Frage an Materialtechniker( 787 )

[Mamluk]

Auf a.net bin ich auf einen Post von Teilnehmer Stich gestossen,der Bemerkungen bezüglich der Gefährlichkeit von zerborstenen Flügeln der 787 äusserte..

"...One of the reasons Boeing may not test the 787's wings to destruction is because the containment and clean-up of the carbon fiber shards and dusts will be both time-consuming and expensive (I have heard the cost could be over a million USD)...."

Jetzt leuchtet mir schon ein ,das Nano-partikel von Carbon-fiber strukturen genauso gefährlich sind wie Asbest-nur wesshalb hat man bei Boeing davon abgesehen, die Flügel der 787 bis zum Zerbrechen zu testen,im Gegensatz zu EADS..? Denn bei der A380 sind doch die Flügel auch aus Carbon ?

[tigersstift]

Beim A 380 sind nur die Rippen aus CFK. Die Beplankung ist aus einer Aluminium Legierung

[herby44]

@tigersstift

 

Ich vermute mal, daß CFK nicht gleich CFK ist. Ich frage mich aber trotzdem, ob nicht auch Airbus bei der Fertigung des A-350 XWB mit diesem Material massive Probleme bekommen kann, oder hat man in Toulouse das Material wesentlich besser im Griff als in Everett?

 

Könnte es auch sein, daß man durch das Boeing-Debakel im Umgang mit dem Verbundstoff auf Dinge aufmerksam wurde, die man sonst vielleicht auch übersehen hätte? Oder kann man die Paneel-Bauweise sowieso nicht mit der Art vergleichen, wie Boeing den Dreamliner baut?

 

Danke schon mal im voraus!

 

mfg h

[DM-STA]

Boeing und Airbus haben für CFRP eigentlich den selben Lieferanten, den japanischen Toray-Konzern (deren bekanntestes Produkt ist Alcantara®). Wenn aber plötzlich neue, zusätzliche Partner ins Boot geholt werden, ist dies schon ein klares Indiz (aber noch kein Beweis) für schiere Verzweiflung. Vergleiche PM von SGL Carbon von Ende Mai, als die 787 eigentlich schon im Liniendienst fliegen sollte.

 

http://www.sglgroup.com/cms/international/...tml?__locale=en

 

Airbus hat Respekt vor der kosmischen Strahlung, Boeing nicht. Zwar gibt es inzwischen Patente auf Polymere, die eine Abschirmung bieten. Aber keiner weiss, ob diese neuen Materialien nicht nach täglich mehrstündigem Dauerbeschuss irgendwann zerbröseln. Und CFRP mit den herkömmichen Epoxidharzen lassen mehr Strahlung in die Kabine dringen, als Aluminiumlegierungen. Wegen dieser Gefahren hat Airbus so lange an anorganischen Kompositwerkstoffen (GLARE) und AlLi-Legierungen festgehalten und plant für die A350 solch eine aufwändige Abschirmung.

[herby44]

@DM-STA

 

An das Problem mit der Abschirmung kosmischer Strahlung hatte ich garnicht mehr gedacht. Du meine Güte; kann man denn diese Strahlung im Prüflabor simulieren und wie im Zeitraffer den Einfluß jahrelangen Betriebs ebenso?

 

Wenn Boeing das nicht hinkriegt, nimmt man ja nicht nur das mögliche Zerbröseln der Struktur in kauf, sondern setzt zumindest das fliegende Personal einem hohen Krebsrisiko aus. Ist denn wenigstens ein ausreichender Blitzschutz mittlerweile gewährleistet?

 

Wahrscheinlich gibt es bei Boeing da noch so manche "Leiche im Keller", von der die Öffentlichkeit nichts ahnt. Wie sonst könnte sich der Aktienkurs in diesem turbulenten Umfeld und trotz des immer noch andauernden Streiks, einigermaßen behaupten.

 

Rein hypothetisch würde mich auch interessieren, ob Airbus mit den heutigen Möglichkeiten auch den A-380 in Composite produzieren könnte.

 

mfg h

[DM-STA]

...sondern setzt zumindest das fliegende Personal einem hohen Krebsrisiko aus.

 

Nach der Europäischen Strahlenschutzverordnung ist das verboten. Auch in Deutschland wird die Äquivalenzdosis des gesamten fliegenden Personals vom LBA überwacht. Nicht per Dosimeter, sondern mit Hilfe einer Datenbank. Falls mal jemand zu viel abkriegen sollte, wären Polarrouten tabu. Und wer mehr als 20 mSV (Milli-Sievert) pro Jahr abbekommt, muss theoretisch am Boden bleiben - was noch nicht vorgekommen sein soll.

[herby44]

Zur Sicherheit der CFK-Struktur des Rumpfes habe ich noch eine andere Frage: "Alu-Flieger" werden durch die Reibungskräfte der Luft im Reiseflug bis zu 15 cm länger, sind also in gewisser Weise elastisch.

 

Sind demnach CFK-Rümpfe weit weniger in der Lage, die einwirkenden Kräfte "wegzustecken" und wird nicht zwangsläufig eine Verbundstoff-Struktur an einer evtl. schwächeren Stelle viel schneller ermüden und schließlich reißen können? Danke!

 

mfg h

[bueno vista]

"Alu-Flieger" werden durch die Reibungskräfte der Luft im Reiseflug bis zu 15 cm länger, sind also in gewisser Weise elastisch.

In deinem Beispiel gehst du wohl von der Concorde aus, deren Ausdehnung nicht mit herkömmlichen Jets verglichen werden kann. Sie fliegt in größeren Höhen und die Reibwärme erhitzt die Außenhaut auf über 100° C. Hier hat die Längenausdehnung des Metalls den entscheidenden Effekt, wärhend normale Jets durch den Druckunterschied eher leicht im Durchmesser "wachsen". Dies, wie auch die Flexibilität, wird durch die Verbindungstechnik der Elemte gewährleistet (Niettechnik).

 

Beim CFK-Flieger könnte es anders aussehen. Bei B werden die Tönnenförmigen Elemente vernietet, während die Volumenänderung durch das Material selbst ausgeglichen wird. Bei A favorisiert man ja die gebräuchliche Technik, plattenförmige Elemente zu vernieten.

[herby44]

@bueno vista

 

Vielen Dank für Deine Antwort! Daß ein Flugzeugrumpf durch die hohen Differenzen zwischen Kabinendruck und dünner Außenluft, z.B. in FL330

praktisch wie aufgeblasen wirkt, ist schon klar. Ich las jedoch, daß die Concorde um bis zu 30cn durch "air-friction" (die ja auch Wärme erzeugt) im Reiseflug zulegte und die 15cm bei üblichen Pax-Jets durchaus normal sei.

 

Ich denke, es wird sich bei den Testflügen des Dreamliners (wann auch immer die beginnen mögen), zeigen, ob es praktisch auch gefahrlos ohne Längsdehnung funktioniert. Vom nichtfachmännischen Gefühl her meine ich, daß das CFK-Material halt weniger "schwachstellentolerant" ist. Für alle Beteiligten hoffe ich natürlich, daß ich mich irre.

 

mfg h

[ilam]

Ich denke, es wird sich bei den Testflügen des Dreamliners (wann auch immer die beginnen mögen), zeigen, ob es praktisch auch gefahrlos ohne Längsdehnung funktioniert. Vom nichtfachmännischen Gefühl her meine ich, daß das CFK-Material halt weniger "schwachstellentolerant" ist. Für alle Beteiligten hoffe ich natürlich, daß ich mich irre.

 

Das wird ganz sicher funktionierten. Was meinst Du, wieviele Materialsamples und Modelle getestet wurden, wieviele Computersimluationen durchgeführt wurden, bevor auch nur ein echtes Rumpfteil gebaut wurde? Zudem ist es ja nicht der erste Einsatz von CFK in der Luftfahrt.

[TXLjonas]

@herby, Da geht jetzt aber einiges durcheinander. Die von dir erwähnten 15cm Dehnung lassen sich durch Innendruck besser erklären als durch Temperatur. Im Überschallschallbereich spielt weniger die Wärme durch "Reibung" als die Temperaturveränderung über die Verdichtungsstöße eine tragende Rolle.

 

Innerhalb des normalen Anwendungsbereiches verhalten sich Faserverbundwerkstoffe und Metalle nach den gleichen Prinzipien: Sie dehnen sich unter Zug-Belastung oder steigender Temperatur aus, nur die Materialparameter sind andere. Auch CFK-Rümpfe dehnen sich in alle Richtungen aus, wenn auch durch ein anderes Versteifungskonzept vermutlich etwas weniger stark. Das ist weder "gut" noch "schlecht", sondern einfach eine Materialeigenschaft.

[burg2001]

herby44 verstehe ich auch nicht ganz:

falls sich CFK bei höherer Temperatur weniger ausdehnen sollte (kenne die Parameter nicht), dann sorgt dies doch für weniger und nicht für mehr Probleme. Ganz ohne Längenausdehnung wäre am allerwenigsten anzupassen (wie es z.B. bei der Concorde zu berücksichtigen ist) hinsichtlich irgendwelcher Spaltmaße und Zugkräfte!?

 

burg2001

[herby44]

OK, vielleicht habe ich Informationen falsch interpretiert und mich dann auch noch mißverständlich ausgedrückt. Danke jedenfalls für Eure Hinweise und Erklärungen, die mir hier weitergeholfen haben.

 

Allen wünsche ich einen guten Sonntag!

 

mfg h

[bueno vista]

Wo hast du die Längenänderung gewöhnlicher Jets denn her? 15cm scheinen mir selbst für eine 747 zu viel.

[herby44]

Ich las darüber mal was in einem anderen Forum und die Aussage hatte durchaus seriösen Charakter.

 

Da ich nun diesen Thread hier "Frage an Materialtechniker(787)" sah, ergab sich für mich, ohne ein Extra-Thema starten zu müssen, die Gelegenheit, mal nachzufragen, wie sich ein CFK-Rumpf verhalten würde.

 

mfg h

[DM-STA]

Nicht punktgenau zum Thema, aber verwandt: in der Fahrzeugindustrie ist die geringe Schlagfestigkeit kohlefaserverstärkter Kunststoffe noch immer ein Problem. Bis zur Straßenzulassung von Karbonfelgen wird es noch einige Jahre dauern.

 

http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/862277/