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Es ist zwingend notwendig, das Drucklevel im Dosiersystem so niedrig wie möglich zu halten. (Bild: Viscotec)

Wenn es darum geht, ein Flugzeug möglichst leicht zu bauen und Gewicht einzusparen, denkt man zunächst vermutlich an Rumpf, Flügel und Turbinen als größte Einzelteile. Aber: Schon das kleinste zusätzliche Gewicht führt zu einem Mehrverbrauch an Treibstoff und hat damit Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit von Airlines. Um größtmögliche Effizienz zu erreichen, muss also jedes einzelne der vielen Tausend Teile, aus denen ein Flugzeug besteht, so leicht wie möglich sein. Das geht soweit, dass auch Klebstoffe und andere Fluide, die im Flugzeugbau zum Beispiel für die Montage von Komponenten benötigt werden, so leicht wie möglich gestaltet werden. Erreicht wird das geringe Gewicht über Hohlkugeln, die den Kunststoffmaterialien beigemischt werden. Sie haben in der Regel keine größere Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften der Materialien, verringern jedoch – abhängig von der beigemischten Menge – die Dichte der Materialien. Es werden Dichten von bis zu ca. 0,5 g/cm³ erreicht. Das Dosieren solcher Materialien ist anspruchsvoll: Die Hohlkugeln könnten während des Dosierprozesses zerstört werden, was zu einem Anstieg der Dichte und dann wieder zu einem höheren Treibstoffverbrauch führen würde. Um dem vorzubeugen, ist eine maximal schonende Behandlung dieser Fluide und Pasten notwendig.

Schonendes Dosieren

Die von Viscotec verwendete Technologie auf Basis der Exzenterschneckenpumpe hat sich dafür bereits branchenübergreifend bewährt. Die zu dosierenden Materialien werden beim sogenannten Endloskolben-Prinzip in einem in sich geschlossenen Kammervolumen gefördert. Durch die Kombination aus einem Rotor, zum Beispiel aus gehärtetem Edelstahl, und einem weichen Elastomer-Stator ist auch bei hochgefüllten Medien eine schonende Dosierung und Förderung garantiert. Die Dichtlinie zwischen Rotor und Stator erzeugt minimalste Scherung auf das Medium und sorgt zugleich für eine Dichtheitsreserve ohne Ventil.

Simon-Widderich

Simon Widderich, Business Development Aerospace bei ViscoTec.

„Wir haben in den letzten Jahren viel geforscht und unzählige Dosiertests mit verschiedenen Materialien gemacht, um unseren Kunden die optimalen Düsen und damit bestmöglichen Support bieten zu können.“

Anwendungsbeispiele der präzisen Dosiertechnik finden sich in der Luftfahrt einige: Zum Beispiel das Füllen von Wabenstrukturen (Honeycombs) mit sogenannten Potting-Materialien, das Abdichten von Flugzeugtanks mit Polysulfiden oder das Versiegeln von CFK Schnittflächen mit Epoxidharzen.

Potting Materialien

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Wabenstrukturen in Form von sogenannten Honeycombs finden häufig Anwendung in der Flugzeugfertigung. (Bild: Viscotec)

Wabenstrukturen in Form von sogenannten Honeycombs finden häufig Anwendung in der Flugzeugfertigung, weil sich dadurch extrem leichte Bauteile bei gleichzeitig hoher Druckbeständigkeit realisieren lassen. Sie bilden den Kern der sogenannten Sandwichbauweise, welche zum Beispiel im Interieurbereich bei den Gepäckablagen oder Trennwänden Anwendung findet. Um diese Strukturen gezielt verstärken zu können, werden sie in definierten Bereichen mit Potting Materialien befüllt. Dabei handelt es sich um meist hochgefüllte Pasten mit Glashohlkugeln, die eine Dichte zwischen 0,5 und 0,7 g/cm³ aufweisen. Je höher der Anteil an Hohlkugeln ist, desto höher wird auch die Viskosität der Materialien – eine weitere Herausforderung in Bezug auf die Dosierung von Potting Materialien.

Abdichten mit Sealing Materialien

Zur Abdichtung von Treibstofftanks oder Strukturbauteilen werden sogenannte Sealing Materialien verwendet. Diese Materialien müssen nicht nur mechanische, sondern auch chemische Anforderungen erfüllen. Und auch ihnen werden Hohlkugeln beigemischt, um eine möglichst geringe Dichte zu erreichen. In diesem Fall sind die Hohlkugeln jedoch nicht aus Glas, sondern aus Polymer. Und das bringt neben der Sensitivität noch eine weitere Herausforderung mit sich: Sie sind kompressibel. Durch diese besondere Eigenschaft ist die präzise Förderung und Dosierung sehr anspruchsvoll. Sobald Druck auf das Material ausgeübt wird, ändert sich das Volumen. Da es sich jedoch um Materialien aus zwei Komponenten handelt, muss das Mischungsverhältnis der Komponenten genau eingehalten werden. Es ist also unbedingt notwendig, das Drucklevel im Dosiersystem so niedrig wie möglich zu halten. Ein Handling der Medien im Niederdruckbereich ist absolut essentiell.

Versiegeln von CFK-Bauteilen

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Die Dosierung muss absolut präzise und wiederholgenau sein. (Bild: Viscotec)

Beim Versiegeln von CFK-Bauteilen sind es nicht nur die Werkstoffe, die besondere Herausforderungen mit sich bringen, sondern die Anwendung an sich. Denn die Bauteile weisen eine hohe Varianz auf, was für eine Automatisierung von Dosierprozessen eine große Hürde darstellt. Zumal die Anforderungen an die Genauigkeit des Dosierauftrags besonders hoch sind. Es müssen zum Teil Schichtdicken von 0,3 bis 0,5 mm realisiert werden. Die Dosierung muss absolut präzise und wiederholgenau sein. Außerdem sind spezielle Düsen notwendig, um den Materialauftrag gemäß den Spezifikationen realisieren zu können.

ist verantwortlich für das Marketing bei Viscotec in Tönning am Inn.

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