DE102008008386A1

DE102008008386A1 - Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils

Info

Publication number: DE102008008386A1
Application number: DE102008008386A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Kastner; Thomas Grauerholz
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2008-02-09
Filing date: 2008-02-09
Publication date: 2009-08-13
Also published as: WO2009098088A3; CN101939217B; JP2011510866A; BRPI0908375A2; US20110024562A1; CA2714175A1; EP2254788A2; RU2010136997A; WO2009098088A2; US8398910B2; CA2714175C; CN101939217A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils (1) mit einem Beplankungsfeld (2) und einem Primärbauteil (8) zur Verstärkung des FVW-Bauteils (1), mit den Schritten: . Aufbringen eines Prepreg-Halbzeugs (4) auf eine Werkzeugform zur Ausbildung des Beplankungsfelds (2), wobei in dem Prepreg-Halbzeug (4) Fasern entsprechend eines angenommenen Kraftflussverlaufs in dem Beplankungsfeld (2) des herzustellenden Bauteils (1) bereichsweise krummlinig verlaufen; . Härten des Prepreg-Halbzeugs (4); . Aufbringen von Lagen eines Textil-Halbzeugs (10) auf das gehärtete Prepreg-Halbzeug (4) zur Ausbildung des Primärbauteils (8); . Tränken des Textil-Halbzeugs (10) mit Matrixmaterial und . Härten der Baugruppe aus vorgehärtetem Prepreg-Halbzeug (4) und Textil-Halbzeug (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist bekannt, Faserverbundwerkstoffbauteile (FVW-Bauteile) aus in Prepreg-Technik vorgefertigten Halbzeugen herzustellen. Bei diesen Verfahren wird ein großflächiges Hautfeld als Beplankungsfeld sowie Versteifungsprofile als Integralverstärkungen verwendet. Das Hautfeld kann durch automatisches Legen hergestellt werden. Nachteilig bei diesen Verfahren ist, dass Versteifungsprofile mit nicht abwickelbarer Geometrie im Gegensatz zu dem automatisch erfolgenden Legen des Beplankungsfelds manuell aufgebracht werden müssen. Ein derartiger manuell auszuführender Arbeitsgang erhöht die Fertigungskosten für die Herstellung der integralverstärkten Beplankungsfelder.
Aus der DE 101 56 123 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen aus einem Prepreg-Halbzeug und einem trockenen Textil-Halbzeug bekannt. Das trockene Textil-Halbzeug wird zur Integralversteifung mittels einer Fertigungsvorrichtung auf dem Prepreg-Halbzeug positioniert und ein Vakuum-Aufbau für die folgende Harz-Injektion in das trockene Textil-Halbzeug vorgesehen. Die Aushärtung des Prepreg-Halbzeugs mit dem auf dieses aufgebrachten, getränkten Textil-Halbzeug erfolgt anschließend in einem Autoklaven. Nachteilig bei einem derartigen Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils ist, dass es aufgrund von Porenbildung zwischen dem Prepreg-Halbzeug und dem Textil-Halbzeug zu einer den hohen Anforderungen, insbesondere an die Bauteilqualität von Luftfahrtbauteilen, nicht genügenden inneren Laminatqualität kommen kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils bereitzustellen, mit dem eine verbesserte Laminatqualität erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils mit einem Beplankungsfeld, das insbesondere ein Flugzeugrumpf-Beplankungsfeld sein kann, und einem Primärbauteil insbesondere zur Verstärkung des Beplankungsfelds ird ein Prepreg-Halbzeug oder zumindest ein Prepreg-Halbzeugzuschnitt zur Bildung des Beplankungsfelds und ein Textil-Halbzeug oder zumindest eine Lage eines Textil-Halbzeugzuschnitts zur Bildung des Primärbauteils verwendet. Das Primärbauteil des herzustellenden Bauteils kann insbesondere ein Längsspant, ein Querspant und/oder ein Rahmenteil eines Tür- oder Fensterrahmens eines Flugzeugs-Rumpfes sein. Das Prepreg-Halbzeug wird dabei zur Ausbildung des Beplankungsfelds oder eines Hautlagenaufbaus auf eine Werkzeugform aufgebracht und anschließend ausgehärtet.
Das verwendete Prepreg-Halbzeug weist Fasern auf, die entsprechend eines angenommenen Spannungsflussverlaufs oder Kraftflussverlaufs in dem Beplankungsfeld des herzustellenden Bauteils bereichsweise kurvenförmig verlaufen. Insbesondere verlaufen die Fasern zumindest abschnittsweise entlang von Spannungslinien, die sich im Betrieb des herzustellenden Bauteils mit der Anordnung aus Beplankung und Primärbauteil ergeben. Diese Spannungslinien bzw. Fasern verlaufen insbesondere ausgehend von einer Längsrichtung des Beplankungsfelds bzw. des Bauteils mit einer Krümmung, bei der die Fasern sich zunehmend in Richtung der Längsrichtung des Primärbauteils orientieren, die quer zur Längsrichtung des Beplankungsfelds bzw. Bauteils verläuft und die das Primärbauteil an der Stelle hat, an der die fiktive Verlängerung der Längserstreckung gemäß der erstgenannten Längsrichtung der Fasern auf das Primärbauteil trifft. Dieser Spannungslinien-Verlauf kann in der in Längsrichtung des Beplankungsfelds bzw. Bauteils gesehen auf beiden Seiten des Primärbauteils gegeben sein.
In einem weiteren Arbeitsschritt wird zur Ausbildung des Primärbauteils zumindest eine Lage eines Textil-Halbzeugs, die einschichtig oder mehrschichtig sein kann, auf das gehärtete und z. B. vorgehärtete Prepreg-Halbzeug auf dem gehärteten Beplankungsfeld angeordnet. Danach erfolgt ein Tränken des Textil-Halbzeugs mit Matrixmaterial. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Härten der Baugruppe aus bereits gehärtetem Prepreg-Halbzeug und Textil-Halbzeug.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Aushärten des FVW-Bauteils also in zwei Aushärtschritten, wobei in einem ersten Schritt das Prepreg-Halbzeug und in einem zweiten Schritt das Textil-Halbzeug mit oder ohne dem bereits gehärteten Prepreg-Halbzeug gehärtet wird, so dass zwischen dem Beplankungsfeld und dem Verstärkungsteil eine hohe Laminatqualität z. B. ohne Bildung von Gaseinschlüssen erreicht wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere die hohen Anforderungen an die Bauteil-Qualität von Bauteilen für Flugzeuge, wie beispielsweise Porenarmut, Faservolumengehalt und innere Laminatqualität erfüllt werden. Weiterhin vorteilhaft ist, dass der Lagenaufbau der Verstärkungsteile topologieorientiert mit einem an den Kraft- und Spannungsverlauf angepassten Faserwinkelverlauf auf das Beplankungsfeld aufgebracht werden kann. Dadurch werden die Verstärkungsfasern zumindest teilweise kraft- und spannungsgewichtet aufgebracht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als Prepreg-Halbzeug ein CFK-Prepreg-Halbzeug, insbesondere ein unidirektionales CFK-Prepreg-Halbzeug verwendet.
Die Fasern des Prepreg-Halbzeugs können zumindest teilweise kurvenförmig und abschnittsweise entlang von Spannungslinien in der Beplankung des zerzustellenden Bauteils verlaufen, die im Einsatz desselben mit Beplankung und Primärbauteil auftreten.
Das Prepreg-Halbzeug kann zur Ausbildung des Beplankungsfelds mittels einer Fiber-Placement-Anlage auf die Werkzeugform aufgebracht werden. Insbesondere durch den Einsatz derartiger automatischer Faserlegevorrichtungen mit einem oder mehreren verfahrbaren Auftragsköpfen mittels denen ein Prepreg-Halbzeug, beispielsweise ein unidirektionales CFK-Prepreg-Band (UD-CFK-Prepreg-Band) auf eine Arbeitsoberfläche einer Werkzeugform aufgebracht wird, ergeben sich im Bereich der Fertigung kürzere Durchlaufzeiten mit einer höheren Auslastung des Fertigungspotentials und daraus resultierend verringerte Herstellungskosten der Verbundwerkstoffprodukte. Die durch manuelle Arbeiten bedingten Nebenzeiten können bei hoher Fertigungsqualität auf ein Minimum reduziert werden.
Das Prepreg-Halbzeug kann insbesondere in einem Autoklaven ausgehärtet werden. Die Aushärtung erfolgt vorzugsweise nach einem vorbestimmten Temperatur- und Vakuumverlauf unter Druck in dem Autoklaven. Die Prozessparameter können hierbei anhand der Werkstoffwerte des Prepreg-Harzes eingestellt und optimiert werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Abhängigkeit von den Werkstoffkennwerten des Injektions-Harzes zu berücksichtigt wird, um ein festigkeits- und gewichtsoptimiertes Bauteil zu erreichen.
Das Textil-Halbzeug wird bezüglich der Längsachse des Beplankungsfelds vorzugsweise mit Fasern auf das gehärtete Prepreg-Halbzeug aufgebracht, die zumindest abschnittsweise in der Richtung von Spannungsverläufen des im späteren Einsatz befindlichen Bauteils verlaufen.
Überlappverbindungen und Umfangsstöße können durch ensprechendes Auflegen des Textil-Halbzeugs vorgesehen werden. Dadurch ist es möglich die Anzahl herkömmlicher Verbindungselemente, wie beispielsweise Längs- und Umfangsniete, zu reduzieren.
Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird mit dem Textil-Halbzeug zumindest ein Doppler oder eine Doppleranordnung auf dem Beplankungsfeld ausgebildet. Der zumindest eine Doppler kann flächig, als Flächendoppler (Patch) ausgebildet, auf das Beplankungsfeld aufgebracht warden. Unter einem Flächendoppler wird in diesem Zusammenhang insbesondere eine auf das Beplankungsfeld aufgebrachte Verstärkungsauflage bei auf dem Beplankungsfeld zu fixierenden Primärbauteile hoher Steifigkeit, insbesondere für Fenster- oder Türrahmen, verstanden. Die Doppler werden insbesondere als auf der Innenseite der Flugzeughaut angeordnete Rissbremsen verwendet. Tritt im Einsatz des herzustellenden Bauteils ein Riss in der Außenhaut des Bauteils auf und pflanzt sich dieser fort, wird dieser – bei einer entsprechenden Ausbildung und Anordnung der Doppler – nur bis zu dem Bereich der Außenhaut mit Doppler und nicht mehr weiter fortschreiten. Dadurch kann die Schadenstoleranz derartiger Strukturen verbessert und die Entdeckung der Beschädigung des Bauteils bei einer Sichtinspektion erleichtert werden.
Vorzugsweise wird das zumindest eine Textil-Halbzeug mindestens abschnittsweise zwischen dem Halbzeug für das Beplankungsfeld und dem Halbzeug für das zumindest eine Primärbauteil auf dem Beplankungsfeld aufgebracht. Dadurch kann der Steifigkeitsunterschied zwischen der Steifigkeit der Primärbauteile und der Steifigkeit des Beplankungsfeld angeglichen und Steifigkeitssprünge zumindest minimiert werden.
Die zumindest eine Lage aus Textil-Halbzeug kann mittels einer Fertigungsvorrichtung, beispielsweise einer oder mehreren Schablonen, auf dem Beplankungsfeld positioniert werden.
Die Primärbauteile oder Hinterbauteile der Beplankung des herzustellenden Bauteils können Längsspante (Stringer), Querspante und/oder Rahmenteile, wie z. B. Tür- oder Fensterrahmen, sein. In entsprechender Weise wird das Textil-Halbzeug auf dem Prepreg-Halbzeug zur Ausbildung des Beplankungsfelds angeordnet. Das Textil-Halbzeug zur Ausbildung des Primärbauteils wird insbesondere vor dem Tränken desselben auf dem Beplankungsfeld angeordnet. Das Textil-Halbzeug zur Ausbildung des Primärbauteils wird insbesondere durch den zweiten Aushärteschritt, auf dem Beplankungsfeld fixiert.
Das Prepreg-Halbzeug zur Ausbildung des Beplankungsfelds kann insbesondere zumindest einen Ausschnitt aufweisen, aus dem eine Öffnung des herzustellenden Bauteils, wie z. B. einen Fenster- oder Türausschnitt, gebildet wird. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Textil-Halbzeug zur Ausbildung des Primär- oder Verstärkungsteils derart auf das Prepreg-Halbzeug aufgebracht wird, dass dieses zumindest abschnittsweise entlang eines Randabschnitts oder des Rands der Öffnung verläuft. Dadurch kann eine gewichtsoptimierte Verstärkung des Beplankung-Randbereichs des Ausschnitts oder der Öffnung erreicht werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das zumindest eine Textil-Halbzeug durch seine räumliche Anordnung auf dem Prepreg-Halbzeug als Verstärkungsprofil eines Beplankungsfelds ausgebildet, insbesondere um Biegekräfte des Beplankungsfelds aufzunehmen. Das Textil-Halbzeug kann hierbei während der Herstellung des Bauteils zumindest abschnittsweise von einem oder mehreren abnehmbaren Stützprofilen stabilisiert oder fixiert werden.
Die erfindungsgemäß zur Herstellung der Verstärkungsprofile verwendeten textilen Halbzeuge können weitgehend automatisiert und damit kostengünstig hergestellt werden. Das Textil-Halbzeug wird vorzugsweise aus zumindest einem textilen Gebilde aus Kohle-, Glas- und/oder Aramidfasern ausgebildet und mittels Nähen, Flechten, Weben, Sticken und/oder Kleben vorgefertigt. Insbesondere kann das Textil-Halbzeug in Form eines Gewebes, Geleges, Multiaxialgewebes, Gestrickes, Gewirkes und/oder Geflechts auf dem Beplankungsfeld angeordnet werden. Das Textil-Halbzeug wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels einem RTM-Prozess (Resin Transfer Moulding-Prozess) getränkt. Dabei kann ein Vakuum-Aufbau für die Harz-Injektion vorgesehen sein.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Viskosität des Matrixmaterials derart eingestellt wird, dass ein gefordertes Faserharzverhältnis, insbesondere im Bereich von 60/40 ± 15%, erreicht wird. Die Viskosität des verwendeten Matrixmaterials liegt insbesondere bei Nil = 10^5 m Pas ± 20%. Als Matrixmaterial zur Tränkung des Faser-Halbzeugs wird beispielsweise ein Epoxidharz verwendet.
Zur Aufnahme von überschüssigem Matrixmaterial kann zusätzlich oder alternativ zu der Viskositätseinstellung ein Vliesmaterial in die Werkzeugform eingebracht warden. Die Vliese nehmen überflüssige Harzanteile auf, um das Faserharzverhältnis einzuhalten und verhindern negative Eigenschaften durch zuviel injizierte Harzmengen.
Die Aushärtung der Kombination des Prepreg-Halbzeugs für das Beplankungsfeld und des darauf angeordneten Textil-Halbzeugs wird vorzugsweise in einem Autoklaven durchgeführt. Die Aushärtung erfolgt vorzugsweise nach einem vorbestimmten Temperatur- und Vakuumverlauf unter Druck in dem Autoklaven, insbesondere in Abhängigkeit der Werkstoffkennwerte des verwendeten Injektions-Harzes. Die Prozessparameter können hierbei anhand der Werkstoffwerte des Injektions-Harzes eingestellt und optimiert werden. Dabei kann davon abgesehen werden, eine Abhängigkeit des Temperatur- und/oder Vakuumverlaufs und/oder der Werkstoffwerte von den Werkstoffkennwerten des Prepreg- Harzes zu berücksichtigen, so dass ein festigkeits- und gewichtsoptimiertes Bauteil erreicht wird.
Bei der genannten Übereinstimmung der Verläufe von Fasern und Spannungslinien bei Prepreg- und/oder textilem Halbzeug und/oder Verbänden wird in diesem Zusammenhang insbesondere eine Abweichung von 10% zugelassen. D. h. in diesem Fall kann sich der Richtungswinkel des Faserverlaufs um 10% von dem Richtungswinkel des Spannungsverlaufs, jeweils bezogen auf die Beplankungs- oder Bauteil-Längsrichtung, unterscheiden. Der Abschnitt des Faserverlaufs mit dieser mit zugelassener Abweichung vorgesehenen Übereinstimmung kann insbesondere 5% der Länge des jeweiligen Halbzeugs lang sein. Als „Einsatz" wird in diesem Zusammenhang insbesondere ein Hauptlastfall des Bauteils angesehen, also z. B. bei einem Flugzeugrumpfteil ein bei Start, Landung und/oder Reiseflug anforderungsgemäß auftretender typischer Hauptlastfall für das Gesamtflugzeug.
Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte FVW-Bauteil kann insbesondere ein Rumpfsegment eines Flugzeugs mit einer Türrahmen- oder Fenstereinheit sein, das ein Beplankungsfeld, das aus einem Prepreg-Halbzeug gebildet ist, und ein darauf gelegenes Primärbauteil oder Verstärkungsteil, das aus einem Textil-Halbzeug gebildet ist, aufweist, wobei das Textil-Halbzeug mit Matrixmaterial getränkt und ausgehärtet wurde.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
1 eine Darstellung eines Ausschnitts eines FVW-Bauteils gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit den verwendeten Materialien und
2 eine Darstellung eines Ausschnitts eines FVW-Bauteils gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Aufgrund des Vorsehens zumindest eines Primär-Bauteils auf der Beplankung ergeben sich beim betrieblichen Einsatz des herzustellenden Bauteils mit dem Auftreten dementsprechender äußerer Kräfte in der Beplankung – wegen der Verbindung des Primär-Bauteils 8, 12, 14 mit der Beplankung 2 – abschnittsweise kurvenförmige Spannungslinien. Bei der erfindungsgemäßen Herstellung des Bauteils 1 erfolgt zunächst ein Aufbringen eines Prepreg-Halbzeugs 4 auf eine Werkzeugform zur Ausbildung der Beplankung oder des Beplankungsfelds 2, wobei in dem Prepreg-Halbzeug 4 Fasern entsprechend eines angenommenen Kraftfluss- oder Spannungslinien-Verlaufs in dem Beplankungsfeld 2 beim Einsatz des herzustellenden Bauteils 1 bereichsweise krummlinig verlaufen sowie ein Härten des Prepreg-Halbzeugs 4. Das Prepreg-Halbzeug 4 weist ausreichend lange Fasern auf, die den Spannungslinien zumindest abschnittsweise folgen, so dass die Fasern abschnittsweise kurvenförmig verlaufen. Die Faserlänge kann auch wesentlich kürzer als die jeweils betrachtete Spannungslinie sein und die Spannungslinie durch mehrere hintereinander angeordnete Fasern des Prepreg-Halbzeugs 4 nachgebildet werden.
Zur Ausbildung des Primär-Bauteils 8, 12, 14 auf der Beplankung 2 erfolgt ein Aufbringen von Lagen eines Textil-Halbzeugs 10 auf das gehärtete Prepreg-Halbzeug 4 zur Ausbildung des Primärbauteils 8, 12, 14, ein Tränken des Textil-Halbzeugs 10 mit Matrixmaterial und ein Härten der Baugruppe aus vorgehärtetem Prepreg-Halbzeug 4 und Textil-Halbzeug 10.
Optional können zusätzlich zumindest ein Textil-Halbzeug als Verband, wie ein Längsverband 22, Umfangsverband 24 und Schubverband 26, zur Verstärkung des Bauteils auf das Textil-Halbzeug aufgelegt und mit Herz getränkt werden, so dass dann ein Härten der Baugruppe aus vorgehärtetem Prepreg-Halbzeug 4, dem Textil-Halbzeug 10 zur Ausbildung des Primärbauteils 8, 12, 14 und dem Textil-Halbzeug 22, 24, 26 zur Ausbildung zumindest eines Verbandes erfolgt.
Generell können erfindungsgemäß auf in Richtung der Längsachse 20 des Bauteils 1 gesehen und quer zur Längsachse 20 des Bauteils 1 gesehen auf jeder Seite eines Primär-Bauteils 8, 12, 14 und insbesondere eines eine Ausnehmung 16 umgebenden Primär-Bauteils 8, 12, 14 zumindest ein Längsverband 22, Umfangsverband 24 und/oder Schubverband 26 angeordnet werden. Ein Längsverband 22 weist dabei Fasern auf, die beim entsprechenden Auflegen desselben in der Längsrichtung 20 verlaufen und ein Umfangsverband 24 weist dabei Fasern auf, die beim entsprechenden Auflegen desselben quer zur Längsrichtung 20 oder in Umfangsrichtung des Bauteils 1 verlaufen. Die Schubverband 26 weist dabei Fasern auf, die beim entsprechenden Auflegen desselben in einem Winkel zwischen 15 und 75 Grad zur Längsrichtung 20 als auch in einem Winkel zwischen 15 und 75 Grad zur Umfangsrichtung des Bauteils 1 verlaufen. Bei der Verwendung mehrerer Verbände 22, 24, 26 können sich Verbände kreuzen. In speziellen Anwendungen kann dadurch bei zu erwarteten Spannungsverläufen eine zusätzliche Stabilisierung und Festigkeit des Bauteils 1 erreicht werden.
Die Verbände 22, 24, 26 sind in den 1 und 2 schematisch als Strichlinien zur Darstellung ihrer Längsrichtungen gezeichnet, da diese eine längliche Formgebung haben, jedoch haben die Verbände eine je nach dem Anwendungsfall vorgesehene Breite, die in den Figuren nicht wiedergegeben ist. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, in den Verbänden 22, 24, 26 Fasern vorzusehen, die abschnittsweise in Richtung von Spannungsverläufen verlaufen.
Dabei können auch in Richtung zur Längsachse 20 des Bauteils 1 gesehen und quer zur Längsachse 20 des Bauteils 1 gesehen auf jeder Seite eines Primär-Bauteils 8, 12, 14 und insbesondere eines eine Ausnehmung 14 umgebenden Primär-Bauteils 8, 12, 14 mehrere Längsverbände 22, Umfangsverbände 24 und/oder Schubverbände 26 angeordnet werden, deren Längsrichtungen insbesondere zumindest abschnittsweise parallel oder winklig zueinander verlaufen können. Dabei können weiterhin insbesondere die Umfangsverbände 24 und Schubverbände 26 von derselben oder von ähnlicher Gestalt sein.
Textil-Halbzeuge zur Ausbildung von Primär-Bauteilen 8, 12, 14 und optional Textil-Halbzeuge oder Doppler zur Verwendung als Längsverbände 22, Umfangsverbände 24 und Schubverbände 26 werden auf das zur Ausbildung einer Beplankung 2 vorgesehene und zuvor gehärtete Prepreg-Halbzeug gelegt. Die bei der Herstellung des Bauteils 1 auf dem Prepreg-Halbzeug aufgelegten Längsverbände 22, Umfangsverbände 24 und Schubverbände 26 sind ein- oder mehrschichtige Textil-Halbzeuge jeweils länglicher Form, die Fasern aufweisen, die dem Verlauf von beim Einsatz der herzustellenden Bauteils 1 in der Beplankung 2 entstehenden Spannungslinien, die dieselben wie die vorgenannten oder weitere sein können, in der beschriebenen Art folgen.
Die Form des Zuschnitts der Längsverbände 22, Umfangsverbände 24 und Schubverbände 26 kann der Form der Spannungslinien entsprechen, d. h. länglich gebildet und eine abschnittsweise konstante Breite über die Längserstreckung haben, und eine gerade und/oder kurvenförmige Längserstreckung aufweisen. Die Verbände, d. h. die Längsverbände 22, Umfangsverbände 24 und Schubverbände 26 werden derart auf das gehärtete Prepreg-Halbzeug aufgelegt, dass die Faserverläufe der Verbände den wesentlichen beim Bauteil 1 zu erwartenden Spannungsverläufen entsprechen und in einem vorbestimmten Weise übereinstimmen. Da die in der Beplankung 2 des Bauteils 1 bei dessen Einsatz zu erwartenden Spannungsverläufe wegen der Anordnung eines Primärbauteils 8, 12, 14 auf der Beplankung 2 in der Beplankung im Bereich des Primär-Bauteils 1 abschnittsweise kurvenförmig verlaufen, verlaufen auch die Fasern im Textil-Halbzeug der Verbände 22, 24, 26 vorzugsweise kurvenförmig, d. h. die Faserwinkel, d. h. die Winkel der Längsrichtung dieser Fasern gegenüber einer konstanten Referenzrichtung ändern sich im Verlauf der Längsrichtung der Fasern gesehen.
Durch die Aufbringung der Verbände 22, 24, 26 auf das Textil-Halbzeug für die Beplankung 2 wird das zweistufige Herstellungsverfahren mit dem Auflegen und Härten der Beplankung 2 und dem anschließenden Aufbringen des Textil-Halbzeugs für das Primär-Bauteil 8, 12, 14 mit einer weiteren Härtungsphase auf vorteilhafte Weise erweitert, da das Bauteil 1 gezielt an Hand der im Bauteil 1 auftretenden Spannungslinien verstärkt wird. Auf diese Weise wird die Festigkeit und Stabilität des Bauteils 1 bei optimalem Gewicht verbessert.
Unter dem Begriff Längsrichtung eines Verbandes 22, 24, 26 wird die Längsrichtung der Fasern im jeweiligen Verband verstanden, die eine positionsabhängige und dabei konstante oder nicht konstante Orientierung haben können. Die Bauteil-Längsrichtung oder -Längsachse 20 ergibt sich aus der Form des herzustellenden Bauteils 1. Wenn dieses insgesamt länglich gebildet ist, verläuft die Bauteil-Längsrichtung in der Längserstreckung des Bauteils. Für den Fall, dass das Bauteil 1 ein Flugzeug-Rumpf oder Flugzeug- Rumpfteil ist, verläuft die Bauteil-Längsrichtung in Richtung der Rumpf-Längsachse. Für den Fall, dass mehrere Ausnehmungen 16 in der Beplankung 2 vorgesehen sind, kann die Längsrichtung die Richtung sein, in der die Ausnehmungen 16 hintereinander angeordnet sind.
1 zeigt ein Faserverbundwerkstoff(FVW)-Bauteil 1 mit den für dessen Herstellung relevanten Merkmalen. Das Bauteil 1 weist ein Beplankungsfeld 2 auf, das insbesondere ein Teil eines Flugzeugrumpf-Beplankungsfeldes sein kann, das eine Außenhaut eines Flugzeugs ausbildet. Das Beplankungsfeld 2 ist aus einem Prepreg-Halbzeug 4 gebildet. Auf einer Innenfläche 6 des Beplankungsfelds 2 sind Primärbauteile oder Verstärkungsteile 8 in Form schematisch angedeuteter Querspante 12 und Längsspante 14 (Stringer) vorgesehen, die aus Textilen-Halbzeugen 10 hergestellt sind. Das Bauteil 1 in der dargestelten Ausführungsform hat ein Beplankungsfeld 2 mit einem rechteckigen Fensterausschnitt 16 mit abgerundeten Eckbereichen 18 sowie auf das Beplankungsfeld 2 aufgebrachte und neben dem Fensterausschnitt 16 als Hinterbau-Primärbauteile angeordnete Querspante 12 und Längsspante 14. Weiterhin können zusätzliche Rahmenelemente, die nicht dargestellt sind, angeordnet sein.
Zur Ausbildung des Hautlagenaufbaus des Beplankungsfelds 2 wurde ein Prepreg-Halbzeug 4 auf eine nicht dargestellte Werkzeugform aufgebracht und anschließend ausgehärtet. Als Prepreg-Halbzeug 4 wurde ein CFK-Prepreg verwendet, das Fasern aufweist, die entsprechend der Spannungsverläufe in der Beplankung 2 des herzustellenden Bauteils 1, das mit Primärbauteilen 8, 12, 14 versehen ist, bereichsweise krummlinig verlaufen und die insbesondere zueinander unterschiedliche Faserverläufe haben. D. h. die Faserwinkel, also die Winkel der Längsrichtung dieser Fasern gegenüber einer Referenzrichtung ändern sich im Verlauf der Längsrichtung der Fasern gesehen. Dabei sind die Verläufe der Fasern derart vorgesehen, dass die Fasern zumindest abschnittsweise entlang von Kraft- oder Spannungslinien verlaufen, die sich im Betrieb des herzustellenden Bauteils 1 mit einer Beplankung und zumindest einem Primärbauteil 8, 12, 14 ergeben. Diese Kraftlinien bzw. Fasern verlaufen insbesondere ausgehend von einer Längsrichtung des Beplankungsfelds mit einer Krümmung, bei der die Fasern sich zunehmend in Richtung der Längsrichtung des Primärbauteils 8, 12, 14 orientieren, die das Primärbauteil 8, 12, 14 an der Stelle hat, an der die fiktive Verlängerung der Längserstreckung gemäß der erstgenannten Längsrichtung der Fasern auf das Primärbauteil 8, 12, 14 trifft. Je nach der Gestaltung des Beplankungsfelds 2 und/oder von Primärbauteilen 8, 12, 14 kann beispielsweise ein innendruckdimensionierter Lagenaufbau mit einer Faserwinkelfolge von 10°/30°/60° (S13) oder ein schubdimensionierter Lagenaufbau mit einer Faserwinkelfolge von 30°/60°/10° (S18) bezüglich der Längsachse 20 des Bauteils 1 vorgesehen sein.
Das Prepreg-Halbzeug 4 kann zur Herstellung des Beplankungsfelds 2 mittels einer Fiber-Placement-Anlage auf die Werkzeugform aufgebracht werden, um Fasern mit vorgegebenen Orientierungen vorzusehen. Dadurch können die durch manuelle Arbeiten bedingten Nebenzeiten bei hoher Fertigungsqualität auf ein Minimum reduziert werden.
Das aufgebrachte Prepreg-Halbzeug 4 wird zur Herstellung des Beplankungsfelds 2 anschließend nach einem vorbestimmten Temperatur- und Druckverlauf in einem Autoklaven gehärtet.
In einem weiteren Arbeitsschritt wird eine ein- oder mehrschichtige Lage aus Textil-Halbzeug 10 auf dem gehärteten Beplankungsfeld 2 angeordnet, wobei dieses vorzugsweise zumindest teilweise Faserverläufe aufweist, die in Richtung von Kraft- und Spannungsverlauf im Primärbauteil 8, 12, 14 beim Einsatz des Gesamt-Bauteils 1 verlaufen.
Das Textil-Halbzeug 10 kann aus zumindest einem textilen Gebilde aus Kohle-, Glas- und/oder Aramidfasern ausgebildet und mittels Nähen, Flechten, Weben, Sticken und/oder Kleben vorgefertigt sein. Vorzugsweise wird das Textil-Halbzeug 10 in Form eines Gewebes, Geleges, Multiaxialgewebes, Gestrickes, Gewirkes und/oder Geflechts auf dem Beplankungsfeld 2 angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden Textil-Halbzeuge 10 als Doppler in Form von Längsverbänden 22, Umfangsverbänden 24 und Schubverbänden 26 auf dem Beplankungsfeld 2 aufgebracht, so dass eine das Beplankungsfeld 2 integral verstärkende Doppleranordnung entsteht.
Die als Längsverbände ausgebildeten Doppler 22 weisen insbesondere Längskraftfluss-Fasern auf und die Längsverbände oder Fasern derselben erstrecken sich abschnittsweise parallel zu der Längsachse 20 des Bauteils bzw. des Beplankungsfelds 2 an dem Bauteil. Wenn das Bauteil 1 ein Rumpf oder Rumpf-Segment eines Flugzeugs ist, sind Längsverbände am Beplankungsfeld vorgesehen, die im verbauten Zustand in der Rumpf-Längsrichtung verlaufen. Bei dem Vorsehen eines Fensterausschnitts folgen die Längsverbände 22 in ihrer Längsrichtung dem Verlauf von Kraft- und Spannungslinien, die in Längsrichtung des Bauteils und beabstandet von der Kontur der Ober- bzw. Unterseite des Fensterausschnitts 16 verlaufen: Die Kraft- und Spannungslinien und die Längsverbände verlaufen somit ausgehend von einem ersten Abschnitt, der bzw. dessen Fasern in Richtung der Längsachse des Bauteils verläuft bzw. verlaufen, stromlinienförmig um den Fensterausschnitt 16 herum. Vorzugsweise verläuft der in der Längsachse des Bauteils verlaufende Längsverband, der quer zu der Längsachse gesehen auf der Höhe der Quererstreckung des Fensterausschnitts 16 verläuft, in einem größeren Abstand in der Längsrichtung gesehen vor dem Fensterausschnitt geradlinig, ist in der Nähe des Fensterausschnitts kurvenförmig und verändert dabei seine Richtung derart, dass dieser stromlinienförmig den Fensterausschnitt 16 umläuft. In seiner Längsrichtung gesehen kann der Längsverband in einem Abschnitt oder Mittelbereich 28 entlang des Fensterausschnitts 16 geradlinig oder kurvenförmig verlaufen. Hinter der quer zur Längsachse 20 des Bauteils 1 verlaufenden Mittelachse des Fensterausschnitts verläuft der Längsverband dann vorzugsweise symmetrisch zur Mittelachse des Fensterausschnitts 16 in der zuvor beschriebenen Weise. Somit verlängert sich der Längsverband in seiner Längsrichtung von dem genannten ersten Abschnitt aus über einen kurvenförmigen Abschnitt und den Mittelbereich 28 wiederum über einen Krümmungsabschnitt 30 und geht dann vorzugsweise in einen geradlinigen Längsabschnitt 32 über.
Bei der Anwendung der Erfindung auf ein Bauteil 1, das ein Flugzeugrumpf ist und dessen Ausnehmungen 16 Fensterausschnitte sind, erstrecken sich Längsverbände 22 oder Fasern derselbeninsbesondere entlang eines Bereichs, in dem mehrere in der Längsachse 20 des Flugzeugrumpfes hintereinander angeordnete Fenster gelegen sind. Vorzugsweise verläuft der Umfangsverband symmetrisch zu der z. B. in der Längsachse des Bauteils 1 verlaufenden Mittelachse des Fensterausschnitts 16. Der Umfangsverband verläuft in der Längsachse des Bauteils gesehen außerhalb der Ausnehmung 16 in der Umfangsrichtung des herzustellenden Bauteils 1 bzw. Rumpfteils oder quer zu dessen Längsachse und auf die Ausnehmung 16 zu, und ab einem Abstand zur Ausnehmung 16 kurvenförmig, um der Ausnehmung 16 auszuweichen oder diese stromlinienförmig zu umgehen, d. h. der Umfangsverband erstreckt sich in einer Richtung, mit der sich der Umfangsverband 24 von der in Umfangrichtung des Bauteils verlaufenden Mittelachse der Ausnehmung 16 weg und in eine Richtung bewegt, in der der Umfangsverband 26 die Ausnehmung 16 umgeht. Im weiteren Verlauf des Umfangsverbands 24 in der Umfangsrichtung des Bauteils 1 verläuft dieser entlang der Ausnehmung 16 an dieser vorbei, und dabei vorzugsweise abschnittsweise geradlinig. Weiterhin können Doppler 24 als Textil-Halbzeuge, die als Umfangsverbände 22 ausgeführt sind, Kraftflussfasern in der Umfangsrichtung des fertigen Bauteils 1 bzw. des Rumpfes oder Rumpfsegments (Rumpfteils) aufweisen, die sich abschnittsweise quer oder in einem Winkel α von 90° ± 15% zu der Längsachse 20 des Bauteils 1 und somit des Beplankungsfeldes 2 erstrecken. Der Verlauf des Umfangsverbands 24 um eine in der Beplankung 2 vorhandenen oder vorgesehenen Ausnehmung 16 ist also stromlinienförmig, so dass der Umfangsverband 24 um die Ausnehmung 16 herum verläuft.
Im Bereich der Ausnehmung 16 oder eines Fensterausschnitts 16 folgen somit die Umfangsverbände 24 oder Fasern derselben in Bezug auf die z. B. quer zur Längsachse 20 des Bauteils 1 verlaufenden Mittelachse der Ausnehmung 16 beidseitig der Ausnehmung 16 und entsprechend dem Kraft- und Spannungsverlauf beabstandet von der Kontur von Seitenbereichen 34 der Ausnehmung 16, so dass die Verbände einen Mittenabschnitt 36 aufweisen, der beidseitig über jeweils einen Krümmungsabschnitt 38 in einen Umfangsabschnitt 40 übergeht. Die Krümmungsabschnitte 38 sind derart als Radien ausgebildet, dass die Mitten- und Umfangsabschnitte 36, 40 benachbarter Umfangsverbände 24 abschnittsweise parallel zueinander verlaufen und die Längsverbände 22 im Bereich der Krümmungsabschnitte 30 abschnittsweise überdecken.
Die weiterhin vorgesehenen, als Schubverbände 26 ausgebildeten Doppler 26 sind beabstandet zu den vier Eckbereichen 18 des Fensterausschnitts 16 angeordnet, wobei diese Schubfasern aufweisen können, die zur Übertragung von Schubkräften und Schubspannungen in einem Winkel β von ±45° ±15° zu der Längsachse 20 des Bauteils 1 oder Rumpfs bzw. des Beplankungsfeldes 2 verlaufen. Die Schubverbände 26 oder Fasern derselben können sich geradlinig neben den Umfangsverbänden 24 erstrecken und die Längsverbände 22 jeweils im Bereich von deren Krümmungsabschnitten 30 abschnittsweise überdecken. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist erstrecken sich die außerhalb der Ausnehmung verlaufenden Schubverbände 26 in der Längsachse 20 des Bauteils 1 gesehen von einer Längsachsenposition, die auch das Innere der Ausnehmung 16 aufweist bis zu einer Längsachsenposition, die von dort aus gesehen jenseits des Halbzeugs für das Primärbauteil 8, 12, 14 gelegen ist.
Die beschriebenen Doppler 22, 24, 26 sind flächig und als Flächendoppler ausgebildet auf das Beplankungsfeld 2 aufgebracht. Die Positionierung der Doppler 22, 24, 26 auf dem Beplankungsfeld 2 erfolgt bei einem erfindungsgemäßen Verfahren mittels einer nicht dargestellten Fertigungsvorrichtung unter Verwendung mehrerer Schablonen. Dadurch wird eine gewichtsoptimierte Verstärkung des Fensterausschnitts 16 erreicht. Die Doppler 22, 24, 26 werden abschnittsweise zwischen dem Beplankungsfeld 2 und den Primärbauteilen 12 auf das Beplankungsfeld 2 aufgebracht, wobei die Textil-Halbzeuge für die Primärbauteile 12 insbesondere vor dem Tränken des Textil-Halbzeugs 10 auf dem Beplankungsfeld 2 angeordnet werden.
Das Textil-Halbzeug 10 wird anschließend mittels einem RTM-Prozess (Resin Transfer Moulding-Prozess) mit Matrixmaterial getränkt, wobei vorzugsweise ein Vakuum-Aufbau für die Harz-Injektion vorgesehen wird. In der Injektionsphase wird ein Teilvakuum in der Werkzeugform angelegt und die Textil-Halbzeuge 10 mit dem über eine nicht dargestellte Zufuhrleitung zugeführten Injektionsharz getränkt. Eine zugeordnete Harz-Vorratskammer und Fördermittel zur Zuführung des Harzes sind in der Figur nicht dargestellt. Als Matrixmaterial zur Tränkung des Faser-Halbzeugs 10 wird ein Epoxidharz verwendet. Die Viskosität des Harzes wird derart eingestellt, dass ein gefordertes Faserharzverhältnis, insbesondere im Bereich von 60/40 ±15%, erreicht wird. Die Viskosität des verwendeten Matrixmaterials liegt insbesondere bei Nü = 10^5 m Pas + 20%.
Zur Aufnahme von überschüssigem Matrixmaterial kann zusätzlich oder alternativ zu der Viskositätseinstellung ein Vliesmaterial in die Werkzeugform eingebracht wird. Die Vliese nehmen überflüssige Harzanteile auf, um das Faserharzverhältnis einzuhalten und verhindern negative Eigenschaften durch zuviel injizierte Harzmengen. Stellen mit Harzansammlungen, insbesondere in den Eckbereichen 18 der Fensterrahmen, können dadurch verhindert werden.
Anschließend wird das FVW-Bauteil 1 gehärtet oder ausgehärtet. Die Aushärtung des auf dem Beplankungsfeld 2 angeordneten Textil-Halbzeugs 10 kann Vakuum-unterstützt in einem Autoklaven bei vorbestimmtem Temperatur-, Druck- und Vakuumverlauf in Abhängigkeit der Werkstoffkennwerte des Injektions-Harzes durchgeführt werden. Das heißt, erfindungsgemäß erfolgt das Aushärten des FVW-Bauteils in zwei Härtungsschritten, wobei in einem ersten Schritt das Prepreg-Halbzeug 4 und in einem zweiten Schritt das getränkte Textil-Halbzeug 10 zusammen mit dem vorgehärteten Prepreg-Halbzeug 4 gehärtet wird, so dass zwischen dem Beplankungsfeld 2 und den Verstärkungsteilen 8 eine hohe Laminatqualität erreicht wird. Dadurch sind hohe Anforderungen an die Bauteilqualität von Luftfahrtbauteilen, wie beispielsweise Porenarmut, Faservolumengehalt und innere Laminatqualität erfüllbar. Weiterhin vorteilhaft ist, dass der Lagenaufbau der Verstärkungsteile 8 auf dem Beplankungsfeld 2 topologieorientiert mit einem an den Kraft- und Spannungsverlauf angepassten Faserwinkelverlauf erfolgt.
Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Textil-Halbzeug 10 räumlich ausgebildet, insbesondere um Biegekräfte des Beplankungsfelds 2 aufzunehmen. Das Textil-Halbzeug 10 wird hierbei während der Herstellung des FVW-Bauteils 1 abschnittsweise von abnehmbaren Stützprofilen fixiert.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Beplankungsfeld 2, das gegenüber dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einen etwa ovalen Fensterausschnitt 42 aufweist. Aufgrund des Kraft- oder Spannungsverlaufs im Bereich des näherungsweise runden Fensterausschnitts 42 werden in diesem Anwendungsfall keine Längsverbände, sondern Umfangsverbände 24 und Schubverbände 26 auf dem Beplankungsfeld 2 aufgelegt.
Dabei werden bei diesem Anwendungsfall quer zur Längsachse des Bauteils bzw. Rumpfteils gesehen auf jeder Seite jeweils ein Doppler als Umfangsverband 24 auf das Beplankungsfeld 2 aufgelegt, wobei die Längsrichtung abschnittsweise kurvenförmig und dabei quer zur Längsachse des Bauteils bzw. Rumpfteils verläuft. Die Umfangsverbände 24 erstrecken sich quer und entsprechend des Kraftflussverlaufs im Bauteil in einer vorbestimmten Entfernung vorzugsweise abschnittsweise geradlinig z. B. in einem Winkel von etwa 90° zu der Längsachse 20 des Bauteils bzw. des Beplankungsfeldes 2. Von diesem von der Ausnehmung entfernt liegenden Bereich des Umfangsverbands aus, der in Bezug auf die Längachse 20 des Bauteils auf beiden Seiten der Ausnehmung vorhanden ist, verläuft jeder Umfangsverband 24 entsprechend dem Kraft- und Spannungsverlauf des Bauteils beabstandet von der Kontur des Fensterausschnitts 42 an diesem stromlinienförmig vorbei. Somit weisen die Umfangsverbände 24 jeweils zwei von der Ausnehmung entfernt liegende Bereiche, die in Bezug auf die Bauteil-Längsachse 20 einander gegenüber liegen, und einen zwischen diesen Bereichen liegenden Mittenabschnitt 36 auf, wobei der auf beiden Seiten vorliegende Übergang von dem von der Ausnehmung entfernt liegenden Bereich zu dem Mittenabschnitt 36 über jeweils einen Krümmungsabschnitt 38 mit einem Krümmungswendepunkt erfolgt.
Weiterhin werden Doppler in Form von Schubverbänden 26 ausgebildete Doppler zur Übertragung von im Bauteil auftretenden Schubkräften und Schubspannungen auf dem Beplankungsfeld angeordnet. Die Schubverbände 26 verlaufen entlang und beabstandet zu den vier Eckbereichen 18 des Fensterausschnitts 16 und winklig zu der Bauteil-Längsachse 20, d. h. deren Längsrichtungen verlaufen mit einem Winkel zwischen ±10 und ±80 Grad und insbesondere zwischen ±30 und ±60 Grad zu dieser. Die Schubverbände 26 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel geradlinig ausgebildet. Weiterhin ist jeder Schubverband so gelegen, dass dieser einen auf dessen Seite gelegenen Umfangsverband 24 kreuzt.
Für den Fall, dass die zumindest eine Ausnehmung nicht symmetrisch zur jeweils betrachteten Längrichtung gebildet ist, ist statt der Mittelachse die Flächen-Schwerlinie der Ausnehmung in der jeweils betrachteten Richtung zu nehmen.
Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils 1 mit einem Beplankungsfeld 2, insbesondere einem Flugzeugrumpf-Beplankungsfeld, aus einem Prepreg-Halbzeug 4, das zumindest ein Verstärkungsteil 8 aus einem Textil-Halbzeug 10 aufweist, wobei das Prepreg-Halbzeug 4 zur Ausbildung des Beplankungsfelds 2 auf eine Werkzeugform aufgebracht und ausgehärtet wird. In einem weiteren Arbeitsschritt wird das Textil-Halbzeug 10 auf dem ausgehärteten Beplankungsfeld 2 angeordnet und mit Matrixmaterial getränkt. Anschließend wird das Textil-Halbzeug 10 zusammen mit dem Prepreg-Halbzeug 4 gehärtet.

1: FVW-Bauteil
2: Beplankungsfeld
4: Prepreg-Halbzeug
6: Innenfläche
8: Verstärkungsteil
10: Textil-Halbzeug
12: Querspant
14: Längsspant
16: Fensterausschnitt
18: Eckbereich
20: Längsachse
22: Längsverband
24: Umfangsverband
26: Schubverband
28: Mittelbereich
30: Krümmungsabschnitt
32: Längsabschnitt
34: Seitenbereich
36: Mittenabschnitt
38: Krümmungsabschnitt
40: Umfangsabschnitt
42: Fensterausschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10156123 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils (1) mit einem Beplankungsfeld (2) und einem Primärbauteil (8) zur Verstärkung des FVW-Bauteils (1), mit den Schritten: – Aufbringen eines Prepreg-Halbzeugs (4) auf eine Werkzeugform zur Ausbildung des Beplankungsfelds (2), wobei in dem Prepreg-Halbzeug (4) Fasern entsprechend eines angenommenen Kraftflussverlaufs in dem Beplankungsfeld (2) des herzustellenden Bauteils (1) bereichsweise krummlinig verlaufen; – Härten des Prepreg-Halbzeugs (4); – Aufbringen von Lagen eines Textil-Halbzeugs (10) auf das gehärtete Prepreg-Halbzeug (4) zur Ausbildung des Primärbauteils (8); – Tränken des Textil-Halbzeugs (10) mit Matrixmaterial und – Härten der Baugruppe aus vorgehärtetem Prepreg-Halbzeug (4) und Textil-Halbzeug (10).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Prepreg-Halbzeugs (4) mittels einer Fiber-Placement-Anlage aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prepreg-Halbzeug (4) in einem Autoklaven ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Textil-Halbzeugs (10) entsprechend eines angenommenen Kraftflussverlaufs in dem Verstärkungsteil (8) des herzustellenden Bauteils (1) bereichsweise krummlinig verlaufen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil-Halbzeug (10) als Längsverband (22), Umfangsverband (24) und/oder Schubverband (26) auf dem Beplankungsfeld (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil-Halbzeug (10) zumindest als ein Doppler (22, 24, 26) oder als eine Doppleranordnung auf das Prepreg-Halbzeug (4) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil-Halbzeug (10) zumindest abschnittsweise flächig auf das Prepreg-Halbzeug (4) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schichten des Textil-Halbzeugs (10) zur Ausbildung des Primärbauteils am herzustellenden Bauteil auf das Beplankungsfeld (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest abschnittsweise zwischen dem Prepreg-Halbzeug (4) und dem Textil-Halbzeug (10) zur Ausbildung eines Primärbauteils (12, 14) zumindest eine Schicht eines Textil-Halbzeugs (10) zur Ausbildung einer Zwischenschicht auf dem Prepreg-Halbzeug (4) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prepreg-Halbzeug (4) zumindest eine Ausnehmung (16, 42) zur Ausbildung eines Ausschnitts des Beplankungsfelds (2) und zumindest ein Textil-Halbzeug (10) derart auf das Prepreg-Halbzeug (4) aufgebracht wird, dass dieses den Ausschnitt (16, 42) zumindest abschnittsweise umläuft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschnitt (16, 42) einen Fenster- oder Türausschnitt des herzustellenden Bauteils bildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil-Halbzeug (10) mittels einer Fertigungsvorrichtung auf dem Beplankungsfeld (2) positioniert wird.
Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil-Halbzeug (10) während der Herstellung des FVW-Bauteils (1) zumindest abschnittsweise von einem oder mehreren abnehmbaren Stützprofilen umgriffen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil-Halbzeug (10) mittels eines RTM-Prozesses mit Harz getränkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Matrixmaterials bei Nü = 10^5 m Pas ± 20% eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vliesmaterial zur Aufnahme von überschüssigem Matrixmaterial in die Werkzeugform eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtung der Baugruppe aus Prepreg-Halbzeug (2) und Textil-Halbzeug (10) in einem Autoklaven erfolgt.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Prepreg-Halbzeug (4) ein CFK-Prepreg-Halbzeug verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil-Halbzeug (10) aus zumindest einem textilen Gebilde aus Kohle-, Glas- und/oder Aramidfasern ausgebildet und mittels Nähen, Flechten, Weben, Sticken und/oder Kleben vorgefertigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärbauteil (8) am herzustellenden Bauteil ein Längsspant (14), ein Querspant (12) und/oder ein Rahmenteil eines Tür- oder Fensterrahmens eines Flugzeugs-Rumpfes ist.