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StartseiteForschung aktuellFlugzeugteile in der Mikrowelle backen16.01.2018

Tolle Idee! Was wurde draus?Flugzeugteile in der Mikrowelle backen

Viele sperrige Kunststoffbauteile für Flugzeugkabinen werden in Öfen gebacken. Forscher versuchen schon seit über zehn Jahren, sie schneller und energieeffizienter herzustellen – in einer gigantischen Mikrowelle. In der Industrie hat sich das noch nicht durchgesetzt. Warum nicht?

Von Haluka Maier-Borst

Eine Boeing 747-400 der Lufthansa steht am 21.12.2017 am Flughafen in Frankfurt am Main (Hessen).  (dpa / picture alliance / Christophe Gatea)
Die Kabinen solcher Maschinen sind mit vielen großen Kunststoffteilen ausgekleidet. Die kann man entweder in großen Öfen backen – oder in Mikrowellen. (dpa / picture alliance / Christophe Gatea)
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Christian Dreyers Mikrowelle ist ein wahres Ungetüm. Sie hat das Format eines Mittelklassewagens und sieht mit ihrem silbrig glänzenden sechseckigen Innern aus wie eine Mischung aus Raumstation und gigantischem Wäschetrockner. Und wenn Christian Dreyer etwas hineinladen will, braucht er dafür einen eigenen Rollwagen.

"Der Bestückungswagen ist der Tatsache geschuldet, dass unsere Bauteile typischerweise etwas größer als eine Suppentasse sind, ein Meter fünfzig mal einen Meter fünfzig mal drei Meter bringen sie mit. Typischerweise können sie einige Zentner wiegen."

Die Bauteile, die der Forscher am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung in Teltow in der Mikrowelle aufheizt, werden zum Beispiel in Windkraftanlagen oder im Innenraum von Flugzeugen verwendet. Aufgebaut sind sie wie eine Art Sandwich und heißen darum auch so: Sandwich-Panele. Eine Lage aus Kunststoff wird dabei auf eine andere Lage Kunststoff aufgebracht und dann durch Hitzeeinwirkung miteinander verklebt. Oft kommen auch Kohlefasermatten zum Einsatz, die mit Harzen zu besonders robusten Faserverbund-Kunststoffen verbacken werden. Bei diesem "Backprozess" nicht auf herkömmliche Heizöfen zu setzen, sondern auf Mikrowellenöfen, verspricht zwei Vorteile.

"Zum einen: Ich spare, wie auch mit der Haushaltsmikrowelle, Energie, also Strom. Ich kann also je nach Bauteil und Produkt bis zu 70 Prozent Energie einsparen im Vergleich zur konventionellen thermischen Härtung. Zum anderen bin ich deutlich schneller, so dass ich Prozesszeiten von einem halben Tag auf wenige Stunden reduzieren kann, beispielsweise."

Noch kein Durchbruch der Technologie

Effizienter, schneller, billiger – das klingt verlockend. Weshalb Wissenschaftler die Idee von der Makromikrowelle schon seit über zehn Jahren vorantreiben. Die Liste der Institute, die so ein Gerät inzwischen besitzen, liest sich wie ein Who is Who der deutschen Forschungseinrichtungen: Helmholtz, Fraunhofer, das KIT in Karlsruhe. Und doch hat sich das Verfahren in der Industrie bislang noch nicht durchgesetzt. Einige Flugzeugbauer haben zwar schon erste Modelle getestet. Doch der Durchbruch der Technologie blieb aus. Der Grund:

"Der große Nachteil, den wir zurzeit haben, ist, dass der Prozess relativ schwierig zu beherrschen ist. Denken Sie mal an Ihre Haushaltsmikrowelle daheim. Wenn Sie das Mikrowellenpopcorn ein bisschen zu lange drin lassen, dann haben Sie nur verbranntes Popcorn. Und ähnlich müssen Sie sich das hier auch vorstellen."

Die jeweils passende Wärmedosis für ein Bauteil zu finden, ist kompliziert und hängt neben den verwendeten Materialien auch von ihrer Form ab. Deshalb werden unterschiedliche Bereiche eines Bauteils oft unterschiedlich warm – mit fatalen Folgen für die Fertigungsqualität. In der heimischen Mikrowelle wird das Problem der unterschiedlichen Erwärmung verschiedener Essensbestandteile durch den Drehteller in der Mikrowelle gelöst. Und im Grunde hat Christan Dreyer für industrielle Heizprozesse nun eine ganz ähnliche Lösung entwickelt. Zu sehen am anderen Ende der Halle. In einem meterlangen Schacht läuft ein Förderband. Die Bauteile, die darauf liegen, wandern langsam durch den Schacht und werden dabei von Mikrowellenstrahlung erwärmt. Und zwar gleichmäßiger als beim bisherigen Konzept. Für einen Blick ins Innere der Laufbandmikrowelle öffnet Christian Dreyer mehrere Schutzklappen.

"Man kann hier die Anlage auseinandernehmen. Es kann ja sein, dass sich hier mal ein Bauteil verklemmt, so dass wir hier jede Menge Wartungsklappen haben, die wir öffnen können. Hier sehen Sie jetzt in das Innere der Mikrowellenanlage, wenn Sie nach oben schauen, dann sehen Sie hier die Antennen, die die Mikrowellenstrahlung über die Breite einbringen."

Monströs, aber einfach zu bedienen

Zwei verschiedene Sorten von Antennen bestrahlen das Material mit unterschiedlicher Frequenz. Außerdem sind noch Temperaturfühler und Infrarotstrahler zu erkennen. In Kombination mit dem Laufband lassen sich Bauteile so viel homogener erwärmen als zuvor. Außerdem gibt es praktisch keine Längenbegrenzung mehr. Aktuell backen Christian Dreyer und sein Team in der Laufbandmikrowelle spezielle Gummiringe für Bagger. Und so monströs die Anlage auch wirkt, eigentlich sei sie einfach zu bedienen, sagt Dreyer.

"Also wenn der Prozess einmal eingefahren ist, ist es im Grunde wie beim Brezelbackautomaten am Bahnhof. Da legt irgendjemand die Brezeln ein, die haben ein definiertes Temperaturregime und am Schluss kommen die dann auch in der richtigen Bräunung raus. Und so darf man sich das auch mit den Gummiringen vorstellen."

Eins zu eins, so wie sie hier in der Halle steht, wird die Laufbandmikrowelle es wohl nicht in Fabrikhallen schaffen. Aber in einer abgespeckten Version, die speziell auf die Herstellung bestimmter Bauteile ausgerichtet ist, könnte sie schon in wenigen Jahren zum Einsatz kommen, glaubt Christian Dreyer. Und das Geräusch, wenn sie dann gestartet wird, klingt fast ein bisschen wie aus der heimischen Küche.

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