Entscheidungsunterstützung zur Bestimmung der Bauweise (klein- vs. großskalig) und Komponentengröße von großskaligen Bauteilen auf Basis von Lebenszykluskosten

Thema
XXL-Produkte
Projekttitel Entscheidungsunterstützung zur Bestimmung der Bauweise (klein- vs. großskalig) und Komponentengröße von großskaligen Bauteilen auf Basis von Lebenszykluskosten (SkalKomp XXL)
Laufzeit 01.07.2011 – 30.06.2013
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Pressemitteilung

Eine Methode zum wirtschaftlichen Vergleich großskalig-monolithisch und kleinskalig-modular aufgebauter XXL-Bauteile zu entwickeln, ist das Ziel des Forschungsprojekts SkalKomp XXL. Exemplarisch geschieht dies am Beispiel von Flugzeugflügeln. Vorausgesetzt wird dabei, dass für das jeweils im Rahmen der Methodenanwendung betrachtete Bauteil die Funktionserfüllung durch einen kleinskaligen Aufbau gewährleistet werden kann. Als Ergebnis der Methodenanwendung sollen die prognostizierten Lebenszykluskosten in Abhängigkeit von der Baugröße bzw. der Anzahl der Komponenten dargestellt werden. Diese Darstellung dient als Grundlage für eine ökonomisch nachhaltige Entscheidungsunterstützung.

Veröffentlichungen zum Projekt

Im allgemeinen Sprachgebrauch und in den Medien wird oftmals der Begriff XXL-Produkt als Synonym für großskalige Produkte verwendet. Doch was definiert XXL-Produkte und wo ist die Grenze zu konventionellen Produkten zu sehen? Durch Aufzeigen gemeinsamer Charakteristika wird eine wissenschaftliche Definition dieses Begriffes vorgestellt. Eine gemeinsame, branchen- und produktübergreifende Definition ermöglicht, vergleichbare Herausforderungen in verschiedenen Branchen zu identifizieren. Auf dieser Basis lassen sich übergreifende Lösungen entwickeln, die sich auf die Fertigung von unterschiedlichen XXL-Produkten übertragen lassen. Diese Synergieeffekte können zu einer kostengünstigeren Herstellung von XXL-Produkten beitragen.

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Die Herstellung von großskaligen Produkten ist nicht nur mit großen Herausforderungen, sondern oftmals auch mit riesigen Kosten verbunden. Die Art und Weise, wie das Produkt gestaltet ist, bietet das größte Potenzial zur Kostensenkung. Am IPH entwickeln Ingenieure derzeit eine neue Modulbauweise für XXL-Produkte.

XXL-Produkte, Modulbauweise

Das Produktdesign bestimmt 70% der zukünftigen Produktkosten. Daher bietet das strukturelle Design einen vielversprechenden Ansatz zur Reduzierung der Lebenszykluskosten eines Flugzeugs. Ein wesentlicher Auslegungsparameter ist die Entscheidung zwischen einer monolithischen oder modularen Konstruktion. Das aktuelle Design von Flugzeugflügeln kann als weitgehend monolithisch beschrieben werden; die Grundstruktur besteht aus einer kleinen Anzahl von ungeteilten Komponenten. Zum Beispiel besteht die obere Abdeckung des Airbus A350 Flügel aus einer einzigen Komponente mit einer Länge von 32 m. Für die Herstellung dieser großskalierten Komponenten sind Produktionsmaschinen, z. B. Autoklaven, mit sehr großen Abmessungen erforderlich. Jedoch sind andere Flugzeugteile, wie der Rumpf, keine einstückigen Bauteile. Der Rumpf ist aus mehreren Rumpfmodulen, die vorgerüstet und dann miteinander vernietet werden, zusammengesetzt. In diesem Paper wird ein kleinskalierter modularer Aufbau für Flugzeugflügel vorgestellt und die technische Machbarkeit diskutiert. Darüber hinaus haben wir Modularisierungsfaktoren identifiziert, die die Entscheidung zwischen einer monolithischen oder Modulbauweise wesentlich beeinflussen.

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Förderer

Das Projekt mit dem Förderkennzeichen 11.2-76221-99-2/10 war Teil eines Verbundvorhabens mit dem Titel „Innovationen für die Herstellung großskaliger Produkte“ und wurde vom Niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur sowie vom Niedersächsischen Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr gefördert.

Partner

Ihr Ansprechpartner

Benjamin Küster
M. Sc.

Abteilungsleiter Produktionsautomatisierung