Forschung
CFK-Materialien bieten einen entscheidenden Vorteil für die Effizienz in der Luftfahrtproduktion. - © Fraunhofer IWU
23.05.2025

Neues Werkstoff- und Produktionskonzept reduziert Fertigungszeiten von Flugzeugtüren

Die Herstellung von Türen für Passagierflugzeuge ist überwiegend Handarbeit. Besonders zeitaufwendig ist die Montage der Türstrukturen mit ihren Schraub- und Nietverbindungen. Viele Zwischenschritte sind erforderlich, um den direkten Kontakt unterschiedlicher Werkstoffe zu vermeiden, der zu Korrosion führt. Werden statt Aluminium, Titan und Duroplasten hauptsächlich thermoplastische Kohlefaserverbundmaterialien (CFK) eingesetzt, die ohne Trennlagen automatisiert miteinander verschweißt werden können, geht es wesentlich schneller – die Fertigungszeit für die Türstruktur sinkt von 110 auf 4 Stunden. Dies zeigt das Forschungsprojekt TAVieDA von Fraunhofer IWU, Fraunhofer LBF, Trelleborg und Airbus Helicopters.
 
Ein Schlüssel zu kürzeren Montagezeiten liegt außerdem in der modularen Bauweise für unterschiedliche Flugzeugtürvarianten. Das Projektteam machte sich dafür gezielt auf die Suche nach Bauteilen in verschiedenen Türmodellen, die vereinheitlicht werden können. Fündig wurde das Team beispielsweise beim Querträger. Die Forscher entwarfen eine vollautomatische Montagelinie für die gängigsten Modelle und entwickelten Vorrichtungen sowie Spannelemente, die für die Fügetechnologien Widerstandsschweißen und Ultraschallschweißen geeignet sind.
Am Fraunhofer IWU entwickeltes Spannelement für das automatisierte Spannen und Fügen von thermoplastischen Kohlefaserverbundmaterialien bei Flugzeugtüren (z. B. Querträger). - © Fraunhofer IWU
Am Fraunhofer IWU entwickeltes Spannelement für das automatisierte Spannen und Fügen von thermoplastischen Kohlefaserverbundmaterialien bei Flugzeugtüren (z. B. Querträger). © Fraunhofer IWU
Von der Manufaktur zum industriellen Fertigungsprozess

Dr. Rayk Fritzsche, Projektleiter am Fraunhofer IWU: „Gemeinsam mit den Kollegen von Airbus haben wir uns alle Türstrukturen genau angesehen, um die Geometrien für ein automatisches Spannen und Fügen anzupassen. Im Ergebnis konnten wir die einzelnen Montageschritte neu organisieren und durchgehend automatisieren. Damit wird nur noch ein Bruchteil der bisherigen Durchlaufzeit benötigt.“ Lediglich für den Einbau der Verriegelungsmechanik ist noch Handarbeit erforderlich.

Vorgesehen sind nun zwei weitgehend identische Montage- bzw. Fügelinien, damit bei Ausfall einer Linie Ersatzkapazität zur Verfügung steht (Redundanz). Je 10 Türen können als Ergebnis verschiedener Vereinheitlichungsmaßnahmen in ein Los (Batch) zusammengefasst werden, bevor am Schichtende die Linie vollautomatisch für die nächste Modellreihe umgerüstet wird. Bezogen auf die Kapazität von 4000 Türen pro Jahr ergibt sich durch das neue Werkstoff- und Produktionskonzept ein erheblicher Skaleneffekt.

Das Fraunhofer LBF entwickelte und validierte im Projekt TAVieDa experimentell Messtechnik für sensorintegrierte Flugzeugtürdichtungen. Die neue Dichtungsgeometrie wurde vom Projektpartner Trelleborg u. a. mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen entwickelt. Dabei wird das Bauteil virtuell betrachtet – in einer endlichen Anzahl kleiner, einfacher geometrischer Elemente (finite Elemente). - © Fraunhofer IWU
Das Fraunhofer LBF entwickelte und validierte im Projekt TAVieDa experimentell Messtechnik für sensorintegrierte Flugzeugtürdichtungen. Die neue Dichtungsgeometrie wurde vom Projektpartner Trelleborg u. a. mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen entwickelt. Dabei wird das Bauteil virtuell betrachtet – in einer endlichen Anzahl kleiner, einfacher geometrischer Elemente (finite Elemente). © Fraunhofer IWU
Lohnt sich die Investition in neue Produktionsanlagen?

Maxi Grobis aus dem IWU-Team Fabrikplanung, Simulation und Bewertung simulierte alle technischen und betriebswirtschaftlichen Aspekte der neuen Montagelinie – die sich meist wechselseitig bedingen. Zu den wichtigsten technischen Bewertungskriterien zählen die Komplexität von Produkt und Produktionsprozess, Automatisierungschancen und -risiken auch aus dem Blickwinkel von Flexibilität und Wandlungsfähigkeit oder die Gesamtanlagenverfügbarkeit in einer Kette verschiedener Einzelautomatisierungen.

Eine Automatisierung, um der Automatisierung willen, war keine Option. Grobis betont: „Damit eine Lösung aus einem Guss herauskommen konnte, haben wir den Gesamtprozess von Produktion und Montage der Tür betrachtet und in eine dynamische Kostenrechnung überführt. Was technisch funktioniert, soll schließlich auch hinsichtlich Anschaffungskosten, Maschinenstundensätzen, Instandhaltungsaufwänden, Energiekosten, Kapitalbindung und Abschreibung stimmig sein. Allein das Einsparpotenzial bei den Lohnkosten oder durch kürzere Durchlaufzeiten aufzuzeigen, wäre zu kurz gesprungen.“

Unter Berücksichtigung aller technischen, logistischen und betriebswirtschaftlichen Kriterien sollte die neu entwickelte Automatisierungslösung umgesetzt werden. Besonders stolz ist Grobis, dass sie mit ihrem integrierten Simulationsansatz auch die Planungszeiten um rund ein Viertel reduzieren konnte: Wer die Betriebswirtschaft von vornherein mitdenkt, spart sich bereits bei der Planung unnötige Änderungsschleifen.

(Quelle: Fraunhofer IWU)

Schlagworte

AutomatisierungCFKFaserverbundwerkstoffeFertigungSchweißenUltraschallschweißenWiderstandsschweißen

Verwandte Artikel

Robotergestütztes 3D-Schneiden mit maximaler Flexibilität
19.08.2026

EuroBLECH 2026: MicroStep setzt auf Schneidtechnik, Robotik und Digitalisierung

MicroStep Europa präsentiert auf der EuroBLECH 2026 neue Anlagen, Steuerungstechnologie und digitale Lösungen für die Blechbearbeitung.

Automatisierung Blech Digitalisierung Faserschneiden KI Künstliche Intelligenz Laserstrahlschneiden Prozessüberwachung Roboter Schneiden Schneidlösung
Mehr erfahren
Das Konsortialteam des Forschungsprojektes „SKIPRO“
18.08.2026

Forschungsprojekt Skipro erschließt Produktionsdaten für generative KI

Unter Leitung des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen entwickelt ein Konsortium Softwaremethoden und eine Integrationsmiddleware für den kontextbezogenen Einsatz...

Automatisierung Automatisierungssysteme Datenverarbeitung Engineering EWA IoT KI Materialforschung PE Prototypen PU
Mehr erfahren
Infrarot-Systeme folgen Warenbahnen und können an unterschiedliche Breiten angepasst werden. Das hilft, Energie erheblich effizienter einzusetzen.
17.08.2026

Infrarot-Strahler optimieren Wärmeprozesse in der Kunststoffverarbeitung

Bei der Laminatprägung, Kantenbearbeitung und beim Kunststoffschweißen beeinflusst die Wärmeübertragung sowohl die Prozessqualität als auch den Energiebedarf. Infrarot-St...

Anlagen FAKUMA Fertigungsprozess K Kunststofffolie Kunststoffschweißen Kunststoffverarbeitung PV Schweißen Wärmeübertragung
Mehr erfahren
16.08.2026

Vernetzter CNC-Werkzeugschrank digitalisiert die Werkzeuglogistik

Die Hoffmann Group stellt auf der AMB 2026 einen vernetzten CNC-Werkzeugschrank der Marke Garant vor. In Verbindung mit der digitalen Werkzeugverwaltung Connected Manufac...

CNC-Maschinen Fertigung Konstruktion Logistik Maschinenpark Werkzeuge
Mehr erfahren
Nils Meyer (rechts) und Projektmitarbeiter Julian Greif entwickeln ein KI-Tool für die Bauteilentwicklung im Spritzguss.
14.08.2026

KI beschleunigt Berechnungen für den Spritzguss um Faktor 100

Viele Kunststoffprodukte – vom Gehäuse eines Akkuschraubers bis zum Zahnbürstengriff – werden im Spritzgussverfahren hergestellt. Dabei wird geschmolzener Kunststoff in e...

Bauteile Fertigung Konstruktion Kunststoff Kunststoffprodukte Simulation Spritzguss
Mehr erfahren