Mit Leichtigkeit abheben: Aluminium in der Luft- und Raumfahrt

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Hersteller setzen verstärkt auf Verbundwerkstoffe

Wie sehen die Flugzeuge der Zukunft aus? Die von den wachsenden Treibstoffkosten diktierte Gewichtseinsparung führt dazu, dass Komponenten und letztlich wohl auch die gesamte Außenhaut zunehmend aus Kohlefaserverbundwerkstoffen hergestellt werden, bei denen die Aufgabe von Aluminium in Form dünner Folien auf die Funktion der Strahlenabsorption reduziert wird. Der sich in der Planung befindende Airbus 350 XWB setzt ebenso wie der Dreamliner von Boeing deutliche Zeichen in diese Richtung – die Flugzeugbauer verabschieden sich von der klassischen Metallbauweise und fertigen zunehmend aus Verbundwerkstoffen. Bei den Strukturbauteilen hingegen ist Aluminium nach wie vor der Werkstoff der Wahl.

Insgesamt wird Aluminium seine Position als wichtigster Luftfahrtwerkstoff auf absehbare Zeit behaupten können. Das bestätigt auch eine von Airbus Industries im Jahr 2006 veröffentlichte Studie, die für die nächsten 20 Jahre Zuwachsraten im Passagier- und Frachtaufkommen der zivilen Luftfahrt von fünf bis sechs Prozent jährlich erwartet. Das Wachstum führt in diesem Zeitraum laut Airbus-Studie zu einem Neubedarf von über 17 000 Passagier- und Frachtflugzeugen. Dabei sind kleine Maschinen für den ebenfalls stark wachsenden Markt der Geschäftsreiseflugzeuge noch nicht mitgerechnet. Von der erwartet hohen Nachfrage wird auch der Werkstoff Aluminium profitieren.

HSC-Zerspanung senkt Bearbeitungskosten

Neue Verfahrensweisen helfen dabei, die Herstellungs- und Betriebskosten von Flugzeugen weiter zu senken. Eine zunehmend wichtige Rolle im modernen Flugzeugbau spielt Aluminium-Plattenmaterial, das zur Herstellung von Integralbauteilen verwendet wird. Das sind komplexe Strukturteile, die auf modernsten Bearbeitungsmaschinen aus dem Vollen gefräst werden. Zum Teil werden dabei bis zu 90% des Plattenvolumens zerspant. Integralbauteile ersetzen frühere Konstruktionsweisen, bei denen mehrere einzelne Bauteile zu Komponenten gefügt wurden.

Die Vorteile dieser Konstruktionen – Gewichtsersparnis und gesteigerte Sicherheit – werden zunehmend genutzt. Der Bearbeitungsaufwand ist zwar hoch; einmal relativiert er sich jedoch durch den hohen Wert der Gewichtsersparnis in der Luftfahrt und zum anderen haben die Fortschritte bei der HSC-Zerspanung zu einer Senkung der Bearbeitungskosten geführt.

Auf die erwartete hohe Nachfrage nach Strukturbauteilen richten die in der Luftfahrt etablierten Aluminiumwalzwerke ihre Kapazitäten zielstrebig aus. Der erwartete Bedarf hat bereits heute zu einer Reihe beachtlicher Investitionen geführt. Die Anlagen sind zugeschnitten auf Platten im Abmessungsbereich von 2 bis 250 mm Dicke, 1,2 bis 4,4 m Breite und 2,5 bis 40 m Länge. Die Plattengewichte bewegen sich im Bereich zwischen 10 und 20 t. Die Investitionen betreffen die dem Walzen nachfolgenden Verarbeitungsstufen Vergüten, Streckrichten und Altern. Dazu werden mehrere Ausrüstungspartner auf der Messe Aluminium 2008 Lösungen vorstellen.

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