Kongress: Neueste Entwicklungen der industriellen Lasertechnik 20. Oktober 2005 Presented by Jörg Schumacher Manager Metal Technology Bremen Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau
The Airbus Product Range seating capacity 600 A400M A380 500 400 A340-600 A340-500 300 A300 A330-300 A330-200 A340-300 A340-200 200 100. A310 A321 A320 A319 A318 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 range (nm*) * 1 nm = 1,852 km Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 2
Substitution of Riveting by Laser Beam Welding Riveting Laser Beam Welding Rivet Sealant Stringer Weld Seam Skin Shear Web Clip Laser Beam Welded Joint Sectional View Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 3
Machine Installation in Nordenham working rage 11 x 2.5 x 1 m 2 CO2 laser 3D welding welding speed 4-8m/min. Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 4
Today s Standard: LBW of Stringer Skin Joint Secure rising production quantities A318: 2 panels (> 50 m LBW) Number of Welded Fuselage Panels [p.a.] A318 + A380 + A340 more than 160 panels in 2004 A320 A340 A321 Twin Aisle Aircraft Concepts A330 A319 Future Single / A380: 8 panels (> 300 m LBW) 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 A340: 14 panels (> 400 m LBW) Prediction 2005: 219 panels + test articles Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 5
New Materials: AlLi Alloys Al-Cu-Li Alloys for Skin-Stringer-Clip-Welding Stringer 3,2mm Stringer 2,0 mm 4047 2319 Al-Cu-Li Al-Cu-Li Skin: Al-Cu-Li Alloy C47A (ALCOA) Stringer: Al-Cu-Li Alloy C460 (ALCOA) Filler Material: 2319 Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 6
New Approach: Distortion Engineering Distortion Engineering Painting Assembly Longitudinal and Transverse Distortion Stress Manufacturing Concept Understanding of Distortion Generation Analysis of the Manufacturing Chain Influence of Design and Process Distortion Measurement Techniques Aerodynamics Minimization of Distortion through... Forgiving Design Optimized Manufacturing Chain Distortion as permanent Quality Criteria Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 7
Improved Simulation Approaches for Fuselage Panels Simulation Material Design 7xxx 2xxx Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 8
New Design Concepts for Fuselage Panels Concepts for Improved Integral Fuselage Shells Optimized Skin-Stringer Joint: Co-Extruded Stringer: Weldability and High Strength Y-Stringer 7xxx alloy m 1,7m m 1,7m 5xxx alloy Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 9
Future: Laser Beam Welding for Metallic Inner Flap Repair capability (compared to composite flaps) Weight saving (compared to riveted flaps) Cost saving (compared to riveted and composite flaps) Riveted / Riveted Welded / Riveted Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 10
Future: Laser Beam Joining for Seat Tracks Function and Requirements: Stabilizing the fuselage structure Part of the floor grid Static load requirement Corrosion resistant Light weight Typical In-Service Failure of Al Seat Track galvanic corrosion Al-Alloys (incl. Al-Li) do not fulfill Airline requirements => Full Ti Seat Tracks in wet zones! Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 11
Rationale for Laser Beam Joining of Seat Tracks 100 % Corrosion Free Seat Track Innovative Hybrid Design for weight and cost effective use of materials Titanium Joining Area Aluminium Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 12
Result of Laser Beam Joining for Seat Tracks Principle... and Cross Section... and Joint Strength Ti Laser Laser Al Al Ti Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 13
Test Set Up for Laser Beam Joining for Seat Tracks Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 14
Future: LBW of Tailored Aluminium Blanks? Metallic Inner Flap A380 Laser Beam Cutting 1. Laser Beam Welding of Tailored Blanks Solution Heat Treatment and Deep Drawing 2. Surface Optimization (Cosmetic Welding) ( + Contour Milling) Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 15
Rib Demonstrator Laserstrahlschweißen im Flugzeugbau Page 16
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