Tie-Rods aus High-Performance-Verbundfasern

Spezieller Flechtprozess für ultraleichte, extrem belastbare Stabilisatorstützen

Mit der österreichischen Teufelberger Composite GmbH hat die Firma HIRSCHMANN den idealen Partner zur Realisierung ihrer innovativen Produkte für die Luft- und Raumfahrt an ihrer Seite. Das Unternehmen besitzt jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung von Faserseilen und stellt für die Innovation von HIRSCHMANN die Tie-Rods (Koppelstangen) als Verbindungselemente zwischen den Leichtbau-Gelenklagern her. Diese extrem belastbaren Stabilisatorstützen bestehen aus einem Geflecht hochfester High-Performance-Verbundfasern wie Kohle, Glas oder Aramid. Bei der Preform-Herstellung setzt Teufelberger vorrangig auf das Composite-Flechten, das ein konturgenaues Beflechten von Hohlkörpern ermöglicht.

Der Flechtprozess für Verbundfasern erfolgt auf sogenannten Radialflechtmaschinen. In diesen werden die Verbundfasern über speziell dafür entwickelte Flechtklöppel auf einem Flechtkern, der von einem Roboter durch die Maschine geführt wird, in kontrollierten Winkeln und in mehreren Lagen abgelegt. Zusätzliche Fasern in Bauteillängsrichtung (UD Fäden) werden über den Umfang der Maschine entlang der Flechtkernachse eingebracht. Der sich bildende Schlauch legt sich konturgenau auf dem Flechtkern ab und es entsteht ein Preform, der bereits der Endkontur des zu fertigenden Bauteils entspricht. Die Technologie des Flechtens ist prädestiniert für die automatisierte Fertigung von mehrlagigen, triaxialen Hohlgeflechten aus Verbundfasermaterialien und ermöglicht die endkonturnahe Produktion von verschiedensten Bauteilgeometrien. Für eine optimale Festigkeit wird das Geflecht im RTM-Prozess (Resin Transfer Moulding) mit Harz injiziert.

Automatisiertes Wickeln der Tie-Rods.
Automatisiertes Wickeln der Tie-Rods.

Patentierte T-IGEL® Anbindungstechnologie für Gelenklager

Sogenannte Hybridgeflechte – also verschiedene Fasersorten innerhalb einer Flechtlage – sind eine Besonderheit des Composite-Flechtens. Weil sich das Geflecht erst auf der Bauteiloberfläche vollständig schließt, können gezielt zusätzliche Elemente wie die patentierte T-IGEL® Anbindungstechnologie in das Geflecht eingebracht werden.

In die Gelenkkörper mit T-IGEL® Anbindung, die im 3D-Druck Verfahren aus Titan herstellt werden, werden durch HIRSCHMANN später die Aluminium-Titan-Gelenklager eingepresst und eingerollt. Im weiteren Fertigungsprozess der Koppelstangen wird der mit den Verbundfasermaterialien umflochtene Kern in einem Wasserbad gelöst und ausgewaschen. Am Ende des Verfahrens stehen die ultraleichten, innen hohlen und dennoch extrem belastbaren Tie-Rods.

Die Stabilisatorstangen sind in unterschiedlichen Längen und Durchmessern erhältlich. Über ein spezielles Programm wird anwendungsbezogen errechnet, wo die größten Kräfte zu übertragen sind – daran orientiert sich die Materialstärke. Lieferbar sind Bauteile mit einem Durchmesser von 25 bis 300 Millimeter bei einer Länge von bis zu 15 Meter. Je nach Bauteildurchmesser, Maschinengröße und Verbundfasertype liegen die realisierbaren Flechtwinkel in einer Bandbreite von [-25/25]° bis [-85/85]°.