DE102009060707A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Vorformlings 2, 102 (Preform), aus einem Faserverbundwerkstoff-Halbzeug 4, gemäß dem ein Halbzeug 4 auf einen formgebenden Träger 6, 110 mit einer dem späteren Bauteil 2, 102 zumindest abschnittsweise entsprechenden Kontur aufgebracht wird, wobei das Halbzeug 4 anschließend derart umgeformt wird, dass dieses in Anlage an den formgebenden Träger 6, 110 gebracht wird. Weiterhin offenbart ist eine Vorrichtung 1, 100 zur Herstellung eines derartigen Bauteils.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung des Bauteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
  • Die Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoff-Halbzeugen, insbesondere von Preform-Bauteilen für Stringer und Clips aus Kohlenstofffaserverstärktem-Kunststoff, sogenannten CFRP(Carbon fiber reinforced plastic)-Bauteilen, erfolgt im Flugzeugbau vielfach mittels eines Pultrusionsverfahrens. Bei einem derartigen, beispielsweise aus der DE 10 2008 011 410 A1 bekannten Endlosfertigungsverfahren, wird ein Halbzeug aus einem Faserverbundwerkstoff mit Thermoplastbinder entlang einer Zuführrichtung bewegt und mittels einer Umformeinheit quasi-kontinuierlich umgeformt.
  • Nachteilig bei einem derartigen Endlosfertigungsverfahren ist, dass die Preform-Bauteile nicht mit einer Variation des Lagenaufbaus in Längsrichtung der Profile versehen werden können. Dadurch weisen die Bauteile nach dem mechanischen Ablängen auch in Randbereichen eine konstante Dicke auf. Aus dieser fehlenden Schäftung resultiert ein kritischer Steifigkeitssprung im Übergangsbereich des Bauteils zu dem späteren Fügepartner, beispielsweise einer Rumpfschale oder dergleichen.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils zu schaffen, bei denen ein variabler Lagenaufbau in Längsrichtung des Bauteils mit minimalem fertigungstechnischem Aufwand ermöglicht ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Vorformlings, einer sogenannten Preform, aus einem Faserverbundwerkstoff-Halbzeug, umfasst die folgenden Schritte:
    • a) Aufbringen des Halbzeugs auf einen formgebenden Träger, der eine dem späteren Bauteil zumindest abschnittsweise entsprechende Kontur aufweist und
    • b) Umformen des Halbzeugs, wobei das Halbzeug in Anlage an den formgebenden Träger gebracht wird.
  • Erfindungsgemäß kann ein variabler Lagenaufbau der Preform in Längsrichtung erreicht werden, so dass ein kontinuierlicher Übergang, beispielsweise von einem Stringer oder Clip zur Rumpfschale ausgebildet und dadurch ein Steifigkeitssprung vermieden wird.
  • Der Träger ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Winkelprofil, vorzugsweise als L-Profil, ausgebildet. Der Übergang der beiden Flansche des L-Profils kann mit einem Radius versehen sein, der dem Radius der herzustellenden Preform, beispielsweise eines Stringer- oder Clip-Profils, entspricht. Das Winkelprofil ist vorzugsweise abnehmbar, so dass zwei L-Profil-Träger zusammengesetzt werden können, um ein T-Profil, beispielsweise für einen T-Stringer, auszubilden. Die in Preform-Technik vorgefertigten Stringer und/oder Clips können anschließend auf einer Rumpfschale angeordnet und mittels einer Infusionstechnik zusammen mit der Schale mit Matrixmaterial infiltriert und ausgehärtet werden. Dadurch entfallen die sehr hohen Kosten für Nietverbindungen in diesem Bereich.
  • Als Halbzeug werden bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung Einzellagen aus Geweben und/oder Gelegen, vorzugsweise Kohlenstoff-, Glas-, und/oder Aramid-Geweben und/oder Gelegen, zugeschnitten auf eine Auflagefläche des Trägers aufgebracht. Die Halbzeuge werden vorzugsweise mit einem thermoplastischen Binder, beispielsweise in Pulver oder Folienform, versehen. Alternativ kann als Binder ein Duroplast verwendet werden.
  • Die Einzellagen werden vorzugsweise auf Länge und Breite zugeschnitten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einzellagen auf ein in Richtung weg von der Auflagefläche abnehmendes Format zugeschnitten werden, so dass eine Schäftung im Randbereich erreicht wird. Dadurch wird bei der späteren Anordnung der Preform-Profile, beispielsweise an einer Rumpfschale eines Flugzeugs, ein harmonischer Übergang ohne Steifigkeitssprung erreicht. Bei der Infusion der auf das Hautfeld aufgesetzten Stringer- und/oder Clip-Preforms werden Materialanhäufungen aufgrund des sanften Übergangs der Fußabschnitte der Stringer und/oder Clips zum Hautfeld verhindert. Ferner ist die Legefolge der Einzellagen durch die bevorzugte Legefolge von groß nach klein einfach optisch kontrollierbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Formstück vor dem Aufbringen des Halbzeugs auf dem Träger angeordnet, wobei eine Oberfläche des Formstücks mit einer Oberseite des Trägers eine gemeinsame Auflagefläche für das Halbzeug ausbildet. Die Geometrie des Formstücks wird vorzugsweise derart gewählt, dass die Oberfläche des Formstücks mit der Oberseite des Winkelprofils bündig abschließt und eine gemeinsame Ebene ausbildet. Dadurch ist das Halbzeug fertigungstechnisch einfach auf dem Träger positionierbar. Das Formstück wird vor dem Umformen des Halbzeugs entfernt, so dass ein Steg der Preform freigelegt ist und einfach umgeformt werden kann.
  • Der Träger wird vorzugsweise zwischen zwei sich senkrecht zu einer Grundplatte erstreckenden Wangen auf einer Anlagefläche der Grundplatte positioniert. Die Wangen können unterschiedliche Höhen aufweisen und verlaufen vorzugsweise parallel zueinander. Der Träger ist auf der Grundplatte vorzugsweise abnehmbar angeordnet, so dass die Fertigungsvorrichtung flexibel an unterschiedliche Bauteilgeometrien anpassbar ist. Die Wangen können mit der Anlagefläche der Grundplatte verstiftet und verschraubt sein.
  • Als fertigungstechnisch vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn zwischen der Wange und dem Träger ein Dreikantprofil angeordnet wird, dessen dem Halbzeug zugewandte Stützfläche etwa senkrecht zu der Oberfläche des Trägers verläuft.
  • Vorzugsweise wird ein Anschlag zwischen dem Dreikantprofil und dem Halbzeug auf der Oberfläche des Trägers zur Ausbildung einer Anschlagfläche für das Halbzeug angeordnet. Der beispielsweise aus Blech ausgebildete Anschlag ermöglicht eine flexible Änderung der Steghöhe des Preform-Profils.
  • Dadurch wird eine exakte Herstellung der Höhe der Stringer-/Clip-Stege und somit eine Endmaßfertigung, zumindest jedoch eine endmaßnahe Fertigung ermöglicht. Eine mechanische Nachbearbeitung der Preform-Profile nach dem Preformprozess kann entfallen, so dass der fertigungstechnische Aufwand erheblich reduziert ist.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn ein Druckstück im Bereich eines Schenkels des Trägers zur Fixierung des Halbzeugs angeordnet wird. Das Druckstück ist im Wesentlichen als Rechteckprofil ausgebildet, dass sich an das Dreikantprofil und den Anschlag stirnseitig anschließt und sich etwa bis in den Übergangsbereich der beiden Flansche des L-Profils erstreckt. Dadurch ist der Steg des Preform-Profils lagefixierbar, so dass eine Faltenbildung bei der folgenden Umformung verhindert wird.
  • Das Umformen des Preform-Profils erfolgt bei einem bevorzugten Verfahren mittels eines Umformstücks, dessen erster Endabschnitt in Anlage an das Druckstück und dessen zweiter Endabschnitt in Anlage an die Wange bringbar ist. Insbesondere durch die Teilung des Umformstücks und des Druckstücks wird eine Streckung der Faserlagen und eine einwandfreie, faltenfreie Ausbildung der Geweberadien erreicht. Die Preform kann auf Endmaßdicke vorgefertigt werden. Gegenüber einem Vakuumverfahren sind keine im Einkauf und bei der Entsorgung teuren Hilfsstoffe, wie beispielsweise eine Membran und Dichtbänder, erforderlich.
  • Vorzugsweise wird durch einen modulartigen Aufbau der Fertigungsvorrichtung mittels einer Koppelung der Segmente, wie Träger, Wangen, Dreikantprofil, Anschlag etc., ein verringerter Fertigungsmittelaufwand bei einer Änderung der Bauteilgeometrie erreicht. Die Segmente sind als fertigungstechnisch einfach herstellbare Elemente ausgebildet und mit geringem Aufwand montierbar. Dadurch gewährleistet die erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt ein hohes Automatisierungspotential.
  • Die Fertigungsvorrichtung wird nach dem Umformen vorzugsweise in einen Wärmeofen eingebracht. Unter Temperatureinwirkung werden die mit einem thermoplastischen und/oder duroplastischen Binder versehenen Gewebelagen verklebt. Alternativ oder zusätzlich ist insbesondere bei einer hohen zu fertigenden Stückzahl eine Eigenbeheizung in Kombination mit einer Abkühlung des kompletten Werkzeugs vorteilhaft. Nach dem Abkühlen wird die vorzugsweise auf Endmaß gefertigte Preform entnommen.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Vorformlings, aus einem Faserverbundwerkstoff-Halbzeug, verwendet einen formgebenden Träger dessen Kontur dem späteren Bauteil zumindest abschnittsweise entspricht, wobei das Halbzeug zur Ausbildung des Bauteils in Anlage an den Träger bringbar ist.
  • Zwischen dem vorzugsweise als Winkelprofil, beispielsweise als L-Profil ausgebildeten Träger und der Wange, kann ein Formstück derart angeordnet werden, dass eine Oberfläche des Formstücks mit einer Oberseite des Trägers eine gemeinsame Auflagefläche für das Halbzeug ausbildet, so dass die Positionierung des Halbzeugs erleichtert ist. Das Formstück ist nach dem Auflegen des Halbzeugs abnehmbar.
  • Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Unteransprüche.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Preform gemäß eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
  • 2 bis 5 und 7 bis 9 räumliche Darstellungen der Vorrichtung aus 1 anhand der Fertigungsschritte;
  • 6 eine Schnittdarstellung des Lagenaufbaus einer Preform;
  • 10 eine schematische Darstellung der Integration der L-förmigen-Preform-Stringer in eine Rumpfschale;
  • 11 bis 14 räumliche Darstellungen einer Vorrichtung zur Herstellung einer Preform gemäß eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
  • 15 eine Darstellung des Lagenaufbaus der Preform und
  • 16 und 17 zwei als L-förmige Stringerhälften ausgebildete Preformen, die an den Stegseiten zur Ausbildung eines T-Stringers in Anlage gebracht und fixiert sind.
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Fertigungsvorrichtung 1 zur Herstellung eines Bauteils 2 aus einem Faserverbundwerkstoff-Halbzeug 4. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Vorrichtung zur Herstellung eines L-Profil-Vorformlings 2, einer sogenannten L-Profil-Preform. Die Fertigungsvorrichtung weist einen formgebenden Träger 6 auf, dessen Kontur der späteren Preform 2 entspricht. Der formgebende Träger 6 ist als L-förmiges Winkelprofil ausgebildet, wobei der Übergang 8 der beiden Flansche 10, 12 des L-förmigen Winkelprofils 6 mit einem Radius R versehen ist, der dem Radius der herzustellenden Preform 2 entspricht. Das Ausführungsbeispiel zeigt die Herstellung einer L-förmigen Stringer-Preform 2 mit einem Steg 14 und einem Stringerfuß 16.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Preform 2 aus dem Faserverbundwerkstoff-Halbzeug 4 umfasst hierbei die folgenden Schritte:
    • a) Aufbringen des Halbzeugs 4 auf den formgebenden Träger 6 und
    • b) Umformen des Halbzeugs 4, wobei das Halbzeug in Anlage an den formgebenden Träger 6 gebracht wird.
  • Dies wird im Folgenden anhand der 2 bis 9 näher erläutert, die wesentliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen.
  • Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, die eine räumliche Darstellung der Vorrichtung 1 zeigt, besteht diese im Wesentlichen aus einer etwa rechteckigen Grundplatte 18 mit zwei sich senkrecht zu der Grundplatte erstreckenden Wangen 20, 22, die im Bereich der Längsseiten auf einer Anlagefläche 24 der Grundplatte 18 angeordnet sind. Die Wangen 20, 22 verlaufen parallel zueinander und weisen einen rechteckigen Querschnitt mit unterschiedlichen Höhen auf. Die Wangen 20, 22 sind auf der Grundplatte 18 verstiftet und mit dieser verschraubt. Das Winkelprofil 6 wird zwischen den Wangen 20, 22 auf der Anlagefläche 24 der Grundplatte 18 positioniert. Die beiden Flansche 10, 12 des L-Winkelprofils 6 liegen hierbei auf der Anlagefläche 24 auf und sind jeweils in Anlage an einer der Wangen 20, 22. Das Winkelprofil 6 ist dadurch auf der Grundplatte 18 abnehmbar angeordnet, so dass die Fertigungsvorrichtung 1 flexibel an unterschiedliche Bauteilgeometrien anpassbar ist.
  • Wie 3 zu entnehmen ist, die eine räumliche Darstellung der Vorrichtung 1 zeigt, wird ein Formstück 26 auf dem Winkelprofil 6 derart angeordnet, dass eine Oberfläche 28 des Formstücks 26 mit einer Oberseite 30 des Winkelprofils 6 eine gemeinsame Auflagefläche 32 für das Halbzeug 4 ausbildet. Das Formstück 26 liegt hierzu an dem Flansch 10 des Winkelprofils 6 und an der Wange 22 an, wobei ein Endabschnitt 34 des Formstücks 26 mit zwei Schrägflächen 36, 38 versehen ist, von denen die Schrägfläche 38 an einer Seitenfläche 40 der Wange 22 anliegt und sich die zweite Seitenfläche 36 bündig zu einer Stirnfläche 42 der Wange 22 erstreckt.
  • Zwischen der Wange 20 und dem Winkelprofil 6 wird ein Dreikantprofil 44 (siehe auch 1) angeordnet, dessen dem Halbzeug 4 zugewandte Stützfläche 46 (siehe 1) etwa senkrecht zu der Oberfläche des Winkelprofils 6 verläuft.
  • Ferner wird ein Anschlag 48 zwischen dem Dreikantprofil 44 und dem Halbzeug 4 auf der Oberfläche des Winkelprofils 6 zur Ausbildung einer Anschlagfläche 50 (siehe 1) für das Halbzeug 4 angeordnet. Der beispielsweise aus Blech ausgebildete Anschlag 4 ermöglicht eine flexible Änderung der Steghöhe der Preform.
  • Anschließend wird das Halbzeug 4 auf der gemeinsamen Auflagefläche 32 von Winkelprofil 6 und Formstück 26 lagenweise aufgebracht. In 4 ist die Ablage einer ersten Lage A beispielhaft dargestellt. 5 zeigt beispielhaft das Ablegen weiterer Lagen B, C und D. Die Lage D ist als UD-Lage ausgeführt, die lediglich im Stegbereich des zu fertigenden Stringers angeordnet ist. Als Halbzeug werden Einzellagen aus Kohlenstofffasergewebe zugeschnitten auf die Auflagefläche aufgebracht, die mit einem thermoplastischen Binder versehen sind. Die Einzellagen werden auf Länge und Breite zugeschnitten. Die Einzellagen sind auf ein in Richtung weg von der Auflagefläche abnehmendes Format zugeschnitten, so dass eine Schäftung im Randbereich erreicht wird. Dadurch wird bei der späteren Aufbringung der Preforms 2, beispielsweise an einer Rumpfschale eines Flugzeugs, ein harmonischer Übergang ohne Steifigkeitssprung bei guter Optik erreicht. Ferner ist die Legefolge der Einzellagen dadurch einfach kontrollierbar.
  • Ein konkreter Lagenaufbau einer L-Profil-Preform 2 ist 6 zu entnehmen. Der Lagenaufbau besteht insgesamt aus 28 Lagen aus durchgehenden +/–45° und 0/90° Lagen sowie 0° UD-Bändern, die lediglich im Bereich des Stringerstegs angeordnet sind. Die Zuschnitte der Lagen werden an einem Cutter gefertigt, wobei sowohl in der Länge als auch in der Breite ein Übermaß von etwa 10 mm vorgesehen wird.
  • Gemäß 7, die eine räumliche Darstellung der Vorrichtung 1 zeigt, wird ein Druckstück 52 im Bereich des Stegs 14 der Preform 2 zu deren Fixierung angeordnet. Das Druckstück 52 ist im Wesentlichen als Rechteckprofil ausgebildet, dass sich an das Dreikantprofil 44 und den Anschlag 48 stirnseitig anschließt und sich etwa bis in den Übergangsbereich 8 der beiden Flansche 10, 12 des L-Winkelprofils 6 erstreckt (siehe 1). Dadurch ist der Steg 14 der Preform 2 lagefixiert, so dass eine Faltenbildung bei der folgenden Umformung verhindert wird. Das Druckstück 52 hat im Bereich des Anschlags 48 eine Ausklinkung 54, liegt auf einer Außenfläche 56 des Anschlags 48 auf und ist an der Anschlagfläche 50 des Anschlags 48 abgestützt (siehe 1). Ein Endabschnitt 58 des Druckstücks 52 ist mit einer Schrägfläche 60 versehen, die sich im montierten Zustand etwa waagrecht und parallel zu der Anlagefläche 24 der Grundplatte 18 erstreckt.
  • Wie 8 zu entnehmen ist, wird das Formstück 26 nach dem Anbringen des Druckstücks 52 entfernt. Dadurch ist der spätere Stringerfuß 16 der Preform 2 freigelegt und kann umgeformt werden.
  • Das Umformen des nun freiliegenden Halbzeug-Stringerfußes 16 erfolgt gemäß 9 in einem Vorgang mittels eines Umformstücks 62, dessen erster Endabschnitt in Anlage an die Schrägfläche 60 des Druckstücks 52 und dessen zweiter Endabschnitt in Anlage an die Wange 22 bringbar ist (vgl. auch 1). Insbesondere durch die Teilung des Umformstücks 62 und des Druckstücks 52 wird eine Streckung der Faserlagen und eine einwandfreie, faltenfreie Ausbildung der Geweberadien erreicht (vgl. 1). Der Halbzeug-Stringerfuß 16 wird durch Drücken in Anlage an das formgebende Winkelprofil 6 gebracht.
  • Die Fertigungsvorrichtung 1 wird nach dem Umformen in einen Wärmeofen eingebracht (nicht dargestellt). Unter Temperatureinwirkung werden die mit einem thermoplastischen Binder versehenen Gewebelagen verklebt. Nach dem Abkühlen wird die auf Endmaß gefertigte und mit einer innenliegenden Schäftung 64 (siehe 1) versehene Preform 2 entnommen.
  • Die erfindungsgemäß hergestellte Preform 2 hat eine hohe Eigensteifigkeit, wobei die Flexibilität ausreicht, um diese an eine gekrümmte Rumpfschale anzupassen.
  • 10 zeigt die Integration der L-förmigen-Preform-Stringer 2 in eine Rumpfschale 66, wobei die zur Positionierung der Preform 2 an der Schale 66 erforderlichen Druckstücke nicht dargestellt sind. Durch eine entsprechende Formgebung der Druckstücke werden die freien Enden der hier dargestellten Lagen A bis C an die Schale 66 angedrückt. Aufgrund der innen liegenden Schäftung 64 wird ein harmonischer Übergang ohne Steifigkeitssprung bei gleichzeitig ansprechender Optik erreicht. Die UD-Lage D ist im Bereich des Steges 14 angeordnet. Nach dem Infiltrieren und Aushärten der Rumpfschale 66 wird eine hochfeste Leichtbaustruktur mit integralen L-förmigen-Preform-Stringern 2 erreicht.
  • Die 11, 12 und 13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fertigungsvorrichtung 100 zur Herstellung einer L-Profil-Preform 102 zur Ausbildung von Stringerhälften, die sich von der vorbeschriebenen Vorrichtung im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Wangen 104, 106 gleich hoch ausgebildet sind. Die Umformung des in 11 dargestellten Stringerfußes 108 der Preform 102 erfolgt bei dieser Ausführungsform mittels eines beheizten Umformwerkszeugs, einem sogenannten Bügeleisen (nicht dargestellt). Die Vorrichtung 100 mit fertig auf einem formgebenden Winkelprofil 110 umgeformter Preform 2 ist 13 zu entnehmen.
  • 14 zeigt das von der Grundplatte 112 abgenommene L-Winkelprofil 110 mit fertig umgeformter Preform 2. Die Halbzeuglagen sind durch das flächige Anbügeln auf dem Winkelprofil 110 fixiert.
  • Gemäß 15 werden mehrere Preformen 2 mit unterschiedlichen Ablegereihenfolgen zur Ausbildung gespiegelter Stringerhälften vorgefertigt. Hierbei werden die ±45° Lagen gestürzt abgelegt bzw. einseitig –/+45° Lagen verwendet. 0/90° Lagen werden auf beiden Stringerhälften mit gleicher Orientierung abgelegt.
  • Wie den 16 und 17 zu entnehmen ist, werden zwei derartig als L-förmige Stringerhälften mit gespiegelten Lagenorientierungen vorbereitete Preformen 102a, 102b mit Winkelprofilen 110a, 110b zur Ausbildung eines T-förmigen PVNCF-Stringers an den Stegseiten in Anlage gebracht und fixiert. Zur Abstandsdefinition sind Abstandshalter 116 vorgesehen. Die geklemmten Winkelprofile 110a, 110b werden bei der weiteren Bearbeitung mit Holzklötzen 114 abgestützt. An den Radien der Winkelprofile 110a, 110b wird ein Zwickelfüller (nicht dargestellt) mit einem Radius von etwa 5 mm eingesetzt. Anschließend wird ein Deckblech 118 auf die Stringerfüße aufgelegt und gegen die Winkelprofile 110a, 110b gespannt. Nach dem Verklemmen wird der Stringer vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 160° kompaktiert, um den Setzweg bei der späteren Infusion von Matrixmaterial zu reduzieren. Zur Fertigstellung der kompaktierten T-Stringer auf Endmaß, werden diese zwischen zwei Druckstücke gespannt und entlang der Druckstücke auf Endmaß geschnitten. Abschließend kann die Infiltration der T-Stringer mit Matrixmaterial, vorzugsweise unter einem Vakuumaufbau (nicht dargestellt), einzeln oder mit einer Schale erfolgen.
  • Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Vorformlings 2, 102 (Preform) aus einem Faserverbundwerkstoff-Halbzeug 4, gemäß dem ein Halbzeug 4 auf einen formgebenden Träger 6, 110 mit einer, dem späteren Bauteil 2, 102 zumindest abschnittsweise entsprechenden Kontur, aufgebracht wird, wobei das Halbzeug 4 anschließend derart umgeformt wird, dass dieses in Anlage an den formgebenden Träger 6, 110 gebracht wird. Weiterhin offenbart ist eine Vorrichtung 1, 100 zur Herstellung eines derartigen Bauteils.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fertigungsvorrichtung
    2
    Bauteil (Preform)
    4
    Faserverbundwerkstoff-Halbzeug
    6
    Träger (Winkelprofil)
    8
    Übergang
    10
    Flansch
    12
    Flansch
    14
    Steg
    16
    Stringerfuß
    18
    Grundplatte
    20
    Wange
    22
    Wange
    24
    Anlagefläche
    26
    Formstück
    28
    Oberfläche
    30
    Oberseite
    32
    Auflagefläche
    34
    Endabschnitt
    36
    Schrägfläche
    38
    Schrägfläche
    40
    Seitenfläche
    42
    Stirnfläche
    44
    Dreikantprofil
    46
    Stützfläche
    48
    Anschlag
    50
    Anschlagfläche
    52
    Druckstück
    54
    Ausklinkung
    56
    Außenfläche
    58
    Endabschnitt
    60
    Schrägfläche
    62
    Umformstück
    64
    Schäftung
    66
    Rumpfschale
    100
    Fertigungsvorrichtung
    102
    Preform
    104
    Wange
    106
    Wange
    108
    Stringerfuß
    110
    Winkelprofil
    112
    Grundplatte
    114
    Holzklötze
    116
    Abstandshalter
    118
    Deckblech
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008011410 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Vorformlings (2, 102), aus einem Faserverbundwerkstoff-Halbzeug (4), mit den Schritten: a) Aufbringen des Halbzeugs (4) auf einen formgebenden Träger (6, 110) mit einer dem späteren Bauteil (2, 102) zumindest abschnittsweise entsprechenden Kontur und b) Umformen des Halbzeugs (4), wobei das Halbzeug in Anlage an den formgebenden Träger (6, 110) gebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Träger ein Winkelprofil (6, 110) ist, das zwischen zwei sich senkrecht zu einer Grundplatte (18, 112) erstreckenden Wangen (20, 22; 104, 106) auf einer Anlagefläche (24) der Grundplatte (18, 112) positioniert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei zwischen der Wange (20, 106) und dem Winkelprofil (6, 110) ein Dreikantprofil (44) angeordnet wird, dessen dem Halbzeug (4) zugewandte Stützfläche (46) etwa senkrecht zu der Oberfläche des Winkelprofil (6, 110) verläuft.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Anschlag (48) zwischen dem Dreikantprofil (44) und dem Halbzeug (4) auf der Oberfläche des Winkelprofils (6, 110) zur Ausbildung einer Anschlagfläche (50) für das Halbzeug (4) angeordnet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Formstück (26) vor dem Aufbringen des Halbzeugs (4) auf dem Träger (6, 110) angeordnet wird und eine Oberfläche (28) des Formstücks (26) mit einer Oberseite (30) des Trägers (6, 110) eine gemeinsame Auflagefläche (32) für das Halbzeug (4) ausbildet, wobei das Formstück (26) vor dem Umformen des Halbzeugs (4) entfernt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Einzellagen aus Geweben und/oder Gelegen, vorzugsweise Kohlenstoff-, Glas-, und/oder Aramid-Geweben und/oder Gelegen, zugeschnitten und auf den Träger (6, 110) als Halbzeug (4) aufgebracht werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Druckstück (52) im Bereich eines Steges (14) des Trägers (6, 110) zur Fixierung des Halbzeugs (4) angeordnet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umformen des Halbzeugs (4) mittels eines Umformstücks (62) erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1, 110) nach dem Umformen in einen Wärmeofen eingebracht und/oder eigenbeheizt wird.
  10. Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Vorformlings (2, 102), aus einem Faserverbundwerkstoff-Halbzeug (4), gekennzeichnet durch einen formgebenden Träger (6, 110) dessen Kontur dem späteren Bauteil (2, 102) zumindest abschnittsweise entspricht, wobei das Halbzeug (4) zur Ausbildung des Bauteils (2, 102) in Anlage an den Träger (6, 110) bringbar ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Träger (6, 110) auf einer Grundplatte (18, 112) abnehmbar angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, mit einem Formstück (26), das auf dem Träger (6, 110) derart anordbar ist, dass eine Oberfläche (28) des Formstücks (26) mit einer Oberseite (30) des Trägers (6, 110) eine gemeinsame Auflagefläche (32) für das Halbzeug (4) ausbildet, wobei das Formstück (26) nach dem Auflegen des Halbzeugs (4) abnehmbar ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei der Träger (6, 110) zwischen zwei sich senkrecht zu der Grundplatte (18, 112) erstreckenden Wangen (20, 22; 104, 106) auf einer Anlagefläche (24) der Grundplatte (18, 112) positionierbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Träger ein Winkelprofil (6, 110), vorzugsweise ein L-Profil, ist.
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