Verbundwerkstoffe sind Materialien, die aus mindestens zwei unterschiedlichen Bestandteilen zusammengesetzt sind, die in Kombination eine bessere Leistung oder Eigenschaften bieten als die einzelnen Komponenten allein. Schon in der Antike wurden Verbundwerkstoffe verwendet. Aus Ton und Stroh wurden Lehmziegel hergestellt, die stabiler waren als Tonziegel.
In den 1950er Jahren entstanden faserverstärkte Kunststoffe wie beispielsweise glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) und kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK). Diese Werkstoffe vereinen die Festigkeit von Glas- oder Kohlenstofffasern mit der Anpassungsfähigkeit von Kunststoffen und finden breite Anwendungsbereiche, wie beispielsweise in der Luftfahrt, im Automobilsektor und im Baugewerbe.
Verbundwerkstoffe nehmen gegenwärtig in diversen Industriezweigen eine bedeutende Position ein und dürften voraussichtlich auch künftig fortlaufend verbessert werden, um weitere innovative Anwendungsbereiche zu erschließen. Diese Materialien bieten eine gelungene Verbindung von Leichtigkeit, Festigkeit und Langlebigkeit, die in zahlreichen zeitgemäßen Technologien und Produkten von entscheidender Bedeutung ist.
Verbundwerkstoffe spielen in der Luftfahrt eine erhebliche Rolle und haben die Art und Weise, wie Flugzeuge hergesttt werden entscheidend verändert. Sie sind leicht, wiederstandsfähig und korrisionsbeständig. Durch die Verwendung von Verbundwerkstoffen konnte der Treibstoffverbrauch und die damit verbundenen CO²-Emissionen verringert werden. Die Werkstoffe sind in verschiedenen Teilen des Flugzeugs verbaut, wie beispielsweise dem Motor oder dem Rahmen.
Durch regelmäßige Innovationen in den letzten Jahren entwickeln sich die Verbundwerkstoffe immer noch weiter. Als effizientere, leichtere und festere Materialien müssen sie heute große Probleme lösen: Sie müssen wiederverwendbar und recyclingfähig sein, einen geringen ökologischen Fußabdruck haben, die Kompatibilität zwischen den Materialien verbessern oder sogar dazu beitragen, die Durchlaufzeiten zu verkürzen.
Die Montage ist ein entscheidendes Thema in der Luftfahrtindustrie. Jede Änderung des Montageprozesses kann erhebliche Auswirkungen auf das Gesamtgewicht und den Zertifizierungsstandard für große Verkehrsflugzeuge haben.
Additive Manufacturing ist ein Mittel zur Bewältigung einiger dieser Herausforderungen. Seit der Einführung vor mehr als 30 Jahren hat sich die additive Fertigung erheblich weiterentwickelt, so dass es heute möglich ist, zwei wichtige Herausforderungen zu meistern: Skalierung und Flexibilität. Additive Manufactering erlaubt es, zum einen den zur Erzielung von Skaleneffekten erforderliche Kapitalbedarf zu reduzieren (indem mehrerer Teile gleichzeitig gedruckt werden können) und zum anderen die Designvielfalt – die mit dem gleichen Kapital erreicht werden kann – zu erhöhen.
Eine Materialdatenbank ermöglicht es, eine Reihe von Auflagen die an Materialien gestellt werden zu erfüllen, indem sie die Zuverlässigkeit und die optimale Qualität der Daten gewährleistet. Angesichts der großen Datenmenge erzeugt eine Materialdatenbank einen echten Mehrwert, indem sie die vollständige Rückverfolgbarkeit der Daten sicherstellt. Ferner ermöglicht sie den Informationsaustausch verschiedener Mitarbeiter in Echtzeit und optimiert so die Rentabilität der Abteilungen durch eine Reduzierung der Entwicklungskosten.
Die Beschaffung wird ebenfalls erleichtert, da die Strukturierung der Materialien in einer Datenbank die Suche nach alternativen Materialien erheblich vereinfacht. Zudem lässt sich einfach feststellen, ob ein Test an einem Material bereits durchgeführt wurde oder nicht, wodurch doppelte Arbeit und die damit verbundenen Kosten vermieden werden können.
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