La Fraunhofer ENAS fabrique des circuits imprimés en sérigraphie sur un film plastique souple. Les pistes transmettent des impulsions électriques - par exemple, pour faire briller les LED. Crédit :Fraunhofer ENAS
L'avion du futur vole électriquement et de manière autonome, est très léger et peut être facilement produit de manière entièrement automatisée. Alors que l'électrification et le pilote automatique permanent en sont encore à leurs balbutiements, la construction légère est déjà indispensable aujourd'hui. Les processus de fabrication numérique sont sur le point d'être appliqués. Fraunhofer présentera de nouvelles technologies de production automatisée pour les matériaux de construction légers à l'ILA, le plus grand salon de l'innovation de l'industrie aérospatiale, à l'aéroport de Berlin ExpoCenter du 25 au 29 avril, 2018.
Comme les veines du corps humain, des câbles de cuivre traversent le fuselage des avions. Ils transmettent des signaux électriques pour des capteurs de mesure de température, LED dans les plafonds ou connexions électroniques dans les sièges. Lors de leur installation, les câbles individuels sont combinés en faisceaux. « Le processus de production et d'installation des faisceaux de câbles est actuellement 100 % manuel. Cela prend beaucoup de temps et coûte cher, ", explique le Dr Ralf Zichner. Il dirige le département Fonctionnalités imprimées à l'Institut Fraunhofer pour les nanosystèmes électroniques ENAS à Chemnitz, Allemagne et travaille avec son équipe de recherche sur des procédés de fabrication qui impriment automatiquement des conducteurs électriques directement sur les composants d'avions. Les avantages :Il n'y a pas de gaspillage lors de la production, les modèles d'impression peuvent être adaptés rapidement et de manière flexible, la pose classique des faisceaux de câbles est supprimée et les avionneurs gagnent de la place et du poids.
Impression facile des faisceaux de câbles
"Nous utilisons de l'encre à l'argent électriquement conductrice, que nous appliquons par sérigraphie ou impression jet d'encre en couches de quelques microns seulement directement sur des matériaux aéronautiques légers, tels que les plastiques résistants aux hautes températures, " explique Zichner. En plus de l'utilisation de technologies d'impression pour la production de conducteurs imprimés, les scientifiques de Chemnitz intègrent également des microcontrôleurs, diodes, condensateurs, résistances et autres composants électroniques dans des modules aérospatiaux. L'encre et les procédés d'impression doivent être adaptés de manière optimale aux matériaux sur lesquels l'impression doit avoir lieu. Le Fraunhofer ENAS possède une vaste expertise concernant ces processus, notamment en termes d'exigences aérospatiales. La technologie est sur le point d'être lancée. Il est actuellement optimisé dans le projet de phare Fraunhofer « Go Beyond 4.0 ».
Panneau de raidissement hybride destiné à être utilisé dans les soutes d'avions. Crédit :Fraunhofer TIC
Production économique avec des thermoplastiques
Un exemple de plastiques de qualité aéronautique sont les thermoplastiques résistants aux hautes températures. Ils sont un élément important du poids léger, plastiques renforcés de fibres (FRP) stables, indispensables à la construction d'avions. Les thermoplastiques peuvent être remodelés ou formés dans une plage de température spécifique; ils refroidissent également rapidement après le traitement et peuvent être traités à un rythme rapide. En outre, ils impressionnent par leur bonne résistance au feu et la possibilité d'intégration fonctionnelle. « Dans l'aéronautique, bien que, il y avait auparavant un manque de concepts pour la production rentable de structures thermoplastiques fonctionnellement intégrées, " note Tobias Joppich du département Polymer Engineering/Thermoplastics Processing à l'Institut Fraunhofer pour la technologie chimique ICT à Pfinztal, Allemagne.
En collaboration avec les partenaires du programme LuFo V-1, l'institut de recherche a franchi une étape importante vers l'exploitation du potentiel des thermoplastiques dans la construction d'avions. Ensemble, ils ont développé un nouveau concept de composants et de production avec des éléments de raidissement modulaires spécialement adaptés aux cales. Les experts en construction légère les produisent à partir de thermoplastiques haute température renforcés de fibres dans un processus de moulage hybride, une combinaison de procédés de formage et de moulage par injection. Les composants légers sont ignifuges, stable, peuvent être automatisés en grande quantité et sont faciles à assembler :ils sont simplement assemblés. « Cela permet aux fabricants de rigidifier rapidement les parois intérieures des cales selon une conception flexible, " dit Joppich. La structure de grille stable est ensuite fixée par soudage par transmission laser à la paroi intérieure de la soute. Le nouveau concept de la société badoise peut également être appliqué à d'autres composants d'avions, y compris la coque du corps, clips ou composants internes, comme les structures de siège. Des combinaisons de matériaux hybrides peuvent également être réalisées par le Fraunhofer ICT.
