-
Die Erfindung betrifft ein Versteifungselement für ein Luft- oder Raumfahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Versteifungselements für ein Luft- oder Raumfahrzeug.
-
Obwohl auf beliebige Versteifungselemente anwendbar, werden die Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf Spanten zur Versteifung einer Rumpfschale eines Flugzeugs näher erläutert.
-
Üblicherweise werden Rumpfschalen für Flugzeuge in so genannter Leichtbauweise aus einer Außenhaut hergestellt, die an der Innenseite durch eine zweidimensionale Struktur aus in Längsrichtung des Flugzeugs verlaufenden Stringern und in Querrichtung verlaufenden Spanten als Versteifungselementen verstärkt ist. Hierbei sind für die Stringer unterschiedliche Profilformen bekannt, die beispielsweise einem „L”, einem „Ω” oder einem auf dem Kopf stehenden „T” gleichen. Dabei bildet ein Teil des Profils jeweils einen Fußabschnitt des Stringers, der auf der Innenseite der Außenhaut flach aufliegt und mit dieser durch unterschiedliche Techniken wie Vernieten, Verschweißen oder Verkleben fest verbunden wird.
-
Um zur weiteren Versteifung in Querrichtung verlaufende Spanten in die durch die Verbindung von Haut und Stringern gebildete Unterstruktur einpassen zu können, werden üblicherweise an den Kreuzungsbereichen von Spanten und Stringern Aussparungen an den Spanten vorgesehen, so dass die Stringer in der gemeinsam mit den Spanten gebildeten Versteifungsstruktur durch die Aussparungen unterhalb der Spanten hindurchgeführt sind. Die Verbindung des Spants mit der Außenhaut in den Bereichen zwischen den Aussparungen wird dabei entweder durch einen separaten Clip, beispielsweise ein Blechumformteil, oder bei einem so genannten Integralspant durch einen in den Spant integrierten Fußabschnitt hergestellt.
-
Um eine hohe mechanische Stabilität zu erreichen, ist es wünschenswert, den Clip bzw. den Fußabschnitt des Spants nicht nur über die Außenhaut selbst, sondern auch über Fußabschnitte der Stringer, z. B. über einen Fußabschnitt eines Ω- oder T-Stringers zu führen. Da der Übergang zwischen Außenhaut und Fußabschnitt des Stringers eine Stufe darstellt, muss der Clip bzw. der Fußabschnitt des Spants entsprechend an die Form dieser Stufe angepasst werden, um eine Fixierung des Spants sowohl im Bereich der Fußabschnitte der Stringer als auch im Bereich der zwischen den Stringern freiliegenden Außenhaut zu erreichen.
-
Zum Beispiel ist es möglich, im Falle eines aus einem Blechumformteil gebildeten Clips der Form der Stufe entsprechende Durchsetzungen bei der Herstellung im Blechumformteil vorzusehen oder durch nachträgliche Umformung anzubringen. Im Falle eines aus Aluminium oder einem anderen Metall gefertigten Integralspants kann der Fußabschnitt durch Fräsen der Form der stufenartigen Unterstruktur angepasst werden.
-
Rumpfschalen, Stringer und Spanten werden jedoch aus Gründen der Gewichtsersparnis zunehmend aus Faserverbundwerkstoffen, insbesondere aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), hergestellt. Sie weisen dabei einen Aufbau aus mehreren Schichten Fasergelege auf, die mittels einer ausgehärteten Harzmatrix, insbesondere Epoxidharz, miteinander verbunden sind.
-
Die
US 2003/0019567 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von zwei oder mehr Strukturen aus einem Verbundlaminat. Beschrieben wird ein Verbinden trockener Faservorformlinge, bei denen es sich bei einem um einen Hautabschnitt eines Flugzeugrumpfes und bei dem anderen um ein Versteifungselement handeln kann. Die Vorformlinge können Glasfaser- oder Kohlenstoffgelege aufweisen.
-
Die
US 2006/0147704 A1 befasst sich ebenfalls mit dem Verbinden von Verbundelementen, beispielsweise bei der Herstellung von Flugzeugflügeln. Beschrieben wird das Einlegen einer Folie beispielsweise aus Metall zwischen einen Stringer und ein Flügelpaneel. Während das Flügelpaneel als ein nicht ausgehärtetes Verbundelement ausgebildet ist, kann der Stringer als ein ausgehärtetes Verbundelement oder als ein Metallbauteil ausgeführt sein.
-
Ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur mit einem Hautelement sowie Stringern und Spanten, welche jeweils aus Verbundmaterialien ausgebildet sind, beschreibt die
US 5,242,523 A . Die Spanten werden hierbei kreuzweise zu den Stringern angeordnet. Gemäß dieser Druckschrift sind die aus einem Verbundwerkstoff hergestellten Spanten mit als „Mauselöcher” bezeichneten Öffnungen versehen, welche dafür bemessen sind, zumindest den Querschnitt eines jeweiligen Stringers aufnehmen zu können.
-
Es ergibt sich nun das Problem, dass ein stufenartiges Befräsen eines Fußabschnitts eines aus CFK gefertigten Integralspants in der für einen Aluminiumspant beschriebenen Weise unmöglich ist, da es beim Befräsen von CFK in einer gegenüber dem Faserverlauf stark geneigten Richtung zu Absplitterungen und Delaminationen kommt.
-
Ein bei CFK-Integralspanten gegenwärtig eingesetztes Verfahren sieht daher vor, zwischen den Fußabschnitt des Spants und tiefer liegende Bereiche der stufenartigen Unterstruktur Beilegestücke einzufügen, um die Stufen der Unterstruktur auszugleichen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass mit den Beilegestücken zahlreiche zusätzliche Teile passgenau angefertigt werden müssen, was die Herstellungskosten und das Gesamtgewicht der Struktur erhöht.
-
Ein weiteres Problem, das beim Einsatz von aus CFK gefertigten Integralspanten auftritt, besteht darin, dass aufgrund des Aushärtprozesses bei der Herstellung der CFK-Spanten nicht dieselbe Maßgenauigkeit erreicht werden kann, wie bei befrästen Aluminiumspanten. Auch aus diesem Grund werden in der genannten Art und mit den genannten Nachteilen Beilegestücke eingesetzt.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Versteifungselement zu schaffen, wobei insbesondere die Anpassung eines aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigten Versteifungselements an eine stufenartige Unterstruktur bei geringen Kosten erreicht werden soll.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Versteifungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder durch ein Verfahren zur Herstellung eines Versteifungselements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.
-
Demgemäß wird ein Versteifungselement zur Versteifung einer stufenartigen Unterstruktur in einem Luft- oder Raumfahrzeug bereitgestellt. Das Versteifungselement weist einen Fußabschnitt mit einem Faserverbundwerkstoff auf, der derart stufenartig geformt ist, dass er die Unterstruktur im Wesentlichen ausfüllt.
-
Gemäß der Erfindung weist der Faserverbundwerkstoff einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff auf. Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe sind wegen ihres niedrigen Gewichts bei hoher Festigkeit in der Luft- und Raumfahrt zu bevorzugen. Diese Maßnahme erlaubt eine Optimierung des Versteifungselements hinsichtlich Festigkeit und Gewicht. Dabei kann der Faserverbundwerkstoff auch nur in einem Teil des Versteifungselements den kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff aufweisen. Zum Beispiel kann der Faserverbundwerkstoff in einem Teil des Versteifungselements glasfaserverstärkten Kunststoff aufweisen.
-
Ferner weist der Fußabschnitt erfindungsgemäß mindestens eine Lage von glasfaserverstärktem Kunststoff auf. Diese ist an der Seite des Fußabschnitts angeordnet, die derart stufenartig geformt ist, dass sie die Unterstruktur im Wesentlichen ausfüllt. Unter einer Lage ist hier ein einzelnes Fasergelege von Glasfasern zu verstehen. Es kann auch eine Schicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff vorgesehen sein, die mehrere Lagen von Glasfasern umfasst. Durch diese Maßnahme ergibt sich der Vorteil, an der Oberfläche des Fußabschnitts überragende Bearbeitungseigenschaften des glasfaserverstärkten Kunststoffs bereitstellen zu können, während für den überwiegenden Teil des Versteifungselements ein leichtes Material wie kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff gewählt werden kann.
-
Glasfaserverstärkter Kunststoff hat z. B. gegenüber kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff den Vorteil, durch Fräsen in beliebige Form gebracht werden zu können. Beispielsweise ist es möglich, den Fußbereich durch Befräsen des glasfaserverstärkten Kunststoffs auf ein präziseres Maß zu bearbeiten, als bei Herstellung eines rein aus kohlenstoffverstärktem Kunststoff bestehenden Versteifungselements möglich wäre. Eine Gefahr der unbeabsichtigten Beschädigung des kohlenstoffverstärktem Kunststoffs durch zu starkes Befräsen besteht nicht, da die Kunststoffe an ihrer Farbe leicht unterschieden werden können. Durch diese Maßnahme wird die Anfertigung und Verwendung von Beilagestücken zum Ausgleich von Maßungenauigkeiten unnötig, was zu einer weiteren Kostenreduzierung führt. Weiterhin werden durch die Lage von glasfaserverstärktem Kunststoff Absplitterungen an Bohrlöchern vermieden, wenn z. B. zur Vernietung des Fußabschnitts mit der Unterstruktur Löcher in den Fußabschnitt gebohrt werden.
-
Erfindungsgemäß weist die mindestens eine Lage des glasfaserverstärkten Kunststoffs entlang dem Fußabschnitt eine stufenartige Veränderung der Dicke auf. Diese stufenartige Veränderung ermöglicht es, dass der Fußabschnitt auf eine entsprechende, umgekehrt geformte Stufe in der zu versteifenden Unterstruktur passt, so dass der Fußabschnitt beim Einfügen in die Unterstruktur zu beiden Seiten der Stufe mit der Unterstruktur flächig in Kontakt tritt.
-
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Versteifungselements zur Versteifung einer stufenartigen Unterstruktur für ein Luft- oder Raumfahrzeug bereitgestellt. Die Verfahrensschritte werden im Folgenden kurz beschrieben. Zunächst wird ein Profilteil mit einem Fußabschnitt bereitgestellt, der einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff aufweist. Daraufhin wird mindestens eine Lage eines glasfaserverstärkten Kunststoffs auf den Fußabschnitt auflaminiert. Anschließend wird der glasfaserverstärkte Kunststoff entsprechend einer stufenartigen Form befräst, die die Unterstruktur im Wesentlichen ausfüllt.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass die Form des Fußabschnitts des Versteifungselements entsprechend der Form der stufenartigen Unterstruktur ausgebildet wird, so dass der Fußabschnitt beim Einfügen in die Unterstruktur passgenau auf dieser aufsetzt. Dadurch wird die Verwendung von Beilagestücken zum Ausgleich der Stufen unnötig, wodurch sich eine Ersparnis von Herstellungskosten und Gewicht ergibt.
-
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.
-
Bevorzugt weisen der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff und die mindestens eine Lage des glasfaserverstärkten Kunststoffs Fasern auf, die zueinander parallel verlaufen. Dies wird z. B. erreicht, indem Glasfasergewebelagen in eine zur Herstellung des Versteifungselements verwendete Laminiervorrichtung eingelegt und auflaminiert werden. Durch die an der Grenzfläche unbeschädigt parallel verlaufenden Fasern wird eine stabile und einfach herzustellende Verbindung erreicht.
-
Bevorzugt ist ein Teil der Fasern der mindestens einen Lage des glasfaserverstärkten Kunststoffs an der stufenartigen Veränderung abgeschnitten. Da die stufenartige Veränderung ausschließlich im glasfaserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist, kann die stufenartige Veränderung nämlich durch Fräsen erzeugt werden. Der Fräsvorgang kann im Gegensatz zur Herstellung des Versteifungselements durch Laminierung leicht automatisiert werden. Dies hat den Vorteil, dass z. B. eine Reihe von Versteifungselementen, die bei gleicher Grundform an verschiedenen Stellen in dem Luft- oder Raumfahrzeug eingesetzt werden sollen, wo aufgrund unterschiedlicher Unterstruktur jeweils anders geformte stufenartige Veränderungen am Fußbereich benötigt werden, aus identischen, in der gleichen Laminiervorrichtung hergestellten Halbzeugen des Versteifungselements durch einfaches Umprogrammieren einer numerisch gesteuerten Fräseinrichtung hergestellt werden kann.
-
Bevorzugt weist die mindestens eine Lage des glasfaserverstärkten Kunststoffs eine maximale Dicke von 1 bis 20 mm auf. Die Dicke kann dabei so gewählt werden, dass alle vorkommenden stufenartigen Konturen der Unterstruktur durch Befräsen des glasfaserverstärkten Kunststoffs erzeugt werden können, ohne das Gewicht des Versteifungselements unnötig zu erhöhen.
-
Weiterhin bevorzugt weist die mindestens eine Lage des glasfaserverstärkten Kunststoffs entlang dem Fußabschnitt eine minimale Dicke von 0,1 mm bis 0,2 mm auf. Durch diese Maßnahme verbleibt stets eine Restschicht des glasfaserverstärkten Kunststoffs, so dass die Oberfläche auch bei maximalem Abfräsen z. B. vor Absplitterungen bei Bohrungen geschützt bleibt.
-
Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Auflaminieren der mindestens einen Lage des glasfaserverstärkten Kunststoffs mit einer konstanten Dicke entlang dem Fußabschnitt. Insbesondere beträgt dabei die Dicke zwischen 1 mm und 20 mm. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da z. B. für eine Produktionsserie von Versteifungselementen eine Schicht glasfaserverstärkten Kunststoffs von konstanter Dicke auflaminiert werden kann, auch wenn für unterschiedlichen Einsatz der Versteifungselemente unterschiedliche Detailstrukturen des Fußabschnitts benötigt werden, da sich diese Detailstrukturen durch anschließendes unterschiedliches Befräsen etwa unter Verwendung unterschiedlicher Fräsprogramme erzeugen lassen.
-
Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Befräsen des glasfaserverstärkten Kunststoffs bis zu einer verbleibenden Dicke von 0,1 mm bis 0,2 mm. Durch diese Maßnahme verbleibt stets eine Restschicht des glasfaserverstärkten Kunststoffs, die die Oberfläche z. B. vor Absplitterungen schützt, wenn Bohrlöcher zur Vernietung angebracht werden.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
-
Von den Figuren zeigt:
-
1 eine ausschnittsweise Längsansicht eines herkömmlichen Leichtmetallspants;
-
2 eine perspektivische Sicht auf einen Ausschnitt einer herkömmlichen Versteifungsstruktur mit einem Spant aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff;
-
3 eine perspektivische Ansicht eines Versteifungselements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
-
3A eine vergrößerte Längsschnittansicht A aus 3;
-
3B eine vergrößerte Längsschnittansicht B aus 3;
-
4 eine Querschnittsansicht eines Fußabschnitts eines beispielhaften Versteifungselements; und
-
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Versteifungselements, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
-
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
1 zeigt einen Ausschnitt eines herkömmlichen Integralspants 100 aus Aluminium oder einem anderen Leichtmetall. Der Integralspant 100 weist einen Fußabschnitt 102 auf, an dem durch Fräsen geeignete Stufen zur Anpassung an eine entsprechend geformte, nicht gezeigte Unterstruktur gebildet wurden.
-
2 eine perspektivische Sicht auf einen Ausschnitt einer Innenfläche 201 einer herkömmlichen Versteifungsstruktur einer Rumpfschale eines Flugzeugs, wie sie insbesondere bei Fertigung von Außenhaut 200, Stringern 202, 202' und Spanten 100 aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff verwendet wird. Auf Innenfläche 201 sind parallel verlaufende Stringer 202, 202' befestigt, die die Rumpfschale in Längsrichtung des Flugzeugs versteifen. Die Stringer 202, 202' sind so genannte T-Stringer, die einen auf der Innenfläche 201 aufliegenden und mit ihr z. B. durch Verkleben verbundenen Fuß 203, 203 und einen Stegabschnitt 208, 208' aufweisen, der sich im Wesentlichen senkrecht zur Innenfläche 201 der Außenhaut 200 erstreckt.
-
In Querrichtung zu den Stringern 202, 202' verläuft ein Spant 100, der Aussparungen 210, 210' aufweist, durch die die Stringer 202, 202' unter dem Spant 100 hindurchgeführt sind. Der Spant 100 weist weiterhin einen Fußabschnitt 102 auf, der sich parallel zur Außenhaut 200 erstreckt und auf den Füßen 203, 203' der Stringer 202, 202' ruht. Der Spant 100 ist durch Nieten 206 durch die Stringer 202, 202' hindurch an der Innenfläche 201 der Außenhaut 200 befestigt.
-
Da der Fußabschnitt 102 gerade geformt ist, zwischen den Füßen der Stringer 202, 202' und der Außenhaut 200 aber ein Höhenunterschied besteht, der der Dicke der Füße 203, 203' der Stringer 202, 202' entspricht, liegt der Fußabschnitt des Spants im Bereich zwischen den Füßen 203, 203' der Stringer 202, 202' jedoch nicht auf der Außenhaut 200 auf.
-
Zwischen dem Fußabschnitt 102 des Spants 100 und der Außenhaut 200 ist im Bereich zwischen den Füßen der Stringer 202, 202' ein Beilagestück 204 eingeschoben, das mit Spant 100 und der Außenhaut verklebt ist und so mittelbar die Verbindung zwischen beiden herstellt.
-
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Integralspants 100, der ein Versteifungselement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Im Unterschied zur Ansicht in 2 ist der Spant 100 in umgekehrter Stellung mit nach oben weisenden Aussparungen 210 und Fußabschnitten 102, 102' gezeigt. Jeder der beiden gezeigten Fußabschnitte 102, 102' ist auf unterschiedliche Weise ausgestaltet.
-
Die an einem ersten Fußabschnitt 102 verdeutlichte Ausführungsform zeigt eine entlang dem Verlauf des Spants 100 in Längsrichtung stufenartig veränderte Dicke des Fußabschnitts 102, die durch eine Aufdickung in der Mitte des Fußabschnitts 102 gebildet wird. Um den Aufbau des Fußabschnitts 102 im Detail zu erklären, ist ein Ausschnitt A der Figur markiert und in 3A vergrößert in einer schematischen Längsschnittsansicht gezeigt.
-
Aus der vergrößerten Ansicht des Ausschnitts A ist ersichtlich, dass der Fußabschnitt 102 gemäß der Darstellung in 3 aus einem unteren, aus kohlestofffaserverstärktem Kunststoff bestehenden Bereich 304 und gemäß der Darstellung in 3 einem oberen, aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehenden Bereich 302 zusammengesetzt ist. Der aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff bestehende Bereich 304 ist eine Fortsetzung des den Körper des Spants 100 bildenden Profilteils. Dieser Bereich 304 weist für sich genommen eine konstante Dicke auf und ist geradlinig ausgebildet, wie z. B. der in 2 gezeigte Fußabschnitt eines herkömmlichen Spants. Innerhalb des Bereichs 304 verlaufen Gewebelagen von Kohlenstofffasern 300' parallel zur Grenzfläche 305 der Bereiche 304, 302.
-
Der aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehende Bereich 302 weist dagegen eine entlang dem Fußabschnitt 102 stufenartig veränderte Dicke auf, die zwischen einem Maximalwert dm und einem Minimalwert dmin liegt. Bevorzugt liegt der Minimalwert dmin entlang dem Fußabschnitt 102 etwa zwischen 0,1 mm bis 0,2 mm und der Maximalwert dm entlang des Fußabschnitt 102 etwa zwischen 1 mm bis 20 mm. Innerhalb des Bereichs 302 verlaufen Gewebelagen von Glasfasern 306 parallel zur Grenzfläche 305 der Bereiche 304, 302. An einer gezeigten Stufe 308 mit einer senkrecht zur Grenzfläche 305 verlaufenden Stirnfläche 309 ist dabei ein Teil der Fasern abgeschnitten, während ein anderer Teil sich entlang der Grenzfläche 305 fortsetzt. Durch die rechteckartig veränderte Dicke des aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehenden Bereichs 302 ergibt sich eine ebenso stufenartig veränderte Höhe des Fußbereichs 102, die bei geeigneter Wahl der Abmessungen eine entsprechende Kontur der zu versteifenden Unterstruktur im Wesentlichen ausfüllt.
-
Das an einem zweiten Fußabschnitt 102' verdeutlichte Beispiel zeigt eine entlang dem Verlauf des Spants 100 konstante Dicke des Fußabschnitts 102, in dem durch stufenartige Abknickungen 310, 310' eine Durchsetzung gebildet wird, die zu einer stufenartigen Erhöhung des Fußabschnitts 102' in der Mitte des Fußabschnitts 102' führt. Um den Aufbau des Fußabschnitts 102' im Detail zu erklären, ist ein Ausschnitt B der 3 in 3B vergrößert in einer schematischen Querschnittsansicht gezeigt.
-
Aus der vergrößerten Ansicht des Ausschnitts B ist ersichtlich, dass der Fußabschnitt 102' anders als der Fußabschnitt 102 nicht in Bereiche geteilt ist, sondern als Ganzes eine Fortsetzung des den Körper des Spants 100 bildenden Profilteils darstellt. Innerhalb des Fußabschnitts 102' verlaufen Gewebelagen von Kohlenstofffasern 300 parallel zur Oberfläche des Fußabschnitts 102', folgen mithin dem Verlauf der Abknickungen 310, 310' und der durch sie gebildeten stufenartigen Veränderung der Höhe des Fußabschnitts 102'. Dabei ermöglicht eine Diagonalführung 400 der Kohlenstofffasern 300 zwischen den Abknickungen 310, 310', dass eine Beschädigung der Kohlestofffasern 300 durch zu starke Biegung vermieden wird. Dies wird durch die Wahl geeigneter Radien gewährleistet. Da die Strecke der Diagonalführung im Vergleich zur Gesamtlänge des Fußabschnitts 102' kurz ist, ergibt sich eine wesentlich gleiche stufenartige Veränderung der Höhe des Fußbereichs 102' wie sie in Fußbereich 102 erreicht wird. Bei geeigneter Wahl der Abmessungen füllt diese eine entsprechende Kontur der zu versteifenden Unterstruktur im Wesentlichen aus, wobei die erreichbare Kontaktfläche durch die erwähnten Diagonalführungen nur unwesentlich verkleinert wird.
-
4 zeigt eine beispielhafte Querschnittsansicht eines Fußabschnitts 102' eines Versteifungselements. Auf einer Innenfläche 201 der Außenhaut 200 sind zwei so genannte Ω-Stringer 202, 202' angeordnet, deren dem Buchstaben Ω gleichendes Profil in der gezeigten Querschnittsansicht deutlich wird. Zwischen den Füßen 203, 203' der Stringer 202, 202' ist der Fußabschnitt 102' des Spants gezeigt, der von einem Fuß 203 des einen Stringers 202 auf die Innenfläche 201 und weiter auf einen Fuß 203' des anderen Stringers 202' läuft. Der Fußabschnitt 102' ist entsprechend der in 3 rechts oben erläuterten Ausführungsform ausgebildet. Deutlich erkennbar ist, dass die oben erwähnte Diagonalführung 400 zu keiner wesentlichen Verminderung der Kontaktfläche zwischen Fußabschnitt 102' und der stufenartig geformten Unterstruktur aus Stringern und Außenhaut führt.
-
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Versteifungselements zur Versteifung einer stufenartigen Unterstruktur, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In einem ersten Schritt 500 wird ein Profilteil mit einem Fußabschnitt bereitgestellt, der einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff aufweist. Mit Profilteil ist hier der Körper eines Versteifungselements bezeichnet, beispielsweise ein in einer Laminiervorrichtung laminierter Körper eines Integralspants aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff.
-
In einem zweiten Schritt 502 wird mindestens eine Lage eines glasfaserverstärkten Kunststoffs auf den Fußabschnitt auflaminiert. Dies kann z. B. in derselben Laminiervorrichtung erfolgen, in der schon das den Körper des Versteifungselements bildende Profilteil laminiert wurde.
-
In einem dritten Schritt 504 wird der glasfaserverstärkte Kunststoff entsprechend einer stufenartigen Form abgefräst, die die Unterstruktur im Wesentlichen ausfüllt. Dies kann z. B. in einer numerischen Fräseinrichtung geschehen, in die die zu fräsende stufenartige Form einprogrammiert wurde.
-
Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
-
Beispielsweise ist die Geometrie der Spanten und der Stringer auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. So können auch Stringer anderer Profile wie z. B. L-Stringer verwendet werden.
-
Weiterhin ist die stufenartige Unterstruktur nicht auf rechtwinklige Stufen beschränkt, sondern kann allgemein auf eine Unterstruktur mit komplexen Konturen, z. B. Diagonalen oder Krümmungen bezogen werden. Die Konturen der Unterstruktur müssen nicht auf Füße eines Stringers zurückgehen, sondern können auf beliebige Weise gegeben sein.
-
Der Begriff „Versteifungselement” bezieht sich auf Versteifungselemente jeder Art, also auch auf Stringer.
