Hinter den Kulissen: Herstellung von Formen und Komponenten

Als wir diese Reise begannen, beschlossen wir, Werkzeuge, Formen und Komponenten für die UR-1, das erste vollelektrische Schweizer Rennflugzeug, selbst zu bauen.

Das Design, der Herstellungsprozess und die Belastungsanalyse sind nur einzelne «Kapitel» dieser Geschichte. Es gibt viele Dinge zu erzählen – und eines der wichtigsten ist die Herstellung der Formen und der Komponenten für die UR-1 unter der Leitung unserer Flugzeugtechniker.

Erste Schritte

Die Flugzeugtechniker arbeiten Seite an Seite mit den Experten für Verbundwerkstoffe, den Ingenieuren für mechanische Konstruktion und dem Team der Spannungsanalysten. Die Rolle der Flugzeugtechniker besteht auch darin, die Anforderungen des Konstruktionsprojekts mit den konkreten Möglichkeiten zu verbinden, die wir bei der Herstellung von Komponenten, Formen und Werkzeugen für unser erstes Schweizer vollelektrisches Flugzeug haben.

Die Flugzeugtechniker und die Teammitglieder definieren gemeinsam die ersten Prioritäten für den Arbeitsprozess, um einen besseren Kompromiss zwischen Machbarkeit, Zeitplan für den Herstellungsprozess und Kostenoptimierung zu finden. Es gibt auch eine lebhafte Diskussion über die Eigenschaften einiger Materialien in Bezug auf ihre Reaktivität und Flexibilität. Daher ergänzen sich Flugzeugtechniker und Experten für Verbundwerkstoffe.

Nach einer Brainstorming-Phase beginnt das Team mit dem Entwurf von Formen und UR-1-Komponenten mit Hilfe einer CAD-Software (Computer Aided Design).

So bauen wir unser Flugzeug

Ist der Konstruktionsprozess abgeschlossen, beginnt das Team der Spannungsanalysten mit einer Testphase. Danach kann die Herstellung von Formen und Komponenten beginnen.

Zu ihrer Herstellung verwenden die Flugzeugtechniker eine CNC-Fräse (Computer Numerical Control), die für «weiche» Materialien geeignet ist (Fräsabmessungen 2’500mm x 1’300mm x 300mm), eine herkömmliche Fräsmaschine oder eine Drehbank. Dadurch ist möglich, mit einfachen Verfahren und Geräten, Bauteile herzustellen.

Mit diesen Werkzeugen sind wir in der Lage, alle von uns gewünschten Verbundwerkstoffformen und Flugzeugteile vor Ort herzustellen.

Als Beispiel für den Bau der UR-1 können wir den Herstellungsprozess der Tragflächen anführen. Aufgrund der Länge der Flügelformen haben wir sie mit mehreren Verbindungsstellen unterteilt.

Die Flügelrippen, die aufgrund ihrer strukturellen Anforderungen aus verschiedenen Hölzern bestehen, wurden alle mit einer Verschachtelungstechnik mit der erforderlichen Faserausrichtung und -stärke hergestellt, um den Ertrag zu optimieren.

Wenn wir jedoch der Meinung sind, dass es nicht sinnvoll ist, ein Teil oder eine Komponente selbst herzustellen, wenden wir uns an einen unserer offiziellen Lieferanten oder einen Auftragnehmer und teilen ihm alle erforderlichen technischen Details mit. Als wir zum Beispiel beschlossen, die Herstellung der Cockpithaube einem Drittanbieter anzuvertrauen, bauten wir eine Positivform aus Glasfaser, damit der Lieferant unsere Plexiglas-Cockpithaube anfertigen konnte.

Im Gegensatz dazu haben wir uns entschieden, das Schwenksystem für das Querruder mit einer Drehbank und einer herkömmlichen Fräsmaschine vor Ort herzustellen.

Timing

Dank des Fachwissens aller unserer Mitarbeiter ist es möglich, die Dauer der Herstellung eines Teils oder einer Form vorherzusagen. So wissen wir beispielsweise, dass die Herstellung einer der Formen für die obere Flügelhaut, die in drei Seiten unterteilt ist, etwa 4 bis 5 Tage dauern wird. Es ist notwendig, einen 3D-Konzeptentwurf zu integrieren, um die Rohlinge vorzubereiten, die Oberflächen zu fräsen und zu bearbeiten. Um den Herstellungsprozess zu verkürzen, werden alle diese Schritte gleichzeitig durchgeführt.

Tests und Anpassungen

Um die Funktionstüchtigkeit der von uns hergestellten Formen und Werkzeuge zu überprüfen, führen wir zahlreiche Tests durch, die bereits im Artikel "Hinter den Kulissen: Testen" erläutert wurden.

Vor der Endmontage testen wir jedes fertige Bauteil, um vor unerwarteten Überraschungen verschont zu bleiben und wir nehmen alle notwendigen Anpassungen vor.

Nachdem wir alle Komponenten zusammengebaut haben, ist die Qualitätskontrolle der letzte Schritt im Prozess, der es uns ermöglicht, das erste vollelektrische Schweizer Rennflugzeug zu bauen.