Effizienter fliegen Der 3D-Druck verleiht neue Flügel

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SKZ - Das Kunststoff-Zentrum

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Im letzten Jahr konnte das Forschungsvorhaben „Formvariable Flügelsysteme für Segelflugzeuge (Milan) erfolgreich abgeschlossen werden, wie das SKZ meldet. Hier mehr dazu ...

Das Projekt „Formvariable Flügelsysteme für Segelflugzeuge (Milan)“, das durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz über den Projektträger Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. gefördert wurde, ist nach fünf Jahren erfolgreich zu Ende gegangen. Das übergeordnete Ziel war es, die Aerodynamik des Segelfliegens zu verbessern. Am Kunststoff-Zentrum SKZ wurden dafür additiv gedruckte Komponenten gefertigt.

3D-gedruckte Bauteile passen Aerodynamik aktiv an

Am SKZ wurden – auf Basis des an der TU München (TUM) entwickelten Laminarprofils – adaptive Verstellmechanismen, sogenannte Compliant Mechanisms additiv hergestellt. Sie erlauben eine Eingangsverformung an einem Aktuationspunkt durch die elastische Verformung ihrer fachwerkähnlichen Topologie, die in eine präzise Formveränderung des gesamten Profils der Flügelvorderkante umgewandelt wird. Dafür wurden unterschiedliche additive Fertigungsverfahren (Lasersintern, FLM, AKF Freeformer) und Materialien (unter anderem Hochleistungspolymere und faserverstärkte Kunststoffe (FVK)) auf ihre Eignung hin untersucht. Sowohl intermittierende Zugversuche zur Ermittlung einer Reversibilitätsgrenze als auch ein eigens konzipierter und überwiegend aus gedruckten Bauteilen bestehender Versuchsprüfstand halfen dabei, die Langzeitperformance der unterschiedlichen Scharniere zu bewerten, wie das SKZ berichtet. Schließlich konnten per SLS (Selektive Laser Sintering) verschiedene, an die Flügelinnenstruktur angepasste Mechanismen gedruckt werden. Diese wurden dann in ein Versuchsflügelsegment eingebaut. Die Prüfung dessen wurde von der TUM vorgenommen.

Die weiteren Partner in diesem Forschungsprojekt

Im Verbund mit den Partnern der TUM, etwa der Alexander Schleicher GmbH & Co. Segelflugzeugbau und der MP2 Carbon GmbH sollte das bedeutende Potenzial zur Leistungs- und Effizienzsteigerung moderner Segelflugzeuge erschlossen werden, indem deren Flügelstruktur formvariabel gestaltet und dadurch ein Wechsel zwischen Schnell- und Langsamzustand ermöglicht wird. Die Projektbasis lieferte die TUM mit einem eigens entwickelten aerodynamischen Entwurf eines Segelflugzeugs, die Flügelstruktur und das Aktuationssystem wurde zusammen mit Schleicher entworfen. Die formvariable Flügelschale aus einem Verbundwerkstoff wurde schließlich von MP2 mitentwickelt und gebaut.

Additiv gefertigte Flugzeugteile flexibel anwendbar

Die im Projekt generierten Ergebnisse könnten perspektivisch auch auf andere Anwendungen übertragen werden. Es sei offensichtlich, dass solch additiv gefertigten Komponenten auch in andere Flugobjekte, wie Leichtflugzeuge oder Drohnen, integriert werden könnten. Aber auch der Motor- oder Segelsport bietet viel Potenzial, topologisch optimierte Compliant Mechanisms aus dem 3D-Druck zu nutzen, wie die SKZ-Experten sagen. Das SKZ wird deshalb weiterhin seine Kompetenz auf dieser Thematik ausbauen und die Ergebnisse in zukünftige Forschungsaktivitäten mit anderen Instituten und Unternehmen einfließen lassen. Interessierte an einer Zusammenarbeit dürfen sich gerne an das SKZ wenden.

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