Nägeli: innovativer Bremskeil für die Luftfahrt Faserverbund in Serien pressen

Einen leichten, robusten und faltbaren Unterlegkeil für bis zu 350 000 kg schwere Flugzeuge produziert die Nägeli Swiss AG aus Faserverbundwerkstoffen. Ein eigens entwickeltes Pressverfahren aus thermo­plastischen Polyamid-Carbon-Chips ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung in Serien.

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Nägeli Swiss AG

Der Bremskeil Chock MAX des Luftfahrtzulieferers Alphachocks ist sehr leicht und dabei robust. Er lässt sich unter dem Flugzeugrad zusammenfalten. So kann er mit wenig Kraftaufwand entfernt werden. Chocks, Bremskeile, blockieren Flugzeugräder abgestellter Flugzeuge, um deren unkontrolliertes Fortrollen zu verhindern. Bisher bestehen die Bremskeile üblicherweise aus Hartgummi. Wird allerdings das parkierte Flugzeug beispielsweise durch Wind­einfluss oder während des Beladens unbeabsichtigt bewegt, kann sich der Hartgummi-­Chock unter dem Rad verklemmen. Er lässt sich dann nicht herausziehen. Deshalb muss dann das Flugzeug aufwendig mit einem Pushback-Fahrzeug geschoben werden. Das kann allerdings den Abflug verzögern und ist durch den Mehraufwand unwirtschaftlich. Deutlich besser arbeiten Bodenmannschaften an Flughäfen mit den nunmehr verwirklichten faltbaren Bremskeilen.

Robust und stabil gegen hohe Belastung

Der Bremskeil Chock MAX hält Flugzeuge bis 350 000 kg Abflugmasse mit Rädern bis 1050 mm Durchmesser zuverlässig in Parkposition. Verglichen mit herkömmlichen Bremskeilen aus Metall oder Hartgummi weist der Chock MAX wesentliche Vorteile auf. Er ist nur 3,5 kg leicht. Er besteht aus einem nahezu unzerstörbaren Werkstoff. Zudem ist er faltbar. So lässt er sich verkleinern und bei minimalem Kraftaufwand unter dem Flugzeugrad wegziehen.

Serientauglicher Verbundwerkstoff

Die Bremskeile bestehen aus dem Kunststoff Poly­amid 6, der mit Kohlefasern verstärkt ist. Als Basis dienen Faserchips aus dem Werkstoffmix thermo­plastische Matrix PA6 und Carbon-Verstärkungsfaser. Zum Herstellen komplexer dreidimensional geformter Bauteile werden diese in definierter Länge in einem Formwerk­zeug unter Druck und Erwärmung gepresst.

Wirtschaftliches Verfahren für Serien

«Mit dem innovativen Automated-Composite-Compression-Verfahren können wir Faserchips in einem Werkzeug unter Druck und Temperatur automatisiert zu komplexen 3D-Formteilen pressen», berichtet Dominik Nägeli. Er ist jüngstes Familienmitglied in der Geschäftsleitung der Nägeli Swiss AG und verantwortlich für den Bereich Faserverbund. «Vor allem für den Leichtbau eröffnen sich dadurch bisher ungeahnte Möglichkeiten», ergänzt Christoph Nägeli, Geschäftsführer und Dominiks Vater. Das innovative, von Nägeli zusammen mit Technologiepartnern entwickelte Pressverfahren aCC eröffnet für Bauteile, die mit Carbonfaser verstärkt sind, völlig neue Denkweisen in der dritten Dimension. Dabei – das ist das Neuartige – sind der Komplexität der Bauteilgeometrie nahezu keine Grenzen gesetzt. Beispielsweise können Gewinde, passgenaue Präzisionsbohrungen und Sprünge in den Wanddicken in einem Bauteil hergestellt sowie Verbindungselemente im Herstellprozess direkt in das Bauteil integriert werden. Das war bisher bei Faserverbundwerkstoffen kaum möglich. Die mechanischen Eigenschaften lassen sich über die Länge und die Art der Faserchips sowie durch Geometrien und Formelemente, zum Beispiel Rippenstrukturen, spezifisch einstellen. Dabei kann man eine Festigkeit zwischen der von Aluminium bis zu der von Endlosfaser-Verbundwerkstoffen verwirklichen. Der Verbundwerkstoff hat eine um 40 Prozent niedrigere Dichte als Aluminium. Durch die automatisierte, prozesssichere Fertigung bei hoher Wiederholgenauigkeit sind Serien bis jährlich 100 000 Bauteile realisierbar. Deshalb ist das Pressverfahren für viele Leichtbauteile, vor allem auch für bewegte Teile, alternativ zu bisherigen Herstellverfahren sehr wirtschaftlich und ausreichend produktiv. Im Pressverfahren aCC hergestellte Bauteile eignen sich vorrangig für Bereiche, in denen Spritzgiessteile auch mit Kurzfaserverstärkung zu niedrige Festigkeiten haben, aus Aluminium gefertigte Bauteile hingegen zu schwer sind. Weiterer Vorteil des Verfahrens mit thermoplastischen Kunststoffen ist, dass man die Bauteile vollständig rezyklieren kann. Mit Hochspannung fragmentierte Faserchips können erneut zum Pressen nach dem Verfahren aCC eingesetzt werden. - kmu - SMM

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