Stringer (Flugzeugbau)

genietete Aluminium Stringer an einem Rumpfausschnitt einer Boeing 747

Geklebte CFK-Omega-Stringer einer Boeing 787

Stringer sind Längsversteifungen im Leichtbau und finden Verwendung unter anderem bei Flugzeugen und Raketen, aber auch im Schiffbau. Sie erhöhen die Steifigkeit von großen flächigen Bauteilen und verhindern das Ausbeulen.

Zusammen mit den Spanten bilden Stringer das tragende Gerüst eines Luftfahrzeuges, wobei die Stringer senkrecht zu den Spanten und damit meist parallel zur Längsachse des Bauteils verlaufen.

Siehe auch: Stützwinkel

Entwicklungshistorie

• Am Anfang steht das Konstruktionsprinzip Kiel und Spanten, bei dem zuerst ein Kiel gelegt wird, darauf rechtwinklig die Spanten befestigt werden und zuletzt die Beplankung angebracht wird. So sind Konstruktionen möglich, die die Größe des größten soliden Bauelements übersteigen (im Gegensatz zum Einbaum) und ein einfaches räumliches Konstruieren am Reißbrett ermöglichen (Zerlegung in zweidimensionale Schnitte).
• Mit der Kräftezerlegung in zug- und druckaufnehmende Strukturelemente entstand das Konstruktionsprinzip Spanten und Holme, wie es heute noch im Flugzeugbau aktuell ist. Flugzeuge müssen in jeder Ebene verbiegungssteif sein; ein einzelner Kiel würde zu viel wiegen und in seiner Querebene zu wenig Stabilität bieten. Das Problem dabei ist, dass eine Helling als Konstruktionsrahmen notwendig ist, quasi ein „Kiel zum Abnehmen“, der aus der Konstruktion entfernt wird, sobald sie genügend Eigenstabilität hat. Eine hohe Verwindungssteife ist so aber noch nicht zu erreichen, da immer noch 90°-Winkel vorhanden sind.
• Fügt man nun stabilitätsfördernd immer feinere Holme in die Konstruktion ein und reduziert dabei den Querschnitt der Holme, gelangt man zu Holme, Stringer und Spanten und zuletzt Stringer und Spanten, welches die erste Vorstufe zur Selbsttragenden Außenhaut ist.
• Die nächst höherentwickelte Bauweise ist die geodätische Bauweise. Hier wird weitestgehend sogar auf Spanten verzichtet, die strukturgebenden und lasttragenden Konstruktionselemente sind auf Rauten und Dreiecke reduziert, gebildet von schraubig um das Objekt verlaufenden, bandförmigen Stringern. Dazu ist es nötig, die geplante Rumpfform zuerst in konventionellen Querschnitten zu konstruieren, und dann eine spiralige Abwicklung zu berechnen. Der Rumpf kann zuletzt durch das schlichte Vernieten der Bänder in den vorausberechneten Knotenabständen geformt werden. Der englische Bomber Vickers Wellington ist ein gutes Beispiel dafür. Weiterentwickelt ist die Maschenweite variabel, je nachdem, wie viel Last aufgenommen werden muss und wie exakt die Konturen gebildet werden müssen. Für U-Boote ist so eine Bauweise jedoch nicht realisierbar, da Ringspanten sehr viel stabiler sind.
• Durch moderne Kompositwerkstoffe ist heute die selbsttragende Außenhaut ein denkbares Konstruktionsprinzip geworden; sie ist aber sehr kostspielig, denn damit sie ökonomisch ist, ist viel Aufwand nötig. Hartschaumkerne, über die diese Außenhaut laminiert wird, lohnen für Einzelkonstruktionen, sind aber schlecht zu reparieren und aufwändig in der Herstellung.
• aktuelle Konstruktionen, von Flugzeugen über U-Boote bis hin zu Brücken und Dächern, vereinen meistens Stringer, Rovings, Spanten, geodätische Bauweise und selbsttragende Außenhaut. Dadurch ist eine hohe Ökonomie erreichbar geworden, allerdings ist CAD aus dem Konstruktionsprozess nicht mehr wegzudenken. Diese Bauweise wird auch als bionisches Prinzip angesehen, denn nachdem die äußere Form festgelegt wurde, konkurrieren verschiedene Realisationsmöglichkeiten in den statischen, ökonomischen und ästhetischen Disziplinen in evolutionärer Weise, bis sich herausstellt, welche Bauweise sich für welches Detail am besten eignet. Daraufhin wird die Verzahnung einzelner Methoden gerade auch im Hinblick auf die Haltbarkeit und Machbarkeit durchleuchtet und noch einmal grundsätzlich ökonomisch betrachtet. Es kann durchaus sein, dass ein Detail sich sehr gut nach einem besonderen Konzept realisieren ließe, es aber zu aufwändig wäre, nur für dieses Detail ein zusätzliches Konstruktionsprinzip ins Konzept aufzunehmen, ein anderes wäre im Detail unwirtschaftlicher, im Ganzen aber wirtschaftlicher. Der Prozess ist also annähernd „ökologisch“, das Ergebnis ein „Problemlösungs-Biotop“.