Dosiertechnik, Elektroflugzeuge, Klimaneutraler Flug: Das bewegt die Luftfahrt

Die „Lindbergh e-flight-Rallye“ auf der AERO 2020 ist sehr plakativ, doch die Innovationen in der Luftfahrt beginnen oft im Detail. Mit der Dosiertechnik werfen wir einen Blick auf Produktion und Maintenance.

Die Elektroflugzeuge setzen den Trend der e-Mobilität in der Luftfahrt fort und mit dem klimaneutralen Flug steuert die Luftfahrt massiv in das Nachhaltigkeitsbewusstsein der Menschen.

Dosiertechnik: die Prozesskosten in Fertigung und Maintenance senken

In den Produktionsprozessen der Luftfahrtindustrie spielt die Dosiertechnik eine weitaus größere Rolle, als man gemeinhin annehmen möchte. Das Versiegeln und Verkleben von CFK-Strukturen, Abdichten der Flügelschalen und auch der Auftrag von Flächenbeschichtungen sind Anwendungen, bei denen stets neue Anforderungen an die Dosier- und Wiederholgenauigkeit gestellt werden.

Die Dosierung für das statische und das dynamische Mischen und Verarbeiten von Reaktionsgießharzen sind beispielsweise Technische Lösungen des Spezialisten für Dosiertechnik BDTronic aus Weikersheim. Die Anwendungssituationen sind noch vielfältiger und stets individuell: Das Füllen von Sandwichstrukturen oder auch schlicht das Abdichten von Nieten und Schrauben. Doch wie entstehen die Vorteile im Fertigungsprozess und in der Wartung?

Die Elektroflugzeuge setzen den Trend der e-Mobilität in der Luftfahrt fort und mit dem klimaneutralen Flug steuert die Luftfahrt massiv in das Nachhaltigkeitsbewusstsein der Menschen. ( Foto:  Shutterstock-Philipp Hayer )

Die Elektroflugzeuge setzen den Trend der e-Mobilität in der Luftfahrt fort und mit dem klimaneutralen Flug steuert die Luftfahrt massiv in das Nachhaltigkeitsbewusstsein der Menschen. ( Foto: Shutterstock-Philipp Hayer )

Beispiel Sealing

Nehmen wir hier einmal den Bereich Sealing. Hier ist in der Industrie noch der manuelle Prozess weit verbreitet. Beim Edge Sealing, Fillet Sealing, Cap Sealing und auch beim Interface Sealing werden oft barrier injection cartridges (sogenannte 2K-Kartuschen) verwendet. Teils kommen auch premixed frozen Kartuschen zum Einsatz. Grund für die Verwendung ist die Einhaltung der exakten Mischungsverhältnisse unabhängig von den Austragsmengen.

Nachteil des Verfahrens ist der hohe Materialverwurf, da die Gebindegrößen fast nie exakt den Bedarf treffen. Das verfahren bedingt auch eine geringe Prozessgeschwindigkeit, da hier ein manueller Auftrag nötig ist: dies beginnt beispielsweise mit dem Abkleben des Bauteils, setzt sich im Reinigen nach dem Auftrag fort und der Prozess erfordert zumeist auch ein manuelle Nacharbeit. Oft müssen auch kleine Gebinde mit entsprechend hohen Materialkosten beschafft werden.

Erste Optimierungsstufe: Abfüllen von Kartuschen mittels automatisierter Dosiertechnik

Anders ist es mit automatisierten Lösungen in der Dosiertechnik. Diese erlauben es, zwei zu dosierende Komponenten wie Harz und Härter getrennt in größeren Gebinden zu kaufen und exakt bedarfsgerecht zu mischen. Eine erste Optimierungsstufe mittels der Dosiertechnik ist das bedarfsgerechte Abfüllen von Kartuschen.

Hier resultieren verbesserte Einkaufskonditionen und im Produktionsprozess ein nur noch minimaler Materialverwurf durch eine wesentlich bedarfsgerechtere Dosierung. Das noch immer weit verbreitete Wegwerfen bereits angemischter Kartuschen entfällt. Auch der logistische Aufwand fällt hier geringer aus.

Die Mischung weist homogene Eigenschaften auf und die Kartuschen können im Gesamtprozess einfach implementiert werden. Allerdings ist noch immer ein manueller Auftrag nötig, welcher noch immer die Fehlerquelle Mensch einschließt und oft Nacharbeit erfordert.

Zweite Optimierungsstufe: Dosiertechnik in der Vollautomatisierung

Die Vollautomatisierung ermöglicht es, die Komponenten exakt im Zeitpunkt des Auftrags zu mischen. Die 100%ige Dosier- und Wiederholgenauigkeit macht es möglich, eine Materialentnahme aus beliebigen Gebinden durchzuführen und stets ein korrektes Mischungsverhältnis zu erhalten. So ergibt sich eine hohe Prozessstabilität.

So können beim Abdichten nahezu beliebige Dichtnahtkonturen bearbeitet und sogar kompressible Materialien dosiert werden. Im Bereich der Flächenbeschichtungen kann ein Sprühauftrag im µ-Bereich erfolgen. Primer, Promoter, Lacke und Topcoats können hier mit einem schonend aufgetragen werden.

Beim Verfüllen von Sandwichstrukturen können die Materialien aus Großgebinden entnommen und Materialverwurf vermieden werden. Im Abdichtungsprozess für Nieten und Schrauben spart man das Vorfertigen von Seal Caps ein. Eine prozesssichere Dosierung ist hier möglich.

In den Produktionsprozessen der Luftfahrtindustrie spielt die Dosiertechnik eine weitaus größere Rolle, als man gemeinhin annehmen möchte. ( Foto: 2 shutterstock_Longfin Media )

In den Produktionsprozessen der Luftfahrtindustrie spielt die Dosiertechnik eine weitaus größere Rolle, als man gemeinhin annehmen möchte. ( Foto: shutterstock_Longfin Media )

Alle Innovation startet mit dem Consulting

Die Fertigungsprozesse in der Luftfahrttechnik sind sehr individuell. Nur eine konzeptionelle Beratung im Vorfeld ermöglichen eine Prozessentwicklung, die Innovations- und Einsparungspotentiale eröffnet. Die Dosiertechnik nutzt ein vielfältiges Dosierequipment. Die detaillierte Spezifikation der Prozesse erst ermöglicht die Prozessentwicklung und hier die zielführende Auslegung der Dosierungssysteme bis hin zur Wahl der besten Düse – oder deren Neuentwicklung.

Zweiter Touchpoint zur Innovation ist die Integration in den Prozess. Diese erfordert eine saubere Definition von Schnittstellen und das Testen der Dosiertechnik in Versuchen.

Die Anforderungen an die Dosiertechnik sind über die Zeit gewachsen. Das Verarbeiten von Polyurethan, Silikon, Epoxidharz und thermisch leitfähigen Pasten gehört mittlerweile zum Standard. Die optimale Materialqualität schließt die Eigenschaften homogen, fließfähig und luftblasenfrei ein. Das Einhalten der vorgegebenen Mischungsverhältnisse und der Austragsmengen gehört ebenfalls zum Standard der Dosiertechnik.

Elektroflugzeuge auf der AERO Friedrichshafen

Der Elektroantrieb revolutioniert gerade die Automobilindustrie. Auch die Luftfahrt ist vom Wandel hin zum Elektroantrieb erfasst. Sportlich sieht man das Thema, doch es birgt noch wesentlich mehr. Während beim Auto eine zur Neige gehende Batterie nur Ärgernis hervorruft, kann das gleich Ereignis in der Luftfahrt katastrophale Folgen haben.

Die Flugzeughersteller haben sich die Aufgabe zu eigen gemacht und einige von ihnen stehen mit ihren Flugzeugen bereits kurz vor der Marktreife.

Eviation Alice

Am 22. Januar des Jahres richteten sich die erwartungsvollen Augen nach Prescott in Arizona. Dort nämlich sollte der Elektro-Airliner Alice des israelischen Flugzeugherstellers Eviation seinen Jungfernflug absolvieren. Unglücklicherweise fing das Elektroflugzeug Alice jedoch bei den Bodentests Feuer. Es wurde dabei schwer beschädigt.

Eigentlich sollte der Erstflug bereits im Herbst 2019 geschehen. Doch man hatte die Welt über ein halbes Jahr warten lassen. Noch im Juni des Jahres 2019 präsentierte man auf der Paris Air Show die Eviation Alice dem Publikum. Das vollständig aus CFK gefertigte Elektroflugzeug bot neun Sitzplätze. Die drei magniX-Motoren treiben die Alice an und sollen nach Herstellerangaben eine Reichweite von 1.200 Kilometern ermöglichen.

Video: Aero Messe 2019 in Friedrichshafen


Lindbergh e-flight Rallye

Im Vorfeld der AERO in Friedrichshafen (1. bis 4. April 2020) werden einige der derzeitigen Elektroflugzeuge bei der ersten Lindbergh e-flight Rallye am 30. und 31. März 2020 ihre Fähigkeiten unter Beweis stellen. Es wird ein Schritt hin zum nachhaltigen Fliegen sein, so AERO-Bereichsleiter Roland Bosch.

Die e-flight Rallye wird von der AERO Friedrichshafen und der Lindbergh Foundation veranstaltet.

Die Lindbergh e-flight Rallye führt entlang des Bodensees zu einer ersten Zwischenlandung am Regio Airport Mengen. In Mengen wird übrigens auch eine Testplattform für den Elektroflug bzw. für Autonomes Fliegen errichtet. Die Teams dokumentieren die Wendepunkte der Strecke per Foto, weisen so deren Passage nach der Landung dem Punktrichter nach. Der Airport Mengen lässt die Kämpen auch ihre Flugzeugbatterien nachladen oder tauschen.

Der zweite Landeplatz ist der Segelflugplatz Bad Waldsee-Reute, der zum Ende des ersten Wettbewerbstags erreicht wird. Am zweiten Wettbewerbstag steht eine kürzere Route an, nämlich jene zum Flughafen Friedrichshafen. Dort findet exakt um 11 Uhr die Pressekonferenz der AERO statt.

Video: ILA Berlin 2018 | Highlights


Der klimaneutrale Flug auf der ILA Berlin

Die nachhaltige Luftfahrt ist mehr als ein Trend. Auf der ILA Berlin 2020 (13. bis 17. Mai 2020) kann man den aktuellen Stand erleben. Nicht nur die Flugzeuge erfahren eine kontinuierliche Weiterentwicklung hin zu geringeren CO2- und Lärmemissionen.

Elektrisch und ohne Piloten?

Gerade auch die unbemannten Flugsysteme halten Einzug im Leben der Menschen. Hier schreitet die technische Entwicklung so schnell voran, dass die Geschäftsmodelle zur Nutzung der neuen Technologie kaum Schritt halten können. Hier tauchen auch Fragen der gesellschaftlichen Akzeptanz und der Sicherheit auf. Die Elektroflugzeuge bewegen auch auf der ILA Berlin. Wie man vernehmen konnte, soll bereits 2021 ein erstes hybrid-elektrisches Regionalflugzeug starten.

Leichter, leiser und voll Bio

Eine andere technische Entwicklung ermöglicht eine Gewichtsreduktion von Flugzeugen um 30 bis 55 Prozent. Es ist der 3D-Druck. Jedes eingesparte Kilogramm Gewicht der Flugzeuge reduziert Energieverbrauch und Emissionen weiter. Auch die Kraftstoffe tragen ihren Beitrag zum nachhaltigen Fliegen bei. Alternatives Kerosin ist das Schlagwort.

Hier geht es um CO2-neutrale Power-to-Liquid (PtL)-Kraftstoffe und nachhaltige Biokraftstoffe aus Algen. Auch die Triebwerke des Fliegers von morgen kennen das gestern nicht mehr. So soll der Lärmteppich der startenden Jets um etwa 70 Prozent verringert werden. Lärmforschung und Lärmvermeidung sind das Thema der ILA-Fachveranstaltungen.

Über Marius Beilhammer

Marius Beilhammer

Marius Beilhammer, Jahrgang 1969, studierte Journalismus in Bamberg. Er schreibt bereits viele Jahre für technische Fachmagazine, außerdem als freier Autor zu verschiedensten Markt- und Businessthemen. Als fränkische Frohnatur findet er bei seiner Arbeit stets die Balance zwischen Leichtigkeit und umfassendem Know-how durch seine ausgeprägte Affinität zur Technik.

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