L'aereo del futuro vola in modo elettrico e autonomo, è leggerissimo e può essere comodamente prodotto in modo completamente automatizzato. Mentre l'elettrificazione e il pilota automatico permanente sono ancora agli inizi, la costruzione leggera è già indispensabile oggi. I processi di fabbricazione digitale stanno per essere applicati. Fraunhofer presenterà all'ILA le nuove tecnologie di produzione automatizzata per materiali da costruzione leggeri, la più grande fiera dell'innovazione nel settore aerospaziale, all'aeroporto di Berlino ExpoCenter dal 25 al 29 aprile, 2018.

Come vene nel corpo umano, cavi di rame corrono attraverso la fusoliera degli aerei. Trasmettono segnali elettrici per sensori di misurazione della temperatura, LED nei soffitti o connessioni elettroniche nei sedili. Durante la loro installazione, i singoli cavi sono combinati in cablaggi. "Il processo di produzione e installazione dei cablaggi è attualmente al 100% manuale. Questo richiede molto tempo e denaro, " afferma il Dr. Ralf Zichner. È capo del dipartimento Printed Functionalities presso il Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS a Chemnitz, Germania e collabora con il suo team di ricerca sui processi di produzione che stampano automaticamente i conduttori elettrici direttamente sui componenti degli aerei. I vantaggi:non ci sono sprechi durante la produzione, i modelli di stampa possono essere adattati in modo rapido e flessibile, viene eliminata la classica posa dei cablaggi e i costruttori di aeromobili risparmiano spazio e peso.

Stampa facilmente cablaggi

"Usiamo inchiostro d'argento elettricamente conduttivo, che applichiamo con stampa serigrafica o a getto d'inchiostro in strati di pochi micron direttamente su materiali aerospaziali leggeri, come plastiche resistenti alle alte temperature, " spiega Zichner. Oltre all'utilizzo di tecnologie di stampa per la produzione di conduttori stampati, gli scienziati di Chemnitz integrano anche microcontrollori, diodi, condensatori, resistori e altri componenti elettronici in moduli aerospaziali. I processi di inchiostro e stampa devono essere abbinati in modo ottimale ai materiali su cui deve avvenire la stampa. Il Fraunhofer ENAS ha una vasta esperienza in merito a questi processi, soprattutto in termini di requisiti aerospaziali. La tecnologia sta per essere lanciata. Attualmente è in fase di ottimizzazione nel progetto faro Fraunhofer "Go Beyond 4.0".

Produzione economica con i termoplastici

Un esempio di plastica per l'aviazione sono i termoplastici resistenti alle alte temperature. Sono una componente importante di leggerezza, plastiche rinforzate con fibre stabili (FRP), indispensabili nella costruzione degli aerei. I materiali termoplastici possono essere rimodellati o formati in un intervallo di temperatura specifico; inoltre si raffreddano rapidamente dopo la lavorazione e possono essere lavorati a un ritmo veloce. Inoltre, sono impressionanti per la loro buona resistenza alla fiamma e la possibilità di integrazione funzionale. "Nell'aviazione, anche se, in precedenza c'era una mancanza di concetti per la produzione economicamente vantaggiosa di strutture termoplastiche funzionalmente integrate, " osserva Tobias Joppich del dipartimento di ingegneria dei polimeri/lavorazione dei materiali termoplastici presso l'Istituto Fraunhofer per la tecnologia chimica ICT a Pfinztal, Germania.

Insieme ai partner del programma LuFo V-1, l'istituto di ricerca ha compiuto un importante passo avanti verso lo sfruttamento delle potenzialità dei termoplastici nella costruzione di velivoli. Insieme, hanno sviluppato un nuovo concetto di componenti e produzione con elementi di irrigidimento modulari appositamente adattati alle stive di carico. Gli esperti di costruzioni leggere li producono da materiali termoplastici rinforzati con fibre ad alta temperatura in un processo di stampaggio ibrido, una combinazione di processi di formatura e stampaggio a iniezione. I componenti leggeri sono ignifughi, stabile, possono essere automatizzati in grandi quantità e sono facili da montare:vengono semplicemente assemblati. "Ciò consente ai produttori di irrigidire rapidamente le pareti interne delle stive di carico secondo un design flessibile, " afferma Joppich. La struttura a griglia stabile viene quindi fissata mediante saldatura a trasmissione laser alla parete interna della stiva di carico. Il nuovo concetto dell'azienda con sede a Baden può essere applicato anche ad altri componenti aeronautici, compresa la scocca, clip o componenti interni, come le strutture dei sedili. Le combinazioni di materiali ibridi possono essere realizzate anche dal Fraunhofer ICT.