Rührreibschweißen für Luftfahrtanwendungen

Forschung für leichtere und effizientere Flugzeugrümpfe aus Metall

Rührreibgeschweißter Flugzeugrumpf-Versuchsträger im Maßstab 1:4
© Fraunhofer IWS Dresden
Rührreibgeschweißter Flugzeugrumpf-Versuchsträger im Maßstab 1:4

Am Fraunhofer IWS werden seit zehn Jahren an Fügetechnologien und industriellen Konzepten geforscht, wie Flugzeugrümpfe leichter, aber auch kostengünstiger und schneller gefertigt werden können. Das Rührreibschweißen für Luftfahrtanwendungen wird am IWS seit 2009 weiterentwickelt. Gerade für das Fügen der Flugzeug-Außenhaut erscheint dieses Verfahren besonders geeignet,  da die hochbelastbaren Aluminiumlegierungen ihre guten Eigenschaften auch in der Naht weitgehend behalten können. Im Vergleich zu herkömmlichen Niet-Technologien in der Rumpfmontage ergibt sich damit ein großes Potential, am Gewicht und an den Fertigungskosten zu sparen.

Bis das Rührreibschweißen, das auch schneller arbeitet als herkömmliche Nietmaschinen, seine Vorteile in der Großkomponentenmontage von Flugzeug-Rumpfteilen ausspielen kann, müssen jedoch noch viele Herausforderungen gemeistert werden.  Hierzu wird vom IWS unter anderen an Maschinenkonzepten geforscht, die es überhaupt erst möglich machen, derart große Bauteile zu fügen. Beispielsweise darf sich die Flugzeug-Außenhaut trotz der deutlich höheren Kräfte während des Fügens nicht unzulässig verformen. Seit 2009 ist das IWS Dresden im Rahmen des Luffahrtforschungsprogramms IV durch Airbus im Rahmen des Technologieprojekts MERGE (Metallrumpf nächster Generation) beauftragt, industrielle Konzepte voranzubringen. Gefördert werden diese Arbeiten durch das Bundesministerium BMWi, das damit die Forschung u. Entwicklung von Hochtechnologien in der zivilen Luftfahrt am Standort Deutschland unterstützt.

Aktuelle Ergebnisse zeigen, dass solche Konzepte bereits im Labormaßstab funktionieren: Flugzeugrumpf-Versuchsträger im Maßstab 1:4 aus Herstellung des Airbus-Zulieferers RUAG Oberpfaffenhofen, die nahezu die typische Geometrie realer Rumpfsektionen aufweisen, wurden im Institut zu Tonnen mittels Rührreibschweißen zusammengeschweißt. Als Schweißmaschine kam dabei ein sogenannter Pentapod zum Einsatz, der im mittelständischen sächsischen Unternehmen METROM in Chemnitz entwickelt wurde. Diese ursprünglich als Fräsmaschine konzipierte Anlage konnte durch EU- und SMWK- Förderung 2009 angeschafft werden und wurde zu einer vollwertigen Rührreibschweißanlage weiterentwickelt.

Da die Ergebnisse sehr vielversprechend sind, soll nun in zukünftigen Projekten auf größere Bauteile im Maßstab 1:1 übergegangen werden, um die Aussagekraft bei der Technologiebewertung weiter zu verbessern.