Plexiglas: Die Zähmung eines Werkstoffs
Die Fertigung von Hubschrauber-Kanzelverglasungen ist ein hochkomplexer Prozess. Sie stellt insbesondere an die Umformtechnik mittlerweile so hohe Anforderungen, dass weltweit nur noch wenige spezialisierte Zulieferer in der Lage sind, diese Teile herzustellen. aerotec-Mitarbeiter Robert Wouters hat einen solchen „Plexiglas-Pionier“ aufgestöbert.
PMMA – hinter diesem Kürzel verbirgt sich das glasklare Thermoplast Polymethylmethacrylat. Es wird in Deutschland seit 1933 von dem Unternehmen Röhm unter dem Markennamen Plexiglas industriell hergestellt. Heute gehört Röhm als Geschäftsgebiet Acrylic Polymers zum Evonik Konzern, einem der weltweit führenden Unternehmen in der Spezialchemie. Röhm beliefert die bayerische Weiss Plastic mit dem Halbzeug Plexiglas der Sorten GS 245 und GS 249. Beide wurden speziell für die hohen optischen Ansprüche in der Luftfahrt weiterentwickelt und sind als Fliegwerkstoffe gemäß DIN 65321 zertifiziert.
Bei beiden Werkstoffen handelt es sich um gegossenes Acrylglas, das entsteht, wenn die Grundstoffe in einer Form, die aus zwei Glasplatten besteht, gefüllt werden und dort anschließend zum Polymer reagieren. Bei Weiss Plastic werden diese Platten unterschiedlicher Stärke thermisch umgeformt. Gerhard Fischer, zusammen mit Stephan Brecht Geschäftsführer von Weiss Plastic, sagt dazu: „Die Verglasung des Eurocopter-Hubschraubers EC145 besteht beispielsweise aus zwei Kanzelhälften, Bugscheiben, Flügeltür- und Schiebetürscheiben sowie Seitenscheiben. Jedes Teil ist auf seine besondere Weise anspruchsvoll in der Herstellung. Aber die Kanzel ist eine echte Herausforderung. Sie hat eine Größe von etwa zwei Quadratmeter und weist eine komplexe Geometrie auf.“
Marcus Freyer, Product Manager Cast Acrylic Polymers der Evonik Röhm GmbH in Darmstadt: „Die optische Güte des Materials darf natürlich auch durch die Umformung zu Bauteilen nicht beeinträchtigt werden. Das stellt an die Umformtechnik und die Herstellung solcher Bauteile mittlerweile so hohe Anforderungen, dass weltweit nur noch wenige spezialisierte Zulieferer in der Lage sind, diese Teile herzustellen.“ Weiss Plastic, seit 1972 in Hofolding angesiedelt, gehört dazu. Denn das Team um Gerd Fischer hat unter anderem jede Menge Erfahrung bei der dreidimensionalen Verformung von Acryl zu aerodynamisch tauglichen Bauteilen. Wie bei den Hubschrauberkanzeln, die mit zweiachsiger Krümmung in hervorragender optischer Qualität für eine verzerrungsfreie Durchsicht auszuführen sind. Weiss Plastic genießt damit in der gesamten Branche einen hervorragenden Ruf. Auf der Kundenliste stehen zum Beispiel nicht nur Eurocopter mit Modellen wie der EC145 oder der EC175, sondern auch Agusta Bell mit den Typen AW139, AW109 und AW119.
Weil die Nachfrage ständig wuchs, eröffnete Weiss Plastic im April 2007 in Kunovice, einer Industrieregion, in der sich die Luftfahrtindustrie der Tschechischen Republik konzentriert, eine Tochterfirma. Auch hier im Mittelpunkt: Die Fertigung von Flugzeugverglasungen als Serienausstattung sowie als Ersatzteile.
Im Jahr 2009 startete Weiss Plastic die Produktion in Trois Rivières in Quebec, Kanada. Und hat sich damit in einem der drei führenden Aerospace-Cluster der Welt angesiedelt, wo rund 240 Unternehmen 60 Prozent der gesamten kanadischen Luftfahrtproduktion abdecken. Auch bei der Plastique JW Inc konzentriert man sich in der Fertigung auf die Verformung für Luftfahrtverglasungen sowie dem zugehörigen Formenbau, unter anderem für Agusta Bell. In Zukunft wird man sich zudem mit dem Aufbringen von abriebfesten Beschichtungen befassen. Welche Anforderungen werden denn nun an eine Hubschrauberverglasung gestellt? Dazu sagt Melanie Wolf, Pressesprecherin der Eurocopter Deutschland GmbH:
„Selbstverständlich müssen auch diese Teile gemäß JAR 27 und JAR 29 gefertigt werden. Wichtig ist die Kratzfestigkeit in Bezug auf Erhaltung der Durchsichtigkeit und ein optimales Blendverhalten, damit die Piloten nicht gestört werden. Und natürlich ist die Bruchfestigkeit von vitaler Bedeutung.“ Auf diese und die vielen anderen Anforderungen hat man sich bei Weiss Plastic erfolgreich eingestellt. Gerhard Fischer: „Unser Ziel war und ist, frühzeitig in die Entwicklungsarbeit unserer Kunden einbezogen zu werden.
Als Verarbeitungsspezialisten wissen wir mittlerweile ganz genau, was das Material hergibt und was verformungstechnisch machbar ist. Und dann verstehen wir uns natürlich auch als verlängerte Werkbank, wir sind engagiert dabei, wenn es um hohe Produktqualität und die Sicherheit im Flugbetrieb geht.“ Bei der Herstellung von Teilen, die hohe Transparenz und herausragende optische Reinheit fordern, werden sondergefertigte Maschinen für das Vakuumformen eingesetzt.
Die sind auch zum Trebformen von transparenten Platten bis zu einer Größe von 2.000×3.000 Millimeter geeignet. Selbst bei der Anfertigung so großer Formteile kann Fischer den Kunden die optische Reinheit zusichern. Die Thermoformmaschinen sind mit integrierten Heizelementen ausgestattet und ermöglichen daher eine punktgenaue Erwärmung des Plattenmaterials. So werden alle Details der dreidimensionalen Formgebung exakt abgebildet. Je nach Auslegung des Produkts kommen Positiv- oder Negativwerkzeuge mit Gegenwerkzeug oder Oberstempel zum Einsatz. Die damit erreichbare Präzision ist beeindruckend.
Deshalb kann Gerhard Fischer auch ganz entspannt versprechen: „Wir garantieren hohe Maßhaltigkeit und Beibehaltung der materialspezifischen Eigenschaften.“ Und ist damit ein gefragter Zulieferer der Luftfahrtindustrie, wenn es um Verformung von Acrylglas bis zu einer Materialdicke von 250 Millimeter geht. „Die technische Beratung bei Materialauswahl, Konstruktion, Werkzeugbau, Prototypenbau und Serienfertigung gehört für uns zum Service.“ Der wird natürlich auch von den Kunden gefordert. Dazu meint Melanie Wolf von Eurocopter: „Uns kommt es neben der optischen Güte auch auf die einfache Verarbeitbarkeit ohne komplizierte Befestigungs-Mechanismen an.
Die Verglasung muss zudem schmutzunempfindlich und leicht zu reinigen sein. Und es geht uns um die Gewichtsoptimierung unter Beibehaltung der hohen Sicherheitsanforderungen. Diese hohen Standardanforderungen an unsere Verglasung von Cockpits stellen wir an alle unsere Zulieferer.“ Das lässt sich mit dem richtigen Material auch erreichen. Marcus Freyer von Evonik Röhm sagt dazu: „Plexiglas GS 249 ist speziell für noch höhere Ansprüche der Luftfahrt entwickelt worden. Es handelt sich dabei ebenfalls um ein gegossenes, jedoch zusätzlich vernetztes Acrylglas. Gegenüber unvernetztem Acrylglas bietet es höhere Beständigkeit bezüglich rissauslösender Medien und erhöhte Wärmeformbeständigkeit.“ Auch mit der Verformung dieses hochwertigen Materials ist man bei Weiss Plastic schon seit langen Jahren vertraut. -Robert Wouters-
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