ZEus

ZEus demonstriert das Leichtbaupotenzial von thermoplastischen Faserkunststoffverbunden sowie hybriden Metall-Faserkunststoffverbunden in der Luftfahrt durch die Entwicklung innovativer Fügeverfahren für tragende Flugzeugstrukturen. Durch die direkte stoff- oder formschlüssige Verbindung der Fügepartner entfällt das Einbringen mechanischer Verbindungelemente wie Nieten vollständig. 

Motivation

Der Verbund ZEus verfolgt das Hauptziel, Technologiebausteine für Rumpfstrukturen zukünftiger emissionsfreier Flugzeuge zu entwickeln. Dabei liegt der Fokus auf nachhaltigen, gewichts- und kosteneffizienten Prozessen und Materialien. Die Verwendung thermoplastbasierter Materialien und neuartiger Architekturen für den Bau von Flugzeugstrukturen im zivilen Bereich bietet erhebliche Potenziale zur Reduzierung des Treibstoffbedarfs und des Emissionsausstoßes. Aufbauend auf vorhergehenden Projekten wie BUSTI (Clean Sky 2, Förderkennzeichen 945583) und dem darin entwickelten CONTIjoin-Prozess sowie der weiterführenden Betrachtung der Herstellung hybrider Strukturen mittels der Thermischen Direktfügetechnologie HPCi^® sollen diese Potenziale genutzt werden, um eine erhöhte technologische Reife für die Fertigung in der Luftfahrt zu erreichen.

Ziele und Vorgehen

Im Projekt wird das CONTIjoin-Verfahren weiterentwickelt, um von der Fügung einfach gekrümmter Schalenelemente zu komplex gekrümmten Strukturen überzugehen. Dies ermöglicht Fügungen entlang des gesamten Rumpfbereichs, wie etwa der Flugzeugnase und des -hecks sowie zukünftigen, nichtzylindrischen Flugzeugrümpfen. Die Ergebnisse werden abschließend an einem Realgeometrie-Demonstrator abgebildet. Außerdem wird eine umfassende Charakterisierung von CONTIjoin-Fügungen durchgeführt, die als Vorstufe für eine zukünftige Klassifizierung in der Flugzeugfertigung dienen kann.

Der zweite Entwicklungsstrang zielt auf die Gewichts- und Kostensenkung bei der Herstellung von Sitzschienen ab. Der Einsatz des Thermischen Direktfügeprozesses ermöglicht die Verbindung hochbelasteter Lasteinleitungsstellen aus Titan mit einem leichten, aber tragfähigen thermoplastischen Faserkunststoffverbund-Profil. Dafür wird ein Prozess für das Fügen mehrerer Laufmeter am Stück entwickelt und an einem Sitzschienendemonstrator umgesetzt. Auch für diesen Prozess soll eine Steigerung des Technology Readiness Levels (TRL) erreicht werden.

Innovationen und Perspektiven

Die CONTIjoin- und HPCi^®-Technologien erschließen neue Potentiale im Bereich der thermoplastischen Fügetechnologien, die mit konventionellen Methoden nicht erreichbar sind. Dadurch wird ein nachhaltiger Beitrag zur Entwicklung moderner Verfahren und Technologien für das emissionsfreie Fliegen künftiger Generationen geleistet. Die Weiterentwicklung dieser Technologien zu komplexeren und größeren Baugruppen ermöglicht zudem die Erschließung weiterer Einsatzbereiche außerhalb der Luftfahrt.