Die Luftfahrtindustrie umfasst alle Unternehmen, die sich mit dem Bau von Luftfahrzeugen oder Teilen von Luftfahrzeugen befassen, die in der Erdatmosphäre fliegen sollen. Die Kerntätigkeit des Sektors erfordert die Verwendung von Materialien mit bestimmten Eigenschaften, damit die Flugzeuge aus Sicherheits- und Leistungsgründen in gutem Betriebszustand sind. Diese müssen mehreren spezifischen Anforderungen und Kriterien gerecht werden: mechanische Festigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Dichte, Elastizität und Korrosionsbeständigkeit. Da das Thema sehr umfangreich ist, ist es manchmal schwierig, an zuverlässige Informationen zu gelangen. Ziel dieses Artikels ist es, zu definieren, auf welche Referenzen man sich bei Materialspezifikationen stützen sollte und wie man sie auswertet.
Die Materialtypen und die damit verbundenen Anforderungen werden von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) durch die International Classification for Standards (ICS) 49.025: Materialien für den Flugzeugbau aufgelistet:
Über diese Klassifizierung hinaus gibt es Materialien, die aufgrund ihrer Eigenschaften von einer häufigen Verwendung in der Industrie profitieren.
So werden für die Herstellung von Flugzeugrümpfen fast ausschließlich Aluminiumlegierungen verwendet, die zu zwei Legierungsserien gehören: die Serie 2000, Legierungen aus Aluminium und Kupfer (Al/Cu), und die Serie 7000, Legierungen aus Aluminium und Zink (Al/Zn). Die vorteilhafte Eigenschaft von Aluminium ist die sehr geringe Dichte, die das Flugzeug leichter macht. Außerdem ist Aluminium sehr Korrosionsbeständig und leicht formbar. Diese Formbarkeit ermöglicht den Bau von komplizierten Flugzeugteilen. Da Aluminium jedoch nur geringe mechanische Eigenschaften besitzt, wird es fast ausschließlich in Legierungen verwendet.
Auch in der Luftfahrt werden immer mehr Verbundwerkstoffe verwendet. Verbundwerkstoffe bestehen aus mindestens zwei Materialien, die nicht miteinander verschmelzen, aber eine starke Haftung aufweisen. Ihre Struktur bietet im Vergleich zu anderen Materialien zahlreiche Vorteile: Ermüdungs- und Korrosionsbeständigkeit, Stabilität und hervorragende mechanische Eigenschaften. In der Luftfahrtindustrie ist die Verwendung von Kevlar, Kohlenstoff, Glas oder Epoxid für die Herstellung von Kevlar/Kohlenstoff-, Kohlenstoff/Epoxid- oder Glas/Epoxid-Legierungen weit verbreitet.
Die Auswahl von Materialien in der Luftfahrtindustrie hängt von mehreren Kriterien ab:
Beim Bau eines Flugzeugs sind zwei Phasen zu beobachten: Eine experimentelle Phase, die aus virtuellen Tests und Analysen besteht, um die erwarteten Eigenschaften und die Auswahl der entsprechenden Materialien zu spezifizieren, und eine Konstruktionsphase, die den Bau und die Montage der Komponenten bis zum Erhalt eines vollständigen Flugzeugs umfasst.
Die Darstellung ist hier vereinfacht, aber es ist wichtig festzuhalten, dass die Experimente und Simulationen auf allen Ebenen stattfinden: von einer molekularen Ebene der Materialien bis hin zu vollständigen mechanischen Studien der gesamten Struktur, um die maximale Sicherheit des Flugzeugs zu gewährleisten.
Im Rahmen der Produktion eines Flugzeugs fallen zahlreiche Daten an. Das digitale Zeitalter bietet zahlreiche Techniken an, um diese Daten im Sinne von Leistung und Sicherheit korrekt zu nutzen und zu verwerten.
Die Herausforderungen im Zusammenhang mit Materialien in der Luft- und Raumfahrtindustrie sind ein umfassendes Gebiet der Technik und erfordern je nach Fall eine tiefer gehende und spezifischere Analyse als die in diesem Artikel erläuterten grundlegenden Konzepte. Daher laden wir Sie ein, sich mit uns in Verbindung zu setzen, um Ihr Projekt zu besprechen.
