Laserschweißen in der Luft- und Raumfahrt

Grundlegende Struktursimulation zur Ableitung eines bauteilangepassten Fügestellendesigns.
© Fraunhofer IWS
Grundlegende Struktursimulation zur Ableitung eines bauteilangepassten Fügestellendesigns.
Experimentelle Entwicklung von belastungs- und fertigungsgerechten Schweißprozessen mit werkstoffangepasster Prozessführung.
© Fraunhofer IWS
Experimentelle Entwicklung von belastungs- und fertigungsgerechten Schweißprozessen mit werkstoffangepasster Prozessführung.
Strukturprüfung lasergeschweißter großformatiger Bauteile unter kritischen Belastungszuständen zur Bewertung der Schweißnahtbelastbarkeit und Lebensdauer.
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Strukturprüfung lasergeschweißter großformatiger Bauteile unter kritischen Belastungszuständen zur Bewertung der Schweißnahtbelastbarkeit und Lebensdauer.

Hochbelastbare, zuverlässige Leichtbaustrukturen sind in der Luft- und Raumfahrt unerlässlich. Unter der Maxime höchster Sicherheit dürfen laserstrahlgeschweißte Bauteile und Komponenten keine statischen Einschränkungen oder Ermüdungstendenzen aufweisen. Zudem müssen sie hohe Schadenstoleranzen gewähren und auch langfristig durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit überzeugen.

Unter Hinzunahme technischer Bewertungsansätze forschen wir an leistungsfähigen Werkstoffverbindungen und Fertigungskonzepten, die gleichermaßen geeignet sind, das Gewicht von Bauteilen und deren Produktionskosten drastisch zu reduzieren. Hierzu zählen schwer schweißbare Aluminiumlegierungen, pulvermetallurgisch hergestellte Leichtbaukomponenten sowie neuartige Nickel- und Titan-Verbindungen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf Mobilitätskonzepten der Zukunft. Hierbei liegt unser Fokus auf der Weiterentwicklung von Wasserstoff-Speichermedien und Fertigungskonzepten für die Herstellung von Brennstoffzellen mit dem Ziel eines emissionsfreien Fliegens.


Vorteile durch das Laserstrahlschweißen


Bauteile

  • Einzigartige Anlagenkonzepte für das Fertigen dreidimensionaler, sphärischer Bauteile
  • Maschinensysteme mit großem Arbeitsraum von 10 x 3 x 1,5 Kubikmeter inkl. Spannvorrichtung und Sensorik ermöglichen hohen Automatisierungsgrad


Prozess

  • Beidseitiges, gleichzeitiges Schweißen reduziert Verzüge und Eigenspannungen
  • Erzeugen eines gleichmäßigen Nahtbildes
  • Einsatz von langjährig in der Luftfahrt zugelassener CO2-Laser Faser- und Scheibenlaser


Anwendungsbeispiele

  • Rumpfschalen und Versteifungsstrukturen aus Aluminiumlegierungen (z. B. Airbus A318, A380)
  • Titanrohre für Klimatechnik, Hydraulik und Sicherheitselemente
  • Kryogene Wasserstofftanks aus Aluminium
  • Brennstoffzellen: 0,2 mm dicke Bänder zur Dichtschweißung und Kontaktierung

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