteren Plattformen bewähren. Additive Fertigungstechnologien, die auf soliden Strukturprinzipien basieren und multifunktionale Fähigkeiten bieten, werden bei dieser Designrevolution eine immer größere Rolle spielen.
