HELIOS - Hochratenfähige, effiziente Leichtbau-Rumpfschalen, neuartige Designprinzipien und Technologiebausteine, integral optimiert und validiert für schadenstolerante, nietfreie, strukturelle Fügetechnologien
Um die ambitionierten Klimaziele der Luftfahrt zu erreichen, müssen zukünftige Flugzeuggenerationen deutlich leichter gebaut werden. Herkömmliche Bauweisen mit genieteten Verbindungen schöpfen das Leichtbaupotenzial von Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) nicht vollständig aus. Für die angestrebten hohen Produktionsraten fehlen durchgängige, industrialisierte Prozessketten für nietfreie Fügetechnologien. Zudem erfordern innovative und automatisierte Bauweisen, neue validierte Auslegungs- und Nachweisverfahren, um die Zulassung und Sicherheit dieser fortschrittlichen Strukturen zu gewährleisten.
Projektziel
Das Gesamtvorhaben HELIOS zielt auf die Entwicklung und Validierung neuartiger Konstruktionsprinzipien und Technologien für gewichtsoptimierte und hochratenfähige CFK-Rumpfschalen ab. Kern des Projekts ist die Konzeption einer Rumpfschalen-Architektur, die auf nietfreie Fügetechnologien wie dem Kleben von Längsnähten und dem hybriden Verschweißen von Spant-Haut-Verbindungen basiert. Bis zum Ende der Projektlaufzeit sollen die technologische Machbarkeit nachgewiesen und die Prozessketten hinsichtlich ihres Leichtbaupotenzials, ihrer Hochratenfähigkeit und Kosteneffizienz bewertet werden.
Durchführung
Die Arbeiten im Verbund sind in fünf Hauptarbeitspakete gegliedert: Anforderungen & Konstruktionsprinzipien, ganzheitliche Konstruktions- & Fertigungslösungen, ganzheitliche Montage- & Integrationslösungen, Nachweismethodik & generische Technologien sowie Validierung & Bewertung. Airbus Operations GmbH ist der Verbundführer dieses Vorhabens. Alle Verbundpartner aus Industrie und Forschung entwickeln Schlüsseltechnologien, darunter innovative nietfreie Fügeverfahren, angepasste Auslegungs- und Nachweismethoden sowie automatisierte Verfahren zur Qualitätssicherung. Die Ergebnisse werden durch Strukturtests und zerstörungsfreie Prüfungen an Validatoren erprobt und bewertet.
Das Konsortium besteht aus folgender Partnerlandschaft: Airbus Operations GmbH, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR), Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. (FhG), INVENT Innovative Verbundwerkstoffe Realisation und Vermarktung neuer Technologien GmbH, MICOR Gesellschaft für industrielle Wärme und Trockentechnik mbH, SWMS Systemtechnik Ingenieurgesellschaft mbH,TU Braunschweig, TU Hamburg, Universität Stuttgart, Wölfel Engineering GmbH + Co. KG
Teilvorhaben TUHH - Entwicklung von ganzheitlichen Konstruktionslösungen für die Hautschalen Komponenten sowie Durchführung und Validierung von Lebensdauer- und Ermüdungsversuchen
Die TUHH trägt innerhalb des Verbundprojekts HELIOS mit einem Fokus auf Simulation und experimenteller Erprobung zur Entwicklung ganzheitlicher Konstruktionslösungen für CFK-Hautschalenkomponenten bei. Im Bereich Simulation liegt der Schwerpunkt auf der simultanen Optimierung von Profilparametern der Spanten und Stringer, dem Laminataufbau sowie der Hautlaminatauslegung unter Berücksichtigung neuartiger, schadenstoleranter Materialsysteme („Double Double“). Experimentell führt die TUHH Lebensdauer- und Ermüdungsversuche an den Bauteilen mit einer universitätseigenen Hexapod-Versuchsanlage durch, um die Prozesse zu validieren.
- Kontakt: Justus Karnath
- Laufzeit: 01.07.2025 bis 31.09.2028
Links:
https://www.research.airbus.com/en/industrialisation/helios
Gefördert durch: https://www.luftfahrtforschungsprogramm.de/