Der Countdown läuft. Joby Aviation hat im März 2026 die FAA-Zertifizierungsstufe 4 erfolgreich abgeschlossen - als erstes eVTOL-Unternehmen weltweit, das diesen Meilenstein mit der US-Luftfahrtbehörde erreicht hat. [1] Archer Aviation hat zeitgleich als erster US-Hersteller die vollständige FAA-Akzeptanz aller 797 Compliance-Dokumente erhalten. [2] Die Branche steht an einem Wendepunkt: nicht mehr Konzept, sondern Konformitätsnachweis.
Für Ingenieure in der Montage bedeutet das eine unmittelbare Konsequenz: Jede Schraubverbindung, die in ein zertifizierungspflichtiges Luftfahrzeug eingebaut wird, muss lückenlos dokumentiert, rückverfolgbar und messtechnisch belegt sein - von der ersten Nullserie bis zum Hochlauf auf mehrere Einheiten pro Monat.
Der Hochlauf: Vom Einzelstück zur kleinen Serie unter Zulassungsdruck
Joby plant, seine Fertigungskapazität in Marina, Kalifornien, auf vier Flugzeuge pro Monat bis 2027 hochzufahren. [2] Archer baut parallel sechs konformitätskonforme Flugzeuge gleichzeitig, drei davon in der Endmontage. [3] Das klingt nach kleinen Stückzahlen - und genau das ist die Herausforderung.
In der Automobilindustrie werden Qualitätsprozesse auf Tausende Einheiten pro Tag ausgelegt. Im eVTOL-Hochlauf sprechen wir von Dutzenden bis wenigen Hundert Flugzeugen pro Jahr - mit Aerospace-Anforderungen an jeden einzelnen Verbindungspunkt. [4] beschreibt es präzise: "Producing it repeatedly, affordably and at aerospace-grade quality is the one that will determine scale."
Die FAA schreibt vor, dass alle Kalibrier- und Prüfstandards für Messmittel auf einen von der Behörde anerkannten Standard rückverfolgbar sein müssen. [5] Das gilt für jedes Drehmoment- und Drehwinkelwerkzeug, das an einem zertifizierungspflichtigen Bauteil eingesetzt wird - ohne Ausnahme.
Fünf Schraubanforderungen, die eVTOL von anderen Branchen unterscheiden
1. Extremer Leichtbau - jedes Gramm zählt
Titanschrauben werden in eVTOL-Strukturen zunehmend eingesetzt, weil ihr überlegenes Festigkeit-Gewicht-Verhältnis direkt die Reichweite und Nutzlast beeinflusst. [6] Titanverbindungselemente reagieren empfindlich auf Überanzug: Zu viel Drehmoment bedeutet plastische Verformung, zu wenig bedeutet unzureichende Vorspannkraft. Das Toleranzfenster ist enger als in nahezu jeder anderen Branche.
Drehmoment allein reicht hier nicht. Erst die kombinierte Messung von Drehmoment und Drehwinkel erlaubt eine zuverlässige Aussage über die tatsächliche Vorspannkraft in der Verbindung - unabhängig von Reibungsschwankungen im Gewinde oder an der Auflagefläche.
2. Vibration als Dauerlast
Komponenten wie Hi-Lok-Pins und Swaged Lockbolts werden in hochbelasteten Bereichen wie Flügel-Rumpf-Verbindungen eingesetzt, um motorinduziertes Lösen durch Vibration zu verhindern. [6] Ein eVTOL-Antriebsstrang mit sechs oder mehr Elektromotoren erzeugt ein komplexes Vibrationsspektrum über den gesamten Betriebsbereich. Verbindungen, die im statischen Test korrekt angezogen wurden, können unter dynamischer Last kritisch nachlassen - wenn die Vorspannkraft von Anfang an nicht präzise dokumentiert war.
3. Sicherheitskritische Verbindungen ohne Redundanz durch Masse
Im Automobilbau kompensiert man Unsicherheiten in der Schraubmontage durch Redundanz: mehrere Verbindungen, dickere Wandstärken, höhere Sicherheitsfaktoren. Im Leichtbau-eVTOL ist dieser Spielraum nicht vorhanden. Jede Verbindung trägt ihre Funktion allein. Das macht die Prozessfähigkeit der Schraubmontage - messbar nach VDI/VDE 2645 - zu einem zulassungsrelevanten Kriterium.
4. Kleine bis mittlere Stückzahlen mit Großserien-Dokumentationsanforderungen
Die FAA verlangt Konformitätsnachweise auf Einzelteilebene. [1] beschreibt Stage 4 der Zertifizierung als Nachweis, dass die physische Hardware exakt dem zertifizierten Design entspricht - Verbindung für Verbindung. Das erfordert eine Dokumentationsinfrastruktur, die auch bei zehn Flugzeugen pro Monat lückenlos funktioniert.
5. Rückverfolgbarkeit als Zulassungsvoraussetzung
Jede Schraubverbindung muss einem Werkzeug, einem Bediener, einem Zeitstempel und einem Kalibrierstatus zugeordnet werden können. Fehlt ein einziger Datenpunkt, ist die Konformität des Bauteils nicht nachweisbar - und damit die Zulassung gefährdet.
Die FAA-Zertifizierung eines eVTOL erfordert den Nachweis, dass jede sicherheitskritische Verbindung mit einem kalibrierten, rückverfolgbaren Werkzeug angezogen wurde. Ein nicht dokumentierter Schraubvorgang ist im Zulassungskontext gleichbedeutend mit einem nicht ausgeführten Schraubvorgang.
QUANTEC MCS®: Das kompakte Schraublabor für die eVTOL-Montage
Das QUANTEC MCS® Analysewerkzeug von GWK ist für genau diese Anforderungskombination entwickelt worden. Die festpunktlose Drehwinkelmessung erfasst den Drehwinkel unabhängig von einem definierten Startpunkt - ein entscheidender Vorteil bei Verbindungen, bei denen der Anzugsbereich nicht exakt reproduzierbar beginnt, wie es bei Titanschrauben mit variablem Reibungsverhalten häufig der Fall ist.
Technische Eckdaten, die im eVTOL-Kontext zählen:
- Messgenauigkeit ±1 % zwischen 10 und 100 % des Nennbereichs - ausreichend für die engsten Toleranzfenster in Leichtbauverbindungen
- Robuste Alu-Titan-Konstruktion für den Einsatz in Fertigungsumgebungen mit mechanischer Beanspruchung
- WLAN-Datenübertragung für die direkte Anbindung an Qualitätsmanagementsysteme wie QuanLab Pro®, Ceus oder QS-Torque
- Modularer Aufbau mit einzeln austauschbaren Komponenten - wartungsfreundlich auch bei kleinen Stückzahlen ohne eigene Werkzeugwerkstatt
Für die Prozessfähigkeitsuntersuchung (PFU) nach VDI/VDE 2645-3 - ein Standardnachweis in der Aerospace-Qualitätssicherung - ergänzt der Q-CHECK® mit seinem Messbereich von 3 bis 1.000 Nm und 2 GB internem Speicher das Portfolio als QS- und Audit-Werkzeug.
ToolRent®: Flexibilität für den Hochlauf ohne Kapitalbindung
Der Produktionshochlauf eines eVTOL-Herstellers verläuft selten linear. Zertifizierungsphasen, Nacharbeitsschleifen, parallele Testprogramme in verschiedenen Bundesstaaten - [2] - erfordern Werkzeugverfügbarkeit an wechselnden Standorten zu wechselnden Zeitpunkten.
GWK ToolRent® adressiert genau dieses Problem: kalibrierte Präzisionswerkzeuge auf Abruf, mit Wochen-, Monats- oder Jahresmiete und weltweitem Versand. Für eVTOL-Hersteller und ihre Tier-1-Zulieferer bedeutet das:
- Keine Kapitalbindung in der Anlaufphase, in der Stückzahlen noch gering und Cashflows negativ sind
- Sofortige Verfügbarkeit kalibrierter Geräte für neue Montagestandorte oder Nacharbeitsplätze
- Lückenlose Kalibrierhistorie - jedes Mietgerät kommt mit aktuellem DAkkS-konformem Kalibriernachweis
- Skalierbarkeit ohne Vorlaufzeit: Steigt die Produktionsrate, steigt die Werkzeuganzahl - ohne Beschaffungsprozess
Der Zertifizierungskontext: Was die FAA tatsächlich prüft
Die FAA reguliert eVTOL-Betrieb nach einem 2024 veröffentlichten Special Federal Aviation Regulation (SFAR), das einen kombinierten Rahmen aus Starrflügler- und Hubschrauberregeln für Powered-Lift-Flugzeuge schafft. [7] Im Juli 2025 veröffentlichte die FAA zusätzliche Guidance zur Typ-, Produktions- und Lufttüchtigkeitszertifizierung für Powered-Lift-Flugzeuge.
Was das für die Schraubmontage bedeutet: Die Konformitätsprüfung in Stage 4 - die Joby im März 2026 als erster Hersteller abgeschlossen hat - verlangt den Nachweis, dass die physische Hardware exakt dem zertifizierten Design entspricht. [1] beschreibt es so: Die FAA hat dabei explizit die Zuverlässigkeit des Antriebssystems und die Fly-by-Wire-Redundanz validiert - zwei der technisch umstrittensten Elemente des Zertifizierungsplans.
Für Zulieferer und Montagebetriebe bedeutet das: Wer Baugruppen für zertifizierungspflichtige eVTOL-Strukturen fertigt, muss seine Schraubprozesse so dokumentieren, dass sie im Rahmen einer FAA-Konformitätsprüfung standhalten. Das ist kein theoretisches Risiko - es ist die Eintrittskarte in die Lieferkette.
Vom Prototyp zur Serie: Die drei kritischen Phasen der Schraubtechnik
In der Entwicklungsphase werden Anzugsparameter für neue Verbindungskonzepte ermittelt. Das QUANTEC MCS® Analysewerkzeug erfasst Drehmoment-Drehwinkel-Kurven in Echtzeit und identifiziert das optimale Anzugsfenster – auch bei neuartigen Titanverbindungen mit unbekanntem Reibungsverhalten. Ergebnis: validierte Anzugsparameter als Grundlage für den Zertifizierungsantrag.
Vor dem Serienanlauf muss die Prozessfähigkeit der Schraubmontage nachgewiesen werden. Der Q-CHECK® ermöglicht Weiterdrehmomentmessungen zur Prozessfähigkeitsuntersuchung (PFU) nach VDI/VDE 2645-3. Die Messdaten werden mit 2 GB internem Speicher gesichert und können direkt für Zulassungsunterlagen exportiert werden.
Im Produktionshochlauf übernimmt der OPERATOR® EST01 mit SPS-Kommunikation und Open Protocol die Anbindung an die Produktionsanlage. Jeder Schraubvorgang wird mit Zeitstempel, Werkzeug-ID und Kalibrierstatus archiviert. Das Wechselvierkant-System ermöglicht schnellen Werkzeugwechsel ohne Neukalibrierung – entscheidend bei kleinen Losgrößen mit vielen verschiedenen Verbindungstypen.
Fazit: Schraubtechnik ist keine Nebensache im eVTOL-Hochlauf
Der globale eVTOL-Markt wurde Ende 2025 auf 14,3 Milliarden US-Dollar bewertet. [8] Die Unternehmen, die in diesem Markt überleben werden, sind laut Branchenanalysten jene mit starken Industriepartnern und der Bereitschaft, Qualitätsstandards konsequent umzusetzen. [9]
Präzise Schraubtechnik ist in diesem Kontext kein Kostenfaktor - sie ist ein Wettbewerbsvorteil. Wer heute die Dokumentationsinfrastruktur für FAA-konforme Schraubprozesse aufbaut, verkürzt Zertifizierungszyklen, reduziert Nacharbeitskosten und positioniert sich als verlässlicher Lieferant in einer Branche, in der Vertrauen die härteste Währung ist.
GWK liefert dafür die Werkzeuge - präzise, rückverfolgbar, flexibel skalierbar. Accuracy by GWK.
Welche Drehmomentbereiche sind für eVTOL-Verbindungen typisch?
eVTOL-Strukturen umfassen ein breites Spektrum: von Kleinstverbindungen an Avionik-Halterungen (unter 5 Nm) über Rotornaben-Verbindungen (20–80 Nm) bis hin zu Hauptstrukturverbindungen (100–200 Nm). Die QUANTEC MCS Multibox® deckt 1,2–200 Nm ab, der Q-CHECK® 3–1.000 Nm – beide mit ±1 % Genauigkeit zwischen 10 und 100 % des Nennbereichs.
Warum reicht Drehmomentkontrolle allein für Aerospace-Verbindungen nicht aus?
Drehmoment ist ein indirektes Maß für die Vorspannkraft. Reibungsschwankungen im Gewinde – besonders bei Titanschrauben – können bei gleichem Anzugsdrehmoment zu Vorspannkraftabweichungen von ±25 % führen (NASA-Referenzwert für handgeführte Drehmomentschlüssel). Die kombinierte Drehmoment-Drehwinkel-Messung mit festpunktloser Winkelerkennung liefert eine deutlich zuverlässigere Aussage über den tatsächlichen Klemmbandbereich.
Wie funktioniert GWK ToolRent® für internationale eVTOL-Testprogramme?
GWK ToolRent® ermöglicht Wochen-, Monats- oder Jahresmiete mit weltweitem Versand. Jedes Mietgerät wird kalibriert geliefert und kommt mit vollständiger Kalibrierhistorie. Für Hersteller, die – wie Joby – Testprogramme in mehreren Bundesstaaten oder Ländern gleichzeitig durchführen, ermöglicht das die bedarfsgerechte Werkzeugverfügbarkeit ohne Kapitalbindung.
Was versteht man unter festpunktloser Drehwinkelmessung?
Bei konventionellen Drehwinkelwerkzeugen wird der Winkel ab einem definierten Startpunkt (z. B. dem Erreichen eines Mindestdrehmoments) gemessen. Die festpunktlose Drehwinkelmessung des QUANTEC MCS® erfasst den Winkel unabhängig von einem solchen Festpunkt – das ermöglicht eine präzisere Analyse des gesamten Anzugsverlaufs und ist besonders bei Verbindungen mit variablem Reibungsverhalten vorteilhaft.
Welche Normen sind für die Schraubmontage in eVTOL-Strukturen relevant?
Neben den FAA-Anforderungen (14 CFR Part 21, Produktionskonformität) sind für europäische Hersteller EASA CS-23/CS-27 sowie die VDI/VDE 2645-3 für Prozessfähigkeitsuntersuchungen relevant. Die DAkkS-akkreditierte Kalibrierung durch GWK stellt sicher, dass alle Messmittel auf nationale und internationale Standards rückverfolgbar sind.
