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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines Flugzeugs und ein damit beschichtetes Flugzeug.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Beschichtung äußerer Oberflächen von Flugzeugen ist ein langwieriger, aufwändiger Prozess, der oft nicht automatisiert und häufig von Sonderwünschen des Flugzeugbetreibers begleitet ist. Es ist üblich, ein Gerüst um das Flugzeug zu platzieren und von dem Gerüst aus mit Farbauftragseinrichtungen manuell die betreffenden Flächen zu lackieren. Anschließend ist eine vollständige Trocknung notwendig. An dem Flugzeug können keine anderen Arbeiten vorgenommen werden, bis die Trocknung abgeschlossen und das Flugzeug weitgehend von dem Gerüst befreit ist. Es sind weiterhin Vorrichtungen zum bereichsweisen Lackieren von vorbehandelten Oberflächen eines Flugzeugs bekannt.
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DE 10 2004 044 655 B4 zeigt eine Vorrichtung zur Lackierung gekrümmter Oberflächen eines Flugzeugs, die eine Führungseinrichtung und eine daran geführte Lackausstoßeinrichtung aufweist.
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DE 10 2009 021 610 A1 offenbart weiterhin ein Luftfahrzeug mit einer lackierten Oberfläche, auf der mindestens eine sich farblich hiervon abhebende Dekorfolie aus Kunststoff durch Kleben aufgebracht ist, welche zum Erosionsschutz von einer Klarlackschicht überdeckt ist, welche einen UV-Filter beinhaltet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zum Erhöhen der Fertigungsgeschwindigkeit eines Flugzeugs und der Reduktion der Zeit, in der das Flugzeug für andere Arbeiten blockiert ist, könnte es von Vorteil sein, den Prozess des Beschichtens einer Oberfläche eines Flugzeugs zu beschleunigen und/oder weitgehend zu automatisieren, wobei dennoch eine Flexibilität hinsichtlich der zu erwartenden Sonderwünsche der Flugzeugbetreiber gewährleistet bleiben muss.
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Es ist daher die Aufgabe, ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines Flugzeugs bzw. ein damit beschichtetes Flugzeug vorzuschlagen, das zu einer deutlichen Beschleunigung des Beschichtungsvorgangs des Flugzeugs führt, dabei genauso flexibel wie ein manuelles Auftragen von Farbe ist und nicht zu einem höheren Gewicht des beschichteten Flugzeugs führt.
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Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Es wird ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines Flugzeugs vorgeschlagen, aufweisend die Schritte des Zuschneidens mindestens eines Folienabschnitts aus einem schrumpffähigen Folienmaterial derart, dass der Folienabschnitt relativ zu einem mit dem Folienabschnitt zu beschichtenden
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Oberflächenabschnitt des Flugzeugs ein Übermaß aufweist, das durch einen Schrumpfgrad des Folienmaterials bestimmt wird; des Auflegens des Folienabschnitts und einer Funktionsschicht auf den Oberflächenabschnitt so dass die Funktionsschicht zwischen dem Oberflächenabschnitt und dem Folienabschnitt angeordnet wird; des Schrumpfens des Folienabschnitts durch Erwärmen auf eine Temperatur, die mindestens einer Schrumpftemperatur des Folienabschnitts und mindestens einer Fließtemperatur der Funktionsschicht entspricht, bis sich die Konturen des Folienabschnitts an die Konturen des Oberflächenabschnitts anlegen.
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Mit anderen Worten wird ein Verfahren zum teilweisen oder vollständigen Beschichten einer Oberfläche eines Flugzeugs mittels einer Folie vorgeschlagen, die aus einem schrumpffähigen Folienmaterial zugeschnitten ist. Dies erlaubt ein einfaches Aufbringen auf der betreffenden Oberfläche und das anschließende Schrumpfen durch Wärmeeinwirkung Im Folgenden wird darauf eingegangen, dass die Oberfläche eines Flugzeugs mit einem oder mehreren solcher Folienabschnitte beschichtbar ist, wobei auch mehrere nebeneinander liegende Folienabschnitte verwendbar sind, um eine aus mehreren Oberflächenabschnitten bestehende Oberfläche zu beschichten. Randbereiche nebeneinander liegender Folienabschnitte können überlappend angeordnet werden. Es können auch mehrlagige Folienbeschichtungen realisiert werden, was insbesondere das gleichzeitige oder sukzessive Anbringen mehrerer, aufeinander liegender Folien umfasst.
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Die Oberflächenqualität der mit der Folie zu beschichtenden Struktur sollte ein problemloses Anhaften der Folie ermöglichen, so dass hierzu die Oberflächengüte der Struktur durch das Fertigungsverfahren oder eine entsprechende Nachbehandlung entsprechend eingestellt werden sollte. Geringe Höhensprünge in der Struktur können jedoch von der Folie gut ausgeglichen werden.
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Ein Oberflächenabschnitt, der mit einem Folienabschnitt zu beschichten ist, weist eine bestimmte äußere Kontur auf, an die die äußere Kontur des Folienabschnitts anzupassen ist. Das Zuschneiden aus einem bahn- oder schlauchförmigen, schrumpffähigen Folienmaterial erfolgt derart, dass der Flächeninhalt des Folienabschnitts um einen Schrumpfgrad größer ist als der Flächeninhalt des Oberflächenabschnitts, wobei die Konturen des Folienabschnitts dabei mit den Konturen des Oberflächenabschnitts korrelieren. Durch das wärmeinduzierte Schrumpfen zieht sich die Folie zusammen, so dass ihr Flächeninhalt und die Ausdehnung der Konturen sinkt, um anschließend eine weitgehende Übereinstimmung der Größe und Ausdehnung des Folienabschnitts mit der Größe und Ausdehnung des Oberflächenabschnitts zu erreichen. Der Schrumpfgrad ist für das gewählte Folienmaterial typisch, so dass durch entsprechende Auswahl des Folienmaterials der Schrumpfgrad resultiert. Insbesondere bei Folien, die ein Dekor aufweisen, könnte eine möglichst geringe Schrumpfung erwünscht sein, um das Platzieren von Dekors zu vereinfachen. Es könnte sich demnach anbieten, ein Folienmaterial zu wählen, das bei Erwärmung zu einer geringen Schrumpfung tendiert, beispielsweise in einem Bereich von 1 bis 10%. Es sind selbstverständlich auch Folienmaterialien einsetzbar, die einen deutlich größeren Schrumpfgrad aufweisen, der bis zu 80% oder mehr betragen kann. Besonders mit einfarbigen Folien zu beschichtende Flächen, die einer komplexen, räumlichen Formgebung unterliegen, sind bei stärkerem Schrumpfgrad einfacher beschichtbar, denn die noch ungeschrumpfte Folie lässt sich einfacher auf oder über die betreffende Fläche legen und ist in der Lage, auch größere Zwischenräume zu der Oberfläche durch Schrumpfung auszugleichen.
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Der Schrumpfgrad kann durch Anpassen der Materialeigenschaften gezielt beeinflusst werden. Dies führt vor allem zu der Fähigkeit, mit geometrischen Daten des zu beschichtenden Oberflächenabschnitts bevorzugt über digitale Verfahren eine exakte notwendige Kontur des Folienabschnitts vor dessen Schrumpfung zu ermitteln, die weiter bevorzugt über eine automatisierte Schneideeinrichtung aus dem Folienmaterial geschnitten werden kann. Es kann vorteilhaft sein, während des Zuschneideprozesses Markierungskörper auf den Folienabschnitt zu bringen, die eine exakte Ausrichtung des Folienabschnitts auf dem Oberflächenabschnitt erlauben. Beispielsweise könnten auf der äußeren Oberfläche Markierungsaufkleber geklebt werden, die beim Auflegen mit vorbestimmten Merkmalen auf dem Oberflächenabschnitt in Fluchtung gebracht werden können. Das Auflegen des Folienabschnitts bedeutet, dass der Folienabschnitt präzise auf dem Oberflächenabschnitt angeordnet wird, so dass vor Einleitung der Schrumpfung eine für die endgültige Beschichtung korrekte Platzierung besteht.
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Die Funktionsschicht wird aus einem Funktionsbeschichtungsstoff gebildet, der vor Einleiten des Schrumpfvorgangs eine lockere Anhaftung des Folienabschnitts auf dem betreffenden Oberflächenabschnitt erlaubt. Die Stärke und Wirkung der Anhaftung sollte dabei reversibel sein und nur so stark wirken, dass ein leichtes Ablösen und wiederholtes Anhaften zur Ausrichtung ermöglicht wird. Gleichzeitig ist die Funktionsschicht so ausgeführt, dass sie bei Erreichen einer Fließtemperatur eine solche Fließfähigkeit besitzt, dass der Folienabschnitt beim Einleiten des Schrumpfvorgangs auf dem Oberflächenabschnitt auf der Funktionsschicht fließen bzw. gleiten kann. Aufgrund der Haftwirkung der Funktionsschicht könnte es sich anbieten, eine abziehbare Schutzschicht auf die Funktionsschicht anzubringen, die nur geringfügig an der Funktionsschicht anhaftet. Die Spannungen innerhalb des Folienabschnitts können sich dadurch über den gesamten Folienabschnitt ausgleichen, weiterhin ist das Nachfließen von Material von weniger schrumpfenden Bereichen des Folienabschnitts zu stärker schrumpfenden Bereichen möglich. Es ergibt sich anschließend eine homogene, glatte und gleichmäßig dichte Oberfläche, die eine vollständige, flächenbündige Beschichtung des betreffenden Oberflächenabschnitts bereitstellt und faltenfrei ist. Das Anbringen von Folie über Vertiefungen oder Lücken zwischen einzelnen Strukturelementen mithilfe eines sich darüber spannenden Folienabschnitts kann durch Verwendung einer Rakel, eines Spatels oder eines anderen Punkt- bzw. Linienkräfte aufbringenden Elements erfolgen, wobei das Auftrennen an diesen Stellen das Realisieren einer scharfen Kontur ermöglicht.
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Die insgesamt direkt an dem Flugzeug notwendige Arbeitszeit für die durchzuführende Beschichtung, in der das Flugzeug für andere Arbeiten blockiert ist, unterschreitet deutlich den üblichen zeitlichen Aufwand für manuelle Beschichtungsverfahren. Die notwendigen Vorbereitungsarbeiten für die Herstellung der Folien kann zu anderen, externen Einrichtungen verlagert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Zuschneiden das Schneiden einer Kontur aus einem flächigen Folienmaterial. Der Folienabschnitt lässt sich dabei leicht auf einem geeigneten Schneidetisch zuschneiden, um anschließend beispielsweise aufgerollt zu dem Flugzeug gebracht zu werden. Ebene oder im Wesentlichen nur einachsig gekrümmte Flächen lassen sich besonders einfach mit derartigen flächigen Folienabschnitten beschichten.
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Das Zuschneiden kann weiterhin das Verbinden mindestens zweier Kanten des Folienmaterials zum Schließen des Umfangs des zuzuschneidenden Folienabschnitts entlang mindestens einer Erstreckungslinie umfassen. Damit wird ein hauben- oder schlauchförmiger Folienabschnitt hergestellt, der sich besonders für die Beschichtung komplexer und/oder räumlich leicht umgreif-, umschling- oder umhüllbarer Oberflächenabschnitte eignet. Dies kann Leitwerks- oder Flügelflächen umfassen.
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Das Zuschneiden kann weiterhin auch das Schneiden einer Kontur aus einem zumindest bereichsweise schlauchförmigen Folienmaterial umfassen, so dass eine separat ausgeführte Verbindung zweier Kanten nicht erforderlich ist. Diese Variante ist besonders bei relativ starken Schrumpfgraden vorteilhaft, um das schlauchförmige Ausgangsmaterial möglichst einfach, das heißt mit einem konstanten Durchmesser, gestaltet zu können.
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In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Zuschneiden das Verbinden mehrerer ebener oder räumlich geformter Folienteilabschnitte, wobei diese Folienteilabschnitte sowohl flächig, als auch umfangsseitig geschlossen sein können. Ebene oder schlauchförmige Folienteilabschnitte können mit räumlich gekrümmten Folienteilabschnitten verbunden werden, so dass praktisch beliebig komplexe Folienabschnitte herstellbar sind, die auch entsprechend komplex geformte Oberflächenabschnitte beschichten können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Schritt des Erwärmens das sukzessive, lokale Erwärmen der Fläche des Folienabschnitts. Durch das lokale Erwärmen des Folienabschnitts kann manuell eine Prüfung des Schrumpfungsverhaltens erfolgen, so dass insbesondere bei der Platzierung von Dekoren ein starkes Nachfließen aus einem das Dekor enthaltenden Bereichs des Folienabschnitts in außen liegende Folienabschnitte vermieden wird.
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Es könnte sich dabei anbieten, den Folienabschnitt so aufzulegen, dass ein darauf befindliches Dekor an einer dafür vorgesehenen Stelle auf dem Oberflächenabschnitt platziert wird und der Schritt des Erwärmens an einem das Dekor umfassenden Bereichs des Folienabschnitts beginnt. Die Erwärmung des Dekors kann dementsprechend zuerst erfolgen, um eine gezielte Schrumpfung bei haftender Umgebung des erwärmten Bereichs zu erreichen.
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Alternativ kann die Erwärmung zuerst auch in einem außerhalb des Dekors liegenden Bereich durchgeführt werden, so dass eine Funktionsschicht, die ein anfängliches Haften auf der Oberfläche des Flugzeugs erreicht, erst zum Schluss fließfähig wird, um eine vollständige Glättung und einen Ausgleich von Folienspannungen zu erlauben.
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In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Erwärmung mit Hilfe einer entlang des Oberflächenabschnitts verfahrbaren Erwärmungseinrichtung. Dies kann mit Hilfe eines neben dem Flugzeug gelagerten Gantry-Systems oder einer direkt auf dem Oberflächenabschnitt verfahrbaren Einrichtung durchgeführt werden.
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Insbesondere bei Bauteilen, die mit einem großen, kein Dekor aufweisenden Folienabschnitt beschichtet werden, umfasst der Schritt des Erwärmens das gleichmäßige Erwärmen der gesamten Fläche des Folienabschnitts. Dies könnte durch eine Anordnung von Warmluftgebläsen, Infrarotlampen oder ähnlichen Einrichtungen erfolgen, die eine großflächige Erwärmung ermöglichen. Dadurch ist eine besonders rasche Aufschrumpfung der Folie auf den zu beschichtenden Oberflächenabschnitt möglich.
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Vorteilhaft ist, wenn das Auflegen eines Folienabschnitts das zumindest bereichsweise Überlappen eines auf dem Oberflächenabschnitt aufgeschrumpften Folienabschnitts umfasst. Spalte zwischen einzelnen Folienabschnitten werden dadurch vermieden, durch die Feuchtigkeit an die Rumpfstruktur geraten könnte. Folienabschnitte könnten bevorzugt an ihren randnahen Bereichen eine geringere Foliendicke aufweisen, als an randfernen Bereichen, um eine möglichst gleichmäßige Dicke über die gesamte Oberfläche des Flugzeugs zu erreichen. Die Verwendung von Folienmaterial, das bei Schrumpftemperatur in einem Überlappungsbereich eine zumindest teilweise Verschweißung durchführt, ist weiter vorteilhaft.
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Das Auflegen eines Folienabschnitts kann weiterhin auch das vollständige Überlappen eines auf dem Oberflächenabschnitt aufgeschrumpften Folienabschnitts umfassen. Ein derartiges, mehrlagiges Foliensystem kann zuverlässig jegliche Spalte auf der Oberfläche vermeiden, insbesondere, wenn ein Versatz zwischen den Stoßstellen von benachbarten Folienabschnitten zweier übereinander angeordneter Lagen vorgesehen wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer vorteilhaften Ausführungsform auch den Schritt des Entfernens von Folie mittels eines Mikrowellen-Kopplungs-
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Verfahrens aufweisen, um schadhafte Folienabschnitte zu entfernen und durch neue Folienabschnitte zu ersetzen, oder um ein rasches Ändern des Aussehens bzw. des Dekors des Flugzeugs zu ermöglichen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Folienabschnitt zumindest in einem Bereich schlauch- oder haubenförmig und das Auflegen des Folienabschnitts umfasst das Stülpen des zumindest einen schlauch- oder haubenförmigen Bereichs des Folienabschnitts auf mindestens eine vorstehende Komponente des Flugzeugs. Besonders bevorzugt kann die vorstehende Komponente des Flugzeugs aus einer Gruppe von Komponenten ausgewählt sein, die Gruppe aufweisend:
- – Seitenleitwerk,
- – Höhenleitwerke,
- – Flügel,
- – Steuerflächen,
- – Triebwerkspylone,
- – Triebwerksgehäuse und
- – Verkleidungselemente,
wobei die letzteren auch mit dem englischen Begriff „Fairings“ bezeichnet werden.
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Die Beschichtung der Oberfläche des Flugzeugs kann durch ein System zum Beschichten der Oberfläche eines Flugzeugs realisiert werden, wobei dieses System nach Art eines Bausatzes mindestens einen Folienabschnitt aus einem schrumpffähigen Folienmaterial zum Beschichten mindestens eines Oberflächenabschnitts aufweist, wobei der mindestens eine Folienabschnitt relativ zum dem jeweils zu beschichtenden Oberflächenabschnitt ein Übermaß aufweist, das durch einen Schrumpfgrad des Folienmaterials bestimmt wird, einen Funktionsbeschichtungsstoff, der bei Erwärmung mindestens bis zu einer Fließtemperatur fließfähig wird, und mindestens eine Wärmequelle zum Erwärmen des mindestens einen Folienabschnitts auf eine Temperatur, die mindestens einer Schrumpftemperatur des Folienmaterials und der Fließtemperatur des Funktionsbeschichtungsstoffs entspricht. Es ist dabei unerheblich, ob der Funktionsbeschichtungsstoff bereits auf einem zu beschichtenden Oberflächenabschnitt oder einem Folienabschnitt angeordnet ist oder während der Durchführung des vorangehend genannten Verfahrens erst auf den betreffenden Oberflächen- oder Folienabschnitt aufgebracht wird. Bei Erwärmung mindestens bis zu einer Fließtemperatur wird der Funktionsbeschichtungsstoff fließfähig und kann vor Erwärmung eine Haftwirkung auf einer zu beschichtenden Oberfläche erzielen. Die mindestens eine Wärmequelle kann eine verfahrbare Erwärmungseinrichtung sein, die etwa ein neben dem Flugzeug gelagertes Gantry-Systems oder eine direkt auf einem Oberflächenabschnitt verfahrbare Wärmequelle umfasst. Beispielsweise könnten Warmluftgebläse, Infrarotlampen oder ähnliche Einrichtungen eingesetzt werden, die eine lokale oder großflächige Erwärmung ermöglichen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der mindestens eine Folienabschnitt eine Oberseite und eine Unterseite auf, wobei die Unterseite eine Funktionsschicht aus dem Funktionsbeschichtungsstoff aufweist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der mindestens eine Folienabschnitt eine flächige Form auf. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn der Oberflächenabschnitt an einer Stelle platziert ist, an der das Anbringen einer Folie mit einem geschlossenen Umfang nicht möglich ist oder wenn eine besonders ausgeprägte sphärische Formgebung vorliegt. Der Folienabschnitt wird daher auf den Oberflächenabschnitt aufgelegt und haftet an diesem und schmiegt sich nach Erwärmen bündig an ihn an. Bei der Erwärmung kann die Verteilung des Folienmaterials durch Rakeln unterstützt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der mindestens eine Folienabschnitt eine schlauchartige Form mit einem geschlossen Umfang entlang einer Erstreckungslinie auf. Der Querschnitt der Folie kann sich entlang der Erstreckungslinie ändern und ist nicht zwangsläufig konstant. Durch den geschlossenen Umfang kann sich der Folienabschnitt besonders gut an den Oberflächenabschnitt anschmiegen, denn Zugkräfte in Umfangsrichtung führen zu einer besonders gleichmäßigen Annäherung des Folienabschnitts an den Oberflächenabschnitt und ziehen über den gesamten Umfang Falten aus dem Folienmaterial.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der mindestens eine Folienabschnitt an einem Ende der Erstreckungslinie geschlossen. Der Folienabschnitt ist demnach haubenförmig, kann auf einen vorstehenden Oberflächenabschnitt eines Flugzeugs aufgesetzt werden, so dass durch anschließendes Erwärmen der gesamte Oberflächenabschnitt mit der Folie beschichtet ist. Es könnte in diesem Fall bevorzugt ein Überstand bzw. ein Saum an dem offenen Ende des Folienabschnitts angeordnet sein, so dass eine Überlappung mit angrenzenden Folienabschnitten ermöglicht wird.
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In eine vorteilhaften Ausführungsform ist die Funktionsschicht eine Klebeschicht, die dazu eingerichtet ist, bei einer Fließtemperatur auf den Oberflächenabschnitt zu gleiten. Dies könnte etwa durch einen Elastomer, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen bzw. Polyolefine realisiert werden, die unter Wärmeeinwirkung erweichen und schließlich ihre Haftfähigkeit im Wesentlichen verlieren.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist mindestens ein umfangsseitig geschlossener Folienabschnitt bereichsweise an mindestens einer Außenkontur eine niedrigere Dicke auf als an innenliegenden Flächenbereichen. Die Stellen mit niedrigerer Dicke erlauben eine stärkere Schrumpfung, so dass Material bevorzugt zu dieser Stelle nachfließt. Damit kann eine besonders gute Ausrichtung an flächigen, vollständig zu umhüllenden Körpern mit klaren Außenkanten realisiert werden.
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Besonders vorteilhaft ist das Folienmaterial derart angepasst, dass an der nach außen gerichteten Oberfläche des Folienmaterials verschiedene gewünschte Eigenschaften erreicht werden. Diese könnten neben der UV-Beständigkeit zum Schutz vor Versprödung der Folie und der leichten Reinigbarkeit auch eine ausreichende Erosionsbeständigkeit und eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Blitzschlag umfassen. Letzteres könnte das Ein- oder Aufbringen eines leitfähigen Materials beinhalten. Weiterhin sollte das Folienmaterial den darunter liegenden Rumpf des Flugzeugs vor äußeren Einflüssen derart schützen, so dass Korrosion weitgehend verhindert wird. Zusätzlich ist die Integration von Dehnungsmessstreifen als Sensoren für ein Structural-Health-Monitoring-System direkt an oder in der Folie denkbar. Für die Beschichtung von Körpern, die eine variable, veränderbare Form aufweisen („morphing structures“) ist eine ausreichende und dauerhaft verfügbare Flexibilität des Folienmaterials wünschenswert. Diese Zusatzfunktionen können durch zielgenaues Einstellen eines Mischungsverhältnisses geeigneter Kunststoffe, der Beigabe von Additiven und/oder das Beschichten der Folie mit geeigneten Stoffen erreicht werden.
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In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform weist eine Außenseite eines Folienabschnitts eine Riblet-Struktur mit mehreren, etwa parallel zueinander angeordneten Vertiefungen bzw. Erhebungen auf. Damit lässt sich der aerodynamische Widerstand des Flugzeugs verringern. Das Anbringen der Riblet- Struktur kann auf unterschiedliche Arten realisiert werden, sei es durch das Auftragen und Aushärten eines dafür geeigneten Beschichtungsstoffs oder durch Eingravieren oder Einprägen von Rillen, durch die einzelne, ribletartige Stege auf der Oberfläche stehenbleiben.
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Die Aufgabe bezüglich des Flugzeugs wird gelöst durch ein Flugzeug, aufweisend mindestens einen Oberflächenabschnitt, auf dem mindestens ein Folienabschnitt mit einer dazwischen liegenden Funktionsschicht aufgeschrumpft ist, so dass die Konturen des Folienabschnitts an den Konturen des Oberflächenabschnitts anliegen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der mindestens eine Folienabschnitt zumindest in einem Bereich schlauch- oder haubenförmig, mit dem er auf mindestens eine vorstehende Komponente des Flugzeugs gestülpt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Folienabschnitt auch zumindest in einem Bereich aus einem flächigen Folienmaterial gebildet sein. Die damit hergestellte Oberflächenbeschichtung kann weiterhin nach sämtlichen vorangehend genannten Merkmalen oder Verfahrensweisen ausgeführt sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt ein Flugzeug in einer Seitendarstellung mit einem exemplarischen zu beschichtenden Oberflächenabschnitt.
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2 zeigt ein Flugzeug in einer Draufsicht mit einem weiteren zu beschichtenden Oberflächenabschnitt.
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3 zeigt einen Ausschnitt eines beschichteten Oberflächenausschnitts mit Riblets.
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4 zeigt eine Oberflächenbeschichtung in einer Schichtdarstellung.
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DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt ein Flugzeug 2 mit einem Rumpf 4, einem Paar von Flügelhälften 6, einer Leitwerksanordnung 8 und Triebwerken 10, die zusammen eine zu beschichtende Oberfläche aufweisen. Beispielhaft wird zunächst die Beschichtung einer vorderen Tür 12 mit einer Folie erläutert.
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Zur Beschichtung eines Oberflächenabschnitts 14 der Tür 12 mit einer Folie wird zunächst ein Folienabschnitt 16 zugeschnitten. Besonders einfach kann dies über eine digital angesteuerte mehrachsige Schneideeinrichtung erreicht werden, die Daten der Oberfläche der Tür 12 und Kenntnis über den Schrumpfgrad des Folienabschnitts 16 besitzt. Wie anhand der ersten Detaildarstellung A ersichtlich wird, weist der Folienabschnitt 16 nach dem Zuschneiden schließlich eine Ausdehnung und einen Flächeninhalt auf, die die Ausdehnung und den Flächeninhalt des Oberflächenabschnitts 14 abhängig vom Schrumpfgrad übersteigen. Es wird angemerkt, dass sich der Oberflächenabschnitt 14 in der Darstellung bis zu der gestrichelten Linie erstreckt, der die Tür 12 repräsentiert.
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Der Folienabschnitt 16 wird mithilfe einer in 1 nicht dargestellten Funktionsschicht zunächst auf den Oberflächenabschnitt 14 geheftet, was als ein reversibles, loses Ankleben mit einer relativ geringen Klebekraft zu verstehen ist. Das Anheften erlaubt die manuelle Nachjustierung der Lage des Folienabschnitts 16. Durch anschließendes Einwirken einer Erwärmung, die in der Detailansicht B angedeutet ist, schrumpft der Folienabschnitt 16, so dass die Ausdehnung und der Flächeninhalt des Folienabschnitts 16 weitgehend der Ausdehnung und dem Flächeninhalt des Oberflächenabschnitts 14 entspricht. Die Tür 12 ist hiernach mit der Folie beschichtet und weist eine äußerst homogene, glatte, spannungs- und faltenfreie Beschichtung auf.
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Die Funktions- bzw. Klebeschicht ist hierbei derart ausgewählt, dass bei Einwirkung einer Temperatur eine Fließfähigkeit erreicht wird, so dass ein damit in Verbindung stehendes Material ungehindert auf den Oberflächenabschnitt 14 gleiten kann und folglich Folienmaterial zu schrumpfenden Bereichen nachfließen kann. Weiter bevorzugt ist die Funktionsschicht dazu eingerichtet, dass bei Erwärmung nach Erreichung einer Fließfähigkeit unter weiterer Einwirkung von Wärme eine Aushärtung erfolgt. Nach Erreichen der Endposition kann der Folienabschnitt 16 daher auf dem Oberflächenabschnitt 14 haften.
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Die Darstellung anhand der Tür 12 ist exemplarisch zu verstehen und sämtliche weiteren Flächen des Flugzeugs 2 können auf eine ähnliche Weise mit einer Folie beschichtet werden.
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In 2 wird das gleiche Flugzeug 2 in einer Draufsicht gezeigt, beispielhaft wird die Beschichtung des linken Höhenleitwerks 18 mit einem Folienabschnitt 20 erläutert.
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Der Folienabschnitt 20 ist aus einem bahnförmigen Folienmaterial zugeschnitten und zumindest an einem Rand 24 derart verschweißt, dass sich eine umfangsseitig geschlossene, schlauchartige und sich verjüngende Form mit einer Erstreckungslinie 26 und lediglich einer Öffnung zum Aufschieben auf das Höhenleitwerk 18 ergibt. Bevorzugt liegt an zumindest der in Strömungsrichtung gewandten Außenkante 28 keine Verschweißung vor, da an dieser Stelle eine ausgeprägtere Krümmung des Höhenleitwerks 18 vorliegt, als an einer mit der Außenkante 22 korrespondierenden Seite des Höhenleitwerks 18. Besonders bevorzugt weist auch die Außenkante 22 keine Verschweißung auf, so dass die Oberfläche dort kontinuierlich ist und einer Entstehung eines Rands oder eines fühlbaren Vorsprungs entgegengewirkt wird. Das Folienmaterial könnte etwa durch Extrudieren oder ein Aufblasverfahren gewonnen werden. Bei entsprechendem, ein flächiges Folienmaterial in dreidimensionale Form ziehenden Fertigungsverfahren kann weiterhin auf eine Schweißnaht an dem Rand 24 weitgehend verzichtet werden.
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Nach entsprechendem Zuschnitt und Aufbringen des Folienabschnitts 20 auf das Höhenruder 18 erfolgt, wie in der Detaildarstellung A gezeigt, eine Erwärmung, so dass der Folienabschnitt 20 zusammenschrumpft und sich kontinuierlich an die Konturen des Höhenleitwerks 18 annähert. Die anfängliche Ausrichtung des Folienabschnitts 20 kann dadurch begünstigt werden, dass an den Rändern 28 und 22 das Folienmaterial relativ dünn im Vergleich zu der dazwischenliegenden Fläche ist. Demnach schrumpft es dort stärker, so dass sich diese Folienbereiche stärker an die Begrenzungskanten des Höhenleitwerks 18 ziehen.
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Da das Höhenleitwerk 18 auch ein schwenkbar gelagertes Höhenruder 30 aufweist, sollte dieses in einem in der Detaildarstellung B angedeuteten Schritt ausgeschnitten werden. Es könnte sich weiterhin auch empfehlen, für umfangsseitig geschlossene Bauteile eine komponentenweise Beschichtung, mitunter auch vor dem Anbringen an das Flugzeug 2, durchzuführen, so dass die Bauteile bei der Integration an das Flugzeug 2 bereits vollständig beschichtet vorliegen.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt neben der sauberen, kontinuierlich beschichteten und gleichmäßigen Oberfläche die Tatsache, dass die Textur des Folienmaterials frei wählbar ist und zum Aufbringen der Textur das Material des Flugzeugrumpfes nicht behandelt werden muss. Wie 3 des Flächenabschnitts 16 zeigt, kann die nach außen gerichtete Oberfläche einer Folie eine sogenannte Riblet-Struktur 32 aufweisen, die an die sich einstellende Umströmung im Flug angepasst ist. Hierdurch kann eine deutliche Verringerung des aerodynamischen Widerstands erreicht werden. Durch Anpassen des Folienmaterials kann zudem eine entsprechende Abriebfestigkeit erreicht werden, was die Erosion der Riblet-Struktur 32 damit stark verlangsamt.
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Schließlich zeigt 4 einen resultierenden Aufbau einer Außenhaut des Flugzeugs 2 mit einer Basisschicht 34, die für die mechanische Stabilität des Flugzeugs verantwortlich ist, eine darauf befindliche Funktionsschicht 36 und eine sich hieran anschließende Folie 38, die aus einem schrumpfförmigen Folienmaterial gebildet ist.
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Durch die geschlossene Oberfläche des Folienmaterials 38 wird eine sehr gute Versiegelungswirkung erreicht, so dass eine exzellente Korrosionsfestigkeit besteht.
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Ergänzend sei darauf hinzuweisen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „ein“ oder „einer“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004044655 B4 [0003]
- DE 102009021610 A1 [0004]
