KunststofenRubber.nl

Een vliegtuigromp van thermoplastisch composiet - en dan ook nog de grootste samenstelling ooit

05 juni 2023 om 14:45 uur

STUNNING – de onderste rompmodule voor de Multi-Functional Fuselage Demonstrator, het grootste enkelvoudige thermoplastische stuk dat ooit ter wereld is gemaakt. (Foto: Koninklijke NLR)

Onlangs is als onderdeel van Clean SKY 2 Stunning-project de onderste helft opgeleverd van de Thermoplastic Multi-Functional Fuselage Demonstrator (MFFD). De MFFD is een sectie van een vliegtuigromp en is voor zover bekend een van de grootste thermoplastische composiet samenstellingen in de wereld.


In het kader van het Clean Sky 2-initiatief van de EU zoekt de lucht- en ruimtevaartindustrie naar een aanvliegroute richting duurzaamheid. Met de MFFD moet worden aangetoond hoe het gebruik van thermoplastische composieten daar een belangrijke rol kunnen spelen. Hoe? Door te laten zien dat met de hulp van thermoplastisch composietmateriaal vliegtuigen kunnen worden gebouwd met dezelfde sterkte en duurzaamheid als de huidige aluminium exemplaren. Tegelijkertijd verlaagt het materiaal de terugkerende kosten voor de productie van de romp drastisch en dat geldt ook voor de totale massa van het toestel en de daaruit voortvloeiende emissies.

 

Baanbrekend

De onderste helft van de MFFD, die een lengte heeft van 8 m en een diameter van 4 m, is gemaakt door GKN Fokker, TU Delft, SAM|XL en Koninklijke NLR, die dit het Stunning-project hebben genoemd. Het MFFD-project wordt geleid door Airbus. De baanbrekende vliegtuigconstructie bestaat uit meer dan 400 thermoplastische vezelversterkte onderdelen, evenals duizenden puntlassen en honderden meters doorlopende lassen. De onderste helft van de romp zal bij Fraunhofer IFAM in Stade worden samengevoegd met de bovenste helft, gemaakt door het Duitse lucht- en ruimtevaartinstituut DLR in Augsburg.

 

Huidmodule

Het Stunning-project is gestart in 2017 met GKN Fokker als verantwoordelijke partij voor de samenbouw van het rompdeel, dat bestaat uit een huidmodule en een vloerrastermodule. De huid van de module is door NLR is gemaakt met behulp van Automatic Fiber Placement. Vanwege de omvang van de uiteindelijke huid is deze in twee segmenten van 90° gelegd. Na de lay-up is de volgende stap het consolideren en samenvoegen van de twee segmenten tot een 180° graden segment. Hiervoor is een hele grote autoclaaf nodig om de beide segmenten in te kunnen opstellen en ze te verhitten om ze samen te voegen. Omdat een dergelijke autoclaaf in Nederland ontbreekt, is dat Duitsland uitgevoerd en zijn beide segmenten in een consolidatieproces tot een naadloos geheel samengevoegd.

 

In de huidmodule zijn verder 38 rechte verstijvers van Xelis gemaakt door middel van een continu persproces verwerkt - sommige hiervan zijn door Koninklijke NLR in vorm zijn gebogen, 208 gespuitgiete clips, geproduceerd door het ECO-CLIP-consortium, en samenbouwdelen van de frames.

 

stunning Bij de productie van de huid is gebruikgemaakt van Automatic Fiber Placement (Foto: Koninklijk NLR).

 

Voordeel thermoplasten

Bij het naadloos samenvoegen van de twee onderste segmentdelen tot een geheel In het consolidatieproces, komen ook de voordelen van het gebruik van thermoplastisch materiaal ten opzichte van een themoharder naar voren. Thermoplasten kan je tijdens het fabricage- en assemblageproces namelijk meerdere malen verhitten. Om verschillende thermoplastische onderdelen met elkaar te verbinden, hoef je het materiaal alleen maar te verhitten om het aan elkaar te lassen. Deze eigenschap betekent ook dat flink kan worden bespaard op de honderdduizenden bevestigingsmiddelen die een conventionele vliegtuig bij elkaar houden. Dit draagt weer bij aan het verlagen van de totale massa van het vliegtuig. Bovendien zijn thermoplasten iets lichter dan thermoharders omdat het een taaier matrixmateriaal is en beter bestand tegen impactschade.

 

Vloerroostermodule

De vloerroostermodule omvat samenbouwdelen voor vloerbalken. De vloerbalken voor de passagiersvloer zijn ook gemaakt met behulp van automatische vezelplaatsing. Zowel de samenbouwdelen van de frames als van de vloerbalken zijn gemaakt door GKN Fokker. Het vloerrooster is voor de samenbouw met de huidmodule volledig voorzien van diverse systemen.

 

Potentieel aangetoond

Arnt Offringa, director Global Technology Center NL van GKN Aerospace: "Dit baanbrekende project heeft ons begrip aanzienlijk verbeterd en de ontwikkeling van thermoplastische technologieën voor grote en complexe vliegtuigonderdelen versneld. Het heeft het potentieel aangetoond voor toepassing op industriële schaal van robotlassen bij de assemblage van thermoplastische vliegtuigconstructies. Samenwerkingsprojecten zoals deze zullen van vitaal belang zijn, omdat we de grenzen van technologie blijven verleggen om onze duurzaamheidsdoelstellingen te halen."

 

Grootste ooit

"De onderste huid van de MFFD, het grootste voor ons bekende enkelvoudige thermoplastische stuk dat ooit ter wereld is gemaakt, stelde ons in staat thermische en positioneringseffecten te onderzoeken tijdens de productie van complexe thermoplastische onderdelen", vult NLR-projectmanager Johan Kos aan. "Daarnaast profiteert de samenwerking met GKN Fokker Aerostructures, GKN Fokker Elmo en Airbus van het verder ontwikkelen van de NLR-kennis van andere relevante constructie- en systeemtechnologieën, zoals het inductielassen van thermoplastische onderdelen, zowel experimenteel als met simulatie. De NLR-bijdrage en kennisopbouw wordt gerealiseerd door meerdere afdelingen van ons onderzoeksinstituut en draagt bij aan het ontwikkelen van betaalbare en toepasbare technologie voor de Nederlandse maakindustrie ter verduurzaming van de civiele luchtvaart."

 

Dit artikel verscheen eerder in Kunststof en Rubber 2 - 2023

 

Reacties (1)

Allemaal super maar nu reparen daar heeft het NLR en geen ander, Boein Aibus etc geen antwoord op?
Bert Groenewoud, 6 juni 2023 15:44
 

Focus op ...

Agenda

4 juli 2024, Amsterdam

Symposium – Circulaire Bioplastics

Over de mogelijkheden van bioplastics voor verpakkingen en de uitdagingen die erbij komen kijken.

18 september 2024, 's-Hertogenbosch

Kunststoffen 2024

De Kunststoffenbeurs is dé centrale plek waar de Benelux kunststof- en rubberketen actuele kennis deelt,...

3 oktober 2024, Den Bosch

AM for Production

Tijdens AM for Production ontmoet je AM machinebouwers, componentleveranciers, grondstofleveranciers,...

Meer agendapunten »