DE102007057491A1 - Bauteil mit Carbonanotubes - Google Patents

Bauteil mit Carbonanotubes Download PDF

Info

Publication number
DE102007057491A1
DE102007057491A1 DE200710057491 DE102007057491A DE102007057491A1 DE 102007057491 A1 DE102007057491 A1 DE 102007057491A1 DE 200710057491 DE200710057491 DE 200710057491 DE 102007057491 A DE102007057491 A DE 102007057491A DE 102007057491 A1 DE102007057491 A1 DE 102007057491A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
resin matrix
fiber
composite material
fiber composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200710057491
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007057491B4 (de
Inventor
Hauke Lengsfeld
Felix Caspar Helfrich
Hans Marquardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Operations GmbH
Original Assignee
Airbus Operations GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Operations GmbH filed Critical Airbus Operations GmbH
Priority to DE200710057491 priority Critical patent/DE102007057491B4/de
Publication of DE102007057491A1 publication Critical patent/DE102007057491A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007057491B4 publication Critical patent/DE102007057491B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00Wings
    • B64C3/26Construction, shape, or attachment of separate skins, e.g. panels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/06Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
    • B64C1/12Construction or attachment of skin panels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B64D45/02Lightning protectors; Static dischargers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/005Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24Expanded, porous or hollow particles inorganic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Bauteil (7), insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich, mit einer Harzmatrix (12), in welcher Carbonanotubes (13) für eine hohe Leitfähigkeit des Bauteils (7) eingebettet sind. Mittels der Erfindung entfällt die aufwendige Verarbeitung von bisher als Blitzschutzmaterial eingesetzten Kupfer-Mesh-Materialien. Darüber hinaus ergibt sich aus der Verwendung von Carbonanotubes (13) eine sehr viel höhere Leitfähigkeit als bei Kupfer-Mesh-Materialien.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil, insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich, auf ein Luft- oder Raumfahrzeug mit einem derartigen Bauteil, auf ein Faserhalbzeug für eine Herstellung eines derartigen Bauteils, auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteils sowie auf die Verwendung von Carbonanotubes als Blitzschutzmaterial.
  • Obwohl auf beliebige Bereiche der Technik anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Zusammenhang mit einem Blitzschutz in einem Flugzeug näher erläutert.
  • Eine konventionelle Aluminiumhaut eines Flugzeuges weist typischerweise einen inhärenten Blitzschutz auf: Die Aluminiumhaut besitzt eine durchgehend hohe elektrische Leitfähigkeit. Diese hohe Leitfähigkeit verhindert es, dass die extrem hohen Stromdichten, die durch einen Blitzeinschlag erzeugt werden, beispielsweise zu einem Hautdurchbruch führen.
  • Das Vorsehen von Blitzschutz für eine Haut aus leitfähigem Faserverbundwerkstoff ist dagegen wesentlich schwieriger, da dieser nicht homogen aufgebaut und beträchtlich weniger leitfähig ist als Aluminium.
  • Ein Ansatz für einen Blitzschutz für eine Haut aus leitfähigem Faserverbundwerkstoff sieht vor, Kupfer-Mesh-Materialien in diese einzulaminieren. Für ein großflächiges Verbinden mehrere im Wesentlichen nebeneinander angeordneter Kupfer-Mesh-Materiallagen werden dies in ihren Randbereichen über lappend angeordnet, um eine Weitergabe von Ladung zwischen den Kupfer-Mesh-Materiallagen sicherzustellen. Diese Überlappungen führen jedoch nachteilig zu Wellen in der Haut.
  • Da die Kupfer-Mesh-Materialien als Gewebe ausgebildet sind, sind sie auch nicht homogen in ihrer Struktur und es kann daher zu Funkenbildung kommen.
  • Weiterhin ist Kupfer-Mesh-Material schwierig zu verarbeiten und muss deshalb von Hand gelegt werden, was mit einem hohen Kostenaufwand verbunden ist.
  • Nachteilig ist auch das hohe Gewicht von Kupfer-Mesh-Material.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen besseren Blitzschutz, insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich, und/oder ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines solchen Blitzschutzes zu schaffen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Luft- oder Raumfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5, durch ein Faserhalbzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und durch eine Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
  • Demgemäß wird ein Bauteil mit einer Harzmatrix, in welche Carbonanotubes für eine hohe Leitfähigkeit des Bauteils eingebettet sind, bereitgestellt.
  • Ferner wird ein Luft- und Raumfahrtzeug mit einem derartigen Bauteil bereitgestellt.
  • Weiterhin wird ein Faserhalbzeug für die Herstellung eines Bauteils, insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich, mit ei nem Fasermaterial, welches mit einer Harzmatrix mit Carbonanotubes für eine hohe Leitfähigkeit des Bauteils vorimprägniert ist, bereitgestellt.
  • Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich, mit folgenden Schritten bereitgestellt: Vermengen von Carbonanotubes mit einer ausgehärteten Harzmatrix für eine hohe Leitfähigkeit des herzustellenden Bauteils zum Bilden eines Gemenges und anschließend Aushärten des Gemenges zum Bilden des Bauteils.
  • Weiterhin wird die Verwendung von Carbonanotubes als Blitzschutzmaterial vorgeschlagen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, Carbonanotubes zu verwenden, die eine insbesondere gegenüber Kupfer sehr viel höhere Leitfähigkeit aufweisen. Mittels der Carbonanotubes lässt sich Ladung, insbesondere von einem Blitzeinschlag, sehr viel schneller und unter der Vermeidung von Funkenbildung abführen. Weiterhin lassen sich die erfindungsgemäßen Faserhalbzeuge einfach verarbeiten.
  • Carbonanotubes, auch als Kohlenstoff-Nanoröhrchen bezeichnet, werden beispielsweise mittels chemischer Abscheidung hergestellt. Dabei wird ein kohlenstoffhaltiges Gas mittels oder an einem Katalysator zersetzt, so dass der frei werdende Kohlenstoff an Katalysatorpartikeln kondensiert und dort Röhrchen ausbildet.
  • Die Carbonanotubes müssen einen derartigen Anteil an dem Bauteil haben, dass sich eine hohe Leitfähigkeit für das Bauteil ergibt. Dieser Anteil hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, insbesondere der chemischen Zusammensetzung der Harzmatrix und der Größe der Carbonanotubes.
  • Aus den Unteransprüchen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen in der Erfindung.
  • Mit "hoher Leitfähigkeit" ist vorliegend eine Leitfähigkeit gemeint, welche höher als die Leitfähigkeit eines Bauteils aus herkömmlichem Kohlenstofffaserverbundwerkstoff ist.
  • Unter einem "Fasermaterial" ist vorliegend jedes Fasergelege, insbesondere unidirektional Fasergelege, Fasergewebe und/oder Faserfilzmaterial zu verstehen. Die Fasern dieser können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe Kohlenstofffasern, Glasfasern und/oder Aramidfasern.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bauteils ist in die Harzmatrix weiterhin ein Fasermaterial, insbesondere ein Kohlenstofffasermaterial eingebettet. Somit kann ein Bauteil erzeugt werden, welches eine sehr hohe Leitfähigkeit besitzt und damit als Blitzschutz fungieren kann und zugleich eine sehr hohe Festigkeit aufweist.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bauteils bildet die Harzmatrix eine äußere Schicht des Bauteils aus. Damit kann vorteilhaft die von dem Blitz eingeleitete elektrische Ladung an der Oberfläche verteilt werden, so dass es gar nicht erst zu einem tiefen Eindringen der elektrischen Ladung in das Bauteil kommt.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bauteils weist dieses wenigstens eine innere Schicht aus Faserverbundwerkstoff auf, an welche die äußere Schicht angrenzt. Bei dieser Weiterbildung wird die Harzmatrix mit den Carbonanotubes mittels des darunterliegenden Faserverbundwerkstoffs unterstützt, wodurch sich ein an seiner Oberfläche sehr leitfähiges und insgesamt sehr festes Bauteil ergibt. Unter einem "Faserverbundwerkstoff" ist vorliegend ein Fasermaterial, welches mit einer Harzmatrix imprägniert ist, insbesondere auch ein vorimprägniertes Fasermaterial (Prepreg), zu verstehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luft- oder Raumfahrzeugs ist das Bauteil Bestandteil einer Haut des Luft- oder Raumfahrzeugs. Insbesondere bildet das Bauteil ein Segment der Flügel-, Rumpf- und/oder Leitwerkshaut aus. Die Harzmatrix mit den Carbonanotubes bildet dabei die Außenfläche der Haut. Somit können Blitze schnell über die Außenfläche des Luft- oder Raumfahrzeug geleitet werden.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luft- oder Raumfahrzeugs ist wenigstens eine Entladeeinrichtung für eine Abgabe von Ladung an die Atmosphäre mit dem Bauteil vorzugsweise direkt elektrisch leitend gekoppelt. Mit "direkt" ist vorliegend gemeint, dass die Entladeeinrichtung und das Bauteil an einander anliegen; beispielsweise kann die Entladeeinrichtung in die Harzmatrix einlaminiert sein. Ein Beispiel einer solchen Entladeeinrichtung sind sogenannte "Static Dischargers", wie sie typischerweise an der Hinterkante eines Flügels vorgesehen sind. Somit kann auch statische Ladung mittels des erfindungsgemäßen Bauteils an die Atmosphäre mittels Kopplung an die Entladeeinrichtung abgegeben werden.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luft- oder Raumfahrzeugs ist eine Stromquelle, insbesondere eine Induktionseinrichtung, vorgesehen, mittels welcher ein elektrischer Strom in dem Bauteil für ein Aufheizen desselben, insbesondere zum Enteisen des Bauteils und/oder eines an das Bauteil angrenzenden Bereichs, erzeugbar ist. Anstelle einer Induktionseinrichtung können natürlich auch elektrische Kabel verwendet werden, welche mit dem Bauteil verbunden werden, um diesem Strom zuzuführen. Demnach ist das erfindungsgemäße Bauteil nicht nur als Blitzschutz geeignet. Zusätzlich oder alternativ kann das Bauteil in Zusammenspiel mit einer Stromquelle als Heizeinrichtung, beispielsweise zum Enteisen eines Flügels, dienen. Bevorzugt sollten die Carbonanotubes dazu einen derartigen Anteil an dem Bauteil haben, dass sich ein geeigneter ohmscher Widerstand für das Bauteil ergibt, der dann, wenn er von Strom durchflossen wird, eine geeignete Heizleistung erzeugt, d. h. Wärme abgibt.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Faserhalbzeugs weist dieses ein Trägerpapier auf, welches das vorimprägnierte Fasermaterial trägt. Diese Weiterbildung ist für die Verarbeitung mittels eines automatischen Tapelegers besonders geeignet.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Fasermaterial, insbesondere ein Kohlenstofffasermaterial, mit dem Gemenge vor dem Aushärten infiltriert. Damit lässt sich auf sehr einfache Weise ein hochleitfähiges und gleichzeitig sehr festes Bauteil herstellen. Das Fasermaterial kann beispielsweise als Lage bereitgestellt werden, wobei es nach dem Infiltrieren als Prepreg verwendet werden und beispielsweise mittels eines automatischen Tapelegers verlegt werden kann. Beispielsweise können dann auch mehrere solcher Lagen aufeinander aufgebaut werden, welche anschließend zu dem Bauteil ausgehärtet werden. Eine Anzahl dieser Lagen kann selbstverständlich mit einer Harzmatrix ohne die Carbonanotubes versehen sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Gemenge vor dem Aushärten auf einen ausgehärteten oder unausgehärteten Faserverbundwerkstoff aufgebracht. Damit ergibt sich ein Bauteil mit einer ersten sehr leitfähigen Schicht und einer zweiten sehr festen Schicht, welche die erste Schicht unterstützt. Demnach können auch bereits ausgehärtete Faserverbundwerkstoffe nachträglich mit der Harzmatrix beschichtet werden.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Fasermaterial mit dem Gemenge, insbesondere in Form eines Tapes, vor dem Aushärten auf einen ausgehärteten oder unausgehärteten Faserverbundwerkstoff, insbesondere mittels eines automatischen Tapelegers, aufgebracht. Auch der Faserverbundwerkstoff wird vorzugsweise als Tape bereitgestellt und mittels des Tapelegers verarbeitet.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Aushärten des Gemenges auch das Aushärten des unausgehärteten Faserverbundwerkstoffs. Demnach wird effizient in einem Schritt ausgehärtet.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert.
  • Von den Figuren zeigen:
  • 1 in einer Seitenansicht ein Flugzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 einen Schnitt A-A aus 1;
  • 3 eine vergrößerte Ansicht B aus 2; und
  • 4 den Schnitt A-A aus 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
  • In den Fig. bezeichnet x die Flugzeuglängsrichtung von der Nase zum Heck des Flugzeugs, y die Flugzeugquerrichtung von recht nach links in Flugzeuglängsrichtung x gesehen und z die Flugzeughochrichtung.
  • 1 zeigt ein Flugzeug 1 mit einer Haut, welche Blitz schlägen ausgesetzt sein kann. Ein Bereich der Haut des Seitenleitwerks 2, welche gegenüber Blitzschlag geschützt sein soll, ist mit dem Bezugszeichen 3 gekennzeichnet. Selbstverständlich könnte auch jeder andere Bereich der Flugzeughaut beispielsweise die Rumpfhaut 4 oder auch die Flügelhaut 6 einen Aufbau, wie er nachfolgend in Zusammenhang mit dem Bereich 3 näher erläutert wird, aufweisen.
  • 2 zeigt einen Teilschnitt A-A durch den Bereich 3, welcher das erfindungsgemäße Bauteil 7 aufweist. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt B aus 2.
  • Das Bauteil 7 weist sich in seiner Ebene (x–z) erstreckende Kohlenstofffasern (beispielhaft mit dem Bezugszeichen 8 versehen) auf, welche in eine Harzmatrix 12 eingebettete sind.
  • Die Harzmatrix 12 weist Carbonanotubes (beispielhaft mit dem Bezugszeichen 13 versehen) auf. Die Carbonanotubes bilden einen derart hohen Anteil an dem Volumen des Bauteils 7, dass dieses eine hohe Leitfähigkeit für ein Verteilen von Ladung, welche insbesondere aus einem Blitzschlag resultiert, besitzt. Insbesondere sind die Carbonanotubes 13 derart dicht in der Harzmatrix 12 gepackt, dass einzelne Carbonanotubes einander berühren.
  • Vorteilhaft wird das Bauteil 7 aus mehreren Lagen 9, 10, 11 Faserhalbzeug aufgebaut, welches die Fasern 8, die mit der Harzmatrix 12 vorimprägniert sind, aufweist. Dazu werden die Lagen 9, 10, 11 mittels eines automatischen Tapelegers (nicht dargestellt) aufgebaut und anschließend zu dem Bauteil 7 ausgehärtet. Selbstverständlich können auch eine oder mehrere Lagen, beispielsweise die Lage 11, aus einem Faserhalbzeug mit Fasern 8, die mit einer Harzmatrix 12a ohne Carbonanotubes 13 vorimprägniert sind, ausgebildet sein.
  • 4 zeigt das Bauteil 7 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Bei diesem ist eine innere Schicht 14 innen liegend bezüglich einer äußeren Schicht 15 angeordnet, die mit der Atmosphäre 16 in Kontakt steht. Die innere Schicht 14 weist Kohlenstofffasern 8 auf, die in eine Harzmatrix 12a eingebettet sind. Die äußere Schicht 15 weist Carbonanotubes 13 auf, welche in eine Harzmatrix 12 eingebettet sind. Die Harzmatrix 12 und 12a können die gleiche oder eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen.
  • Die Schicht 15 kann beispielsweise durch nachträgliches Auftragen der Harzmatrix 12 mit den Carbonanotubes 13 auf die Schicht 14 aus ausgehärtetem Faserverbundwerkstoff und anschließendem Aushärten der Schicht 15 hergestellt werden.
  • Alternativ kann die Schicht 15 durch Auftragen der Harzmatrix 12 auf die Schicht 14 aus mit der Harzmatrix 12a vorimprägnierten (unausgehärtet) Fasern 8 und gemeinsamen Aushärten der Schichten 14 und 15 zu dem Bauteil 7 hergestellt werden.
  • Die Carbonanotubes 13 bilden einen derart hohen Anteil an dem Volumen der Schicht 15, dass diese eine hohe Leitfähigkeit für ein Verteilen von Ladung, welche insbesondere aus einem Blitzschlag resultiert, aufweist. Die innere Schicht 14 dagegen ist aufgrund der Fasern 8 hochfest und trägt die äußere Schicht 15.
  • Wird das erfindungsgemäße Bauteil 7 beispielsweise als Flügelhaut 6 eingesetzt, kann die äußere Schicht 15 mit einer Entladeeinrichtung 17 ("discharger rod" – beispielhaft in 4 eingezeichnet) in elektrisch leitendem Kontakt stehen. Mittels der Entladeeinrichtung 17 kann sich auf der äußeren Schicht 15 ansammelnde Ladung an die Atmosphäre 16 abgegeben werden. Ein Befestigungsmittel, beispielsweise eine Schraube 18, verbindet die Entladeeinrichtung 17 mechanisch oder auch leitend mit Bauteil 7. Vorzugsweise ist die Entladeeinrichtung 17 in das Bauteil 7 einlaminiert.
  • Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann das Bauteil 7 mit einer Induktionseinrichtung 18 (siehe 1) elektromagnetisch gekoppelt werden. Die Induktionseinrichtung 18 kann beispielsweise im Seitenleitwerkskasten oder auch im Flügelkasten, für den Fall, dass das Bauteil 7 im Bereich der Flügelhaut 6 vorgesehen ist, untergebracht sein. Die Carbonanotubes 13 bilden dabei einen derartigen Anteil an dem Bauteil 7, dass sich ein geeigneter ohmscher Widerstand für das Bauteil 7 ergibt, der dann, wenn in ihm mittels der Induktionseinrichtung 18 ein Strom induziert wird, eine geeignete Heizleistung erzeugt, d. h. Wärme abgibt. Die erzeugte Heizleistung enteist dann das Bauteil 7 selbst und die Bereiche 3 bzw. 6.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist sie auf diese nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
  • Das erfindungsgemäße Bauteil ist auch sehr gut für thermische Anwendungen, beispielsweise im Bereich von Wärmeleitern in der Elektronik, geeignet.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Bauteil, insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich, mit eine Harzmatrix, in welcher Carbonanotubes für eine hohe Leitfähigkeit des Bauteils eingebettet sind. Mittels der Erfindung entfällt die aufwendige Verarbeitung von bisher als Blitzschutzmaterial eingesetzten Kupfer-Mesh-Materialien. Darüber hinaus ergibt sich aus der Verwendung von Carbonanotubes eine sehr viel höhere Leitfähigkeit als bei Kupfer-Mesh-Materialien.
  • 1
    Flugzeug
    2
    Seitenleitwerk
    3
    Bereich
    4
    Rumpfhaut
    6
    Flügelhaut
    7
    Bauteil
    8
    Faser
    9
    Lage
    10
    Lage
    11
    Lage
    12
    Harzmatrix
    12a
    Harzmatrix
    13
    Carbonanotube
    14
    innere Schicht
    15
    äußere Schicht
    16
    Atmosphäre
    17
    Entladeeinrichtung
    18
    Induktionseinrichtung

Claims (16)

  1. Bauteil (7), insb. im Luft- und Raumfahrtbereich, mit einer Harzmatrix (12), in welche Carbonanotubes (13) für eine hohe Leitfähigkeit des Bauteils (7) eingebettet sind.
  2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Harzmatrix (12) weiterhin ein Fasermaterial (8), insbesondere ein Kohlenstofffasermaterial, eingebettet ist.
  3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzmatrix (12) eine äußere Schicht (15) des Bauteils (7) ausbildet.
  4. Bauteil nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (7) wenigstens eine innere Schicht (14) aus Faserverbundwerkstoff (14) aufweist, an welche die äußere Schicht (15) angrenzt.
  5. Luft- oder Raumfahrzeug (1), mit einem Bauteil (7) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche.
  6. Luft- oder Raumfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (7) Bestandteil einer Haut (3) des Luft- oder Raumfahrzeugs (1) ist.
  7. Luft- oder Raumfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Entladeeinrichtung (17) für eine Abgabe von Ladung an die Atmosphäre (18) mit dem Bauteil (7) elektrisch leitend gekoppelt ist.
  8. Luft- oder Raumfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromquelle, insbesondere eine Induktionseinrichtung (18), vorgesehen ist, mittels welcher ein elektrischer Strom in dem Bauteil (7) für ein Aufheizen desselben, insbesondere zum Enteisen des Bauteils (7) und/oder eines an das Bauteil (7) angrenzenden Bereichs (3), erzeugbar ist.
  9. Faserhalbzeug für die Herstellung eines Bauteils (7), insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich, mit einem Fasermaterial (8), welches mit einer Harzmatrix (12) mit Carbonanotubes (13) für eine hohe Leitfähigkeit des Bauteils (7) vorimprägniert ist.
  10. Faserhalbzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserhalbzeug ein Trägerpapier aufweist, welches das vorimprägnierte Fasermaterial (8) trägt.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (7), insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich, mit folgenden Schritten: Vermengen von Carbonanotubes (13) mit einer unausgehärteten Harzmatrix (12) zum Bilden eines Gemenges; und Aushärten des Gemenges zum Bilden des Bauteils (7).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fasermaterial (8), insbesondere ein Kohlenstofffasermaterial, mit dem Gemenge vor dem Aushärten infiltriert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial (8) mit dem Gemenge, insbesondere in Form eines Tapes, vor dem Aushärten auf einen ausgehärteten oder unausgehärteten Faserverbundwerkstoff (14), insbesondere mittels eines automatischen Tapelegers, aufgebracht wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemenge vor dem Aushärten auf einen ausgehärteten oder unausgehärteten Faserverbundwerkstoff (14) aufgebracht wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten des Gemenges oder des Fasermaterials (8) mit dem Gemenge zusätzlich das Aushärten des unausgehärteten Faserverbundwerkstoffs (14) umfasst.
  16. Verwendung von Carbonanotubes (13) als Blitzschutzmaterial, insb. im Luft- und Raumfahrtbereich.
DE200710057491 2007-11-29 2007-11-29 Luft- oder Raumfahrzeug mit einem Bauteil mit Carbonanotubes Expired - Fee Related DE102007057491B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710057491 DE102007057491B4 (de) 2007-11-29 2007-11-29 Luft- oder Raumfahrzeug mit einem Bauteil mit Carbonanotubes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710057491 DE102007057491B4 (de) 2007-11-29 2007-11-29 Luft- oder Raumfahrzeug mit einem Bauteil mit Carbonanotubes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007057491A1 true DE102007057491A1 (de) 2009-06-04
DE102007057491B4 DE102007057491B4 (de) 2013-09-05

Family

ID=40585795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200710057491 Expired - Fee Related DE102007057491B4 (de) 2007-11-29 2007-11-29 Luft- oder Raumfahrzeug mit einem Bauteil mit Carbonanotubes

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007057491B4 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2431175A1 (de) * 2010-09-15 2012-03-21 The Boeing Company Multifunktionelle Nanohautartikel und Verfahren
WO2014023977A1 (en) * 2012-08-08 2014-02-13 Innovative Carbon Limited Conductive polymeric materials, preparation and use thereof
EP3228585A1 (de) 2016-04-08 2017-10-11 Airbus Defence and Space GmbH Strukturkomponente aus faserverbundwerkstoff mit blitzschutz durch carbon nanotube-matten und metallische lagen
EP3339178A1 (de) * 2016-12-20 2018-06-27 Goodrich Corporation Elektrisch leitfähige harzmatrix für cnt-heizer
DE102018114356A1 (de) 2018-06-15 2019-12-19 Airbus Operations Gmbh Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf, einem Tragwerk und einem Leitwerk sowie einer eine Blitzschutzeinrichtung beinhaltenden Oberflächenstruktur
EP3617280A1 (de) * 2018-08-29 2020-03-04 The Boeing Company Integriertes oberflächenschutzsystem, verbundstruktur und schutzverfahren dafür

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002076430A1 (en) * 2001-03-26 2002-10-03 Eikos, Inc. Carbon nanotubes in structures and repair compositions
WO2003078317A1 (en) * 2002-03-14 2003-09-25 Carbon Nanotechnologies, Inc. Composite materials comprising polar polyers and single-wall carbon naotubes
DE10259498A1 (de) * 2002-12-19 2004-07-01 Bayer Ag Leitfähige Thermoplaste mit Ruß und Kohlenstoff-Nanofibrillen
WO2004097852A1 (en) * 2003-04-28 2004-11-11 General Electric Company Electrically conductive compositions and method of manufacture thereof
WO2005117211A2 (en) * 2004-05-21 2005-12-08 Forward Ventures, Lp Improved grounding of electrical structures
US20060274049A1 (en) * 2005-06-02 2006-12-07 Eastman Kodak Company Multi-layer conductor with carbon nanotubes
WO2006128403A1 (de) * 2005-06-03 2006-12-07 Heitexx Ltd. Elektrisch leitfähiges material und ein verfahren zur herstellung eines elektrisch leitfähigen materials
DE102006017695A1 (de) * 2006-04-15 2007-10-18 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhrchen in einer Wirbelschicht
WO2008045109A2 (en) * 2005-12-19 2008-04-17 University Of Virginia Patent Foundation Conducting nanotubes or nanostructures based composites, method of making them and applications

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3558279B2 (ja) * 2000-03-29 2004-08-25 川崎重工業株式会社 航空機用除氷装置
KR100906037B1 (ko) * 2004-06-22 2009-07-02 더 트러스티즈 오브 다트마우스 칼리지 얼음 제조 시스템
US20080166563A1 (en) * 2007-01-04 2008-07-10 Goodrich Corporation Electrothermal heater made from thermally conducting electrically insulating polymer material
DE202007006212U1 (de) * 2007-04-27 2007-06-28 Wismeth, Eduard Vereisungsgeschütztes Luftfahrzeugteil

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002076430A1 (en) * 2001-03-26 2002-10-03 Eikos, Inc. Carbon nanotubes in structures and repair compositions
WO2003078317A1 (en) * 2002-03-14 2003-09-25 Carbon Nanotechnologies, Inc. Composite materials comprising polar polyers and single-wall carbon naotubes
DE10259498A1 (de) * 2002-12-19 2004-07-01 Bayer Ag Leitfähige Thermoplaste mit Ruß und Kohlenstoff-Nanofibrillen
WO2004097852A1 (en) * 2003-04-28 2004-11-11 General Electric Company Electrically conductive compositions and method of manufacture thereof
WO2005117211A2 (en) * 2004-05-21 2005-12-08 Forward Ventures, Lp Improved grounding of electrical structures
US20060274049A1 (en) * 2005-06-02 2006-12-07 Eastman Kodak Company Multi-layer conductor with carbon nanotubes
WO2006128403A1 (de) * 2005-06-03 2006-12-07 Heitexx Ltd. Elektrisch leitfähiges material und ein verfahren zur herstellung eines elektrisch leitfähigen materials
WO2008045109A2 (en) * 2005-12-19 2008-04-17 University Of Virginia Patent Foundation Conducting nanotubes or nanostructures based composites, method of making them and applications
DE102006017695A1 (de) * 2006-04-15 2007-10-18 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhrchen in einer Wirbelschicht

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2431175A1 (de) * 2010-09-15 2012-03-21 The Boeing Company Multifunktionelle Nanohautartikel und Verfahren
US8479880B2 (en) 2010-09-15 2013-07-09 The Boeing Company Multifunctional nano-skin articles and methods
WO2014023977A1 (en) * 2012-08-08 2014-02-13 Innovative Carbon Limited Conductive polymeric materials, preparation and use thereof
US11161320B2 (en) 2016-04-08 2021-11-02 Airbus Defence and Space GmbH Structural component
EP3564184A1 (de) 2016-04-08 2019-11-06 Airbus Defence and Space GmbH Strukturkomponente aus faserverbundwerkstoff mit blitzschutz durch carbon nanotube-matten und metallische lagen
EP3228585A1 (de) 2016-04-08 2017-10-11 Airbus Defence and Space GmbH Strukturkomponente aus faserverbundwerkstoff mit blitzschutz durch carbon nanotube-matten und metallische lagen
US11969983B2 (en) 2016-04-08 2024-04-30 Airbus Defence and Space GmbH Structural component
EP3339178A1 (de) * 2016-12-20 2018-06-27 Goodrich Corporation Elektrisch leitfähige harzmatrix für cnt-heizer
US10863586B2 (en) 2016-12-20 2020-12-08 Goodrich Corporation Electrical conductive resin matrix for CNT heater
DE102018114356A1 (de) 2018-06-15 2019-12-19 Airbus Operations Gmbh Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf, einem Tragwerk und einem Leitwerk sowie einer eine Blitzschutzeinrichtung beinhaltenden Oberflächenstruktur
US11518540B2 (en) 2018-06-15 2022-12-06 Airbus Operations Gmbh Aircraft having an aircraft fuselage, a wing assembly, and a tail assembly, as well as a surface structure containing a lightning protection device
DE102018114356B4 (de) 2018-06-15 2024-04-04 Airbus Operations Gmbh Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf, einem Tragwerk und einem Leitwerk sowie einer eine Blitzschutzeinrichtung beinhaltenden Oberflächenstruktur
EP3617280A1 (de) * 2018-08-29 2020-03-04 The Boeing Company Integriertes oberflächenschutzsystem, verbundstruktur und schutzverfahren dafür
US11220351B2 (en) 2018-08-29 2022-01-11 The Boeing Company Integrated surface protection system, composite structure, and method for protecting the same

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007057491B4 (de) 2013-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8146861B2 (en) Component with carbon nanotubes
DE102006046002B4 (de) Schichtsystem zum Blitzschutz von Bauteilen
EP2714386B1 (de) Verfahren zur herstellung einer oberflächenstruktur mit blitzschutz sowie damit herstellbare oberflächenstruktur
DE102007057491A1 (de) Bauteil mit Carbonanotubes
EP2716437B1 (de) Verwendung eines Verbundbauteilsmit mit elektrischen Leitungen
EP3330528A1 (de) Gurtbaugruppe für ein windenergieanlagenrotorblatt
DE102011086101A1 (de) Verfahren zur automatisierten Herstellung eines Faserverbundbauteils mit integriertem Blitzschutz sowie Faserverbundbauteil
EP1798428A1 (de) Flechttechnisch hergestelltes Faserverbundbauteil
DE102004042423A1 (de) Aerodynamisches Bauteil mit einer Flächenheizung und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2009132885A2 (de) Verfahren zum beschichten eines faserverbundbauteils für ein luft- oder raumfahrzeug und durch ein derartiges verfahren hergestelltes faserverbundbauteil
DE102018111703A1 (de) Strukturbauteil für ein Flugzeug
DE102005050204A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer strukturintegrierten Antenne
DE102018004814A1 (de) Beheizbare Vorderkantenvorrichtung, Vorderkantenheizsystem und Luftfahrzeug damit
DE102017128501A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils
DE102020129061A1 (de) Verfahren zur ausbildung von klasse-a-komponenten mit formbarer kohlenstofffaser
DE102020129065A1 (de) Klasse-a-komponenten mit formbarer kohlenstofffaser
DE102014004118A1 (de) Neuartiges blitzschutzmaterial für faerverbundbauteile
EP3607564B1 (de) Elektroisolationsband, elektrische hochspannungsmaschine sowie verfahren zum herstellen eines elektroisolationsbands und einer elektrischen hochspannungsspannungsmaschine
DE102018114356A1 (de) Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf, einem Tragwerk und einem Leitwerk sowie einer eine Blitzschutzeinrichtung beinhaltenden Oberflächenstruktur
DE102014202393A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines thermoplastischen Kunststoffhalbzeugs zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung und thermoplastisches Kunststoffhalbzeug zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung
DE102017216740A1 (de) Leitender Kunststoffkörper, Fahrzeug-Erdungsstruktur und Verfahren zum Herstellen des leitenden Kunststoffkörpers
WO2014049042A1 (de) Vorrichtung zur ableitung von wärme
DE102008001416B4 (de) Luft- oder Raumfahrzeug
DE102017102045A1 (de) Faserverbundbauteil mit Blitzschutz sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102019133404A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, Faserverbundbauteil sowie eine Verwendung für Faserverbundbauteile

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: AIRBUS OPERATIONS GMBH, 21129 HAMBURG, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20131206

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee