DE102008001468B4 - Verfahren zum Beschichten eines Faserverbundbauteils für ein Luft- oder Raumfahrzeug und durch ein derartiges Verfahren hergestelltes Faserverbundbauteil - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Beschichten eines Faserverbundbauteils (1) für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit folgenden Verfahrensschritten: (i) Bereitstellen des Faserverbundbauteils (1), welches in einer Matrix (4) eingebettete Fasern (5) aufweist, wobei die Matrix (4) gleichzeitig eine Oberflächenschicht (8) des Faserverbundbauteils (1) bildet, welche zum Schutz der Fasern (5) von diesen beabstandet ist; (ii) zumindest abschnittsweise Vorbehandeln der Oberflächenschicht (8) des Faserverbundbauteils (1) zum Bilden einer Haftschicht (13); und (iii) Aufbringen zumindest einer Funktionsschicht (17, 18) auf die gebildete Haftschicht (13), wobei die zumindest eine Funktionsschicht (17, 18) als Metallschicht für einen Blitzschutz mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgebracht wird.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verfahren zum Beschichten eines Faserverbundbauteils für ein Luft- oder Raumfahrzeug und auf ein durch ein derartiges Verfahren hergestelltes Faserverbundbauteil.
- Im Flugzeugbau werden bis heute für Strukturbauteile noch überwiegend Metalle verwendet, welche hinsichtlich der mechanischen und technologischen Eigenschaften und ihres Langzeitverhaltens während der Lebensdauer eines Flugzeugs sehr gut charakterisiert sind. Sie erfüllen heutzutage jedoch die Forderungen nach Gewichtsoptimierungen nicht optimal. Daher wurden verschiedene andere Verbundwerkstoffe weiterentwickelt und optimiert, damit sie, bei konsequenter Umsetzung von Leichtbauprinzipien, den in der Luftfahrt üblichen hohen Sicherheitsanforderungen genügen. Hierzu gehören glasfaser- und insbesondere kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe.
- Obwohl auf beliebige Faserverbundbauteile anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend mit Bezug auf Kohlefaserkunststoff(CFK)-Bauteile (auch als Faserverbundbauteile bezeichnet), beispielsweise Rumpf, Flügel, Seitenleitwerk eines Flugzeugs, näher erläutert.
- Die Verwendung von Faserverbundbauteilen ist im Flugzeugbau weit verbreitet. Sie werden zum Beispiel durch Vakuuminfusionsverfahren zum Einbringen einer Matrix, beispielsweise eines Epoxidharzes, in Faserhalbzeuge und nachfolgendem Härten hergestellt. Infusionsverfahren können gegenüber anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen, wie beispielsweise dem Prepreg-Verfahren, kostengünstig sein, weil dies die Verwendung von kostengünstigeren Faserhalbzeugen erlaubt.
- Der hohen Festigkeit bei gleichzeitig geringerem Gewicht der Faserverbundwerkstoffe stehen jedoch auch unzureichende Eigenschaften an der Oberfläche entgegen. Insbesondere sind hier als Beispiel die geringe Verschleiß- und Erosionsfestigkeit sowie die fehlende elektrische Leitfähigkeit zu nennen.
- Alle Einsatzgebiete bei einem Luft- oder Raumfahrzeug können vollständig oder auch teilweise Modifikationen an der Oberfläche der Verbundwerkstoffe bzw. Verbundbauteile erfordern.
- Zur Veränderung dieser Oberflächeneigenschaften von faserverstärkten Werkstoffen werden zur Zeit zum Beispiel Metalle oder Metallgewebe aufgeklebt oder einlaminiert. Es werden auch unterschiedliche Verfahren, wie zum Beispiel Kleben, manchmal Schrauben oder Nieten von Metallen, Isolationswerkstoffen oder Dämmschichten angewendet. Gemischte Eigenschaftsänderungen können jedoch nur schwer realisiert werden.
- Bei Metallen werden solche Erfordernisse in vielfältiger Art durch eine große Palette der thermischen Spritzverfahren realisiert. Diese Technik ist grundsätzlich auch auf die Beschichtung von Faserverbundbauteilen übertragbar. Als Vorbereitung der zu beschichtenden Oberfläche wird üblicherweise ein Strahlen derselben eingesetzt.
- Die
DE 100 37 212 A1 beschreibt Kunststoffoberflächen, auch solche von faserverstärkten Kunststoffen, mit thermisch gespritzter Beschichtung, wobei zunächst ein Haftgrund mittels eines thermischen Spritzverfahrens und darauf eine Funktionsbeschichtung ebenfalls mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgebracht werden. Es wird ein Verfahren zum Beschichten von Sportgeräten, insbesondere Golfschläger, angegeben. - Die
DE 10 2005 008 487 A1 beschreibt einen beschichteten Körper, insbesondere Walze, aus Kohlefaser verstärktem Kunststoff (CFK) und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Körpers. Eine derartige Walze, insbesondere für Papier- und Druckmaschinen, wird mit einer Haftvermittlerschicht und dann mit einer Verschleißschutzschicht mittels thermischen Spritzverfahren beschichtet. - Die
DE 197 47 384 A1 beschreibt eine Herstellung von Verbundkörpern mit Beschichtung durch thermisches Spritzen, zum Beispiel für eine gasdichte und vakuumdichte Beschichtung eines Keramikrohrs. - Der Artikel „Thermal Spray Coatings for Protection of Polymeric Composite Aircraft Components” (R. W. Smith et al., Proceedings of the 7th National Thermal Spray Conference 20–24 June, 1994, Boston, Massachusetts) beschreibt ein Verfahren zum Beschichten von Faserverbundwerkstoffen im Flugzeugbau. Hierzu wird die Oberfläche eines zu beschichtenden Fasersubstrates zunächst mittels Sandstrahlen aufgeraut und gereinigt. Anschließend wird die aufgeraute Oberfläche entweder direkt mittels eines thermischen Spritzverfahrens behandelt oder es wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine polymere Zwischenschicht aufgebracht, welche mittels des thermischen Spritzverfahrens beschichtet wird. Sichtbare Schädigungen des Fasersubstrates durch das thermische Spritzverfahren werden dabei zwar vermieden, jedoch dürften durch die Wärmeeinwirkung auf die Fasern die im Luft- oder Raumfahrtbereich erforderlichen Sicherheitserfordernisse nicht erreichbar sein. Ferner besteht durch das vorbereitende Sandstrahlen der Oberfläche die Gefahr, oberflächennahe Fasern zu beschädigen, wodurch die mechanische Stabilität des Fasersubstrates über seine Lebensdauer nicht gewährleistet werden kann.
- Die oben genannten Schriften machen zu Sicherheitserfordernisse für Beschichtung von Faserverbundbauteilen für Luft- oder Raumfahrzeuge keine Angaben. Dabei wird in diesem Zusammenhang auch nicht das Risiko von Faserbeschädigungen genannt, welches bei solchen Körpern nicht wie zum Beispiel bei Luftfahrtstrukturbauteilen eine besondere Bedeutung hat.
- Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten eines Faserverbundbauteils für ein Luft- oder Raumfahrzeug und ein entsprechendes Faserverbundbauteil bereitzustellen, um die oben genannten Nachteile zu beheben bzw. erheblich zu reduzieren.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Diese Aufgabe wird weiterhin durch ein Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
- Demgemäß wird ein Verfahren zum Beschichten eines Faserverbundbauteils für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit folgenden Verfahrensschritten bereitgestellt: Bereitstellen des Faserverbundbauteils, welches in einer Matrix eingebettete Fasern aufweist, wobei die Matrix gleichzeitig eine Oberflächenschicht des Faserverbundbauteils bildet, welche zum Schutz der Fasern von diesen beabstandet ist; zumindest abschnittsweise Vorbehandeln der Oberflächenschicht des Faserverbundbauteils zum Bilden einer Haftschicht; und Aufbringen zumindest einer Funktionsschicht auf die gebildete Haftschicht, wobei die zumindest eine Funktionsschicht als Metallschicht für einen Blitzschutz mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgebracht wird.
- Weiterhin wird ein Faserverbundbauteil, welches in einer Matrix eingebettete Fasern aufweist bereitgestellt, wobei die Matrix gleichzeitig eine Oberflächenschicht des Faserverbundbauteils bildet, welche zum Schutz der Fasern von diesen beabstandet ist, wobei das Faserverbundbauteil zumindest eine Funktionsschicht aufweist, welche mittels eines thermischen Spritzverfahrens auf einer Haftschicht aufgebracht ist, die durch zumindest abschnittsweises Vorbehandeln der Oberflächenschicht des Faserverbundbauteils gebildet ist, und wobei die zumindest eine Funktionsschicht als Metallschicht für einen Blitzschutz ausgebildet ist.
- Eine grundlegende der der Erfindung besteht darin, dass zumindest abschnittsweise Vorbehandeln einer von den in dem Faserverbundbauteil eingebrachten Fasern zum Schutze derselben beabstandeten Oberflächenschicht des Faserverbundbauteils zum Bilden einer Haftschicht für ein Aufbringen zumindest einer Funktionsschicht erfolgt. Ein Kontakt zwischen Fasern und aufgebrachter bzw. gebildeter Haftschicht ist ausgeschlossen.
- Somit weist die vorliegende Erfindung gegenüber den eingangs genannten Ansätzen unter anderem den Vorteil auf, dass Beschädigungen der Fasern des Faserverbundbauteils vermieden werden, wobei gleichzeitig eine Forderung nach Gewichtsoptimierung erfüllt wird.
- Es sind Beschichtungstypen erzeugbar, welche über eine Werkstoffauswahl geeignet sind, die Faserverbundbauteile so zu verbessern, dass ein größeres Verwendungsfeld von Faserverbundbauteilen im Flugzeugbau ermöglicht werden kann. Insbesondere können folgende Eigenschaften, und auch deren Kombinationen, ermöglicht werden, wie beispielsweise Verschleißschutz, Erosionsschutz, elektrische Leitfähigkeit, Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung, Wärmedämmung, Beständigkeit gegen chemische Einflüsse, elektrische Isolation.
- Weiterhin können auch definiert strukturierte Oberflächen, wie zum Beispiel Nanostrukturen und/oder nachgebildete Fischhautoberflächen, erzeugt werden.
- In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung.
- Beim Vorbehandeln kann eine Entfernung von Verunreinigungen und jeglicher Art von Fetten erfolgen. Dazu können chemische Prozesse, Laserbearbeitung, Kältestrahlen oder andere geeignete Techniken eingesetzt werden.
- Beim Vorbehandeln kann die Haftschicht mit einer Oberflächentopografie mit aufgerauter Oberfläche erzeugt werden. Dadurch wird die Haftoberfläche vergrößert. Die Oberflächentopografie kann mit Hohlräumen mit Hinterschneidungen ausgebildet werden. Dies ist zum Beispiel mittels einer Laserbehandlung möglich, wobei sich kugelförmige Blasen, zum Beispiel im Zehntelbereich, in der Schicht bilden können, die aufplatzen und somit Hinterschneidungen erzeugen.
- In einer weiteren Ausführung wird bei dem Schritt des Vorbehandelns der Oberflächenschicht die Haftschicht durch Aufbringen von zumindest einer Harz-/Kleberschicht erzeugt. So kann bei Bedarf ein Erhöhen der Oberflächenschichtstärke erfolgen. Zum Beispiel kann die Harz-/Kleberschicht als dünne Schicht aufgetragen werden. Dadurch ist es auch möglich, Haftschichten mit höherer Stärke oder mehrere Haftschichten übereinander auszubilden, wobei keine Beschädigung der Fasern erfolgt. Alle Harze oder Kleber sind geeignet, solange sie in Ihren Aushärtemechanismen den Anforderungen des nachfolgenden Aufbringens einer Funktionsschicht und den Bauteilerfordernissen genügen.
- Die Harz-/Kleberschicht kann eine Harz-/Klebersubstanz mit Partikeln umfassen, welche vor dem Aufbringen der Harz-/Kleberschicht in die Harz-/Klebersubstanz eingemischt werden. Die Partikel können auch nach dem Aufbringen der Harz-/Kleberschicht auf diese aufgebracht und mit ihr verbunden werden. Zum Beispiel ist es möglich, die Partikel auf die so aufgebrachte Harz-/Kleberschicht aufzustreuen. Die Partikel werden dann mit der Harz-/Kleberschicht durch die Klebeigenschaften der Harz-/Kleberschicht verbunden, wobei die Partikel auch zum Beispiel in die Harz-/Kleberschicht eingearbeitet bzw. eingedrückt werden können. Auch eine Kombination von vorgemischter Harz-/Klebersubstanz mit Partikeln und nachträglich aufgebrachten Partikeln ist möglich.
- Jegliche Art von Harzen und/oder Klebern ist geeignet. Die Aushärtung erfolgt teilweise oder komplett soweit, dass sie in Ihrem Aushärtegrad den Anforderungen eines anschließenden Spritzens und den Bauteilerfordernissen genügen. Als Mischwerkstoffe können alle als Pulver erhältlichen Werkstoffe (Metalle, Keramik, Oxyde, Carbide usw.) zur Anwendung kommen. Diese Vorgehensweise zeichnet sich durch ihre besonders einfache Technologie aus, was eine sehr wirtschaftliche und kostengünstige Lösung ergibt.
- In einer anderen Ausführung ist es bevorzugt, dass das Vorbehandeln ein Aufbringen von einzelnen Partikeln zum Bilden einer zumindest abschnittsweise geschlossenen Haftschicht erfolgt. Dadurch wird die Haftoberfläche vergrößert und die Haftung einer aufzubringenden Funktionsschicht verbessert. Besonders wird es bevorzugt, dass das Aufbringen der einzelnen Partikel mittels eines thermischen Spritzverfahrens erfolgt. Als Partikelwerkstoffe für thermisches Spritzen können alle zum thermischen Spritzen geeigneten Werkstoffe (zum Beispiel Metalle, Keramik, Oxyde, Carbide, Thermoplaste, usw.) zur Anwendung kommen. Ein beispielhafter Bereich für die Partikelgröße kann von 1 bis 100 μm sein, aber auch Nanopartikel können möglich sein.
- Das thermische Spritzverfahren kann ein Hochgeschwindigkeitsflammspritzen sein.
- Die so vorbehandelte Oberflächenschicht bildet mit der Haftschicht eine Basis, auf der jede gewünschte Funktionsschicht aufgebracht werden kann. Auch hierbei können Spritzverfahren und Werkstoffe entsprechend dem Stand der Technik verwendet werden. Damit sind zum Beispiel Verbesserungen folgender Funktionen ermöglicht: Geräuschdämmung, Verschleißschutz, Korrosionsschutz, Notlaufeigenschaften, Rollwiderstand, Materialauftrag, elektrische Leitfähigkeit, Wärmedämmung, elektrische Isolation, usw.
- Das Bauteil aus faserverstärktem Werkstoff kann ganz oder teilweise mit der gewünschten Funktionsschicht beschichtet werden. Dazu können grundsätzlich alle thermischen Spritzverfahren zur Anwendung kommen.
- In einer weiteren Ausführung kann die zumindest eine Funktionsschicht eingebettete Komponenten aufweisen. Dies können zum Beispiel Leiterbahnen oder/und Fasern für unterschiedliche Zwecke sein. Diese Komponenten können auch mit einer entsprechenden Abdeckung eingebracht werden, die sie vor Beschädigung beim Spritzen schützen kann. Weitere Systeme und Komponenten, die integriert werden können, sind zum Beispiel Heizsysteme, Glasfasern, prüftechnische Komponenten (auch zur Onlineauswertung).
- Ein Faserverbundbauteil ist wie oben beschrieben hergestellt.
- Für alle Beschichtungen kann nur eine Verfahrenstechnik, nämlich thermisches Spritzen verwendet werden. Dies ergibt eine ausgezeichnete Haftfestigkeit der Beschichtungen am Faserverbundbauteil. Unterschiedliche Eigenschaften und auch kombinierte Eigenschaften der Funktionsschichten können durch gemischte oder gradierte Schichten erzeugt werden. Hierzu können Schichten nacheinander aufgebracht werden. Ebenso ist es möglich, gemischte Pulver aufzuspritzen.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
- Von den Figuren zeigen:
-
1 eine schematische Schnittansicht quer zu Fasern eines beispielhaften Faserverbundbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung zur Illustration eines Vorbehandelns einer Oberflächenschicht; -
2 eine weitere schematische Schnittansicht quer zu Fasern eines beispielhaften Faserverbundbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung zur Illustration eines weiteren Vorbehandelns einer Oberflächenschicht; und -
3 eine schematische Schnittansicht quer zu Fasern eines beispielhaften beschichteten Faserverbundbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung. - In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
1 zeigt eine schematische Schnittansicht quer zu Fasern5 eines beispielhaften Faserverbundbauteils1 gemäß der vorliegenden Erfindung zur Illustration eines Vorbehandelns einer Oberflächenschicht8 . - Das Faserverbundbauteil
1 weist Fasern5 eingebettet in einer Matrix4 , zum Beispiel aus einem Harz, auf und ist in diesem Beispiel in einem ausgehärteten Zustand. Das Harz bildet in der Figur unten eine Unterseite3 mit einer Deckschicht unter den Fasern5 und oben eine Oberseite2 mit einer Deckschicht über den Fasern5 . - In dem Beispiel weist die Deckschicht der Oberseite
2 eine Oberflächenschicht8 mit einer Oberfläche7 und einer Oberflächenschichtstärke9 auf. Unter Oberflächenschichtstärke9 ist hier das Maß von der Oberfläche7 zu einer Faseroberfläche6 zu verstehen, welche den geringsten Abstand zu der Oberfläche7 besitzt. - Die linke Seite des Faserverbundbauteils
1 zeigt die Oberfläche7 , welche beschichtet werden soll, um zum Beispiel einen Verschleißschutz des Faserverbundbauteils1 zu bewirken. Dazu wird die Oberfläche7 der Oberflächenschicht8 , wenn sie noch nicht entfettet und noch verunreinigt ist, in einem ersten Verfahrensschritt entfettet und von Verunreinigungen befreit. - Daran schließt sich eine weitere Vorbehandlung der Oberflächenschicht
8 an, indem durch ein geeignetes Verfahren, zum Beispiel Laserbearbeitung, eine Haftschicht13 mit einer Oberflächentopografie10 erzeugt wird. Dabei wird die Oberflächenschicht8 aufgeraut, wobei sich in diesem Beispiel Hohlräume11 mit Hinterschneidungen12 gebildet haben, zum Beispiel durch Aufplatzen von Blasen. Andere mechanische oder chemische Bearbeitungen sind selbstverständlich möglich. - Es ist hierbei von Bedeutung, dass die Haftschicht
13 innerhalb einer bestimmten Eindringtiefe16 in der Oberflächenschicht8 gebildet wird. Die Eindringtiefe16 ist ein Maß von der Oberfläche7 bis zu einem bestimmten Abstand20 zu der Faseroberfläche6 , welche die geringste Entfernung zur Oberfläche7 besitzt. Dadurch wird sichergestellt, dass durch die Vorbehandlungsverfahren keine Faser5 beschädigt wird. -
2 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht quer zu Fasern5 des beispielhaften Faserverbundbauteils1 gemäß der vorliegenden Erfindung zur Illustration eines weiteren Vorbehandelns der Oberflächenschicht8 . Hierbei wird eine alternative Bildung einer Haftschicht13 durch Aufbringen von Partikeln15 als Partikelschicht14 in die Oberflächenschicht8 gezeigt. Dabei ist es ebenfalls wie oben beschrieben von Bedeutung, dass die Eindringtiefe16 nicht überschritten wird. Die Partikel15 werden zum Beispiel mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgebracht. Dabei wird eine hohe Haftfestigkeit der Partikel15 in der Oberflächenschicht8 erzeugt. - Es ist auch möglich, die Partikelschicht
14 , welche im Bereich der Oberfläche7 nicht geschlossen sein muss, mit den unter1 beschriebenen Hohlräumen11 mit Hinterschneidungen12 zu kombinieren. - Somit wird durch das Vorbehandeln eine Vergrößerung der Oberfläche
7 erzielt, wobei sich eine Haftschicht13 bildet, auf welche in einem weiteren Verfahrenssschritt eine weitere Beschichtung aufgebracht wird, die dadurch eine ausgezeichnete Haftung auf dem Faserverbundbauteil1 erzielt, ohne dass Fasern5 beschädigt werden. -
3 zeigt hierzu eine schematische Schnittansicht quer zu Fasern5 eines beispielhaften beschichteten Faserverbundbauteils1 gemäß der vorliegenden Erfindung. - Auf der Haftschicht
13 , die im linken Bereich der Figur ein Beispiel mit Partikeln15 und im rechten Bereich der Figur ein Beispiel mit Hohlräumen11 und Hinterschneidungen12 aufweist, ist eine erste Funktionsschicht17 und darüber eine zweite Funktionsschicht18 aufgebracht. Das Aufbringen erfolgt ebenfalls mittels eines thermischen Spritzverfahrens. - Die zweite Funktionsschicht
18 bildet eine Außenoberfläche19 des beschichteten Faserverbundbauteils1 . Die erste Funktionsschicht17 kann zum Beispiel eine metallische Schicht sein, wobei die zweite Funktionsschicht18 eine Korrosionsschutzschicht oder eine Isolationsschicht sein kann. Die zweite Funktionsschicht18 kann auch eine strukturierte Außenoberfläche19 mit Nanostrukturen bilden. Es sind viele unterschiedliche Kombinationen möglich. - Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
- Beispielsweise kann das Vorbehandeln der Oberflächenschicht
8 eine Aufrauung der Oberflächenschicht8 bewirken, wobei keine Hinterschneidungen12 gebildet sind. - In die Funktionsschichten
17 ,18 können zum Beispiel Leiterbahnen für Heizsysteme integriert werden. - Die Funktionsschichten
17 ,18 können auch als Metallschichten zur elektromagnetischen Abschirmung und/oder als Blitzschutz und/oder als Impact- bzw. Stoßschutz dienen. - Die Deckschicht, die in
1 als Oberflächenschicht8 mit einer überdimensional gezeigten Oberflächenschichtstärke9 dargestellt ist, kann auch durch Aufbringen von zusätzlichen Harz-/Kleberschichten auf dieses Maß gebracht werden, um zum Beispiel einen ausreichenden Abstand20 zur Eindringtiefe16 zu erhalten. Eine solche Erhöhung der Oberflächenschicht8 durch eine zusätzliche Harz-/Kleberschicht kann zum Beispiel mittels zweier Varianten für die Herstellung einer Haftschicht13 auf diesem Wege erfolgen. Zum einen werden Partikel zuerst in eine Harz-/Klebersubstanz eingemischt und anschließend als dünne Schicht auf die Oberflächenschicht8 aufgetragen. Zum anderen wird die Harz-/Klebersubstanz als dünne Schicht auf die Oberflächenschicht8 aufgetragen, dann werden Partikel aufgestreut und gegebenenfalls an bzw. in die Harz-/Klebersubstanz eingearbeitet oder eingedrückt. Als Harz und/oder Kleber sind alle Arten geeignet. In beiden Fälle erfolgt die Aushärtung der so gebildeten Harz-/Kleberschicht teilweise oder vollständig soweit, dass sie in ihrem Aushärtegrad den Anforderungen des anschließenden Spritzens von weiteren Schichten, zum Beispiel der Funktionsschicht17 ,18 , und den Erfordernissen des Bauteils genügen. Alle als Pulver erhältlichen Werkstoffe (Metalle, Keramik, Oxyde, Carbide usw.) können verwendet werden. Selbstverständlich ist eine Kombination der oben beschriebenen weiteren Vorbehandlungen dieser Harz-/Kleberschicht zur Bildung von Oberflächentopografien und/oder weiteren Beschichtungen mit gleichen, ähnlichen oder/und unterschiedlichen Partikeln anderer oder/und gleicher Abmessungen möglich. - Bei einem Verfahren zum Beschichten eines Faserverbundbauteils
1 für ein Luft- oder Raumfahrzeug erfolgt zumindest abschnittsweise Vorbehandeln einer von den in dem Faserverbundbauteil1 eingebrachten Fasern3 zum Schutze derselben beabstandeten Oberflächenschicht8 des Faserverbundbauteils1 zum Bilden einer Haftschicht13 ; wonach ein Aufbringen zumindest einer Funktionsschicht17 ,18 auf die gebildete Haftschicht13 durchgeführt wird. Ein entsprechendes Faserverbundbauteil1 weist zumindest eine Funktionsschicht17 ,18 auf, die auf einer Haftschicht13 aufgebracht ist. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Faserverbundbauteil
- 2
- Oberseite
- 3
- Unterseite
- 4
- Matrix
- 5
- Faser
- 6
- Faseroberfläche
- 7
- Oberfläche
- 8
- Oberflächenschicht
- 9
- Oberflächenschichtstärke
- 10
- Oberflächentopografie
- 11
- Hohlraum
- 12
- Hinterschneidung
- 13
- Haftschicht
- 14
- Partikelschicht
- 15
- Partikel
- 16
- Eindringtiefe
- 17
- Erste Funktionsschicht
- 18
- zweite Funktionsschicht
- 19
- Außenoberfläche
- 20
- Abstand
Claims (14)
- Verfahren zum Beschichten eines Faserverbundbauteils (
1 ) für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit folgenden Verfahrensschritten: (i) Bereitstellen des Faserverbundbauteils (1 ), welches in einer Matrix (4 ) eingebettete Fasern (5 ) aufweist, wobei die Matrix (4 ) gleichzeitig eine Oberflächenschicht (8 ) des Faserverbundbauteils (1 ) bildet, welche zum Schutz der Fasern (5 ) von diesen beabstandet ist; (ii) zumindest abschnittsweise Vorbehandeln der Oberflächenschicht (8 ) des Faserverbundbauteils (1 ) zum Bilden einer Haftschicht (13 ); und (iii) Aufbringen zumindest einer Funktionsschicht (17 ,18 ) auf die gebildete Haftschicht (13 ), wobei die zumindest eine Funktionsschicht (17 ,18 ) als Metallschicht für einen Blitzschutz mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgebracht wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vorbehandelns den Schritt des Entfernens von Verunreinigungen und jeglicher Art von Fetten von der Oberflächenschicht (
7 ) umfasst. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Vorbehandelns die Haftschicht (
13 ) mit einer Oberflächentopografie (10 ) mit aufgerauter Oberfläche (7 ) erzeugt wird. - Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Vorbehandelns die Haftschicht (
13 ) mit einer Oberflächentopografie (10 ) mit Hohlräumen (11 ) mit Hinterschneidungen (12 ) erzeugt wird. - Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Vorbehandelns der Oberflächenschicht (
8 ) die Haftschicht (13 ) durch Aufbringen von zumindest einer Harz-/Kleberschicht gebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Harz-/Kleberschicht eine Harz-/Klebersubstanz mit Partikeln umfasst, welche vor dem Aufbringen der Harz-/Kleberschicht in die Harz-/Klebersubstanz eingemischt werden, oder/und welche nach dem Aufbringen der Harz-/Kleberschicht auf diese aufgebracht und mit ihr verbunden werden.
- Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vorbehandelns der Oberflächenschicht (
8 ) den Schritt des Aufbringens von einzelnen Partikeln (15 ) zum Bilden einer zumindest abschnittsweise geschlossenen Haftschicht (13 ) umfasst. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufbringens der einzelnen Partikel (
15 ) mittels eines thermischen Spritzverfahrens durchgeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Spritzverfahren als Hochgeschwindigkeitsflammspritzen ausgebildet wird.
- Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Funktionsschicht (
17 ,18 ) mit eingebetteten Komponenten ausgebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebetteten Komponenten mit Leiterbahnen und/oder Fasern ausgebildet werden.
- Faserverbundbauteil (
1 ), welches in einer Matrix (4 ) eingebettete Fasern (5 ) aufweist, wobei die Matrix (4 ) gleichzeitig eine Oberflächenschicht (8 ) des Faserverbundbauteils (1 ) bildet, welche zum Schutz der Fasern (5 ) von diesen beabstandet ist, wobei das Faserverbundbauteil (1 ) zumindest eine Funktionsschicht (17 ,18 ) aufweist, welche mittels eines thermischen Spritzverfahrens auf einer Haftschicht (13 ) aufgebracht ist, die durch zumindest abschnittsweises Vorbehandeln der Oberflächenschicht (8 ) des Faserverbundbauteils (1 ) gebildet ist, und wobei die zumindest eine Funktionsschicht (17 ,18 ) als Metallschicht für einen Blitzschutz ausgebildet ist. - Faserverbundbauteil (
1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Funktionsschicht (17 ,18 ) eingebettete Komponenten aufweist. - Faserverbundteil (
1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebetteten Komponenten Leiterbahnen und/oder Fasern aufweisen.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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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 |
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8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: EISENMENGER, KLAUS J., 25451 QUICKBORN, DE Inventor name: KNEPPER, PETER, 27777 GANDERKESEE, DE |
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R016 | Response to examination communication | ||
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: 20131220 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |