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90. Herstellung und Wartung der Luft- und Raumfahrt

Kapitel-Editor: Buck Cameron


Inhaltsverzeichnis

Tabellen und Abbildungen

Die Luft- und Raumfahrtindustrie
Buck Cameron

Sicherheit und Ergonomie in der Flugzeugzellenfertigung
Douglas F. Briggs

Absturzsicherung für die Transportkategorie Flugzeugbau und -wartung
Robert W. Hites

Herstellung von Flugzeugtriebwerken
John B. Feldmann

Kontrollen und Auswirkungen auf die Gesundheit
Denis Bourcier

Umwelt- und Gesundheitsfragen
Steve Mason

Tische

Klicken Sie unten auf einen Link, um die Tabelle im Artikelkontext anzuzeigen.

1. Gefahren in der Luft- und Raumfahrtindustrie
2. Anforderungen an die technologische Entwicklung
3. Toxikologische Überlegungen
4. Gefahren von Chemikalien in der Luft- und Raumfahrt
5. Zusammenfassung der Vereinigten Staaten NESHAP
6. Typische chemische Gefahren
7. Typische Emissionskontrollpraktiken

Zahlen

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Mittwoch, Februar 23 2011 16: 13

Die Luft- und Raumfahrtindustrie

Allgemeines Profil

Geschichte und Zukunftstrends

Als Wilbur und Orville Wright 1903 ihren ersten erfolgreichen Flug absolvierten, war der Flugzeugbau ein Handwerk, das in den kleinen Werkstätten von Experimentatoren und Abenteurern praktiziert wurde. Die kleinen, aber dramatischen Beiträge, die Militärflugzeuge während des Ersten Weltkriegs leisteten, trugen dazu bei, die Fertigung aus der Werkstatt in die Massenproduktion zu verlagern. Flugzeuge der zweiten Generation halfen den Nachkriegsbetreibern, in den kommerziellen Bereich vorzudringen, insbesondere als Beförderer von Post und Expressfracht. Flugzeuge blieben jedoch drucklos, schlecht beheizt und konnten nicht über dem Wetter fliegen. Trotz dieser Nachteile nahm der Personenverkehr von 600 bis 1936 um 1941 % zu, war aber immer noch ein Luxus, den relativ wenige erlebten. Die dramatischen Fortschritte in der Luftfahrttechnologie und der damit einhergehende Einsatz von Luftstreitkräften während des Zweiten Weltkriegs förderten das explosionsartige Wachstum der Flugzeugbaukapazitäten, die den Krieg in den Vereinigten Staaten, dem Vereinigten Königreich und der Sowjetunion überlebten. Seit dem Zweiten Weltkrieg haben taktische und strategische Flugkörper, Aufklärungs- und Navigationssatelliten sowie bemannte Luftfahrzeuge eine immer größere militärische Bedeutung erlangt. Satellitenkommunikation, Geoüberwachung und Wetterverfolgungstechnologie haben eine zunehmende kommerzielle Bedeutung erlangt. Die Einführung von zivilen Flugzeugen mit Turbostrahlantrieb in den späten 1950er Jahren machte den Flugverkehr schneller und komfortabler und führte zu einem dramatischen Wachstum des kommerziellen Flugverkehrs. Bis 1993 wurden weltweit jährlich über 1.25 Billionen Passagiermeilen geflogen. Diese Zahl soll sich bis 2013 fast verdreifachen.

Beschäftigungsmuster

Die Beschäftigung in der Luft- und Raumfahrtindustrie ist stark zyklisch. Die direkte Beschäftigung in der Luft- und Raumfahrtindustrie in der Europäischen Union, Nordamerika und Japan erreichte 1,770,000 mit 1989 ihren Höhepunkt, bevor sie 1,300,000 auf 1995 zurückging, wobei ein Großteil des Beschäftigungsverlusts in den Vereinigten Staaten und im Vereinigten Königreich stattfand. Die große Luft- und Raumfahrtindustrie in der Konföderation Unabhängiger Staaten wurde nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion erheblich gestört. In Indien und China gibt es kleine, aber schnell wachsende Produktionskapazitäten. Die Herstellung von Interkontinental- und Weltraumraketen und Langstreckenbombern war weitgehend auf die Vereinigten Staaten und die ehemalige Sowjetunion beschränkt, wobei Frankreich kommerzielle Weltraumstartkapazitäten entwickelt hat. Strategische Raketen mit kürzerer Reichweite, taktische Raketen und Bomber, kommerzielle Raketen und Kampfflugzeuge werden in größerem Umfang hergestellt. Große Verkehrsflugzeuge (Flugzeuge mit 100 oder mehr Sitzplätzen) werden von oder in Zusammenarbeit mit Herstellern mit Sitz in den Vereinigten Staaten und Europa gebaut. Die Herstellung von Regionalflugzeugen (weniger als 100 Sitzplätze) und Geschäftsflugzeugen ist stärker verstreut. Die Herstellung von Flugzeugen für Privatpiloten, hauptsächlich in den Vereinigten Staaten, ging von fast 18,000 Flugzeugen im Jahr 1978 auf weniger als 1,000 im Jahr 1992 zurück, bevor sie sich erholte.

Die Beschäftigung verteilt sich ungefähr zu gleichen Teilen auf die Herstellung von Militärflugzeugen, Verkehrsflugzeugen, Flugkörpern und Raumfahrzeugen und zugehöriger Ausrüstung. Innerhalb einzelner Unternehmen machen Ingenieur-, Fertigungs- und Verwaltungspositionen jeweils etwa ein Drittel der beschäftigten Bevölkerung aus. Etwa 80 % der Beschäftigten in der Luft- und Raumfahrttechnik und -produktion sind Männer, wobei die überwältigende Mehrheit der hochqualifizierten Handwerker, Ingenieure und Produktionsleiter männlich ist.

Branchenabteilungen

Die deutlich unterschiedlichen Bedürfnisse und Praktiken staatlicher und ziviler Kunden führen typischerweise zur Segmentierung von Luft- und Raumfahrtherstellern in Verteidigungs- und Handelsunternehmen oder Abteilungen größerer Unternehmen. Flugzeugzellen, Triebwerke (auch Triebwerke genannt) und Avionik (elektronische Navigations-, Kommunikations- und Flugsteuerungsausrüstung) werden im Allgemeinen von separaten Herstellern geliefert. Triebwerke und Avionik können jeweils ein Viertel der Endkosten eines Verkehrsflugzeugs ausmachen. Die Luft- und Raumfahrtfertigung erfordert die Konstruktion, Fertigung und Montage, Inspektion und Prüfung einer Vielzahl von Komponenten. Hersteller haben miteinander verbundene Reihen von Subunternehmern und externen und internen Zulieferern von Komponenten gebildet, um ihren Bedarf zu decken. Wirtschaftliche, technologische, marketingtechnische und politische Anforderungen haben zu einer zunehmenden Globalisierung der Fertigung von Flugzeugkomponenten und -baugruppen geführt.

Fertigungsmaterialien, Anlagen und Prozesse

Materialien

Flugzeugzellen wurden ursprünglich aus Holz und Stoff hergestellt und entwickelten sich dann zu Strukturkomponenten aus Metall. Aluminiumlegierungen sind aufgrund ihrer Festigkeit und ihres geringen Gewichts weit verbreitet. Insbesondere in Hochleistungsflugzeugen werden auch Legierungen aus Beryllium, Titan und Magnesium verwendet. Fortschrittliche Verbundwerkstoffe (in Kunststoffmatrizen eingebettete Faseranordnungen) sind eine Familie starker und langlebiger Ersatzstoffe für metallische Komponenten. Verbundwerkstoffe bieten gleiche oder größere Festigkeit, geringeres Gewicht und größere Hitzebeständigkeit als derzeit verwendete Metalle und haben den zusätzlichen Vorteil in Militärflugzeugen, dass sie das Radarprofil der Flugzeugzelle erheblich reduzieren. Epoxidharzsysteme sind die am häufigsten verwendeten Verbundwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrt und machen etwa 65 % der verwendeten Materialien aus. Polyimidharzsysteme werden dort eingesetzt, wo eine hohe Temperaturbeständigkeit erforderlich ist. Andere verwendete Harzsysteme umfassen Phenolharze, Polyester und Silikone. Als Härter werden häufig aliphatische Amine eingesetzt. Zu den unterstützenden Fasern gehören Graphit, Kevlar und Glasfaser. Stabilisatoren, Katalysatoren, Beschleuniger, Antioxidantien und Weichmacher wirken als Hilfsmittel, um eine gewünschte Konsistenz zu erzeugen. Zusätzliche Harzsysteme schließen gesättigte und ungesättigte Polyester, Polyurethane und Vinyl-, Acryl-, Harnstoff- und fluorhaltige Polymere ein.

Grundierungen, Lacke und Emailfarben schützen empfindliche Oberflächen vor extremen Temperaturen und korrosiven Bedingungen. Die gebräuchlichste Grundierfarbe besteht aus synthetischen Harzen, die mit Zinkchromat und verlängertem Pigment pigmentiert sind. Es trocknet sehr schnell, verbessert die Haftung von Decklacken und verhindert die Korrosion von Aluminium, Stahl und deren Legierungen. Emaille und Lacke werden auf grundierte Oberflächen als äußere Schutzbeschichtungen und -veredelungen und für Farbzwecke aufgetragen. Flugzeuglacke werden aus trocknenden Ölen, natürlichen und synthetischen Harzen, Pigmenten und geeigneten Lösungsmitteln hergestellt. Lacke können je nach Anwendung Harze, Weichmacher, Celluloseester, Zinkchromat, Pigmente, Füllstoffe und entsprechende Lösungsmittel enthalten. Kautschukmischungen werden häufig in Farben, Auskleidungsmaterialien für Brennstoffzellen, Schmiermitteln und Konservierungsmitteln, Motoraufhängungen, Schutzkleidung, Schläuchen, Dichtungen und Dichtungen verwendet. Natürliche und synthetische Öle werden zur Kühlung, Schmierung und Reibungsminderung in Motoren, Hydrauliksystemen und Werkzeugmaschinen eingesetzt. Flugbenzin und Düsentreibstoff werden aus erdölbasierten Kohlenwasserstoffen gewonnen. Hochenergetische flüssige und feste Brennstoffe finden in der Raumfahrt Anwendung und enthalten Materialien mit inhärent gefährlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften; solche Materialien umfassen flüssigen Sauerstoff, Hydrazin, Peroxide und Fluor.

Im Herstellungsprozess werden viele Materialien verwendet, die nicht Teil der endgültigen Flugzeugzelle werden. Hersteller haben möglicherweise Zehntausende von einzelnen Produkten zur Verwendung zugelassen, obwohl weitaus weniger gleichzeitig verwendet werden. Eine große Menge und Vielfalt an Lösungsmitteln wird verwendet, wobei umweltschädliche Varianten wie Methylethylketon und Freon durch umweltfreundlichere Lösungsmittel ersetzt werden. Chrom- und nickelhaltige Stahllegierungen werden in Werkzeugen verwendet, und kobalt- und wolframcarbidhaltige Hartmetallmeißel werden in Schneidwerkzeugen verwendet. Blei, das früher in Metallumformprozessen verwendet wurde, wird heute nur noch selten verwendet, da es durch Kirksit ersetzt wurde.

Insgesamt verwendet die Luft- und Raumfahrtindustrie mehr als 5,000 Chemikalien und Mischungen chemischer Verbindungen, die meisten von mehreren Lieferanten, und viele Verbindungen enthalten zwischen fünf und zehn Inhaltsstoffe. Die genaue Zusammensetzung einiger Produkte ist urheberrechtlich geschützt oder ein Geschäftsgeheimnis, was zur Komplexität dieser heterogenen Gruppe beiträgt.

Anlagen und Herstellungsverfahren

Die Herstellung von Flugzeugzellen erfolgt typischerweise in großen, integrierten Werken. Neuere Anlagen verfügen oft über großvolumige Abluftsysteme mit kontrollierter Zuluft. Lokale Abgassysteme können für bestimmte Funktionen hinzugefügt werden. Chemisches Fräsen und Lackieren großer Komponenten werden heute routinemäßig in geschlossenen, automatisierten Reihen oder Kabinen durchgeführt, die flüchtige Dämpfe oder Nebel enthalten. Ältere Produktionsanlagen bieten möglicherweise eine viel schlechtere Kontrolle von Umweltgefahren.

Ein großer Kader hochqualifizierter Ingenieure entwickelt und verfeinert die strukturellen Eigenschaften des Luft- oder Raumfahrzeugs. Weitere Ingenieure charakterisieren die Festigkeit und Haltbarkeit von Komponentenmaterialien und entwickeln effektive Herstellungsverfahren. Computer haben einen Großteil der Rechen- und Entwurfsarbeit übernommen, die früher Ingenieure, Zeichner und Techniker erledigten. Integrierte Computersysteme können jetzt verwendet werden, um Flugzeuge ohne die Hilfe von Papierzeichnungen oder Strukturmodellen zu entwerfen.

Die Fertigung beginnt mit der Fertigung: der Herstellung von Teilen aus Lagermaterialien. Die Fertigung umfasst Werkzeug- und Vorrichtungsbau, Blechbearbeitung, maschinelle Bearbeitung, Kunststoff- und Verbundstoffbearbeitung sowie unterstützende Aktivitäten. Werkzeuge werden als Schablonen und Arbeitsflächen gebaut, auf denen Metall- oder Verbundteile konstruiert werden. Vorrichtungen zum Schneiden, Bohren und Montieren. Rumpfunterabschnitte, Türverkleidungen und Flügel- und Leitwerkshäute (Außenflächen) werden typischerweise aus Aluminiumblechen geformt, die präzise geformt, geschnitten und chemisch behandelt werden. Maschinenabläufe sind oft computergesteuert. Riesige schienengebundene Mühlen bearbeiten Flügelholme aus einzelnen Aluminium-Schmiedeteilen. Kleinere Teile werden auf Mühlen, Drehbänken und Schleifmaschinen präzise geschnitten und geformt. Kanäle werden aus Blech oder Verbundwerkstoffen gebildet. Innenbauteile, einschließlich Fußböden, werden typischerweise aus Verbundstoffen oder Laminaten dünner, aber starrer Außenschichten über einem Wabeninneren gebildet. Verbundmaterialien werden von Hand oder maschinell aufgelegt (in sorgfältig angeordnete und geformte überlappende Schichten gelegt) und dann in einem Ofen oder Autoklaven ausgehärtet.

Die Montage beginnt mit dem Zusammenbau von Einzelteilen zu Baugruppen. Zu den wichtigsten Unterbaugruppen gehören Flügel, Stabilisatoren, Rumpfsektionen, Fahrwerke, Türen und Innenkomponenten. Besonders aufwendig ist die Flügelmontage, bei der eine Vielzahl von Löchern präzise in die Häute gebohrt und versenkt werden müssen, durch die später Nieten getrieben werden. Der fertige Flügel wird von innen gereinigt und versiegelt, um einen dichten Tankraum zu gewährleisten. Die Endmontage erfolgt in riesigen Montagehallen, die teilweise zu den größten Fertigungshallen der Welt zählen. Das Montageband umfasst mehrere aufeinanderfolgende Positionen, an denen die Flugzeugzelle mehrere Tage bis über eine Woche verbleibt, während vorbestimmte Funktionen ausgeführt werden. An jeder Position finden gleichzeitig zahlreiche Montagevorgänge statt, wodurch die Gefahr einer Kreuzexposition gegenüber Chemikalien entsteht. Teile und Unterbaugruppen werden auf Rollwagen, kundenspezifischen Trägern und mit Laufkränen an die entsprechende Position bewegt. Die Flugzeugzelle wird mit einem Laufkran zwischen den Positionen bewegt, bis das Lande- und Bugfahrwerk installiert sind. Nachfolgende Bewegungen erfolgen durch Schleppen.

Bei der Endmontage werden die Rumpfsektionen um eine tragende Struktur herum vernietet. Bodenbalken und Stringer werden eingebaut und der Innenraum mit einer korrosionshemmenden Masse beschichtet. Die vorderen und hinteren Rumpfabschnitte sind mit den Flügeln und dem Flügelstummel verbunden (eine kastenartige Struktur, die als Haupttreibstofftank und als strukturelles Zentrum des Flugzeugs dient). Das Rumpfinnere ist mit Decken aus Glasfaserisolierung bedeckt, elektrische Kabel und Luftkanäle sind installiert und die Innenflächen sind mit dekorativen Verkleidungen bedeckt. Anschließend werden Vorratsbehälter, typischerweise mit integrierter Fahrgastbeleuchtung und Notsauerstoffversorgung, installiert. Vormontierte Sitze, Bordküchen und Toiletten werden von Hand bewegt und an Bodenschienen befestigt, was eine schnelle Neukonfiguration der Passagierkabine ermöglicht, um den Anforderungen der Fluggesellschaften zu entsprechen. Triebwerke, Fahrwerk und Bugfahrwerk werden montiert und Avionikkomponenten werden installiert. Die Funktion aller Komponenten wird gründlich getestet, bevor das fertige Flugzeug zu einem separaten, gut belüfteten Lackierhangar geschleppt wird, wo eine schützende Grundierung (normalerweise auf Zink-Chromat-Basis) aufgetragen wird, gefolgt von einer dekorativen Deckschicht aus Urethan oder Epoxid Farbe. Vor der Auslieferung wird das Flugzeug einer strengen Reihe von Boden- und Flugtests unterzogen.

Zusätzlich zu den Arbeitern, die an den eigentlichen Konstruktions- und Herstellungsprozessen beteiligt sind, sind viele Mitarbeiter mit der Planung, Verfolgung und Inspektion von Arbeiten und der Beschleunigung des Transports von Teilen und Werkzeugen beschäftigt. Handwerker warten Elektrowerkzeuge und überarbeiten Schneideinsätze. Für Gebäudeinstandhaltung, Hausmeisterdienste und den Betrieb von Bodenfahrzeugen wird viel Personal benötigt.

 

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Safety Management

Die Sicherheitsmanagementsysteme der Flugzeugherstellerindustrie haben den evolutionären Prozess des Sicherheitsmanagements innerhalb der traditionellen Fertigungsumgebung widergespiegelt. Die Gesundheits- und Sicherheitsprogramme waren in der Regel stark strukturiert, wobei die Führungskräfte des Unternehmens die Gesundheits- und Sicherheitsprogramme leiteten, und eine hierarchische Struktur, die das traditionelle Befehls- und Kontrollmanagementsystem widerspiegelte. Die großen Luft- und Raumfahrtunternehmen verfügen über Mitarbeiter von Sicherheits- und Gesundheitsfachkräften (Arbeitshygieniker, Gesundheitsphysiker, Sicherheitsingenieure, Krankenschwestern, Ärzte und Techniker), die mit dem Linienmanagement zusammenarbeiten, um die verschiedenen Sicherheitsrisiken anzugehen, die in ihren Herstellungsprozessen auftreten. Dieser Ansatz für Sicherheitsprogramme zur Linienkontrolle, bei dem der Betriebsleiter für das tägliche Risikomanagement verantwortlich ist und von einer Kerngruppe von Sicherheits- und Gesundheitsexperten unterstützt wird, war das primäre Modell seit der Gründung der Branche. Die Einführung detaillierter Vorschriften in den frühen 1970er Jahren in den Vereinigten Staaten führte zu einer Verlagerung hin zu einer größeren Abhängigkeit von Sicherheits- und Gesundheitsfachkräften, nicht nur bei der Programmentwicklung, sondern auch bei der Umsetzung und Bewertung. Diese Verschiebung war das Ergebnis der technischen Natur von Standards, die nicht ohne Weiteres verstanden und in die Herstellungsprozesse umgesetzt wurden. Infolgedessen wurden viele der Sicherheitsmanagementsysteme auf Compliance-basierte Systeme umgestellt, anstatt Verletzungen/Krankheiten vorzubeugen. Die zuvor integrierten Sicherheitsmanagementprogramme für Linienkontrollen verloren einen Teil ihrer Wirksamkeit, als die Komplexität der Vorschriften eine größere Abhängigkeit von den wichtigsten Sicherheits- und Gesundheitsexperten für alle Aspekte der Sicherheitsprogramme erzwang und dem Linienmanagement einen Teil der Verantwortung und Rechenschaftspflicht entzog.

Mit der zunehmenden Betonung des umfassenden Qualitätsmanagements auf der ganzen Welt wird der Schwerpunkt wieder zurück auf die Fertigung gelegt. Hersteller von Flugzeugzellen gehen zu Programmen über, die Sicherheit als integralen Bestandteil eines zuverlässigen Fertigungsprozesses einbeziehen. Compliance spielt eine untergeordnete Rolle, da davon ausgegangen wird, dass bei der Fokussierung auf einen zuverlässigen Prozess die Prävention von Verletzungen/Krankheiten ein vorrangiges Ziel ist und die Vorschriften oder ihre Absicht durch die Einrichtung eines zuverlässigen Prozesses erfüllt werden. Die Branche als Ganzes verfügt derzeit über einige traditionelle Programme, prozedurale/technische Programme und neue Anwendungen von verhaltensbasierten Programmen. Unabhängig vom spezifischen Modell benötigen diejenigen, die den größten Erfolg bei der Prävention von Verletzungen/Krankheiten zeigen, drei entscheidende Komponenten: (1) sichtbares Engagement sowohl seitens des Managements als auch der Mitarbeiter, (2) eine klar formulierte Erwartung herausragender Leistungen bei der Prävention von Verletzungen/Krankheiten und ( 3) Verantwortlichkeits- und Belohnungssysteme, die sowohl auf Endpunktmessungen (z. B. Verletzungs-/Krankheitsdaten) als auch auf Prozessindikatoren (z. B. Prozent Sicherheitsverhalten) oder anderen proaktiven Präventionsaktivitäten basieren, die mit anderen kritischen Unternehmenszielen gleich gewichtet werden. Alle oben genannten Systeme führen zu einer positiven Sicherheitskultur, die von der Führung angetrieben wird, mit umfassender Einbeziehung der Mitarbeiter sowohl in die Prozessgestaltung als auch in die Prozessverbesserungsbemühungen.

Körperliche Sicherheit

In der Flugzeugzellen-Fertigungsindustrie kann man einer beträchtlichen Anzahl potenziell ernsthafter Gefahren begegnen, hauptsächlich aufgrund der bloßen physikalischen Größe und Komplexität der hergestellten Produkte und der vielfältigen und sich ändernden Reihe von verwendeten Herstellungs- und Montageprozessen. Eine versehentliche oder unzureichend kontrollierte Exposition gegenüber diesen Gefahren kann zu sofortigen, schweren Verletzungen führen.

Tabelle 1. Sicherheitsrisiken in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Art der Gefahr Allgemeine Beispiele Mögliche Auswirkungen
Physik
Herabfallende Gegenstände Nietpistolen, Gegenhalter, Befestigungselemente, Handwerkzeuge Prellungen, Kopfverletzungen
Bewegliche Ausrüstung Lastkraftwagen, Traktoren, Fahrräder, Gabelstapler, Kräne Quetschungen, Brüche, Schnittwunden
Gefährliche Höhen Leitern, Gerüste, Aeroständer, Montagevorrichtungen Mehrere schwere Verletzungen, Tod
Scharfe Objekte Messer, Bohrer, Fräser und Sägeblätter Platzwunden, Stichwunden
Maschinen bewegen Drehmaschinen, Stanzmaschinen, Fräsmaschinen, Blechscheren Amputationen, Ausrisse, Quetschungen
Fragmente in der Luft Bohren, Schleifen, Sägen, Reiben, Schleifen Augenfremdkörper, Hornhautabschürfungen
Beheizte Materialien Wärmebehandelte Metalle, geschweißte Oberflächen, kochende Spülungen Verbrennungen, Keloidbildung, Pigmentveränderungen
Roheisen, Krätze, Schlacke Schweißen, Brennschneiden, Gießereibetrieb Schwere Haut-, Augen- und Ohrenverbrennungen
Elektrische Ausrüstung Handwerkzeuge, Kabel, tragbare Lampen, Anschlussdosen Quetschungen, Zerrungen, Verbrennungen, Tod
Unter Druck stehende Flüssigkeiten Hydrauliksysteme, Airless-Fett- und Spritzpistolen Augenverletzungen, schwere subkutane Wunden
Veränderter Luftdruck Flugzeugdruckprüfung, Autoklaven, Prüfkammern Ohr-, Nebenhöhlen- und Lungenverletzungen, Biegungen
Temperaturextreme Warmmetallbearbeitung, Gießereien, Kaltmetallverarbeitung Hitzeerschöpfung, Erfrierungen
Laute Geräusche Nieten, Motorentests, Hochgeschwindigkeitsbohren, Fallhämmer Vorübergehender oder dauerhafter Hörverlust
Ionisierende Strahlung Industrielle Radiographie, Beschleuniger, Strahlungsforschung Unfruchtbarkeit, Krebs, Strahlenkrankheit, Tod
Nichtionisierende Strahlung Schweißen, Laser, Radar, Mikrowellenöfen, Forschungsarbeiten Hornhautverbrennungen, grauer Star, Netzhautverbrennungen, Krebs
Geh-/Arbeitsflächen Verschüttete Schmiermittel, ungeordnete Werkzeuge, Schläuche und Kabel Quetschungen, Platzwunden, Zerrungen, Brüche
Ergonomisch
Arbeiten auf engstem Raum Flugzeugbrennstoffzellen, Tragflächen Sauerstoffmangel, Einschluss, Narkose, Angst
Kraftvolle Anstrengungen Heben, Tragen, Wannenkufen, Handwerkzeuge, Drahtwerkstatt Übermäßige Müdigkeit, Muskel-Skelett-Verletzungen, Karpaltunnelsyndrom
Vibration Nieten, Schleifen Muskel-Skelett-Verletzungen, Karpaltunnelsyndrom
Mensch-Maschine-Schnittstelle Werkzeugbau, Montage in ungünstiger Haltung Muskel-Skelett-Verletzungen
Wiederholende Bewegung Dateneingabe, Konstruktionsarbeit, Kunststoffverlegung Karpaltunnelsyndrom, Muskel-Skelett-Verletzungen

 Adaptiert von Dunphy und George 1983.

Ein unmittelbares, direktes Trauma kann durch herunterfallende Nietstangen oder andere herabfallende Gegenstände verursacht werden; Stolpern auf unregelmäßigen, rutschigen oder verschmutzten Arbeitsflächen; Stürze von Brückenkränen, Leitern, Luftständern und größeren Montagevorrichtungen; Berühren ungeerdeter elektrischer Geräte, erhitzter Metallgegenstände und konzentrierter chemischer Lösungen; Kontakt mit Messern, Bohrern und Fräsklingen; Verheddern oder Einklemmen von Haaren, Händen oder Kleidung in Fräsmaschinen, Drehbänken und Stanzpressen; umherfliegende Späne, Partikel und Schlacke vom Bohren, Schleifen und Schweißen; und Quetschungen und Schnitte durch Stöße gegen Teile und Komponenten der Flugzeugzelle während des Herstellungsprozesses.

Die Häufigkeit und Schwere von Verletzungen im Zusammenhang mit physischen Sicherheitsrisiken wurden reduziert, da die Sicherheitsprozesse der Branche ausgereift sind. Die Verletzungen und Krankheiten im Zusammenhang mit ergonomisch bedingten Risiken spiegeln die wachsende Besorgnis wider, die von allen Fertigungs- und Dienstleistungsbranchen geteilt wird.

Ergonomie

Die Hersteller von Flugzeugzellen haben eine lange Geschichte in der Nutzung menschlicher Faktoren bei der Entwicklung kritischer Systeme für ihr Produkt. Das Flugdeck der Piloten war einer der am intensivsten untersuchten Bereiche in der Geschichte des Produktdesigns, da Ingenieure für menschliche Faktoren daran arbeiteten, die Flugsicherheit zu optimieren. Heute ist der schnell wachsende Bereich der Ergonomie in Bezug auf die Prävention von Verletzungen/Krankheiten eine Erweiterung der ursprünglichen Arbeit im Bereich Human Factors. In der Industrie gibt es Prozesse, die Kraftanstrengungen, ungünstige Körperhaltungen, Wiederholungen, mechanische Kontaktbelastungen und Vibrationen beinhalten. Diese Belastungen können durch Arbeiten in engen Bereichen wie Flügelinnenräumen und Brennstoffzellen noch verstärkt werden. Um diese Bedenken auszuräumen, setzt die Industrie Ergonomen im Produkt- und Prozessdesign sowie „partizipative Ergonomie“ ein, bei der funktionsübergreifende Teams aus Fertigungsmitarbeitern, Supervisoren und Werkzeug- und Anlagendesignern zusammenarbeiten, um ergonomische Risiken in ihren Prozessen zu reduzieren.

In der Flugzeugindustrie sind einige der wichtigsten ergonomischen Anliegen die Drahtwerkstätten, die viele Handwerkzeuge zum Abisolieren oder Crimpen erfordern und starke Greifkräfte erfordern. Die meisten werden durch pneumatische Werkzeuge ersetzt, die von Balancern aufgehängt werden, wenn sie schwer sind. Höhenverstellbare Arbeitsplätze für Männer und Frauen bieten Möglichkeiten zum Sitzen oder Stehen. Die Arbeit wurde in Zellen organisiert, in denen jeder Arbeiter eine Vielzahl von Aufgaben ausführt, um die Ermüdung einer bestimmten Muskelgruppe zu reduzieren. In den Flügellinien, einem weiteren Schlüsselbereich, ist die Polsterung von Werkzeugen, Teilen oder Arbeitern erforderlich, um die mechanische Kontaktbelastung in engen Bereichen zu reduzieren. Auch in der Flügellinie werden höhenverstellbare Arbeitsplattformen anstelle von Stehleitern verwendet, um Stürze zu minimieren und die Arbeiter zum Bohren oder Nieten in eine neutrale Haltung zu bringen. Nietmaschinen sind nach wie vor eine große Herausforderung, da sie sowohl ein Vibrations- als auch ein Kraftanwendungsrisiko darstellen. Um dem entgegenzuwirken, werden rückstoßarme Nietgeräte und elektromagnetisches Nieten eingeführt, aber aufgrund sowohl einiger Leistungskriterien der Produkte als auch der praktischen Einschränkungen dieser Techniken in einigen Aspekten des Herstellungsprozesses sind sie keine universellen Lösungen.

Mit der Einführung von Verbundmaterialien sowohl aus Gewichts- als auch aus Leistungserwägungen hat das Handlaminieren von Verbundmaterial auch potenzielle ergonomische Risiken eingeführt, da die Hände ausgiebig zum Formen, Schneiden und Bearbeiten des Materials verwendet werden. Zusätzliche Werkzeuge mit unterschiedlichen Griffgrößen und einige automatisierte Prozesse werden eingeführt, um die Risiken zu verringern. Außerdem werden einstellbare Werkzeuge verwendet, um das Werkstück in neutrale Haltungspositionen zu bringen. Die Montageprozesse bringen eine Vielzahl von ungünstigen Körperhaltungen und manuellen Handhabungsherausforderungen mit sich, die häufig von den partizipativen Ergonomieprozessen angegangen werden. Risikominderungen werden durch den verstärkten Einsatz mechanischer Hebevorrichtungen, wo möglich, die Neuordnung der Arbeitsabläufe sowie durch die Einführung anderer Prozessverbesserungen erreicht, die in der Regel nicht nur die ergonomischen Risiken angehen, sondern auch die Produktivität und Produktqualität verbessern.

 

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Flugzeuge der Transportkategorie werden für den Transport von Passagieren und Fracht in der kommerziellen Luftfahrt-/Luftfrachtindustrie verwendet. Sowohl der Herstellungs- als auch der Wartungsprozess umfassen Vorgänge, die Komponenten am gesamten Flugzeug selbst entfernen, herstellen, ändern und/oder installieren. Diese Flugzeuge variieren in der Größe, aber einige (z. B. Boeing 747, Airbus A340) gehören zu den größten Flugzeugen der Welt. Aufgrund der Größe des Flugzeugs erfordern bestimmte Operationen, dass Personal arbeitet, während es über dem Boden oder der Bodenoberfläche angehoben ist.

Sowohl bei der Flugzeugherstellung als auch bei Wartungsarbeiten in der gesamten Luftverkehrsbranche gibt es viele potenzielle Sturzsituationen. Obwohl jede Situation einzigartig ist und eine andere Lösung zum Schutz erfordern kann, ist die bevorzugte Methode der Absturzsicherung die Absturzsicherung Verhütung fällt durch einen aggressiven Plan zur Gefahrenerkennung und -kontrolle.

Ein wirksamer Absturzschutz erfordert eine institutionelle Verpflichtung, die jeden Aspekt der Gefahrenerkennung und -kontrolle anspricht. Jeder Bediener muss seinen Betrieb kontinuierlich auf spezifische Sturzbelastungen auswerten und einen Schutzplan entwickeln, der umfassend genug ist, um jede Gefährdung während des gesamten Betriebs zu berücksichtigen. 

Sturzgefahren

 Jedes Mal, wenn eine Person erhöht ist, hat sie das Potenzial, auf eine niedrigere Ebene zu fallen. Stürze aus Höhen führen oft zu schweren Verletzungen oder Todesfällen. Aus diesem Grund wurden Vorschriften, Standards und Richtlinien entwickelt, um Unternehmen dabei zu unterstützen, die Sturzgefahren während ihrer gesamten Geschäftstätigkeit anzugehen.

Eine Absturzgefahr besteht in jeder Situation, in der eine Person von einer erhöhten Oberfläche aus arbeitet, wobei sich diese Oberfläche mehrere Fuß über der nächsten Ebene befindet. Die Bewertung des Betriebs für diese Expositionen umfasst die Identifizierung aller Bereiche oder Aufgaben, bei denen es möglich ist, dass Personen erhöhten Arbeitsflächen ausgesetzt sind. Eine gute Informationsquelle sind Aufzeichnungen über Verletzungen und Krankheiten (Arbeitsstatistiken, Versicherungsprotokolle, Sicherheitsaufzeichnungen, Krankenakten usw.); Es ist jedoch wichtig, über historische Ereignisse hinauszublicken. Jeder Arbeitsbereich oder Prozess muss bewertet werden, um festzustellen, ob es Fälle gibt, in denen der Prozess oder die Aufgabe es erfordert, dass die Person von einer Oberfläche oder einem Bereich aus arbeitet, der mehrere Fuß über der nächstniedrigeren Oberfläche liegt.

 Kategorisierung der Sturzsituation

 Praktisch jede Herstellungs- oder Wartungsaufgabe, die an einem dieser Flugzeuge durchgeführt wird, kann das Personal aufgrund der Größe des Flugzeugs Sturzgefahren aussetzen. Diese Flugzeuge sind so groß, dass sich praktisch jeder Bereich des gesamten Flugzeugs mehrere Fuß über dem Boden befindet. Obwohl dies viele spezifische Situationen bietet, in denen das Personal Sturzgefahren ausgesetzt sein könnte, können alle Situationen als beides kategorisiert werden Arbeit von Plattformen or Arbeiten von Flugzeugoberflächen. Die Unterteilung zwischen diesen beiden Kategorien ergibt sich aus den Faktoren, die beim Umgang mit den Expositionen selbst eine Rolle spielen.

Die Kategorie „Arbeit von Plattformen“ umfasst Personal, das eine Plattform oder einen Stand verwendet, um auf das Flugzeug zuzugreifen. Dazu gehören alle Arbeiten, die von einer Nicht-Flugzeugoberfläche ausgeführt werden, die speziell für den Zugang zum Flugzeug verwendet wird. Aufgaben, die von Flugzeug-Andocksystemen, Flügelplattformen, Triebwerksständern, Gabelstaplern usw. ausgeführt werden, fallen alle in diese Kategorie. Potentielle Sturzbelastungen durch Oberflächen dieser Kategorie können mit herkömmlichen Absturzsicherungssystemen oder einer Vielzahl von derzeit bestehenden Richtlinien angegangen werden.

Die Kategorie Arbeiten von Flugzeugoberflächen betrifft Personal, das die Flugzeugoberfläche selbst als Zugangsplattform verwendet. Es umfasst alle Arbeiten, die von einer tatsächlichen Flugzeugoberfläche aus durchgeführt werden, wie z. B. Flügel, horizontale Stabilisatoren, Rümpfe, Triebwerke und Triebwerksmasten. Potentielle Sturzbelastungen durch Oberflächen dieser Kategorie sind je nach spezifischer Wartungsaufgabe sehr unterschiedlich und erfordern manchmal unkonventionelle Schutzansätze.

Der Grund für die Unterscheidung zwischen diesen beiden Kategorien wird deutlich, wenn versucht wird, Schutzmaßnahmen umzusetzen. Schutzmaßnahmen sind die Schritte, die unternommen werden, um jede Sturzexposition zu beseitigen oder zu kontrollieren. Die Methoden zur Kontrolle von Absturzgefahren können technische Kontrollen, persönliche Schutzausrüstung (PSA) oder Verfahrenskontrollen sein.

 Steuereinheit

 Technische Kontrollen sind solche Maßnahmen, die bestehen aus die Einrichtung verändern so dass die Exposition des Einzelnen minimiert wird. Einige Beispiele für technische Kontrollen sind Geländer, Wände oder ähnliche Flächenrekonstruktionen. Technische Kontrollen sind die bevorzugte Methode zum Schutz des Personals vor Sturzbelastungen.

Technische Kontrollen sind die häufigste Maßnahme, die für Plattformen sowohl in der Herstellung als auch in der Wartung eingesetzt wird. Sie bestehen in der Regel aus Standardgeländern; Jede Barriere an allen offenen Seiten einer Plattform schützt das Personal jedoch effektiv vor dem Sturz. Wenn die Plattform wie üblich direkt neben dem Flugzeug positioniert wäre, bräuchte die Seite neben dem Flugzeug keine Schienen, da der Schutz durch das Flugzeug selbst erfolgt. Die zu verwaltenden Risiken beschränken sich dann auf Lücken zwischen Plattform und Flugzeug.

Technische Steuerungen werden normalerweise nicht bei der Wartung von Flugzeugoberflächen gefunden, da alle in das Flugzeug eingebauten technischen Steuerungen das Gewicht erhöhen und die Effizienz des Flugzeugs während des Flugs verringern. Die Steuerungen selbst erweisen sich als ineffizient, wenn sie dazu ausgelegt sind, den Umfang einer Flugzeugoberfläche zu schützen, da sie für den Flugzeugtyp, das Gebiet und den Ort spezifisch sein müssen und positioniert werden müssen, ohne das Flugzeug zu beschädigen.

Fig. 1 zeigt ein tragbares Schienensystem für einen Flugzeugflügel. Technische Steuerungen werden in großem Umfang während Herstellungsprozessen von Flugzeugoberflächen verwendet. Sie sind während der Herstellung wirksam, da die Prozesse jedes Mal an der gleichen Stelle mit der Flugzeugoberfläche in der gleichen Position stattfinden, sodass die Steuerungen an diese Stelle und Position angepasst werden können.

Eine Alternative zu Geländern für technische Kontrollen sind Netze, die um die Plattform oder die Flugzeugoberfläche herum positioniert sind, um Personen aufzufangen, wenn sie fallen. Diese sind wirksam, um den Sturz einer Person zu stoppen, werden jedoch nicht bevorzugt, da Personen während des Aufpralls auf das Netz selbst verletzt werden können. Diese Systeme erfordern auch ein formelles Verfahren zur Rettung/Bergung von Personal, nachdem es in die Netze gefallen ist.

Abbildung 1. Tragbares Schienensystem der Boeing 747; Ein zweiseitiges Leitplankensystem wird an der Seite des Flugzeugkörpers befestigt und bietet Absturzsicherung bei Arbeiten an der Flügeltür und dem Flügeldachbereich.

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Mit freundlicher Genehmigung der Boeing Company

Persönliche Schutzausrüstung

Die PSA für Stürze besteht aus einem Ganzkörpergurt mit einem Verbindungsmittel, das entweder an einer Rettungsleine oder einer anderen geeigneten Verankerung befestigt ist. Diese Systeme werden typischerweise zur Absturzsicherung verwendet; sie können jedoch auch in einem Fallrückhaltesystem verwendet werden.

In einem persönlichen Absturzsicherungssystem (PFAS) eingesetzt, kann PSA ein wirksames Mittel sein, um zu verhindern, dass eine Person bei einem Sturz auf die nächstniedrigere Ebene aufprallt. Um wirksam zu sein, darf die erwartete Fallstrecke die Entfernung zur unteren Ebene nicht überschreiten. Es ist wichtig zu beachten, dass die Person bei einem solchen System immer noch Verletzungen als Folge der Absturzsicherung selbst erleiden kann. Diese Systeme erfordern auch ein formelles Verfahren zur Rettung/Bergung von Personal, nachdem es gestürzt und festgehalten wurde.

PFAS werden bei der Arbeit von Plattformen am häufigsten verwendet, wenn technische Kontrollen nicht funktionsfähig sind – normalerweise aufgrund von Einschränkungen des Arbeitsprozesses. Wegen der logistischen Schwierigkeiten, die mit technischen Steuerungen verbunden sind, werden sie auch bei Arbeiten von Flugzeugoberflächen aus verwendet. Die herausforderndsten Aspekte von PFASs und Flugzeugoberflächenarbeiten sind die Fallhöhe in Bezug auf die Mobilität des Personals und das zusätzliche Gewicht der Flugzeugstruktur zur Unterstützung des Systems. Das Gewichtsproblem kann eliminiert werden, indem das System entworfen wird, um an der Einrichtung um die Flugzeugoberfläche statt an der Flugzeugstruktur befestigt zu werden; dies begrenzt jedoch auch die Absturzsicherungsfähigkeit auf diesen einen Einrichtungsstandort. Abbildung 2 zeigt eine tragbare Gantry, die zum Bereitstellen eines PFAS verwendet wird. PFAS werden in größerem Umfang bei Wartungsarbeiten als bei der Herstellung verwendet, werden jedoch in bestimmten Herstellungssituationen verwendet.

Abbildung 2. Triebwerksbrücke als Absturzsicherung für Flugzeugtriebwerksarbeiter.

AIA030F1

Mit freundlicher Genehmigung der Boeing Company

Ein Fallrückhaltesystem (FRS) ist ein System, das so konstruiert ist, dass die Person daran gehindert wird, über die Kante zu fallen. FRS sind PFAS sehr ähnlich, da alle Komponenten gleich sind; Die FRSs schränken jedoch den Bewegungsbereich des Individuums so ein, dass das Individuum nicht nahe genug an den Rand der Oberfläche heranreichen kann, um umzufallen. FRS sind die bevorzugte Weiterentwicklung von PSA-Systemen sowohl für Fertigungs- als auch für Wartungsarbeiten, da sie sturzbedingte Verletzungen verhindern und Sie beseitigen die Notwendigkeit eines Rettungsvorgangs. Sie werden weder bei Arbeiten von Plattformen noch von Flugzeugoberflächen extensiv verwendet, da es schwierig ist, das System so zu konstruieren, dass das Personal die zur Durchführung des Arbeitsprozesses erforderliche Mobilität hat, aber daran gehindert wird, den Rand der Oberfläche zu erreichen. Diese Systeme verringern das Gewichts-/Effizienzproblem bei Arbeiten von Flugzeugoberflächen aus, da FRS nicht die Festigkeit erfordern, die ein PFAS erfordert. Zum Zeitpunkt der Drucklegung verfügte nur ein Flugzeugtyp (die Boeing 747) über ein flugzeugzellenbasiertes FRS. Siehe Abbildung 3 und Abbildung 4.

 Abbildung 3. Tragflächen-Lanyard-System der Boeing 747.

AIA030F3

Mit freundlicher Genehmigung der Boeing Company

Abbildung 4. Absturzsicherungszonen des Wing-Lanyard-Systems der Boeing 747.

AIA030F4

 Mit freundlicher Genehmigung der Boeing Company

Eine horizontale Rettungsleine wird an dauerhaften Befestigungen auf der Flügeloberfläche befestigt und schafft sechs Fallschutzzonen. Mitarbeiter verbinden ein 1.5 m langes Verbindungsmittel mit D-Ringen oder Gurtverlängerungen, die entlang der horizontalen Rettungsleine in den Zonen i bis iv gleiten und in den Zonen v und vi befestigt sind. Das System ermöglicht nur den Zugang zum Rand des Flügels, wodurch die Möglichkeit eines Sturzes von der Flügeloberfläche verhindert wird.

Verfahrenskontrollen

 Verfahrenskontrollen werden verwendet, wenn sowohl technische Kontrollen als auch PSA entweder unwirksam oder unpraktisch sind. Dies ist die am wenigsten bevorzugte Schutzmethode, sie ist jedoch effektiv, wenn sie richtig verwaltet wird. Verfahrenskontrollen bestehen darin, die Arbeitsfläche als eingeschränkten Bereich nur für diejenigen Personen zu kennzeichnen, die während dieses spezifischen Wartungsprozesses betreten werden müssen. Absturzsicherung wird durch sehr aggressive schriftliche Verfahren erreicht, die die Identifizierung von Gefährdungen, Kommunikation und individuelle Maßnahmen umfassen. Diese Verfahren mindern die Exposition so gut wie möglich unter den Umständen der Situation. Sie müssen standortspezifisch sein und sich mit den spezifischen Gefahren dieser Situation befassen. Diese werden sehr selten für Arbeiten von Plattformen in der Fertigung oder Wartung verwendet, aber sie werden für Wartungsarbeiten von Flugzeugoberflächen aus verwendet.

 

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Freitag, Februar 25 2011 17: 20

Herstellung von Flugzeugtriebwerken

Die Herstellung von Flugzeugtriebwerken, ob Kolben- oder Düsentriebwerk, beinhaltet die Umwandlung von Rohstoffen in äußerst zuverlässige Präzisionsmaschinen. Die hochbelasteten Betriebsumgebungen im Luftverkehr erfordern den Einsatz einer breiten Palette hochfester Materialien. Sowohl herkömmliche als auch einzigartige Herstellungsverfahren werden verwendet.

Baustoffe

Flugzeugtriebwerke werden hauptsächlich aus metallischen Komponenten konstruiert, obwohl in den letzten Jahren Kunststoffverbundstoffe für bestimmte Teile eingeführt wurden. Verschiedene Aluminium- und Titanlegierungen werden dort eingesetzt, wo Festigkeit und geringes Gewicht im Vordergrund stehen (Strukturbauteile, Kompressorabschnitte, Triebwerksrahmen). Chrom-, Nickel- und Kobaltlegierungen werden dort eingesetzt, wo Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind (Brennkammer- und Turbinenabschnitte). An Zwischenstellen kommen zahlreiche Stahllegierungen zum Einsatz.

Da die Gewichtsminimierung bei Flugzeugen ein entscheidender Faktor für die Reduzierung der Lebenszykluskosten ist (Maximierung der Nutzlast, Minimierung des Kraftstoffverbrauchs), wurden kürzlich fortschrittliche Verbundwerkstoffe als leichter Ersatz für Aluminium, Titan und einige Stahllegierungen in Strukturteilen und Leitungen eingeführt wo hohe Temperaturen werden nicht erlebt. Diese Verbundstoffe bestehen hauptsächlich aus Polyimid-, Epoxid- und anderen Harzsystemen, die mit gewebten Glasfasern oder Graphitfasern verstärkt sind.

Fertigungsbetriebe

Im Flugzeugtriebwerksbau kommen nahezu alle gängigen Metallbearbeitungs- und Zerspanungsoperationen zum Einsatz. Dazu gehören Warmschmieden (Schaufeln, Verdichterscheiben), Gießen (Strukturbauteile, Triebwerksrahmen), Schleifen, Räumen, Drehen, Bohren, Fräsen, Scheren, Sägen, Gewindeschneiden, Schweißen, Löten und andere. Zugehörige Prozesse umfassen die Metallveredelung (Eloxieren, Chromatieren usw.), das Galvanisieren, das Wärmebehandeln und das thermische (Plasma-, Flamm-) Spritzen. Die hohe Festigkeit und Härte der verwendeten Legierungen in Kombination mit ihren komplexen Formen und Präzisionstoleranzen erfordern anspruchsvollere und strengere Bearbeitungsanforderungen als andere Branchen.

Einige der einzigartigeren Metallbearbeitungsverfahren umfassen chemisches und elektrochemisches Fräsen, Elektroentladungsbearbeitung, Laserbohren und Elektronenstrahlschweißen. Chemisches und elektrochemisches Mahlen beinhalten das konturerhaltende oder konturgebende Abtragen von Metall von großen Flächen. Die Teile werden je nach Legierung in ein hochkonzentriertes, kontrolliertes Säure-, Laugen- oder Elektrolytbad gelegt. Metall wird durch die chemische oder elektrochemische Wirkung entfernt. Chemisches Fräsen wird häufig nach dem Schmieden von Strömungsprofilen verwendet, um die Wandstärken unter Beibehaltung der Kontur in die Spezifikation zu bringen.

Funkenerosion und Laserbohren werden typischerweise zum Herstellen von Löchern mit kleinem Durchmesser und komplizierten Konturen in Hartmetallen verwendet. Viele solcher Löcher sind in Brennkammer- und Turbinenkomponenten zu Kühlzwecken erforderlich. Die Metallentfernung wird durch hochfrequente thermomechanische Wirkung von Elektrofunkenentladungen erreicht. Der Prozess wird in einem dielektrischen Mineralölbad durchgeführt. Die Elektrode dient als Umkehrbild des gewünschten Schnitts.

Elektronenstrahlschweißen wird verwendet, um Teile zu verbinden, bei denen ein tiefer Schweißeinbrand in schwer zugänglichen Geometrien erforderlich ist. Die Schweißnaht wird durch einen fokussierten, beschleunigten Elektronenstrahl in einer Vakuumkammer erzeugt. Die kinetische Energie der auf das Werkstück auftreffenden Elektronen wird zum Schweißen in Wärme umgewandelt.

Herstellung von Verbundkunststoffen umfasst entweder „nasse“ Auflegetechniken oder die Verwendung von vorimprägnierten Tüchern. Beim nassen Auftragen wird die viskose ungehärtete Harzmischung entweder durch Sprühen oder Bürsten über eine Werkzeugform oder Form verteilt. Das Faserverstärkungsmaterial wird manuell in das Harz eingelegt. Zusätzliches Harz wird aufgetragen, um Gleichmäßigkeit und Kontur mit der Werkzeugform zu erhalten. Der fertige Aufbau wird dann in einem Autoklaven unter Hitze und Druck ausgehärtet. Vorimprägnierte Materialien bestehen aus halbstarren, gebrauchsfertigen, teilweise ausgehärteten Platten aus Harz-Faser-Verbundwerkstoffen. Das Material wird zugeschnitten, manuell an die Konturen der Werkzeugform angeformt und im Autoklaven ausgehärtet. Ausgehärtete Teile werden konventionell bearbeitet und in den Motor eingebaut.

Inspektion und Prüfung

Um die Zuverlässigkeit von Flugzeugtriebwerken zu gewährleisten, werden während der Herstellung und am Endprodukt eine Reihe von Inspektions-, Test- und Qualitätskontrollverfahren durchgeführt. Zu den üblichen zerstörungsfreien Prüfmethoden gehören Durchstrahlung, Ultraschall, Magnetpulver und fluoreszierendes Eindringmittel. Sie werden verwendet, um Risse oder innere Fehler in den Teilen zu erkennen. Zusammengebaute Motoren werden normalerweise vor der Auslieferung an den Kunden in instrumentierten Testzellen getestet.

Gesundheits- und Sicherheitsgefahren und ihre Kontrollmethoden

Gesundheitsgefahren im Zusammenhang mit der Herstellung von Flugzeugtriebwerken hängen hauptsächlich mit der Toxizität der verwendeten Materialien und ihrem Expositionspotential zusammen. Aluminium, Titan und Eisen gelten als nicht signifikant toxisch, während Chrom, Nickel und Kobalt problematischer sind. Bestimmte Verbindungen und Wertigkeiten der drei letztgenannten Metalle weisen auf krebserzeugende Eigenschaften bei Mensch und Tier hin. Ihre metallischen Formen werden im Allgemeinen nicht als so toxisch angesehen wie ihre ionischen Formen, die typischerweise in Metallveredelungsbädern und Farbpigmenten zu finden sind.

Bei der konventionellen Bearbeitung werden die meisten Vorgänge unter Verwendung von Kühlmitteln oder Schneidflüssigkeiten durchgeführt, die die Erzeugung von Staub und Dämpfen in der Luft minimieren. Mit Ausnahme des Trockenschleifens stellen die Metalle normalerweise keine Gefahr beim Einatmen dar, obwohl das Einatmen von Kühlmittelnebeln Anlass zur Sorge gibt. Insbesondere an Teilen von Strahltriebwerken wird viel geschliffen, um Konturen zu verschmelzen und Tragflächen in ihre endgültigen Abmessungen zu bringen. Typischerweise werden kleine Handmühlen verwendet. Wenn ein solches Schleifen an Legierungen auf Chrom-, Nickel- oder Kobaltbasis durchgeführt wird, ist eine lokale Belüftung erforderlich. Dazu gehören Downdraft-Tische und selbstentlüftende Mühlen. Dermatitis und Lärm sind zusätzliche Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit der konventionellen Bearbeitung. Beim Befestigen, Prüfen und Entfernen von Teilen kommen die Mitarbeiter in unterschiedlichem Maße in Hautkontakt mit Kühl- und Schneidflüssigkeiten. Wiederholter Hautkontakt kann sich bei manchen Mitarbeitern in verschiedenen Formen von Dermatitis äußern. Im Allgemeinen werden solche Fälle durch Schutzhandschuhe, Schutzcremes und angemessene Hygiene minimiert. Bei der Bearbeitung dünnwandiger, hochfester Legierungen treten aufgrund von Werkzeugrattern und Teilevibrationen häufig hohe Geräuschpegel auf. Dies kann bis zu einem gewissen Grad durch steifere Werkzeuge, dämpfende Materialien, Modifizierung der Bearbeitungsparameter und Beibehaltung scharfer Werkzeuge kontrolliert werden. Ansonsten ist PSA (z. B. Ohrenschützer, Stöpsel) erforderlich.

Sicherheitsrisiken im Zusammenhang mit konventionellen Bearbeitungsvorgängen beinhalten hauptsächlich das Potenzial für körperliche Verletzungen aufgrund der Arbeitsstelle, der Befestigung und der Antriebsbewegungen der Kraftübertragung. Die Kontrolle erfolgt durch Methoden wie feste Schutzvorrichtungen, verriegelte Zugangstüren, Lichtvorhänge, druckempfindliche Matten und Mitarbeiterschulung und -bewusstsein. In der Nähe von Bearbeitungsvorgängen sollte zum Schutz vor umherfliegenden Spänen, Partikeln und Spritzern von Kühl- und Reinigungsmitteln immer ein Augenschutz getragen werden.

Metallveredelungsvorgänge, chemisches Fräsen, elektrochemisches Fräsen und Galvanisieren beinhalten Tanks mit offener Oberfläche, die konzentrierten Säuren, Basen und Elektrolyten ausgesetzt sind. Die meisten Bäder enthalten hohe Konzentrationen an gelösten Metallen. Abhängig von den Betriebsbedingungen und der Zusammensetzung des Bades (Konzentration, Temperatur, Bewegung, Größe) benötigen die meisten eine Form lokaler Belüftung, um die Konzentration von Gasen, Dämpfen und Nebeln in der Luft zu kontrollieren. Zur Steuerung werden üblicherweise verschiedene seitliche, schlitzartige Haubendesigns verwendet. Lüftungsdesigns und Betriebsrichtlinien für verschiedene Arten von Bädern sind bei technischen Organisationen wie der American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) und dem American National Standards Institute (ANSI) erhältlich. Die ätzende Natur dieser Bäder schreibt die Verwendung von Augen- und Hautschutz (Schutzbrille, Gesichtsschutz, Handschuhe, Schürzen usw.) vor, wenn in der Nähe dieser Tanks gearbeitet wird. Außerdem müssen Augenspülungen und Notfallduschen für den sofortigen Gebrauch verfügbar sein.

Elektronenstrahlschweißen und Laserbohren stellen eine Strahlengefahr für Arbeiter dar. Beim Elektronenstrahlschweißen entsteht sekundäre Röntgenstrahlung (Bremsstrahlung Wirkung). Die Schweißkammer bildet gewissermaßen eine ineffiziente Röntgenröhre. Es ist entscheidend, dass die Kammer aus einem Material besteht oder eine Abschirmung enthält, die die Strahlung auf das niedrigste praktische Niveau dämpft. Häufig wird eine Bleiabschirmung verwendet. Strahlungsuntersuchungen sollten regelmäßig durchgeführt werden. Laser bergen Gefahren für Augen und Haut (thermisch). Außerdem besteht die Möglichkeit, Metalldämpfen ausgesetzt zu sein, die durch die Verdampfung des Grundmetalls entstehen. Strahlengefahren im Zusammenhang mit Laseroperationen sollten isoliert und nach Möglichkeit in verriegelten Kammern eingeschlossen werden. Ein umfassendes Programm sollte konsequent befolgt werden. Wo Metalldämpfe entstehen, sollte für eine örtliche Belüftung gesorgt werden.

Die Hauptgefahren im Zusammenhang mit der Herstellung von Verbundkunststoffteilen beinhalten den chemischen Kontakt mit nicht umgesetzten Harzkomponenten und Lösungsmitteln während der Nasslaminiervorgänge. Von besonderer Bedeutung sind aromatische Amine, die als Reaktanten in Polyimidharzen und Härtern in Epoxidharzsystemen verwendet werden. Eine Reihe dieser Verbindungen sind bestätigte oder vermutete menschliche Karzinogene. Sie zeigen auch andere toxische Wirkungen. Die hochreaktive Natur dieser Harzsysteme, insbesondere Epoxide, führt zu einer Sensibilisierung der Haut und der Atemwege. Die Kontrolle der Gefahren während des Nasslaminierens sollte eine lokale Belüftung und die umfassende Verwendung persönlicher Schutzausrüstung umfassen, um Hautkontakt zu vermeiden. Lay-up-Operationen mit vorimprägnierten Platten stellen normalerweise keine Exposition in der Luft dar, es sollte jedoch ein Hautschutz verwendet werden. Beim Aushärten sind diese Teile relativ inert. Sie weisen nicht mehr die Gefahren ihrer Reaktanten auf, aus denen sie bestehen. Bei der konventionellen Bearbeitung der Teile können jedoch lästige Stäube reizender Art entstehen, die mit den Verbundwerkstoffen der Verstärkung (Glasfaser, Graphit) verbunden sind. Häufig ist eine örtliche Belüftung des Bearbeitungsvorgangs erforderlich.

Gesundheitsgefahren im Zusammenhang mit Prüfvorgängen betreffen normalerweise Strahlung (Röntgen- oder Gammastrahlen) von der Röntgeninspektion und Lärm von Endproduktprüfungen. Röntgenoperationen sollten ein umfassendes Strahlenschutzprogramm umfassen, komplett mit Schulung, Ausweisüberwachung und regelmäßigen Untersuchungen. Röntgeninspektionskammern sollten mit verriegelten Türen, Operationsleuchten, Notabschaltungen und angemessener Abschirmung ausgestattet sein. Testbereiche oder Zellen, in denen zusammengesetzte Produkte getestet werden, sollten akustisch behandelt werden, insbesondere für Strahltriebwerke. Der Geräuschpegel an den Steuerkonsolen sollte auf unter 85 dBA geregelt werden. Es sollten auch Vorkehrungen getroffen werden, um jegliche Ansammlung von Abgasen, Kraftstoffdämpfen oder Lösungsmitteln im Prüfbereich zu verhindern.

Zusätzlich zu den vorgenannten Gefahren im Zusammenhang mit bestimmten Vorgängen gibt es noch einige andere, die es wert sind, erwähnt zu werden. Dazu gehören die Exposition gegenüber Reinigungslösungsmitteln, Farben, Blei und Schweißarbeiten. Reinigungslösungsmittel werden während des gesamten Herstellungsprozesses verwendet. Aufgrund von Toxizität und ozonabbauenden Wirkungen gab es in letzter Zeit einen Trend weg von der Verwendung von chlorierten und fluorierten Lösungsmitteln hin zu wässrigen, terpinen, alkoholischen und Lösungsbenzintypen. Obwohl die letztere Gruppe tendenziell umweltverträglicher ist, stellen sie oft Brandgefahren dar. Die Mengen entflammbarer oder brennbarer Lösungsmittel sollten am Arbeitsplatz begrenzt und nur aus zugelassenen Behältern und mit angemessenem Brandschutz verwendet werden. Blei wird manchmal beim Schmieden von Schaufeln als Gesenkschmiermittel verwendet. Wenn dies der Fall ist, sollte aufgrund der Toxizität von Blei ein umfassendes Kontroll- und Überwachungsprogramm für Blei in Kraft sein. Viele Arten des konventionellen Schweißens werden in Herstellungsvorgängen verwendet. Metalldämpfe, ultraviolette Strahlung und Ozonbelastungen müssen für solche Vorgänge bewertet werden. Die Notwendigkeit von Kontrollen hängt von den spezifischen Betriebsparametern und beteiligten Metallen ab.

 

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Freitag, Februar 25 2011 17: 25

Kontrollen und Auswirkungen auf die Gesundheit

Es gibt eine wachsende Marktnachfrage für die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Durchlaufzeit der Produktentwicklung zu verkürzen und gleichzeitig Materialien zu verwenden, die immer strengere und manchmal widersprüchliche Leistungskriterien erfüllen. Beschleunigte Produkttests und -produktion können dazu führen, dass die Material- und Prozessentwicklung die parallele Entwicklung von Umweltgesundheitstechnologien überholt. Das Ergebnis können leistungsgeprüfte und zugelassene Produkte sein, für die jedoch unzureichende Daten zu Gesundheits- und Umweltauswirkungen vorliegen. Vorschriften wie der Toxic Substance Control Act (TSCA) in den Vereinigten Staaten erfordern (1) das Testen neuer Materialien; (2) die Entwicklung umsichtiger Laborpraktiken für Forschungs- und Entwicklungstests; (3) Beschränkungen für die Ein- und Ausfuhr bestimmter Chemikalien; und 

(4) Überwachung von Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltstudien sowie Unternehmensunterlagen auf signifikante gesundheitliche Auswirkungen durch Chemikalienexposition.

Die zunehmende Verwendung von Materialsicherheitsdatenblättern (MSDSs) hat dazu beigetragen, Gesundheitsfachkräfte mit den Informationen zu versorgen, die zur Kontrolle der Exposition gegenüber Chemikalien erforderlich sind. Vollständige toxikologische Daten liegen jedoch nur für wenige hundert der tausend verwendeten Materialien vor, was Industriehygieniker und Toxikologen vor eine Herausforderung stellt. Soweit machbar, sollten lokale Absaugung und andere technische Kontrollen verwendet werden, um die Exposition zu kontrollieren, insbesondere wenn es um kaum bekannte Chemikalien oder unzureichend charakterisierte Erzeugungsraten von Schadstoffen geht. Atemschutzgeräte können eine untergeordnete Rolle spielen, wenn sie von einem gut geplanten und streng durchgesetzten Atemschutz-Managementprogramm unterstützt werden. Atemschutzgeräte und andere persönliche Schutzausrüstungen müssen so ausgewählt werden, dass sie einen vollständig angemessenen Schutz bieten, ohne den Arbeitnehmern übermäßige Beschwerden zu bereiten.

Gefahren- und Kontrollinformationen müssen den Mitarbeitern effektiv mitgeteilt werden, bevor ein Produkt in den Arbeitsbereich eingeführt wird. Es können mündliche Präsentationen, Bulletins, Videos oder andere Kommunikationsmittel verwendet werden. Die Art der Kommunikation ist wichtig für den Erfolg jeder Einführung von Chemikalien am Arbeitsplatz. In Fertigungsbereichen der Luft- und Raumfahrt ändern sich Mitarbeiter, Materialien und Arbeitsabläufe häufig. Gefahrenkommunikation muss daher ein kontinuierlicher Prozess sein. Schriftliche Kommunikation ist in diesem Umfeld ohne die Unterstützung aktiverer Methoden wie Crew-Meetings oder Videopräsentationen wahrscheinlich nicht effektiv. Es sollten immer Vorkehrungen für die Beantwortung von Arbeitnehmerfragen getroffen werden.

Äußerst komplexe chemische Umgebungen sind charakteristisch für Flugzeugzellen-Fertigungsstätten, insbesondere Montagebereiche. Intensive, reaktionsschnelle und gut geplante Arbeitshygienebemühungen sind erforderlich, um Gefahren zu erkennen und zu charakterisieren, die mit dem gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Vorhandensein einer großen Anzahl von Chemikalien verbunden sind, von denen viele möglicherweise nicht ausreichend auf gesundheitliche Auswirkungen getestet wurden. Der Hygieniker muss sich vor Verunreinigungen in Acht nehmen, die in physikalischen Formen freigesetzt werden, die von den Lieferanten nicht erwartet und daher nicht auf den Sicherheitsdatenblättern aufgeführt sind. Beispielsweise kann das wiederholte Aufbringen und Entfernen von Streifen teilweise ausgehärteter Verbundmaterialien Lösungsmittel-Harz-Gemische als Aerosol freisetzen, das mit Dampfüberwachungsmethoden nicht effektiv gemessen werden kann.

Die Konzentration und Kombinationen von Chemikalien können auch komplex und sehr variabel sein. Verzögerte Arbeiten, die außerhalb der normalen Reihenfolge durchgeführt werden, können dazu führen, dass gefährliche Materialien ohne angemessene technische Kontrollen oder angemessene persönliche Schutzmaßnahmen verwendet werden. Die Unterschiede in den Arbeitspraktiken zwischen Einzelpersonen und die Größe und Konfiguration verschiedener Flugzeugzellen können einen erheblichen Einfluss auf die Exposition haben. Schwankungen in der Lösungsmittelexposition bei Personen, die Flügeltankreinigungen durchführen, haben zwei Größenordnungen überschritten, was teilweise auf die Auswirkungen der Körpergröße auf den Verdünnungsluftstrom in extrem engen Bereichen zurückzuführen ist.

Potenzielle Gefahren sollten identifiziert und charakterisiert und die erforderlichen Kontrollen implementiert werden, bevor Materialien oder Prozesse an den Arbeitsplatz gelangen. Auch Standards für die sichere Verwendung müssen entwickelt, etabliert und dokumentiert werden, bevor die Arbeiten beginnen. Bei unvollständigen Informationen ist es angemessen, das höchste vernünftigerweise zu erwartende Risiko einzugehen und geeignete Schutzmaßnahmen zu treffen. Arbeitshygieneuntersuchungen sollten in regelmäßigen und häufigen Abständen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Kontrollen angemessen sind und zuverlässig funktionieren.

Die Schwierigkeit, Expositionen am Arbeitsplatz in der Luft- und Raumfahrt zu charakterisieren, erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Hygienikern, Klinikern, Toxikologen und Epidemiologen (siehe Tabelle 1). Das Vorhandensein einer sehr gut informierten Belegschaft und eines Managementkaders ist ebenfalls von wesentlicher Bedeutung. Arbeitnehmer sollten ermutigt werden, Symptome zu melden, und Vorgesetzte sollten darin geschult werden, auf Anzeichen und Symptome einer Exposition aufmerksam zu sein. Die Überwachung der biologischen Exposition kann als wichtige Ergänzung zur Luftüberwachung dienen, wenn die Exposition sehr variabel ist oder die dermale Exposition erheblich sein kann. Die biologische Überwachung kann auch verwendet werden, um festzustellen, ob die Kontrollen die Aufnahme von Schadstoffen durch die Mitarbeiter wirksam reduzieren. Die Analyse medizinischer Daten auf Muster von Anzeichen, Symptomen und Beschwerden sollte routinemäßig durchgeführt werden.

Tabelle 1. Anforderungen an die technologische Entwicklung für Gesundheit, Sicherheit und Umweltkontrolle für neue Prozesse und Materialien.

Parameter                           
  Technologische Anforderung
Schadstoffkonzentrationen in der Luft      
Analytische Methoden zur chemischen Quantifizierung Luftüberwachungstechniken
Mögliche Auswirkungen auf die Gesundheit Studien zur akuten und chronischen Toxikologie
Umweltschicksal Bioakkumulations- und Bioabbaustudien
Abfallcharakterisierung Chemischer Kompatibilitätstest Bioassays

 

Lackierhangars, Flugzeugrümpfe und Kraftstofftanks können während intensiver Lackier-, Versiegelungs- und Reinigungsarbeiten von Abgassystemen mit sehr hohem Volumen versorgt werden. Restbelastungen und die Unfähigkeit dieser Systeme, den Luftstrom von den Arbeitern wegzuleiten, erfordern normalerweise die zusätzliche Verwendung von Atemschutzgeräten. Für kleinere Lackier-, Metallbehandlungs- und Lösungsmittelreinigungsarbeiten, für Laborchemikalienarbeiten und für einige Kunststoffbeschichtungsarbeiten ist eine örtliche Absaugung erforderlich. Die Verdünnungslüftung ist normalerweise nur in Bereichen mit minimalem Chemikalieneinsatz oder als Ergänzung zur örtlichen Absaugung ausreichend. Starker Luftwechsel im Winter kann zu einer zu trockenen Innenraumluft führen. Schlecht konstruierte Abgassysteme, die einen übermäßigen Kühlluftstrom über die Hände oder den Rücken der Arbeiter in Montagebereichen für Kleinteile leiten, können Hand-, Arm- und Nackenprobleme verschlimmern. In großen, komplexen Produktionsbereichen muss darauf geachtet werden, dass die Abluft- und Einlasspunkte der Belüftung richtig angeordnet sind, um das Wiedereinschleppen von Verunreinigungen zu vermeiden.

Die Präzisionsfertigung von Luft- und Raumfahrtprodukten erfordert klare, organisierte und gut kontrollierte Arbeitsumgebungen. Behälter, Fässer und Tanks, die Chemikalien enthalten, müssen auf mögliche Gefahren der Stoffe gekennzeichnet sein. Erste-Hilfe-Informationen müssen leicht zugänglich sein. Informationen zu Notfallmaßnahmen und Verschüttungskontrolle müssen auch auf dem Sicherheitsdatenblatt oder einem ähnlichen Datenblatt verfügbar sein. Gefährliche Arbeitsbereiche müssen gekennzeichnet und der Zugang kontrolliert und verifiziert werden.

Gesundheitliche Auswirkungen von Verbundwerkstoffen

Hersteller von Flugzeugzellen sowohl im zivilen als auch im Verteidigungssektor verlassen sich zunehmend auf Verbundwerkstoffe bei der Konstruktion von Innen- und Strukturkomponenten. Generationen von Verbundwerkstoffen wurden in der gesamten Industrie zunehmend in die Produktion integriert, insbesondere im Verteidigungssektor, wo sie wegen ihres geringen Radarreflexionsvermögens geschätzt werden. Dieses sich schnell entwickelnde Produktionsmedium verkörpert das Problem, dass die Designtechnologie die Bemühungen im Bereich der öffentlichen Gesundheit übertrifft. Spezifische Gefahren der Harz- oder Stoffkomponente des Verbundstoffs vor der Kombination und Harzhärtung unterscheiden sich von den Gefahren gehärteter Materialien. Darüber hinaus können teilweise ausgehärtete Materialien (Pre-Pregs) während der verschiedenen Schritte, die zur Herstellung eines Verbundteils führen, weiterhin die Gefahreneigenschaften der Harzkomponenten bewahren (AIA 1995). Toxikologische Überlegungen zu den wichtigsten Harzkategorien sind in Tabelle 2 aufgeführt.

 


Tabelle 2. Toxikologische Überlegungen zu Hauptkomponenten von Harzen, die in Verbundwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrt verwendet werden.1

 

Harz typ Komponenten 2 Toxikologische Betrachtung
Epoxy Aminhärter, Epichlorhydrin Sensibilisator, verdächtiges Karzinogen
Polyimid Aldehydmonomer, Phenol Sensibilisator, verdächtiges Karzinogen, systemisch*
Phenolic Aldehydmonomer, Phenol Sensibilisator, verdächtiges Karzinogen, systemisch*
Polyester Styrol, Dimethylanilin Narkose, Depression des Zentralnervensystems, Zyanose
Silikon Organisches Siloxan, Peroxide Sensibilisator, reizend
Thermoplaste** Polystyrol, Polyphenylensulfid Systemisch*, reizend

1 Beispiele für typische Komponenten der ungehärteten Harze werden bereitgestellt. Andere Chemikalien unterschiedlicher toxikologischer Natur können als Härter, Verdünnungsmittel und Zusatzstoffe vorhanden sein.

2 Gilt hauptsächlich für Komponenten aus nassem Harz vor der Reaktion. Unterschiedliche Mengen dieser Materialien sind in dem teilweise gehärteten Harz und Spurenmengen in den gehärteten Materialien vorhanden.

* Systemische Toxizität, die auf Wirkungen in mehreren Geweben hinweist.

** Thermoplaste als separate Kategorie aufgenommen, da die aufgeführten Abbauprodukte bei Formgebungsprozessen entstehen, wenn das polymerisierte Ausgangsmaterial erhitzt wird.


 

 

Der Grad und die Art der von Verbundmaterialien ausgehenden Gefahren hängen hauptsächlich von der spezifischen Arbeitstätigkeit und dem Aushärtungsgrad des Harzes ab, wenn sich das Material von einem nassen Harz/Gewebe zum ausgehärteten Teil bewegt. Die Freisetzung von flüchtigen Harzkomponenten kann vor und während der anfänglichen Reaktion von Harz und Härtungsmittel erheblich sein, kann aber auch während der Verarbeitung von Materialien auftreten, die mehr als eine Härtungsstufe durchlaufen. Die Freisetzung dieser Komponenten ist bei erhöhten Temperaturen oder in schlecht belüfteten Arbeitsbereichen tendenziell größer und kann von Spuren bis zu mäßigen Mengen reichen. Die dermale Exposition gegenüber den Harzkomponenten im vorgehärteten Zustand ist oft ein wichtiger Teil der Gesamtexposition und sollte daher nicht vernachlässigt werden.

Das Ausgasen von Harzabbauprodukten kann während verschiedener Bearbeitungsvorgänge auftreten, die Wärme an der Oberfläche des gehärteten Materials erzeugen. Diese Abbauprodukte müssen noch vollständig charakterisiert werden, neigen aber dazu, in ihrer chemischen Struktur als Funktion sowohl der Temperatur als auch des Harztyps zu variieren. Partikel können durch maschinelle Bearbeitung von ausgehärteten Materialien oder durch Schneiden von Prepregs erzeugt werden, die Reste von Harzmaterialien enthalten, die freigesetzt werden, wenn das Material gestört wird. Die Exposition gegenüber Gasen, die durch die Ofenhärtung entstehen, wurde festgestellt, wenn die Abluft des Autoklaven diese Gase aufgrund unsachgemäßer Konstruktion oder fehlerhaftem Betrieb nicht aus der Arbeitsumgebung entfernen kann.

Es sollte beachtet werden, dass Stäube, die durch neue Gewebematerialien erzeugt werden, die Glasfaser-, Kevlar-, Graphit- oder Bor/Metalloxid-Beschichtungen enthalten, im Allgemeinen als in der Lage angesehen werden, eine leichte bis mäßige fibrogene Reaktion hervorzurufen; bisher waren wir nicht in der Lage, ihre relative Potenz zu charakterisieren. Darüber hinaus werden Informationen über den relativen Beitrag von fibrogenen Stäuben aus verschiedenen Bearbeitungsvorgängen noch untersucht. Die verschiedenen zusammengesetzten Operationen und Gefährdungen wurden charakterisiert (AIA 1995) und sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3. Gefahren von Chemikalien in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Chemischer Wirkstoff Quellen Mögliche Krankheit
Metallindustrie
Berylliumstaub Bearbeitung von Berylliumlegierungen Hautläsionen, akute oder chronische Lungenerkrankung
Cadmiumstaub, Nebel Schweißen, Brennen, Lackieren Verzögertes akutes Lungenödem, Nierenschäden
Chromstaub/-nebel/-dämpfe Grundierung spritzen/schleifen, schweißen Krebs der Atemwege
Super Schweißen, Schleifen Krebs der Atemwege
Merkur Labors, technische Tests Schädigung des Zentralnervensystems
Gase
Cyanwasserstoff Galvanotechnik Chemische Erstickung, chronische Wirkungen
Kohlenmonoxid Wärmebehandlung, Motorarbeiten Chemische Erstickung, chronische Wirkungen
Stickoxide Schweißen, Galvanisieren, Beizen Verzögertes akutes Lungenödem, bleibende Lungenschädigung (möglich)
Phosgen Schweißzersetzung von Lösungsmitteldämpfen Verzögertes akutes Lungenödem, bleibende Lungenschädigung (möglich)
Ozon Schweißen, Höhenflug Akute und chronische Lungenschäden, Krebs der Atemwege
Organische Verbindungen
Aliphatisch Maschinenschmierstoffe, Kraftstoffe, Schneidflüssigkeiten Follikuläre Dermatitis
Aromatisch, Nitro und Amino Gummi, Kunststoffe, Farben, Farbstoffe Anämie, Krebs, Hautsensibilisierung
Aromatisch, Sonstiges Lösungsmittel Narkose, Leberschäden, Dermatitis
Halogeniert Entlacken, Entfetten Narkose, Anämie, Leberschäden
Kunststoffe
Phenole Innenbauteile, Leitungen Allergische Sensibilisierung, Krebs (möglich)
Epoxy (Aminhärter) Lay-up-Operationen Dermatitis, allergische Sensibilisierung, Krebs
Polyurethan Farben, interne Komponenten Allergische Sensibilisierung, Krebs (möglich)
Polyimid Strukurelle Komponenten Allergische Sensibilisierung, Krebs (möglich)
Fibrogene Stäube
Asbest Militär- und ältere Flugzeuge Krebs, Asbestose
Silica Sandstrahlen, Füller Silikose
Wolframcarbid Präzisionsschleifen von Werkzeugen Pneumokoniose
Graphit, Kevlar Verbundbearbeitung Pneumokoniose
Gutartige Stäube (möglich)
Fiberglas Isolierdecken, Innenbauteile Haut- und Atemwegsreizung, chronische Erkrankung (möglich)
Holz Mock-up und Modellbau Allergische Sensibilisierung, Atemwegskrebs

 

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Freitag, Februar 25 2011 17: 39

Umwelt- und Gesundheitsfragen

Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist erheblich von der enormen Zunahme der Umwelt- und Lärmschutzvorschriften betroffen, die seit den 1970er Jahren hauptsächlich in den Vereinigten Staaten und Europa erlassen wurden. Gesetze wie der Clean Water Act, der Clean Air Act und der Resource Conservation and Recovery Act in den Vereinigten Staaten und begleitende Richtlinien in der Europäischen Union haben zu umfangreichen lokalen Vorschriften geführt, um Umweltqualitätsziele zu erreichen. Diese Vorschriften erzwingen in der Regel den Einsatz der besten verfügbaren Technologie, seien es neue Materialien oder Prozesse oder End-of-Stack-Kontrollgeräte. Darüber hinaus erzwingen universelle Probleme wie der Ozonabbau und die globale Erwärmung Änderungen an traditionellen Verfahren, indem Chemikalien wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe vollständig verboten werden, es sei denn, es liegen außergewöhnliche Bedingungen vor.

Frühe Rechtsvorschriften hatten bis in die 1980er Jahre kaum Auswirkungen auf den Luft- und Raumfahrtbetrieb. Das anhaltende Wachstum der Branche und die Konzentration der Betriebe rund um Flughäfen und Industriegebiete machten die Regulierung attraktiv. Die Industrie erlebte eine Revolution in Bezug auf Programme, die erforderlich sind, um giftige Emissionen in die Umwelt zu verfolgen und zu verwalten, um die Sicherheit zu gewährleisten. Die Abwasserbehandlung aus der Metallbearbeitung und der Flugzeugwartung wurde in allen großen Anlagen zum Standard. Gefährliche Abfalltrennung, Klassifizierung, Manifestierung und später Behandlung vor der Entsorgung wurden eingeführt, wo vorher rudimentäre Programme existierten. Sanierungsprogramme an Deponien wurden für viele Unternehmen zu großen wirtschaftlichen Problemen, da die Kosten an jedem Standort auf viele Millionen anstiegen. In den späten 1980er und frühen 1990er Jahren rückten Luftemissionen, die bis zu 80 % oder mehr der Gesamtemissionen aus Flugzeugherstellung und -betrieb ausmachen, in den Mittelpunkt der Regulierung. Die Internationale Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) hat bereits 1981 Triebwerksemissionsnormen verabschiedet (ICAO 1981).

Chemische Emissionsvorschriften betreffen im Wesentlichen alle chemischen Verarbeitungs-, Motor- und Hilfsaggregate-, Betankungs- und Bodendienstfahrzeugvorgänge. In Los Angeles zum Beispiel könnte die Reduzierung von bodennahem Ozon und Kohlenmonoxid zur Erreichung der Clean Air Act-Standards eine Reduzierung des Flugbetriebs um 50 % des Flugbetriebs am Los Angeles International Airport bis zum Jahr 2005 erfordern (Donoghue 1994). Die Emissionen dort werden täglich verfolgt, um sicherzustellen, dass die Grenzwerte für die Gesamtemissionen flüchtiger organischer Verbindungen und Kohlenmonoxid unter der zulässigen Gesamtmenge liegen. In Schweden wurde aufgrund ihres Treibhauspotenzials eine Steuer auf Kohlendioxidemissionen von Flugzeugen erhoben. Ähnliche Vorschriften in einigen Regionen haben dazu geführt, dass die Dampfentfettung mit chlorierten Lösungsmitteln wie Trichlorethan aufgrund der historisch hohen Emissionswerte von offenen Entfettern und des Ozonabbaupotenzials und der Toxizität von 1,1,1-Trichlorethan nahezu vollständig eliminiert wurde.

Die vielleicht umfassendste Verordnung, die bisher auferlegt wurde, ist der Aerospace National Emission Standard for Hazardous Air Pollutants (NESHAP) von 1995, der von der United States Environmental Protection Agency im Rahmen der Änderungen des Clean Air Act von 1990 verkündet wurde. Diese Verordnung verlangt, dass alle Luft- und Raumfahrtbetriebe sie einhalten mit dem Durchschnitt der besten 12% der derzeitigen Kontrollpraktiken der Vereinigten Staaten, um die Emission von Schadstoffen aus den Prozessen mit den größten Emissionen zu reduzieren. Der Standard erfordert eine Konformität bis September 1998. Die am stärksten betroffenen Prozesse und Materialien sind die manuelle Wisch- und Spülreinigung, Grundierungen und Decklacke, die Entfernung von Farbe und chemische Fräsmaskierungsmittel. Die Verordnung erlaubt Prozessänderungen oder -kontrollen und beauftragt lokale Behörden mit der Durchsetzung von Material-, Ausrüstungs-, Arbeitspraktiken- und Aufzeichnungspflichten. Die Bedeutung dieser Regeln besteht darin, jedem Luft- und Raumfahrthersteller die besten Praktiken ohne Rücksicht auf die Kosten aufzuerlegen. Sie erzwingen einen umfassenden Wechsel zu lösungsmittelarmen Reinigungsmitteln mit niedrigem Dampfdruck und zu lösungsmittelarmen Beschichtungen sowie zu Applikationsausrüstungstechnologie, wie in Tabelle 1 gezeigt. Einige Ausnahmen wurden gemacht, wenn Produktsicherheit oder Personalsicherheit (aufgrund von Brandgefahr usw.) ) kompromittiert werden.

 


Tabelle 1. Zusammenfassung des US-NESHAP in Fertigungs- und Nachbearbeitungsanlagen.

 

Prozess Voraussetzungen: 1
Manuelle Wischreinigung von Luft- und Raumfahrtkomponenten

Maximaler Verbunddruck von 45 mmHg bei 20 °C oder Verwendung bestimmter bevorzugter Reiniger

Ausnahmen für beengte Räume, Arbeiten in der Nähe von unter Spannung stehenden Anlagen usw.

Sofortiges Einschließen der Wischer, um weitere Verdunstung einzudämmen

Spülreinigung mit VOCs2 oder HAPs3 Materialien enthalten Sammlung und Eindämmung von Flüssigkeiten
Auftragen von Grundierungen und Decklacken Verwendung von Geräten mit hoher Übertragungseffizienz4 
Primer HAP enthält weniger Wasser 350 g/l Grundierung im Durchschnitt aufgetragen5
Der Decklack HAP enthält Wasser 420 g/l Decklack im Durchschnitt aufgetragen5
Entlackung von Außenflächen

Keine HAP-Chemikalien, mechanische Explosion, hochintensives Licht6.

Zulage für die Entlackung von 6 zusammengebauten Flugzeugen pro Standort/Jahr mit HAP-haltigen Chemikalien

Beschichtungen mit anorganischen HAPs Hocheffiziente Kontrolle der Partikelemissionen
Chemische Mahlmaske HAP-Gehalt weniger Wasser 160 g/l Material wie aufgetragen oder ein hocheffizientes Dampfsammel- und Kontrollsystem
Overspray aus Beschichtungsvorgängen mit HAP Mehrstufiger Partikelfilter
Ausrüstung zur Luftreinhaltung Akzeptable Mindestwirkungsgrade plus Überwachung
Spritzpistole reinigen Keine Zerstäubung von Reinigungslösungsmittel, Vorkehrungen zum Auffangen von Abfällen

1 Es gelten erhebliche Aufzeichnungs-, Inspektions- und andere Anforderungen, die hier nicht aufgeführt sind.

2 Flüchtige organische Verbindungen. Es hat sich gezeigt, dass diese photochemisch reaktiv und Vorläufer für die Bildung von bodennahem Ozon sind.

3 Gefährliche Luftschadstoffe. Dies sind 189 Verbindungen, die von der US-Umweltschutzbehörde als giftig eingestuft wurden.

4 Zu den aufgeführten Geräten gehören elektrostatische oder großvolumige Niederdruck-Spritzpistolen (HVLP).

5 Spezialbeschichtungen und andere emissionsarme Verfahren ausgeschlossen.

6 Ausbessern erlaubt mit 26 Gallonen HAP-haltigem Entferner pro Flugzeug und Jahr (kommerziell) oder 50 Gallonen pro Jahr (Militär).

Quelle: US EPA-Verordnung: 40 CFR Part 63.


 

Zusammenfassungen typischer chemischer Gefahren und Emissionskontrollpraktiken aufgrund der Auswirkungen von Umweltvorschriften auf Herstellungs- und Wartungsvorgänge in den Vereinigten Staaten sind in Tabelle 2 bzw. Tabelle 3 enthalten. Die europäischen Vorschriften haben im Bereich der toxischen Luftemissionen größtenteils nicht Schritt gehalten, sondern mehr Wert auf die Eliminierung von Toxinen wie Cadmium aus den Produkten und den beschleunigten Ausstieg aus ozonabbauenden Verbindungen gelegt. Die Niederlande verlangen beispielsweise von Betreibern, dass sie die Verwendung von Kadmium als wesentlich für die Flugsicherheit begründen.

Tabelle 2. Typische chemische Gefahren von Herstellungsprozessen.

Gemeinsame Prozesse Art der Emission Chemikalien oder Gefahren
Beschichtungen, einschließlich temporäre Schutzbeschichtungen, Masken und Anstriche

Overspray von Feststoffen und Verdunstung von Lösungsmitteln



 

 

 

 

 

Fester Abfall (z. B. Wischtücher)

 

Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) einschließlich Methylethylketon, Toluol, Xylole

Ozonabbauende Verbindungen (ODCs) (Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Trichlorethan und andere)

Organische Toxine einschließlich Trichlorethan, Xylol, Toluol

Anorganische Toxine einschließlich Cadmium, Chromate, Blei

VOCs oder Toxine wie oben

Lösungsmittelreinigung

Verdunstung von Lösungsmitteln

Feststoffabfälle (Wischtücher)

Flüssiger Abfall

VOCs, Ozonabbauer oder Toxine

VOCs oder Toxine

Abfalllösungsmittel (VOCs) und/oder kontaminiertes Wasser

Lackentfernung

Verdunstung oder Verschleppung von Lösungsmitteln

 

Ätzende flüssige Abfälle

Staub, Hitze, Licht

VOCs wie Xylol, Toluol, Methylethylketon

Organische Toxine (Methylenchlorid, Phenole)

Schwermetalle (Chromaten)

Ätzmittel und Säuren einschließlich Ameisensäure

Giftiger Staub (Strahlen), Hitze (Thermisches Strippen) und Licht

Aluminium eloxieren

Entlüftung

Flüssiger Abfall

Säurenebel

Konzentrierte Säure in der Regel Chrom-, Salpeter- und Flusssäure

Beschichtung von Hartmetallen

Entlüftung

Spülwasser

Schwermetalle, Säuren, komplexierte Cyanide

Schwermetalle, Säuren, komplexierte Cyanide

Chemisches Mahlen Flüssiger Abfall Ätzmittel und Schwermetalle, andere Metalle
Dichtung

Verdunstetes Lösungsmittel

Feste Abfälle

VOCs

Schwermetalle, Spuren von giftigen organischen Stoffen

Alodieren (Konversionsbeschichtung)

Flüssiger Abfall

Feste Abfälle

Chromate, möglicherweise komplexiertes Cyanid

Chromate, Oxidationsmittel

Korrosionshemmende Verbindungen Partikel, feste Abfälle Wachse, Schwermetalle und giftige organische Stoffe
Komposit-Fertigung Feste Abfälle Unausgehärtete flüchtige Stoffe
Dampfentfettung Ausgetretener Dampf Trichlorethan, Trichlorethylen, Perchlorethylen
Wässrige Entfettung Flüssiger Abfall VOCs, Silikate, Spurenmetalle

 

Tabelle 3. Typische Verfahren zur Emissionskontrolle.

Prozesse Luftemissionen Wasseremissionen Landemissionen
Beschichtung: Overspray Emissionskontrollausrüstungfür Overspray (VOCs und Feststoffpartikel) Vorbehandlung und Überwachung vor Ort Behandeln und deponieren3 Lackierkabinenabfälle. Brennbare Materialien und Deponieasche verbrennen. Lösungsmittel nach Möglichkeit recyceln.
Lösungsmittelreinigung mit VOCs Emissionskontrollen2 und/oder Materialersatz Vorbehandlung und Überwachung vor Ort Gebrauchte Wischtücher verbrennen und entsorgen
Lösungsmittelreinigung mit ODCs Substitution wegen Verbot der ODC-Produktion Andere Andere
Lösungsmittelreinigung mit Toxinen Substitution Vorbehandlung und Überwachung vor Ort Behandeln, um die Toxizität zu reduzieren4 und Deponie
Lackentfernung Emissionskontrollen oder Ersatz durch Nicht-HAP- oder mechanische Methoden Vorbehandlung und Überwachung vor Ort Klärschlamm stabilisiert und deponiert
Eloxieren von Aluminium, Plattieren von Hartmetallen, chemisches Fräsen und Tauchkonversionsbeschichtung (Alodine) Emissionskontrolle (Wäscher) und/oder Substitution in einigen Fällen Vorbehandlung von Spülwasser vor Ort. Säure- und Laugenkonzentrate, die vor Ort oder extern behandelt werden Klärschlamm stabilisiert und deponiert. Andere behandelte und deponierte feste Abfälle
Dichtung Normalerweise keine erforderlich Normalerweise keine erforderlich Gebrauchte Wischtücher verbrennen und entsorgen
Korrosionshemmende Verbindungen Belüftung gefiltert Normalerweise keine erforderlich Wischer, Restmasse- und Lackierkabinenfilter5 behandelt und deponiert
Dampfentfettung Kühler zur Rekondensation von Dämpfen Geschlossene Systeme oder Aktivkohlesammlung Entfettung Lösemittelabtrennung aus Abwasser Giftiges Entfettungslösungsmittel recycelt, rückstandsbehandelt und deponiert
Wässrige Entfettung Normalerweise keine erforderlich Vorbehandlung und Überwachung vor Ort Vorbehandlungsschlamm als gefährlicher Abfall behandelt

1 Die meisten Luft- und Raumfahrteinrichtungen müssen eine industrielle Abwasservorbehandlungsanlage besitzen. Einige können eine vollständige Behandlung haben.

2 Die Kontrolleffizienz muss normalerweise größer als 95 % Entfernung/Zerstörung von eingehenden Konzentrationen sein. Üblicherweise werden 98 % oder mehr durch Aktivkohle oder thermische Oxidationseinheiten erreicht.

3 Strenge Vorschriften zur Deponierung regeln die Behandlung, den Deponiebau und die Überwachung.

4 Die Toxizität wird durch Biotests und/oder Auslaugungstests gemessen, die darauf ausgelegt sind, Ergebnisse in Deponien für feste Abfälle vorherzusagen.

5 Normalerweise gefilterte Lackierkabinen. Arbeiten außerhalb der Reihenfolge oder Ausbesserungen usw. sind in der Regel aus praktischen Erwägungen ausgenommen.

 

Die Lärmvorschriften haben einen ähnlichen Verlauf genommen. Die Bundesluftfahrtbehörde der Vereinigten Staaten und die Internationale Zivilluftfahrtorganisation haben aggressive Ziele für die Verbesserung der Schallreduzierung von Strahltriebwerken gesetzt (z. B. das United States Airport Noise and Capacity Act von 1990). Fluggesellschaften stehen vor der Option, ältere Flugzeuge wie die Boeing 727 oder McDonnell Douglas DC-9 (Flugzeuge der Stufe 2 gemäß ICAO-Definition) durch Flugzeuge der neuen Generation zu ersetzen, diese Flugzeuge mit „Hush“-Kits neu zu konditionieren oder nachzurüsten. Die Eliminierung lauter Flugzeuge der Stufe 2 ist in den Vereinigten Staaten bis zum 31. Dezember 1999 vorgeschrieben, wenn die Vorschriften der Stufe 3 in Kraft treten.

Eine weitere Gefahr, die vom Luft- und Raumfahrtbetrieb ausgeht, ist die Gefahr von herunterfallenden Trümmern. Gegenstände wie Abfall, Flugzeugteile und Satelliten fallen mit unterschiedlicher Häufigkeit herab. Das häufigste ist das sogenannte blaue Eis, das entsteht, wenn undichte Toilettenabflüsse den Abfall außerhalb des Flugzeugs gefrieren lassen und sich dann abscheiden und herunterfallen. Die Luftfahrtbehörden erwägen Vorschriften, die eine zusätzliche Inspektion und Korrektur von undichten Abflüssen vorschreiben. Andere Gefahren wie Satellitentrümmer können gelegentlich gefährlich sein (z. B. radioaktive Instrumente oder Stromquellen), stellen jedoch ein äußerst geringes Risiko für die Öffentlichkeit dar.

Die meisten Unternehmen haben Organisationen gegründet, um sich mit der Reduzierung von Emissionen zu befassen. Es werden Ziele für die Umweltleistung festgelegt und Richtlinien eingeführt. Verwaltung der Genehmigungen, sichere Materialhandhabung und Transport, Entsorgung und Behandlung erfordern Ingenieure, Techniker und Administratoren.

Umweltingenieure, Chemieingenieure und andere sind als Forscher und Administratoren beschäftigt. Darüber hinaus gibt es Programme, die dazu beitragen sollen, die Quelle von Chemikalien- und Lärmemissionen innerhalb der Konstruktion oder des Prozesses zu beseitigen.

 

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