Harburg
Stade

Kompetenzzentrum: Wo Airbus seine Flügel backt

Qualitätssicherung im Airbus-Werk Stade: Zwei Mitarbeiter prüfen die Flugzeugoberschale eines A350

Qualitätssicherung im Airbus-Werk Stade: Zwei Mitarbeiter prüfen die Flugzeugoberschale eines A350

Foto: Andreas Laible

In Stade ist das Kompetenzzentrum für das Zukunftsmaterial Kohlefaser. Und dort werden auch die Seitenleitwerke für Jets hergestellt.

Von einer gelben Stahlkonstruktion an der Decke reichen in der Werkshalle fünf große Haken herunter. Die Oberschale eines gut zwei Tonnen schweren Flugzeugflügels hängt senkrecht an ihnen. Zwei Airbus-Mitarbeiter in blauer Montur stehen auf einem Hubwagen. „Hier in der Mitte fehlt noch ein bisschen Dichtmasse“, sagt der eine. Der andere arbeitet nach. Ein wichtiger Schritt in der Qualitätssicherung. Schließlich wird in der Tragfläche später das Kerosin im neuen Langstreckenjet A350 transportiert. Undichtigkeiten wären fatal.

Es sind die finalen Arbeiten bei der Produktion der Flügeloberschale. Sie ist mit 32 Meter Länge und sechs Meter Breite das größte Bauteil, das der europäische Flugzeugbauer jemals aus Kohlefaser-Verbundwerkstoffen (CFK) gefertigt hat. Das Material spielt in der Luftfahrt eine immer wichtigere Rolle. Der US-Konkurrent Boeing baute sein neues Flugzeug 787 Dreamliner zur Hälfte aus dem Stoff. Airbus gibt den Anteil beim A350 mit 53 Prozent sogar noch einen Tick höher an. CFK gilt als ausgesprochen korrosions- und ermüdungsbeständig. Das senkt für die Airlines die Betriebskosten wegen geringeren Wartungsaufwands. Und weil das Material leichter ist, sinken auch die Treibstoffkosten. „Die Flügeloberschale aus CFK hat einen Gewichtsvorteil von zehn bis 15 Prozent gegenüber einer Aluminium-Bauweise“, sagt Jens Walla. Der 54 Jahre alte promovierte Physiker ist Werksleiter in Stade – dem deutschen Airbus-Kompetenzzentrum für diese Technologie.

Kohlefaseranteil in Jets steigt an – bei den letzten Entwicklungen sprunghaft

Ende der 1970er Jahre begann in der Luftfahrt das Umdenken in Richtung CFK. 1983 lieferte der Standort erstmals ein Ruder für einen Airbus A310-300. Rund sechs Prozent des Flugzeuges waren aus CFK. Fünf Jahre später folgten die Landeklappen und das Seitenleitwerk für die A320-Familie, die zu etwa zehn Prozent aus dem Verbundstoff besteht. Später kamen Holme und der Abschluss der Fluggastkabine dazu, die zum Beispiel beim A380 aus CFK ist. Beim 2005 erstmals abgehobenen neu entwickelten größten Passagierflugzeug der Welt machten die Ingenieure einen großen Schritt nach vorn, es besteht zu rund einem Viertel aus dem Material. Als der A350 im Sommer 2013 zum Erstflug in die Luft ging, waren mit den Flügeln und dem zum Teil in Hamburg zusammengebauten Rumpf mehr als die Hälfte des Flugzeugs aus Kohlefaser. Sogar für den Militärtransporter A400M liefern die Stader Mitarbeiter Seitenleitwerk und Flügelschalen aus CFK, für den Eurofighter die Rumpfschalen.

Airbus arbeitet dabei in Stade in einem engen Netzwerk mit den Nachbarn zusammen. Dutzende von Firmen und Forschungsinstitute sitzen nahe der Airbusstraße und schlossen sich in Anlehnung an das Silicon Valley zum CFK Valley zusammen. Entsprechend kurz sind die Wege für die wichtigste Zulieferung. Die mit Epoxidharz getränkte Kohlefaser kommt aus Stade von der Firma Hexel. Airbus lagert sie bei minus 21 Grad Celsius, bei Raumtemperatur muss sie innerhalb von 21 Tagen verarbeitet sein, weil sie sonst ihre Eigenschaften verliert.

Walla steht in einer der Hallen vor einer großen Maschine und nimmt aus einem Abfalleimer ein Stück Kohlefaser. Es ist 0,25 Millimeter dick, elastisch und lässt sich leicht zerreißen – das soll Flugzeugen den nötigen Auftrieb geben? Kaum zu glauben. Walla legt im Winkel von 45, 90 und 135 Grad jeweils einen Faserstrang übereinander. Im Prinzip ist jedes CFK-Teil so aufgebaut, sagt er: „In jede Richtung müssen mindestens acht Prozent der Fasern liegen, um einen harmonisierten Lagenaufbau zu gewährleisten.“ Je nach Einsatzort des Teils und den dort wirkenden Kräften wird die mit Epoxidharz getränkte Kohlefaser in verschiedenen Dicken übereinandergelegt. Das macht der Tapeleger, eine Art überdimensionierter Tesaroller. Drei dieser großen Maschinen stehen schon in der Halle, sieben sollen es insgesamt einmal sein. Die Mitarbeiter überwachen die Arbeit der Maschine. Der Automatisierungsgrad in dem Werk ist hoch, liegt bei weit über der Hälfte.

Das Klima in der Halle ist überaus angenehm. Es herrschen konstant 22 Grad Celsius bei 40 Grad Luftfeuchtigkeit. Dabei geht es aber nicht um das Wohl der Beschäftigten, sondern um die Klebeleistung, für die diese Bedingungen perfekt seien. Als beim Schichtwechsel ein weiß gekleideter Mitarbeiter ohne die obligatorischen weißen Handschuhe die Klebeteile anfassen will, schreitet der Werksleiter ein und gibt ihm sein Paar. Qualitätssicherung. Walla: „Hautfett kann dazu führen, dass die Klebungen versagen. Daher dürfen nasse Gelege nur mit Baumwollhandschuhen berührt werden.“ Wer im Werk mit ausgehärteten Teilen zu tun hat, trägt blau: bei Kleidung und Handschuhen. Die Herstellung eines Mischmaterials aus Kohlefaser und Metallen erweise sich in der Praxis übrigens als sehr schwer, weil sich zum Beispiel Metall bei Wärme stärker ausdehnt.

Teile wie die Flügel werden bei 180 Grad Celsius zwei Stunden im Ofen gebacken

Wenn die hunderten, verschiedenen Teile, die zwischen zwei und 40 Millimeter dick sind, die richtigen Formen haben, werden sie von einem bodengeführten Transportsystem – einer Art Palette auf Rädern – in den Ofen gefahren. Dieser sogenannte Autoklav hat einen Durchmesser von neun Metern und ist 35 Meter lang. Bei einem Druck von zehn Bar und einer Temperatur von 180 Grad Celsius werden die CFK-Teile zwei Stunden lang im Ofen gebacken. Mit langsamem Aufheizen und Abkühlen dauert ein Backvorgang, den die Fachleute Aushärten nennen, sechs bis acht Stunden.

Ein mit Sand gemischter Wasserstrahl bringt dann die Außenflächen auf eine Genauigkeit von einem Millimeter. Auf der Innenhaut werden Hunderte Versteifungen (sogenannte Stringer) angebracht. „Erst durch die Verbindungen mit den Stringern bekommt die obere Flügelschale ihre Steifigkeit“, sagt Walla. Richtig starr und unflexibel sind die Tragflächen allerdings nicht. „Sie können beim A350 die Flügelspitzen sechs Meter nach oben heben, ohne dass das Bauteil geschädigt wird“, sagt Walla und stellt klar: „Und alle wichtigen Teile wie die Landeklappen bleiben dabei voll funktionsfähig.“

Die Flügeloberschale erhält ihre Außenlackierung und wird anschließend auf Fehler untersucht. „Wir überprüfen wirklich jedes Bauteil und können dabei Fehlstellen von wenigen Millimetern finden“, sagt Walla. Erst nach der Abnahme geht es auf Reisen. Die Transportkosten spielen in dem Prozess nur eine untergeordnete Rolle. Im britischen Broughton wird die Flügeloberschale mit den aus Illescas bei Madrid stammenden Unterschalen zur Flügelbox zusammengebaut. In Bremen werden sie ausgerüstet und schließlich zur Endmontage der A350 nach Toulouse gebracht. Zurzeit liegt die Rate bei vier bis fünf Flugzeugen pro Monat, für 2018 werden zehn Stück angepeilt. Walla: „Das ist der schnellste Hochlauf, den wir je gemacht haben.“

Ganz andere Stückzahlen spult das Werk, dessen Anfänge auf das Jahr 1959 und den Hamburger Flugzeugbau (HFB) zurückgehen, bei den Seitenleitwerken ab. Allein für die A320-Familie, die für das Hamburger Werk auf Finkenwerder das Brot- und Buttergeschäft darstellt, liefern die insgesamt 1800 Mitarbeiter und 115 Auszubildenden jeden Monat 44 Exemplare ab. In einer Schicht der Strukturmontage arbeiten jeweils 36 Beschäftigte, zwischen 75 und 80 Stunden dauert die Herstellung eines A320-Seitenleitwerks. Jeder Beschäftigte kann sich seinen Platz so einrichten, dass er auf Brusthöhe arbeiten kann. Das belaste den Körper am wenigsten.

Für die Langstreckenmaschinen kommen sieben pro Monat hinzu. Für das größte Verkehrsflugzeug der Welt, den A380, sind es 25 bis 30 pro Jahr. Höhe und Gewicht der Seitenleitwerke hängen übrigens stark vom jeweiligen Flugzeugtyp ab. Für die A320-Familie ist es rund sechs Meter hoch und wiegt 463 Kilogramm, beim A380 ragt es 14 Meter in die Höhe und bringt 3,5 Tonnen auf die Waage. In einem kann sich jeder mit Airbus Fliegende sicher sein: Das Seitenleitwerk des Jets kommt aus der Stadt rund 50 Kilometer westlich von Hamburg. Oder wie Walla es ausdrückt: „Alle zwei Sekunden startet ein Seitenleitwerk aus Stade.“