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Von: Andreas Schönwälder und Roman Payer

Verfasst am: 09.02.12 13:13

A380-Haarrisse: Zerreißprobe für Airbus

Die jüngsten Meldungen über Haarrisse an den Airbussen des Typs A380 lassen bei manchen im Kopf Horrorbilder entstehen. Kann durch einen Haarriss einfach ein Flügel abreißen? Eines vorweg: Risse in Flugzeugen sind nichts Unbekanntes. Metallermüdung wird seit Jahren intensiv erforscht und gilt mittlerweile als Thema, welches gut eingeschätzt und verhindert werden kann.

Foto: Airbus

Nach dem Fund von Haarrissen an den Tragflächen des Airbus A380 sollen nun alle Maschinen untersucht werden. Das hat die Europäische Agentur für Flugsicherheit EASA angeordnet. Weltweit sind 67 A380 im Einsatz. Angesichts der Haarrisse müsse sichergestellt werden, dass die Metallermüdung kein Sicherheitsrisiko darstelle, so die Begründung der EASA.

Was bedeutet nun Metallermüdung und genau ist ein Haarriss? Metallermüdung ist etwas, dass wahrscheinlich jedem hinlänglich bekannt ist. Wenn man eine Getränkedose öffnen will, lässt sich die Lasche in einem kleinen Bereich hin und her bewegen und wird sich danach jedes Mal wieder in seine ursprüngliche Position zurückbewegen. Das ist der elastische Bereich, in dem sich das Material fast beliebig oft bewegen lässt, ohne zu ermüden. Sobald man die Dose öffnet, wurde die Lasche aber dauerhaft verformt und bleibt in der letzten Position verharren, wobei das Metall „ermüdet“. Biegt man jetzt die Lasche mehrfach sehr stark, wird irgendwann der Widerstand geringer, bis die Lasche am Ende sogar abbricht. Der geringer werdende Widerstand ist die Metallermüdung. Dabei bilden sich an der Oberfläche mikroskopisch kleine Haarrisse.

Um beim Flugzeug ständig im dauerelastischen Bereich zu bleiben, wird auf einen Trick zurückgegriffen: Es wird die stärkste je auftretende Kraft berechnet, die das Material noch ohne bleibende Schäden aufnehmen kann und dann ein Sicherheitsfaktor von 50 Prozent aufgeschlagen. In Summe hält ein Flügel also 150 Prozent der maximal auftretenden Kraft aus, wodurch er selbst wenn bereits Haarrisse aufgetreten sind, bis zum Lebensende immer noch das Doppelte der Sollstärke erreichen kann.

Extreme Dimensionen
Bei Flugzeugen wie dem A380 sprechen wir aber von extremen Dimensionen: Die Außenhaut, welche bei Kleinflugzeugen gerade einmal Papierdicke hat, besteht beim A380 aus zweilagigem, insgesamt 6 Zentimeter dickem Aluminium. Der Flügel besteht grob gesagt aus einem Flügelholm, welcher die gesamte Kraft des Flügels aufnimmt (so wie ein Knochen beim Menschen) und sogenannten Flügelrippen, welche die Kräfte von der Außenhaut des Flügels auf diesen Holm leiten. An solchen Flügelrippen beim A380 sind die Haarrisse aufgetreten.

Flügelrippen werden aus dem stärksten verfügbaren Aluminium gefertigt. Das Aluminium 7449 ist eine Zinklegierung, welche noch nachgehärtet wird und damit sehr spröde ist. In Kombination mit dem Herstellungsprozess der Tragfläche ist das zum Problem geworden: Beim Auftragen der Außenhaut sind große Kräfte entstanden, die sich auf die Rippen übertragen haben. Im Normalfall entstehen Spalten von 0,5 Millimeter, doch beim A380 dürften sie bis zu zwei Millimeter groß geworden sein. So bewirkte der Herstellungsprozess gemeinsam mit dem spröden Metall, dass sich in kürzester Zeit bereits erste Risse bilden konnten.


Ein Flügel des A380 (Foto: Airbus)

Airbus hat mit dem größten Passagierflugzeug der Welt, dem A380, Pionierarbeit geleistet. Nun gilt es aber die auftretenden Probleme zu analysieren, den Fertigungsprozess zu verbessern und die beschädigten Rippen in den bereits ausgelieferten Flugzeugen im Zuge von größeren Wartungen auszutauschen.

Laut ersten Angaben wird künftig eine minimal schwächere Aluminiumlegierung zum Einsatz kommen, was das Gewicht des Superjumbos um ungefähr 90 Kilogramm erhöhen wird. Dadurch wird der Flügel noch elastischer und das soll in Zukunft Haarrisse vermeiden. Die EASA jedenfalls wird die kleinen Risse jedenfalls genau beobachten und kontrollieren ob Airbus das Problem in den Griff bekommt.


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