Auf der Weltleitmesse der Aluminiumindustrie, der ALUMINIUM 2008, werden vom 23. bis 25. September 2008 in Essen zahlreiche Zulieferer ihre Produktlösungen und Innovationen für Luftfahrtanwendungen vorstellen. Die führenden Plattenhersteller wie Alcoa, Aleris, Alcan werden dort ebenso präsent sein wie zahlreiche Aluminium-Halbzeugproduzenten wie alimex, Willich, oder die österreichische SAG. Zudem stellen Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau wie etwa Handtmann, Baienfurt, ihre Maschinenkonzepte für die Bearbeitung von Flugzeugintegralbauteilen aus Aluminium vor

Leichter fliegen mit Aluminium
Mehr noch als im Straßenverkehr lautet in der Luftfahrt die alles entscheidende Frage, wie sich das Gewicht von Flugzeugen verringern lässt. Mit der Entwicklung hochfester Aluminiumlegierungen Anfang des 20. Jahrhunderts machte die kommerzielle Luftfahrt rasch schnelle Fortschritte. Seitdem gilt Aluminium als der goldene Mittelweg aus Herstellungskosten, niedriger Dichte, hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Bauteile aus Aluminium halten höchsten Belastungen stand: Trotz der vielen Starts und Landungen mit ihren extremen Beschleunigungs- und Bremsmanövern sind der Rumpf, die Flügel und das Leitwerk dank spezieller Aluminiumlegierungen auch nach vielen Jahren des Einsatzes ermüdungsfrei und bruchsicher.

Die Zeiten ändern sich jedoch. Zwar ist Aluminium zurzeit noch der klassische Leichtbauwerkstoff im Flugzeugbau, sein Anteil geht aber prozentual zurück. Während beim Airbus A320 noch fast 80 Prozent Aluminiumlegierungen als Bauteilmaterial verwendet wurden, ist der prozentuale Anteil beim A340 bereits auf circa 70 Prozent zurückgegangen, und zwar durch den erhöhten Einsatz von Faserverbundwerk-stoffen. Die Dominanz der Aluminiumlegierungen als die klassischen Leichtbauwerkstoffe wird bei Airbus-Flugzeugen wie dem A380 oder dem Boeing Dreamliner in der Zukunft auf unter 60 Prozent sinken. Über 20 Prozent der Bauteile werden aus Faserverbundwerkstoffen bestehen.



Trend geht zu Verbundwerkstoffen
Wie sehen die Flugzeuge der Zukunft aus? Die von den wachsenden Treibstoffkosten diktierte Gewichtseinsparung führt dazu, dass Komponenten und letztlich wohl auch die gesamte Außenhaut zunehmend aus Kohlefaserverbundwerkstoffen hergestellt werden, bei denen die Aufgabe von Aluminium in Form dünner Folien auf die Funktion der Strahlenabsorbtion reduziert wird. Der sich in der Planung befindende Airbus A350 XWB setzt ebenso wie der Dreamliner von Boeing deutliche Zeichen in diese Richtung – die Flugzeugbauer verabschieden sich von der klassischen Metallbauweise und fertigen zunehmend aus Verbundwerkstoffen. Bei den Strukturbauteilen hingegen ist Aluminium nach wie vor der Werkstoff der Wahl. Insgesamt wird Aluminium seine Position als wichtigster Luftfahrtwerkstoff auf absehbare Zeit behaupten können. Das bestätigt auch eine von Airbus Industries im Jahr 2006 veröffentlichte Studie, die für die nächsten 20 Jahre Zuwachsraten im Passagier- und Frachtaufkommen der zivilen Luftfahrt von fünf bis sechs Prozent jährlich erwartet. Das Wachstum führt in diesem Zeitraum laut Airbus-Studie zu einem Neubedarf von über 17.000 Passagier- und Frachtflugzeugen. Hierbei sind kleine Maschinen für den ebenfalls stark wachsenden Markt der Geschäftsreiseflugzeuge noch nicht mitgerechnet. Von der erwartet hohen Nachfrage wird auch der Werkstoff Aluminium profitieren.

Neue Verfahrensweisen helfen dabei, die Herstellungs- und Betriebskosten von Flugzeugen weiter zu senken. Eine zunehmend wichtige Rolle im modernen Flugzeugbau spielt Aluminium-Plattenmaterial, das zur Herstellung von Integralbauteilen verwendet wird. Das sind komplexe Strukturteile, die auf modernsten Bearbeitungsmaschinen aus dem Vollen gefräst werden. Zum Teil werden dabei bis zu 90 Prozent des Plattenvolumens zerspant. Integralbauteile ersetzen frühere Konstruktionsweisen, bei denen mehrere einzelne Bauteile zu Komponenten gefügt wurden. Die Vorteile dieser Konstruktionen - Gewichtsersparnis und gesteigerte Sicherheit - werden zunehmend genutzt. Der Bearbeitungsaufwand ist zwar hoch; einmal relativiert er sich jedoch durch den hohen Wert der Gewichtsersparnis in der Luftfahrt und zum anderen haben die Fortschritte bei der HSC-Zerspanung zu einer Senkung der Bearbeitungskosten geführt.

Auf die erwartete hohe Nachfrage nach Strukturbauteilen richten die in der Luftfahrt etablierten Aluminiumwalzwerke ihre Kapazitäten zielstrebig aus. Der erwartete Bedarf hat bereits heute zu einer Reihe beachtlicher Investitionen geführt. Die Anlagen sind zugeschnitten auf Platten im Abmessungsbereich von ca. 2 bis 250 mm Dicke, ca. 1,2 bis 4,4 m Breite und ca. 2,5 bis 40 m Länge. Die Plattengewichte bewegen sich im Bereich zwischen 10 und 20 Tonnen. Die Investitionen betreffen die dem Walzen nachfolgenden Verarbeitungsstufen Vergüten, Streckrichten und Altern. Hierzu werden mehrere Ausrüstungspartner auf der ALUMINIUM 2008 Lösungen vorstellen.

Zu den weltweit größten Anbietern für Aluminiumprodukte für die Luft- und Raumfahrtindustrie gehört das Aleris-Werk in Koblenz. Aleris ist dort neben Plattenmaterial auf Außenhautbleche von Flugzeugen spezialisiert. Im Januar 2008 hat Aleris in Koblenz sein neues l60“-Warmwalzgerüst in Betrieb genommen. Das derzeit weltweit leistungsstärkste Aluminiumwalzgerüst steigert die Produktionskapazität des Werks Koblenz um ca. 10.000 Tonnen pro Jahr. Im Werk Koblenz werden jährlich mehr als 150.000 Tonnen hochspezialisierter Platten, Bleche und Bänder aus individuell hergestellten Aluminiumlegierungen für die unterschiedlichsten Kundenanforderungen produziert, ein wesentlicher Teil davon für Kunden aus der Luft- und Raumfahrt.

Mit Leichtigkeit durch Raum und Zeit
Auch in der Raumfahrt werden Aluminium und seine hochfesten Legierungen als hauptsächlicher Werkstoffe verwendet, zunehmend auch Verbundwerkstoffe wie im Flugzeugbau. Aus Aluminium sind in Trägerraketen, Raumgleitern und Raumsonden die tragenden Teile und Treibstofftanks; in Feststoffraketen, wie sie beim Start amerikanischer Raumgleiter eingesetzt werden, ist Aluminiumpulver als Brennstoff Hauptbestandteil des Treibstoffs und in Satelliten und Raumstationen sind tragende Teile, Solarzellenträger, Versuchsgeräte und Isolationen aus dem leichten Werkstoff.

Jüngstes Beispiel für die Verwendung von Aluminium in der Raumfahrt ist das orbitale Wissenschaftslabor Columbus, das im Februar 2008 an die internationale Raumstation ISS andockte. Columbus ist eine ständig bemannte Einrichtung im All. Das 6,9 Meter lange und 4,5 Meter breite Modul ist 12, 8 Tonnen schwer und besteht größtenteils aus Aluminium. Es bietet den Astronauten eine druckgeregelte Arbeitsumgebung zum Betrieb wissenschaftlicher Geräte und zur Durchführung von Experimenten in der Schwerelosigkeit.

Zur ALUMINIUM 2008:
Die ALUMINIUM 2008 wird ihre bisherigen Bestmarken in allen Bereichen - Aussteller, Besucher, Fläche – übertreffen. 765 Aussteller haben sich bisher angemeldet. Darunter sind auch die internationalen Keyplayer der Branche. Bei der Internationalität hat die Messe ebenfalls deutlich zugelegt. Mehr als die Hälfte der Unternehmen kommen aus dem Ausland, die Ausstellerliste zählt mittlerweile 41 Nationen.
Parallel zur ALUMINIUM findet auch die COMPOSITES EUROPE statt, die internationale Fachmesse für faserverstärkte Kunststoffe. Mit über 1.000 erwarteten Ausstellern bilden beide Messen zusammen vom 23. bis 25. September in Essen die größte Plattform für Leichtbau-Werkstoffe.