Aluminium – aus dem Leichtbau nicht mehr wegzudenken

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Simulation reduziert reale Bauteilversuche auf ein Minimum

Auch im Bereich der Luftfahrt spielt Aluminium eine bedeutende Rolle als Leichtbaumaterial. Die Herausforderungen bei Flugzeugstrukturen liegen jedoch häufig in den Dimensionen und der dazu notwendigen Prozesstechnik, wie Joachim Zettler, Projektleiter Umformprozesse der EADS Deutschland GmbH, aufzeigte. Anhand von Age-Creep-Forming und der Explosivumformung erklärte Zeller, wie Aliminiumbauteile mit Dimensionen von mehreren Metern, beispielsweise Druckkalotten oder Tankstrukturen für Ariane-Raketen, umgeformt werden können.

Im Zuge der geplanten steigenden Ausbringung von Flugzeugen, beispielsweise dem A30X, der ab 2030 mit bis zu 40 Flugzeugen pro Monat gefertigt werden soll, werden neue Konzepte im Flugzeugbau und damit auch neue Umformprozesse notwendig. Die Tendenz geht dabei hin zur Integralbauweise und da dort die Werkzeug- und Bauteilkosten pro Stück natürlich größer sind, nimmt die Simulation eine immer wichtigere Position in der Prozesskette ein. Da beispielsweise ein Aluminiumelement einer Landing-Gear-Bay allein bei den Werkstoffkosten schon auf mehrere Tausend Euro kommt, versucht man, reale Bauteilversuche mithilfe der Simulation auf ein Minimum zu reduzieren.

Werkstoff Aluminium lässt sich gut in virtuellen Prozessketten abbilden

Von Vorteil dabei ist, dass sich der Werkstoff Aluminium für bestimmte Bereiche gut in virtuellen Prozessketten abbilden lässt, wie Dr. Christian Leppin von Suiss Technology Partners darstellte. So kann beispielsweise das thermische Fügen von Aluminiumbauteilen heute sehr gut rechnerisch abgebildet werden. Herausforderungen bestehen bei komplexen Werkstoffzusammensetzungen und speziell bei der Crashberechnung von Multi-Material-Design-Strukturen. Für eine zuverlässige Berechnung ist nach wie vor eine gute Korrelation zu experimentellen Untersuchungen notwendig.

Das Experiment steht auch noch immer im Mittelpunkt von Forschungsaktivitäten in der Aluminiumumformtechnik. Erst durch eine Untersuchung von Umformergebnissen, beispielsweise im Napf- oder Kreuznapfversuch, lassen sich zuverlässig die Prozesseigenschaften neuer Entwicklungen nachweisen. Einen absoluten Trend zeigte im Rahmen des Cluster-Forums Prof. Dr. Marion Merklein, Inhaberin des Lehrstuhls für Fertigungstechnologie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg auf.

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