DE102013218520A1 - Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, Faserverbundbauteil, sowie Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, Faserverbundbauteil, sowie Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einem Hautabschnitt und einer Hinterbaustruktur. Zunächst erfolgt ein Bereitstellen und Positionieren eines einteiligen oder der Teile eines mehrteiligen Schaumkörpers, welcher mindestens eine Aussparung aufweist, die zu einer ersten Seite des Schaumkörpers hin geöffnet ist. Vor oder bei oder nach dem Positionieren des Schaumkörpers oder der Teile desselben wird ein Versteifungselement für die Hinterbaustruktur oder ein Vorformling oder ein erstes Halbzeug zum Bilden des Versteifungselements zumindest abschnittsweise in der Aussparung angeordnet. Ein Hautabschnitt oder ein zweites Halbzeug zur Bildung des Hautabschnitts wird bereitgestellt und bereichsweise mit dem Schaumkörper auf dessen erster Seite und mit dem Versteifungselement oder Vorformling oder ersten Halbzeug in Kontakt gebracht, wodurch der Hautabschnitt oder das zweite Halbzeug an dem Schaumkörper zumindest abschnittsweise anliegt und das Versteifungselement oder der Vorformling oder das erste Halbzeug relativ zu dem Hautabschnitt oder dem zweiten Halbzeug positioniert wird. Es erfolgt ein Weiterverarbeiten des Hautabschnitts oder des zweiten Halbzeugs und des Versteifungselements oder Vorformlings oder ersten Halbzeugs in der Weise, dass ein Faserverbundbauteil erhalten wird, in dem der Hautabschnitt und das Versteifungselement miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft zudem ein Faserverbundbauteil, sowie ein Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, welches insbesondere als ein Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug ausgebildet wird. Die Erfindung betrifft ferner ein mit diesem Verfahren hergestelltes Faserverbundbauteil. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Wenngleich sich die vorliegende Erfindung bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen und insbesondere von strukturellen Bauteilen für unterschiedlichste Zwecke, beispielsweise zum Einsatz als Strukturbauteil in Luft- oder Raumfahrzeugen, Landfahrzeugen oder Wasserfahrzeugen, als nützlich erweisen kann, sollen die Erfindung und die ihr zu Grunde liegende Problematik nachfolgend am Beispiel eines Strukturbauteils für einen Flugzeugrumpf näher erläutert werden.
  • Der Rumpf herkömmlicher Großflugzeuge wird heutzutage meist aus Aluminium in Semi-Monocoque-Bauweise hergestellt, bei der eine lasttragende Flugzeugaußenhaut durch Steifen (Stringer) und Spante versteift wird.
  • In der DE 10 2009 015 856 A1 hingegen wird ein Rumpfsegment eines Flugzeugrumpfes als Schalenelement in Sandwichbauweise beschrieben, welches eine Innenhaut, eine Außenhaut und einen dazwischen angeordneten Kern aufweist, wobei in den Kern Leitungskanäle zur Systeminstallation integriert sind.
  • Die Verwendung von Faserverbundmaterialien bietet gegenüber der Aluminiumbauweise ein erhebliches Leichtbaupotenzial, wenn die hohen anisotropen Festigkeiten und Steifigkeiten in Faserrichtung ausgenutzt werden. Allerdings ist die Herstellung von Faserverbund-Strukturbauteilen für Flugzeugrümpfe heutzutage nach wie vor mit hohen Kosten verbunden. Insbesondere sind herkömmlicherweise eine relativ hohe Anzahl einzelner Bauteile mit hohem Zeitaufwand miteinander zu verbinden. Zudem werden häufig aufwändige formgebende Vorrichtungen aus kostspieligen Materialien für die Herstellung von Faserverbundbauteilen benötigt. Es wäre wünschenswert, diesen Zustand zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, das die Fertigung eines Faserverbundbauteils auf einfachere und kostengünstigere Weise als herkömmliche Verfahren ermöglicht und auch eine verbesserte Flexibilität im Hinblick auf Konstruktionsänderungen an dem Faserverbundbauteil bietet. Zudem sollen ein entsprechend verbessertes Faserverbundbauteil und ein entsprechend verbessertes Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug angegeben werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 und/oder durch ein Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
    • – Ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, welches einen Hautabschnitt und eine Hinterbaustruktur zur Versteifung des Hautabschnitts aufweist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
    • – Es erfolgt ein Bereitstellen und Positionieren eines einteiligen Schaumkörpers oder der Teile eines mehrteiligen Schaumkörpers. Der Schaumkörper weist hierbei mindestens eine Aussparung auf, die zu einer ersten Seite des Schaumkörpers hin geöffnet ist.
    • – Vor dem Positionieren oder bei dem Positionieren oder nach dem Positionieren des Schaumkörpers oder der Teile des Schaumkörpers wird ein Versteifungselement für die Hinterbaustruktur oder ein Vorformling oder ein erstes Halbzeug zum Bilden des Versteifungselements zumindest abschnittsweise in der Aussparung angeordnet. Das Anordnen erfolgt in der Weise, dass das Versteifungselement oder der Vorformling oder das erste Halbzeug an dem Schaumkörper zumindest abschnittsweise anliegt.
    • – Der Hautabschnitt oder ein zweites Halbzeug zur Bildung des Hautabschnitts wird bereitgestellt.
    • – Der Hautabschnitt oder das zweite Halbzeug wird bereichsweise mit dem Schaumkörper auf dessen erster Seite und mit dem Versteifungselement oder dem Vorformling oder dem ersten Halbzeug in Kontakt gebracht, wodurch der Hautabschnitt oder das zweite Halbzeug an dem Schaumkörper zumindest abschnittsweise anliegt und das Versteifungselement oder der Vorformling oder das erste Halbzeug relativ zu dem Hautabschnitt oder dem zweiten Halbzeug positioniert wird.
    • – Danach erfolgt ein Weiterverarbeiten des Hautabschnitts oder des zweiten Halbzeugs und des mit diesem in Kontakt stehenden Versteifungselements oder Vorformlings oder ersten Halbzeugs in der Weise, dass ein Faserverbundbauteil erhalten wird, in dem der Hautabschnitt und das Versteifungselement miteinander verbunden sind.
    • – Ein Faserverbundbauteil, insbesondere ein Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug, welches mittels eines derartigen Verfahrens hergestellt ist.
    • – Ein Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug, das einen Hautabschnitt, eine Hinterbaustruktur und eine Schaumkomponente aufweist und das insbesondere mittels eines derartigen Verfahrens herstellbar ist. Die Hinterbaustruktur weist mindestens ein Versteifungselement zur Versteifung des Hautabschnitts auf und ist auf einer ersten Seite des Hautabschnitts angeordnet. Die Schaumkomponente ist auf der ersten Seite des Hautabschnitts angeordnet und mit dem Hautabschnitt oder dem Versteifungselement oder beiden verbunden. Hierbei ist die Schaumkomponente auf einer von dem Hautabschnitt abgewandten Seite der Schaumkomponente durch materialabtragende Bearbeitung gestaltet.
  • Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht darin, bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils einen Schaumkörper vorzusehen, der einerseits als Fertigungsmittel verwendet werden kann und andererseits bei Bedarf zur Erfüllung weiterer Funktionen im Faserverbundbauteil ganz oder teilweise verbleiben oder stattdessen vollständig entfernt werden kann. Hierzu wird bei dem Verfahren ein Schaumkörper mit einer darin ausgebildeten Aussparung verwendet, um ein Versteifungselement für die zu bildende Hinterbaustruktur oder einen Vorformling für dieses oder ein Halbzeug zur Bildung des Versteifungselements, vorzugsweise eine Vielzahl derartiger Versteifungselemente, Vorformlinge oder Halbzeuge, aufzunehmen. Das Versteifungselement, der Vorformling oder das erste Halbzeug kann durch dessen Anlage an dem Schaumkörper unterstützt werden, wenn das Versteifungselement, der Vorformling bzw. das erste Halbzeug für ein Verbinden mit dem Hautabschnitt oder dem zweiten Halbzeug relativ zu diesem positioniert, in Kontakt mit diesem gebracht und anschließend mit diesem, insbesondere unter der Einwirkung erhöhten Druckes und/oder erhöhter Temperatur, verbunden wird.
  • Die Herstellung des Faserverbundbauteils findet somit unter Zuhilfenahme des Schaumkörpers statt. Hohe Kosten für die Bereitstellung von aufwändigen Vorrichtungen aus speziellen Metallwerkstoffen, sowie hohe Kosten und ein erheblicher Zeitaufwand für Anpassungen an einer solchen Vorrichtung im Falle von Konstruktionsänderungen an dem zu fertigenden Faserverbundbauteil können vermieden werden. Änderungen an der Konstruktion können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache Weise und mit erheblich verringerten Kosten dadurch berücksichtigt werden, dass die Geometrie des Schaumkörpers oder, im Falle eines mehrteiligen Schaumkörpers, die Geometrie der Teile desselben, an die Vorgaben für das nächste zu fertigende Faserverbundbauteil individuell angepasst wird. Bei dieser Anpassung kann beispielsweise die Positionierung der Aussparung in dem Schaumkörper und/oder die Geometrie der Aussparung variiert werden. Die Anpassung kann beispielsweise durch Warmverformen (thermoforming) und/oder bevorzugt durch materialabtragendes Bearbeiten, zum Beispiel Befräsen, eines Schaumkörpers von anfangs standardisierter Form erfolgen. Der Schaumkörper kann somit bei der Herstellung des Faserverbundbauteils ein vergleichsweise schnell und kostengünstig herstellbares, vermittelndes Zwischenelement bilden, das beispielsweise auf einer geometrisch einfach gestalteten Vorrichtung gehalten werden kann und selbst eine komplexere Geometrie, die an die Zielgeometrie des herzustellenden Faserverbundbauteils individuell angepasst ist, aufweisen kann. Ein solcher Schaumkörper kann zudem bei Bedarf bei entsprechender Gestaltung auch abschnittsweise als verlorenes Werkzeug für die Formgebung von Versteifungselementen komplizierter Geometrie verwendet werden.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der zunächst als Fertigungsmittel verwendete Schaumkörper zwar zur Gewichtseinsparung wieder entfernt werden kann, aber stattdessen auch teilweise oder vollständig in dem Faserverbundbauteil verbleiben und dort für unterschiedlichste Aufgaben nützlich sein kann. Insbesondere kann ein verbleibender Schaumkörper oder können verbleibende Bereiche des Schaumkörpers in dem Faserverbundbauteil eine Schaumkomponente bilden, die beispielsweise strukturell tragende Funktionen übernehmen kann und/oder als Schutz der Primärstruktur gegen Beulen und vor Beschädigung genutzt werden kann und/oder eine thermische und/oder akustische Isolierung bereitstellen kann und/oder, im Falle eines Einsatzes des Faserverbundbauteils auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrt, für die Integration von nichtstrukturellen Systemkomponenten und/oder Verkleidungskomponenten verwendet werden kann. Eine verbleibende Schaumkomponente mit strukturell tragender Funktion kann es auch ermöglichen, die Anzahl der Versteifungselemente einer Hinterbaustruktur zu verringern.
  • Eine materialabtragende Bearbeitung, wie für das Strukturbauteil vorgeschlagen, ermöglicht eine individuelle, zeit- und kostensparende, flexible sowie gewichts- und bauraumoptimierte Gestaltung der im Faserverbundbauteil verbleibenden Schaumkomponente, wodurch diese Schaumkomponente – die zunächst als Fertigungsmittel genutzt werden kann – an die zu erfüllenden Funktionen optimal angepasst werden kann.
  • Unter nichtstrukturellen Systemkomponenten eines Luft- oder Raumfahrzeugs sollen im Kontext der vorliegenden Anmeldung Systemkomponenten verstanden werden, die im fertiggestellten Luft- oder Raumfahrzeug keine strukturell tragende Funktion haben. Nichtstrukturelle Systemkomponenten könnten beispielsweise Leitungen zur Verteilung elektrischer Energie, Datenleitungen, Belüftungskanäle, Wasserleitungen, Abwasserleitungen, Treibstoffleitungen, Hydraulikleitungen, sowie weitere Komponenten eines Energieversorgungssystems, eines Datenübertragungs- oder Datenverarbeitungssystems, eines Belüftungs- oder Klimatisierungssystems, eines Wasser-Abwasser-Systems, eines Treibstoffsystems oder eines Hydrauliksystems sein.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
  • In einer Ausgestaltung ist mindestens ein Oberflächenabschnitt des Schaumkörpers auf der ersten Seite desselben korrespondierend zu einer für das fertige Faserverbundbauteil vorgegebenen Geometrie eines Bereichs des Hautabschnitts geformt. Auf diese Weise kann der Schaumkörper bei der Bildung des Hautabschnitts als formgebendes Werkzeug wirken.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird das Versteifungselement als Verbundkomponente in der Aussparung des Schaumkörpers angeordnet. Die Verbundkomponente weist hierbei Verstärkungsfasern auf, die in ein bereits vollständig verfestigtes Matrixmaterial eingebettet sind. Insbesondere kann das Versteifungselement bei dem Anordnen desselben in der Aussparung bereits als Verbundkomponente mit Verstärkungsfasern, beispielsweise Kohlefasern, die in ein vollständig ausgehärtetes Matrixmaterial, beispielsweise ein Epoxidharz, eingebettet sind, vorliegen. Das Versteifungselement kann bei dieser Ausgestaltung vorgefertigt werden.
  • Bei einer anderen Weiterbildung wird als erstes Halbzeug eine Lage oder werden mehrere Lagen eines mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial vorimprägnierten Fasergebildes, ein so genanntes „Prepreg”, zumindest abschnittsweise in der Aussparung angeordnet. Alternativ hierzu kann der Vorformling mit einem mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial vorimprägnierten Fasergebilde gebildet sein und in diesem Zustand zumindest abschnittweise in der Aussparung angeordnet werden. Insbesondere kann der Vorformling mit Lagen eines derartigen vorimprägnierten Fasergebildes gebildet sein. Das Anordnen des ersten Halbzeugs oder Vorformlings in der Aussparung in einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Zustand hat den Vorteil, dass der Schaumkörper auch bei der Bildung des Versteifungselements als formgebendes Werkzeug wirken kann. Es ist somit nicht notwendig, ein bereits in einem anderen Formwerkzeug ausgehärtetes Versteifungselement bereitzustellen, wodurch der Fertigungsprozess weiter vereinfacht werden kann. Zudem kann die Verarbeitung vorimprägnierter Fasergebilde zu einer sehr guten Qualität und einer hohen Belastbarkeit des fertiggestellten Faserverbundbauteils beitragen.
  • Bei einer anderen Weiterbildung wird als erstes Halbzeug eine Lage oder werden mehrere Lagen eines trockenen Fasergebildes zumindest abschnittweise in der Aussparung angeordnet. Alternativ kann der Vorformling mit einem trockenen Fasergebilde gebildet sein und in trockenem Zustand in der Aussparung des Schaumkörpers angeordnet werden. Beispielsweise kann der Vorformling mit Lagen eines trockenen Fasergebildes gebildet sein. Gemäß dieser Weiterbildung wird das erste Halbzeug oder der Vorformling bei dem Weiterverarbeiten in einem Injektionsverfahren mit einem aushärtbaren Matrixmaterial durchtränkt. Bei dieser Weiterbildung kann auf vorimprägnierte Fasergebilde verzichtet werden, während der Schaumkörper wiederum als formgebendes Werkzeug verwendet werden kann. In diesem Falle muss allerdings die Zuführung des Matrixmaterials zu dem trockenen Fasergebilde durch geeignete Maßnahmen sichergestellt werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung wird als zweites Halbzeug ein mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial vorimprägniertes Fasergebilde bereichsweise mit der ersten Seite des Schaumkörpers und mit dem Versteifungselement oder dem Vorformling oder dem ersten Halbzeug in Kontakt gebracht. Dies hat den Vorteil, dass der Hautabschnitt nicht in einem separaten Schritt ausgehärtet werden muss und kein weiteres Formwerkzeug zum Aushärten des Hautabschnitt benötigt wird, sondern dass stattdessen der Schaumkörper als formgebendes Werkzeug wirkt, der Herstellungsvorgang weiter vereinfacht und ein fertiges Faserverbundbauteil hoher Qualität erzielt werden kann.
  • Bei einer anderen Weiterbildung wird als zweites Halbzeug ein trockenes Fasergebilde bereichsweise mit der ersten Seite des Schaumkörpers und mit dem Versteifungselement oder dem Vorformling oder dem ersten Halbzeug in Kontakt gebracht. Bei dem Weiterverarbeiten wird das zweite Halbzeug in einem Injektionsverfahren mit einem aushärtbaren Matrixmaterial durchtränkt. Auch die Bereitstellung des zweiten Halbzeugs als trockenes Material hat den Vorteil, dass der Schaumkörper als formgebendes Werkzeug verwendet werden kann und zudem vorimprägnierte Halbzeuge nicht benötigt werden. Allerdings ist bei dieser Weiterbildung ebenfalls die Zuführung des Matrixmaterials zu dem trockenen Fasergebilde sicherzustellen.
  • Bei einer wiederum anderen Ausgestaltung wird der Hautabschnitt als Verbundkomponente bereitgestellt, die in einem verfestigten, insbesondere ausgehärteten, Matrixmaterial eingebettete Verstärkungsfasern aufweist.
  • In einer Ausgestaltung umfasst das Weiterverarbeiten ein Aushärten des Matrixmaterials des ersten Halbzeugs oder des Vorformlings und/oder ein Aushärten des Matrixmaterials des zweiten Halbzeugs. Hierbei kann das im ersten Halbzeug, Vorformling und/oder zweiten Halbzeug bereits durch das Vorimprägnieren enthaltene Matrixmaterial ausgehärtet werden. Kommt ein Injektionsverfahren zum Einsatz, so bezieht sich das Aushärten auf das injizierte Matrixmaterial, mit dem das jeweilige Halbzeug oder der Vorformling durchtränkt wurden. Das Aushärten des in dem ersten Halbzeug, dem Vorformling und/oder dem zweiten Halbzeug enthaltenen Matrixmaterials erfolgt insbesondere unter der Einwirkung von erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur. In dem Fall, dass sowohl das erste Halbzeug oder der Vorformling als auch das zweite Halbzeug nicht oder nicht vollständig ausgehärtete Matrixmaterialien aufweisen, werden diese vorzugsweise gleichzeitig ausgehärtet. Auf diese Weise kann ein stabiles Bauteil erzeugt werden, in dem das Versteifungselement und der Hautabschnitt miteinander verbunden sind.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung wird bei dem Weiterverarbeiten das Aushärten in einem Autoklaven durchgeführt.
  • Bei einer Weiterbildung wird zumindest ein Teil des Schaumkörpers während des Weiterverarbeitens mit dem Hautabschnitt und/oder dem Versteifungsbauteil verbunden, insbesondere verklebt. Diese Verbindung wird bei einer bevorzugten Variante dieser Weiterbildung durch das Aushärten des Matrixmaterials erzielt. Zusätzliche Maßnahmen zur Befestigung des Schaumkörpers sind somit vorteilhaft nicht erforderlich. Das Verbinden kann insbesondere dadurch erfolgen, dass nicht oder nicht vollständig ausgehärtetes Matrixmaterial aus dem ersten Halbzeug oder dem Vorformling und/oder dem zweiten Halbzeug bereichsweise in die Oberfläche des Schaumkörpers eindringt und anschließend aushärtet.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Schaumkörper oder werden die Teile des Schaumkörpers auf einer Vorrichtung angeordnet, wobei das Anordnen auf der Vorrichtung
    • a) vor einem Ausbilden oder einem vollständigen Ausbilden der Aussparung in dem Schaumkörper, oder
    • b) nach dem vollständigen Ausbilden der Aussparung und vor dem zumindest abschnittsweisen Anordnen des Versteifungselements oder des Vorformlings oder des ersten Halbzeugs in der Aussparung, oder
    • c) nach dem zumindest abschnittsweisen Anordnen des Versteifungselements oder des Vorformlings oder des ersten Halbzeugs in der Aussparung erfolgt.
  • Auf diese Weise kann der Schaumkörper oder können dessen Teile vorteilhaft zuverlässig in der gewünschten Position gehalten und unterstützt werden. Ein Vorteil der Variante a) besteht darin, dass die Aussparung bereits auf der Vorrichtung ausgebildet, z. B. eingefräst werden kann, auf der auch das Anordnen von Elementen in der Aussparung und auf dem Schaumkörper erfolgt. Es kann ein hohe Genauigkeit des erzeugten Faserverbundbauteils bei gleichzeitig vorteilhaftem Fertigungsprozess erzielt werden. Bei Variante b) lassen sich der Schaumkörper oder seine Teile einschließlich der Aussparungen vorteilhaft in größerer Stückzahl im Voraus erzeugen. Bei Variante c) können der Schaumkörper oder Teile desselben mit bereits bestückten Aussparungen vorbereitet werden, was Flexibilität im Fertigungsprozess bieten kann.
  • In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Auflagefläche für den Schaumkörper auf, die im Wesentlichen einer Oberfläche auf einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite des Schaumkörpers korrespondiert und ein flächiges Auflegen des Schaumkörpers oder der Teile desselben auf die Auflagefläche ermöglicht. Auf diese Weise lässt sich der Schaumkörper gut abstützen, was vorteilhaft sein kann, wenn der Schritt des Weiterverarbeitens einen Aushärteprozess unter erhöhtem Druck umfasst.
  • Die Auflagefläche der Vorrichtung kann bei einer Weiterbildung einer zu erzielenden Innenoberfläche eines Rumpfsegments, oder einem Abschnitt derselben, im Wesentlichen folgen. Beispielsweise kann die Auflagefläche als Zylinderfläche oder als ein Abschnitt einer Zylinderfläche ausgebildet sein, wobei der Querschnitt des Zylinders kreisrund sein kann, aber auch oval oder elliptisch geformt sein kann. Die Auflagefläche kann aber auch einer anderen, für einen Flugzeugrumpf zweckmäßigen Querschnittsform folgen. Zudem kann die Auflagefläche insbesondere eine verjüngte Geometrie aufweisen, beispielsweise um Faserverbundbauteile zur Verwendung im Heckbereich eines Flugzeugrumpfes erzeugen zu können. Mit dieser Weiterbildung kann die Geometrie des auf der Auflagefläche anzuordnenden Schaumkörpers vorteilhaft bereits an die zu erstellende Innengeometrie des zu erzeugenden Bauteils und, bei Anwendung auf dem Gebiet des Flugzeugbaus, an die zu erzielende Innengeometrie des Rumpfes angepasst werden. Dies kann zu einer Vereinfachung von sich anschließenden Fertigungsschritten beitragen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schaumkörper bereits bei der Bereitstellung mit mindestens einer Ausnehmung und/oder mindestens einer Nut und/oder mindestens einer Durchgangsöffnung versehen, die dafür geeignet ist, um darin nichtstrukturelle Systemkomponenten eines Luft- oder Raumfahrzeugs aufzunehmen. Insbesondere kann es sich bei den nichtstrukturellen Systemkomponenten um Komponenten und/oder Leitungen zur elektrischen Versorgung oder Datenverarbeitung oder Datenübertragung oder um Leitungen und/oder Komponenten eines Hydrauliksystems oder eines Klimatisierungs- oder Belüftungssystems oder eines Treibstoffsystems oder eines Wasser-Abwasser-Systems handeln. Insbesondere kann in einer derartigen Durchgangsöffnung oder Nut auch bereits ein kanal- oder rohrartiges Element zur Aufnahme einer oder mehrerer Komponenten und/oder Leitungen der vorgenannten Typen angeordnet sein. Auf diese Weise können Halterungsvorrichtungen für Leitungen und Komponenten eingespart und diese Leitungen/Komponenten platzsparend untergebracht werden.
  • Bei einer Weiterbildung können eine oder mehrere nichtstrukturelle Systemkomponenten eines Luft- oder Raumfahrzeugs bereits bei der Bereitstellung des Schaumkörpers in den Schaumkörper oder dessen Teile integriert sein, insbesondere durch vorheriges Einsetzen in Ausnehmungen, Nuten oder Durchgangsöffnungen des Schaumkörpers oder der Teile desselben oder durch direktes Einbetten in das Schaummaterial des Schaumkörpers. Es können also bei dieser Weiterbildung bereits mit Systemkomponenten vorkonfigurierte Schaumkörperteile bereitgestellt werden, was sich vorteilhaft auf die Wirtschaftlichkeit und Flexibilität in der Fertigung auswirken kann. Zudem kann auf diese Weise die Integration von Systemkomponenten bereits frühzeitig während der Herstellung und Integration der Struktur erfolgen.
  • In einer Ausgestaltung ist der Schaumkörper oder ein Teil desselben an seiner Oberfläche bereichsweise mit einer Trennfolie versehen, um zu verhindern, dass der Schaumkörper oder der Teil desselben sich mit dem Hautabschnitt und/oder dem Versteifungselement verbindet, insbesondere mit dem Hautabschnitt und/oder dem Versteifungselement verklebt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich der Schaumkörper nach dem Schritt des Weiterverarbeitens, insbesondere nach einem Aushärten des ersten Halbzeugs oder des Vorformlings und/oder des zweiten Halbzeugs, bei Bedarf ganz oder teilweise von dem Hautabschnitt und der Hinterbaustruktur abnehmen lässt. Wird ein Teil des Schaumkörpers mit der Trennfolie versehen, während andere Teile des Schaumkörpers keine Trennfolie aufweisen, so wird es möglich, den mit der Trennfolie versehenen Teil auch im fertigen Faserverbundbauteil nach Bedarf herausnehmen und wiedereinsetzen zu können. Dies hat den Vorteil, dass sich bei einem ganz oder teilweise im Faserverbundbauteil verbleibenden Schaumkörper einzelne Bereiche bereits während der Fertigung oder auch bei der späteren Verwendung, z. B. in eine Luft- oder Raumfahrzeug, für Montage-, Wartungs- oder Inspektionszwecke einfach öffnen und schließen lassen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Schaumkörper nach dem Schritt des Weiterverarbeitens auf einer dem Hautabschnitt abgewandten Seite des Schaumkörpers materialabtragend bearbeitet. Diese materialabtragende Bearbeitung erfolgt vorteilhaft insbesondere durch Befräsen, jedoch sollen unter materialabtragender Bearbeitung vorliegend auch Bohr-, Schneid- oder Sägevorgänge usw., die einer Entfernung von Bereichen des Schaumkörpers dienen, verstanden werden. Eine beliebige Kombination von Fräsen, Bohren, Schneiden und/oder Sägen usw. zur Erzeugung der angestrebten Geometrie ist ebenfalls möglich. Die Geometrie des Schaumkörpers kann somit je nach Bedarf auf flexible Weise gestaltet werden.
  • In einer Ausgestaltung wird der Schaumkörper bei der materialabtragenden Bearbeitung bereichsweise in der Weise entfernt, dass eine Ausnehmung gebildet wird, die bis zu dem Hautabschnitt reicht. Hierbei wird nachfolgend ein weiteres Versteifungselement in der Ausnehmung angeordnet und mit dem Hautabschnitt verbunden. Die Verbindung des weiteren Versteifungselements mit dem Hautabschnitt kann insbesondere mittels zusätzlicher Verbindungselemente erfolgen, beispielsweise durch Vernieten. Dies kann nützlich sein, wenn das weitere Versteifungselement auf andere Weise als durch Aushärten in einer Aussparung des Schaumkörpers erzeugt werden soll.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird der Schaumkörper bei der materialabtragenden Bearbeitung bereichsweise in der Weise entfernt, dass Bereiche des Schaumkörpers, die in Kontakt mit dem Hautabschnitt und/oder dem Versteifungselement stehen, als mechanisch mittragende Bestandteile des Faserverbundbauteils und/oder zur akustischen und/oder thermischen Isolierung des Faserverbundbauteils belassen werden. Auf diese Weise kann der Schaumkörper an jenen Stellen des Faserverbundbauteils, an denen dies gewünscht ist, eine lasttragende und/oder isolierende Funktion übernehmen, während an Stellen des Faserverbundbauteils, an denen dies nicht gewünscht wird, durch Entfernen des Schaumkörpermaterials Gewicht eingespart werden kann. Eine lasttragende Funktion des Schaumkörper kann dazu beitragen, die Anzahl von Versteifungselementen in einem Faserverbundbauteil zu verringern und zu einem gewichtsoptimalen Faserverbundbauteil zu gelangen. Übernimmt der Schaum eine isolierende Funktion, so sind weniger oder keine zusätzlichen Isolierungsmaterialien mit dem entsprechenden Montageaufwand und Platzbedarf notwendig.
  • In einer Ausgestaltung wird der Schaumkörper bei der materialabtragenden Bearbeitung mit mindestens einer Ausnehmung oder mindestens einer Nut zur Aufnahme von nichtstrukturellen Systemkomponenten eines Luft- oder Raumfahrzeugs, insbesondere von Komponenten und/oder Leitungen zur elektrischen Versorgung oder Datenverarbeitung oder Datenübertragung oder von Leitungen und/oder Komponenten eines Hydrauliksystems oder eines Klimatisierungs- oder Belüftungssystems oder eines Treibstoffsystems oder eines Wasser-Abwasser-Systems, versehen. Separat an eine Primärstruktur, insbesondere an Versteifungselemente, anzubringende Halterungsvorrichtungen für Leitungen oder Komponenten können wegfallen. Stattdessen können insbesondere Leitungen vorteilhaft kontinuierlich gehalten werden, zum Beispiel durch Einlegen in eine passende Nut. Dies kann mit Vorteil insbesondere bei Kabeln ein Durchhängen und Hin- und Herbewegen verhindern. Auch ein lokales Abstützen und Haltern von Leitungen oder Komponenten, wie etwa Rohrleitungen, mittels des Schaumkörpers ist aber denkbar.
  • In einer Ausgestaltung wird das Versteifungselement bereichsweise, insbesondere zusätzlich zu einer klebenden Verbindung, mit dem Hautabschnitt mittels zusätzlicher Verbindungselemente, insbesondere mittels Nieten, verbunden. Die Widerstandsfähigkeit der Verbindung kann hierdurch noch verbessert werden.
  • In einer Ausgestaltung wird der Schaumkörper durch die materialabtragende Bearbeitung mit mindestens einer Zugangsausnehmung versehen, die einen Zugang zu dem Versteifungselement von der dem Hautabschnitt abgewandten Seite des Schaumkörpers ermöglicht. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn das Versteifungselement, im Anschluss an das Aushärten des ersten Halbzeugs oder Vorformlings und/oder des zweiten Halbzeugs im Schritt des Weiterverarbeitens, durch das Anbringen von weiteren Verbindungselementen, insbesondere Nieten, zusätzlich an dem Hautabschnitt befestigt werden soll.
  • Gemäß einer Ausgestaltung wird der Schaumkörper bei der materialabtragenden Bearbeitung im Wesentlichen vollständig abgetragen. Hierdurch trägt der Schaumkörper im Wesentlichen nicht zum Gewicht des Faserverbundbauteils bei, während er zugleich die oben erwähnten Vorteile bei der Fertigung des Faserverbundbauteils bietet.
  • In einer Ausgestaltung wird nach dem Weiterverarbeiten und, falls der Schaumkörper anschließend materialabtragend bearbeitet wird, bevorzugt nach diesem Bearbeiten, eine Innenauskleidung für einen Innenbereich eines Luft- oder Raumfahrzeugs, insbesondere eine Innenauskleidung für eine Passagierkabine („Kabinenlining”), auf dem Schaumkörper oder auf einer von belassenen Bereichen des Schaumkörpers gebildeten Schaumkomponente befestigt. Das Befestigen der Innenauskleidung kann insbesondere durch flächiges Aufkleben auf den Schaumkörper oder die Schaumkomponente erfolgen. Separate Halterungseinrichtung für die Innenauskleidung sind somit nicht notwendig. Bei einem flächigen Aufkleben der Innenauskleidung auf den Schaumkörper oder die Schaumkomponente kann die Innenauskleidung zudem besonders leicht und kostengünstig, zum Beispiel als dünne Folie statt als selbsttragendes Paneel, ausgebildet werden.
  • Bei einer Weiterbildung wird auf einer von dem Hautabschnitt abgewandten Seite des Schaumkörpers auf Oberflächenbereiche des Schaumkörpers ein Material zur Bildung einer strukturell tragenden Decklage aufgebracht. Bei dem Material kann es sich insbesondere um ein mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial imprägniertes Fasergebilde („Prepreg”) handeln, welches anschließend, vorzugsweise unter Einwirkung von erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur, zur Bildung der strukturell tragenden Decklage ausgehärtet wird. Alternativ ist auch die Verwendung eines trockenen Fasergebildes als Material für die Decklage denkbar, wobei in diesem Falle das trockene Fasergebilde vor dem Aushärten in einem Injektionsverfahren mit dem aushärtbaren Matrixmaterial durchtränkt wird. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass höher belastete lokale Bereiche des Faserverbundbauteils gezielt verstärkt werden können.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Faserverbundbauteil um ein Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug, insbesondere um eine Schale für eine Rumpfsektion eines Flugzeugs oder um eine Rumpfsektion eines Flugzeugs.
  • In einer alternativen Ausgestaltung handelt es sich bei dem Faserverbundbauteil um ein Strukturbauteil zur Bildung einer Tragfläche oder eines Leitwerks eines Luft- oder Raumfahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahren handelt es sich bei dem Versteifungselement um einen Stringer, insbesondere um einen Stringer mit einem T-Querschnitt oder um einen Stringer mit einem Omega-Querschnitt.
  • In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem Versteifungselement um einen Spant, insbesondere um einen Spant mit Omega-Querschnitt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist der Schaumkörper mehrere Aussparungen auf, wobei in jeweils einer der Aussparungen ein Versteifungselement oder ein Vorformling oder ein erstes Halbzeug zur Bildung des Versteifungselements zumindest abschnittsweise angeordnet wird. Hierdurch kann auf wirtschaftliche Weise ein Faserverbundbauteil mit einer Hinterbaustruktur mit mehreren Versteifungselementen erzeugt werden.
  • In einer Weiterbildung beinhalten die mehreren Aussparungen eine oder mehrere Aussparungen zur Aufnahme eines Stringers oder eines Vorformlings oder eines ersten Halbzeugs für einen Stringer und eine oder mehrere Aussparungen zur Aufnahme eines Spants oder eines Vorformlings oder eines ersten Halbzeugs für den Spant.
  • In einer Ausgestaltung wird zur Unterstützung einer Innenfläche des Stringers mit Omega-Querschnitt und/oder des Spants mit Omega-Querschnitt oder der für den Stringer und/oder Spant bereitgestellten ersten Halbzeuge oder Vorformlinge beim Aushärten ein Schaumkern oder ein wieder entfernbarer, aufblasbarer schlauchartiger Kern verwendet.
  • Die vorstehend genannten Fasergebilde können jeweils beispielsweise als ein unidirektionales Fasergelege, ein multiaxiales Fasergelege, ein Fasergewebe oder ein Fasergeflecht ausgebildet sein. Bei den Fasern kann es sich insbesondere um Kohlefasern handeln. Bei den vorstehend genannten aushärtbaren Matrixmaterialien handelt es sich vorzugsweise um ein aushärtbares Kunststoffmaterial, insbesondere ein Epoxidharz.
  • In einer Ausgestaltung ist der Schaumkörper mit einem Hartschaum, bevorzugt einem geschlossenzelligen Hartschaum, insbesondere einem Polymethacrylimid-Hartschaum, gebildet. Der Hartschaum weist vorzugsweise eine Dichte zwischen 48 Kilogramm je Kubikmeter und 72 Kilogramm je Kubikmeter auf. Beispielsweise kann eine geeignete Sorte des unter dem Namen Rohacell® von Evonik Industries AG, Darmstadt, angebotenen Schaums verwendet werden. Derartige Polymethacrylimid-Hartschäume geeigneter Sorten sind leicht, sind gegenüber den Temperaturen und Drücken, die bei dem Aushärtevorgang auftreten können, ausreichend widerstandsfähig, und eignen sich zudem insbesondere für eine effiziente materialabtragende Bearbeitung durch Befräsen. Zudem vermeidet die geschlossenzellige Struktur, dass Matrixmaterial tief in den Schaum eindringt.
  • Die obigen Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Hierbei wird der Fachmann insbesondere auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
  • INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen hierbei:
  • 1 ein beispielhaftes Luftfahrzeug, welches ein Faserverbundbauteil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist, in einer Seitenansicht;
  • 2 das beispielhafte Luftfahrzeug der 1 in einer Draufsicht;
  • 3 ein Schnitt A-A, wie in 2 angedeutet, durch das Strukturbauteil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 4–7 mehrere Schritte eines Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 8 ein beispielhaftes, mittels des Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hergestelltes, als Rumpfschale eines Luftfahrzeugs ausgebildetes Faserverbundbauteil in einer perspektivischen Ansicht;
  • 9 ein als Rumpfschale eines Luftfahrzeugs ausgebildetes Faserverbundbauteil in einer perspektivischen Ansicht, zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 10 ein als Rumpfschale eines Luftfahrzeugs ausgebildetes Faserverbundbauteil in einem teilweise fertiggestellten Zustand, in einer perspektivischen Ansicht, zur Erläuterung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 11 ein als Rumpfschale eines Luftfahrzeugs ausgebildetes Faserverbundbauteil, ebenfalls in einem teilweise fertiggestellten Zustand, in einer perspektivischen Ansicht, zur Erläuterung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 12 ein als Rumpfsektion eines Luftfahrzeugs ausgebildetes Faserverbundbauteil während der Herstellung desselben in einer Schnittansicht normal zu einer Längsrichtung der Rumpfsektion, zur Erläuterung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 13 das Faserverbundbauteil der 12, in einem von einer Vorrichtung abgenommenen, teilweise fertiggestellten Zustand, in einer perspektivischen Ansicht;
  • 14–17 mehrere Schritte eines Verfahrens gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 18 ein Schritt eines Verfahrens gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 19 ein Schritt eines Verfahrens gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 20 ein Schritt eines Verfahrens gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 21 ein Schritt eines Verfahrens gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 22–27 mehrere Schritte eines Verfahrens gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 28–31 mehrere Schritte eines Verfahrens gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 32–33 mehrere Schritte eines Verfahrens gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 34 einen Schaumkörper während der Durchführung des Verfahrens gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel;
  • 35 einen Schritt eines Verfahrens gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 36 ein als Rumpfschale eines Luftfahrzeugs ausgebildetes Faserverbundbauteil in einem teilweise fertiggestellten Zustand, in einer perspektivischen Ansicht, zur Erläuterung eines sechzehnten
  • Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang der mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausgeführt ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Die 1 und 2 zeigen ein als Flugzeug ausgebildetes Luftfahrzeug 2101, welches einen Rumpf 2102, Tragflächen 2103, ein Höhenleitwerk 2104 und ein Seitenleitwerk 2105 aufweist. Der Rumpf 2102 ist mit Fenstern 2106 und mit Türen 2107 für Passagiere und Besatzung versehen. Mit den Bezugszeichen x, y und z sind zur Orientierung eine Längsrichtung x, eine Spannweitenrichtung y und eine vertikale Richtung z bezüglich des Luftfahrzeugs 2101 bezeichnet. Ferner ist in den 1 und 2 ein als Rumpfschale ausgebildetes Faserverbundbauteil 10 eingezeichnet, das als Strukturbauteil des Luftfahrzeugs 2101 einen Teil einer Rumpfsektion 2108, in den 1 und 2 mit punktierten Linien angedeutet, bildet.
  • 3 zeigt einen Schnitt A-A durch das Faserverbundbauteil 10, das in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt und ausgebildet ist. Mit dem Bezugszeichen U ist in 3 eine Umfangsrichtung des Rumpfes 2102 angedeutet. Das Faserverbundbauteil 10 weist einen Hautabschnitt 11 und Versteifungselemente 12 und 13 auf, die auf einer ersten Seite 11a des Hautabschnitts 11 angeordnet sind und eine Hinterbaustruktur zur Versteifung des Hautabschnitts 11 bilden. In 3 sind die Versteifungselemente 12 als Stringer mit einem T-Querschnitt ausgebildet, während das Versteifungselement 13 als Spant ausgebildet ist und Durchgangsöffnungen 14 aufweist, durch die sich die Versteifungselemente 12 hindurch erstrecken.
  • Ferner weist das Faserverbundbauteil 10 auf der ersten Seite 11a eine mit dem Hautabschnitt 11 und den Versteifungselementen 12, 13 verbundene Schaumkomponente 15' auf, die aus einem ein- oder mehrteiligen Schaumkörper durch materialabtragende Bearbeitung, durch die das Material des Schaumkörpers zum Beispiel in einem Bereich 73 entfernt wurde, hervorgegangen ist. Der Bereich 73 ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch Fräsen erzeugt worden. Dies ermöglicht es, die Schaumkomponente 15' auf einer von dem Hautabschnitt 11 abgewandten Seite 19' zu gestalten und Gewicht im fertigen Faserverbundbauteil 10 zu sparen, während verbleibende Bereiche des Schaumkörpers als Schaumkomponente 15' die Versteifungselemente 12 abdecken und schützen. Auch liegt die Schaumkomponente 15' flächig an dem Hautabschnitt 11 an. Die Schaumkomponente 15', die aus einem geschlossenzelligen Hartschaum gebildet ist, bietet somit eine akustische und thermische Isolierwirkung einer Innenseite der Rumpfschale gegenüber deren Außenseite.
  • In der Schaumkomponente 15' ist ein Kabelkanal 69 mit darin angeordneten Kabeln 68, die als Stromversorgungskabel, Kabel zur Datenübertragung, Glasfaserkabel oder ähnlich ausgebildet sein können, angeordnet. Ferner beinhaltet die Schaumkomponente 15' einen Klimatisierungskanal 69a, von dem ausgehend sich ein Lüftungsauslass 69b von dem Hautabschnitt 11 weg durch die Schaumkomponente 15' erstreckt.
  • Die Versteifungselemente 12, 13 und der Hautabschnitt 11 sind aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, beispielsweise durch Einbetten von Kohlefasern in eine Epoxidharzmatrix, hergestellt. Die Versteifungselemente 12 und 13 wurden gemeinsam mit dem Hautabschnitt 11 ausgehärtet und hierbei verbunden. Dies wird auch als „co-curing” bezeichnet. Im Bereich des Spantfußes existiert bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Verbindungsbereich 13a, in dem das Versteifungselement 13 mittels Nieten 13b zusätzlich zu der klebenden Verbindung, die aus dem gemeinsamen Aushärten mit dem Hautabschnitt 11 resultiert, an dem Hautabschnitt 11 befestigt ist. Um den Verbindungsbereich 13a zugänglich zu machen, kann die Schaumkomponente 15' nahe dem Verbindungsbereich 13a eine Ausnehmung aufweisen, die in 3 nicht dargestellt ist, aber durch Abfräsen des Schaumkörpers ähnlich wie im Bereich 73, jedoch bis zum Spantfuß, gebildet sein kann.
  • Auf der Seite 19' der Schaumkomponente 15' ist auf dieser und auf freiliegenden Abschnitte des gezeigten Spantes 13 eine Innenauskleidung 50 („Kabinenlining”) durch flächiges Aufkleben befestigt.
  • Ein Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 4 bis 7 illustriert. Zunächst werden zwei Teile 115a, 115b eines zweiteiligen Schaumkörpers 115 bereitgestellt und auf einer Vorrichtung 180, die ein „männliches Werkzeug” zum Auflegen der Teile 115a, 115b darstellt, positioniert. Die Vorrichtung 180 weist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Auflagefläche 181 auf, die im Wesentlichen einen Teil einer Zylinderfläche darstellt. Die Auflagefläche 181 ist also von einfacher Geometrie. Es sind im Wesentlichen keine Erhebungen oder Aussparungen auf bzw. in der Auflagefläche 180 vorhanden.
  • In 4 ist das Auflegen der Teile 115a und 115b auf die Auflagefläche 181 der Vorrichtung 180 schematisch dargestellt. 5 zeigt den aus den Teilen 115a, 115b gebildeten Schaumkörper 115 nach dem Auflegen. In 5 liegen die beiden Teile 115a, 115b in einer Stoßstelle 118 aneinander an. Eine Innenfläche 115i des Schaumkörpers 115 auf einer ersten Seite 117 des Schaumkörpers 115 entgegengesetzten zweiten Seite 119 desselben korrespondiert im Wesentlichen zu der Auflagefläche 181. Um ein Verrutschen der Teile 115a, 115b auf der Auflagefläche 181 zu verhindern, können die Teile 115a, 115b durch geeignete Maßnahmen auf der Vorrichtung fixiert werden, zum Beispiel durch mechanische Befestigungsmittel wie Stifte oder dgl., durch Klemmeinrichtungen, mittels Vakuum oder auf andere geeignete Art. Bei Bedarf könnten die Teile 115a, 115b im Bereich der Stoßstelle 118 zur Positionssicherung verklebt werden oder (nicht dargestellt) mittels korrespondierender Formschlusselemente an den Teilen 115a, 115b ineinander greifen.
  • Wie aus 4 ferner ersichtlich, sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Teile 115a, 115b des Schaumkörpers 115 bereits bei der Bereitstellung mit mehreren Aussparungen 116 versehen, deren Zweck noch erläutert werden wird. Ferner weisen die Teile 115a, 115b bereits bei der Bereitstellung Durchgangsöffnungen 163, 164 auf, die in 4 im Wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene und damit in etwa parallel zu der Auflagefläche 181 und parallel zu einer Fläche, in der sich das jeweilige Teile 115a, 115b hauptsächlich erstreckt, verlaufen. Der Zweck der Durchgangsöffnungen 163, 164 wird ebenfalls noch erläutert werden.
  • Die Teile 115a, 115b sind formstabil und können vor der Bereitstellung und Positionierung auf der Vorrichtung 180 dadurch hergestellt werden, dass aus einem geometrisch relativ einfach geformten Hartschaum-Rohmaterial, wie etwa einem Schaumklotz, Schaumblock oder Schaumzylindersegment, die Aussparungen 116 herausgearbeitet werden. Die äußere Kontur der Teile 115a, 115b kann bereits bei der Herstellung des Hartschaum-Rohmaterials erzeugt werden oder ebenfalls durch Bearbeiten desselben erreicht werden. Ähnliches gilt für die Durchgangsöffnungen 163 und 164, die bei der Fertigung des Schaum-Rohmaterials geformt oder anschließend in dieses eingearbeitet werden können. Für die Bearbeitung des Hartschaum-Rohmaterials zur Erzeugung der Teile 115a, 115b kommt bevorzugt ein Fräsverfahren, z. B. ein CNC-Befräsen, in Frage, jedoch könnte auch ein Warmverformen des Schaums (thermoforming) in Betracht gezogen werden. Andere materialabtragende Verfahren wie beispielsweise Bohren kommen ebenfalls in Frage. Bei dem Hartschaum-Rohmaterial handelt es sich insbesondere um ein Stück eines geschlossenzelligen Hartschaums, insbesondere eines Polymethacrylimid-Hartschaums wie etwa Rohacell®.
  • Die Aussparungen 116, die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen als Nuten mit einem umgekehrt T-förmigen Querschnitt ausgebildet sind, öffnen sich zu der ersten Seite 117 des Schaumkörpers 115 hin. Wie in 6 dargestellt, werden bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach dem Positionieren der Teile 115a, 115b auf der Vorrichtung 180 ein Vorformling oder ein erstes Halbzeug zum Bilden eines Versteifungselements, bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zum Bilden von T-Stringern eines Schalenbauteils, in jeweils einer der Aussparungen 116 angeordnet. Der übersichtlicheren zeichnerischen Darstellung halber sind in den 6 und 7 lediglich schematisch mit dem Bezugszeichen 120 bezeichnete, kreuzweise schraffierte Elemente gezeigt, wobei es sich bei jedem der Elemente 120 entweder um einen vorgefertigten und als Ganzes in die jeweiligen Aussparung 116 eingelegten Vorformling handeln kann oder das Element 120 aus einzelnen Lagen des ersten Halbzeugs gebildet sein kann, wobei die Lagen beispielsweise nacheinander in die jeweilige Aussparung 116 eingelegt werden. Auch eine Kombination beider Vorgehensweisen ist denkbar. Bei dem zweiten und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden forthin ein derartiger Vorformling oder ein derartiges erstes Halbzeug mit demselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Der Vorformling 120 kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der 4 bis 7 mit einem Fasergebilde, das mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial vorimprägniert ist, gebildet und in diesem vorimprägnierten Zustand in die jeweilige Aussparung 116 eingelegt werden. Werden Lagen des ersten Halbzeugs nacheinander in die jeweiligen Aussparungen 116 eingelegt, so können derartige Lagen ebenfalls aus einem mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial vorimprägnierten Fasergebilde („Prepreg”) gebildet sein.
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Vorformlinge bzw. ersten Halbzeuge 120 im Zustand der 6 noch nicht ausgehärtet. Wie die 6 zeigt, liegen der jeweilige Vorformling bzw. das jeweilige Halbzeug 120 in der zugeordneten Aussparung 116 flächig auf dem formstabilen Schaumkörper 115 auf und werden von diesem unterstützt. Der Schaumkörper 115 wirkt daher bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wie ein formgebendes Werkzeug für die aus dem Vorformling bzw. ersten Halbzeug 120 zu fertigenden Versteifungselemente 112 (siehe 8).
  • Wie in 7 schematisch illustriert, wird nachfolgend ein zweites Halbzeug 140, das vorzugsweise ebenfalls als mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial vorimprägniertes Fasergebilde ausgebildet ist, auf den Schaumkörper 115 aufgebracht, z. B. mittels eines geeigneten Legeverfahrens. Mehrere Lagen eines derartigen vorimprägnierten Fasergebildes können als zweites Halbzeug 140 auf dem Schaumkörper 115 abgelegt werden. Dabei gelangt das zweite Halbzeug 140 mit der ersten Seite 117 des Schaumkörpers 115 und mit dem Vorformling bzw. ersten Halbzeug 120 in flächigen Kontakt. Oberflächenabschnitte 115o des Schaumkörpers 115, siehe 5, auf der ersten Seite 117 des Schaumkörpers 115 sind korrespondierend zu einer für das in 8 gezeigte, fertige Faserverbundbauteil 110 vorgegebenen Zielgeometrie eines jeweiligen Bereichs des Hautabschnitts 111 geformt. Dadurch kann der Schaumkörper 115 auch bei der Bildung des Hautabschnitts 111 (siehe 8) aus dem zweiten Halbzeug 140 als formgebendes Mittel, welches dem Hautabschnitt 111 seine Zielgeometrie gibt, wirken.
  • Im Anschluss an das Aufbringen des zweiten Halbzeugs 140 werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel Druckplatten '9, deren Größe nach Bedarf gewählt wird, sowie ein Vakuumsack oder eine Vakuumfolie 198 auf dem zweiten Halbzeug 140 angeordnet (siehe 7). Anschließend wird der gesamte Aufbau mit der Vorrichtung 180, dem Schaumkörper 115, den Vorformlingen bzw. ersten Halbzeugen 120, dem zweiten Halbzeug 140, den Druckplatten 199 und dem Vakuumsack 198 in einen Autoklaven verbracht und bei einem Druck von etwa 3 bis 7 bar und Temperaturen bis zum 180 Grad Celsius ausgehärtet. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verbinden sich hierbei der Vorformling bzw. das erste Halbzeug 120 mit dem zweiten Halbzeug 140 zu einem Faserverbundbauteil, in dem ein aus dem zweiten Halbzeug 140 erzeugter Hautabschnitt 111 mit aus den ersten Halbzeugen bzw. Vorformlingen 120 erzeugten Versteifungselementen 112, hier T-Stringern, siehe 8, verbunden ist („co-curing”).
  • In einer Variante des Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel könnte anstelle des vorimprägnierten Vorformlings bzw. vorimprägnierten ersten Halbzeugs 120 auch bereits ein vollständig ausgehärtetes Versteifungselement, beispielsweise ein ausgehärteter T-Stringer als Verbundkomponente aus einem Faserverbundmaterial, in die jeweilige Aussparung 116 eingelegt werden. In dieser Variante wirkt der Schaumkörper 115 als formgebendes Werkzeug für den Hautabschnitt 111 und erleichtert die Handhabung und Positionierung der Versteifungselemente bzgl. des zweiten Halbzeugs 140. Bei dem anschließenden Aushärten im Autoklaven unter der Einwirkung erhöhten Druckes und erhöhter Temperatur werden die Versteifungselemente mit der Haut verbunden („co-bonding”).
  • Bei einer anderen Variante könnte der Hautabschnitt 111 bereits als ausgehärtete Verbundkomponente vorliegen, die auf den Schaumkörper 115 und die ersten Halbzeuge oder Vorformlinge 120 aufgelegt wird und bei einem Aushärten im Sinne eines „co-bonding” mit dem gebildeten Versteifungselementen verbunden wird.
  • Ein mittels des Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung erzeugtes, beispielhaftes Faserverbundbauteil 110 ist in 8 skizziert. Die als T-Stringer ausgebildeten Versteifungselemente 112 sind mit dem Hautabschnitt 111 bei dem Aushärtevorgang fest verbunden worden. Wie 8 ferner zeigt, sind die Teile 115a, 115b des Schaumkörpers 115 mit dem Hautabschnitt 111 und den Versteifungselementen 112 bei dem Aushärtevorgang verbunden worden, indem das in dem zweiten Halbzeug 140 und/oder den Vorformlingen bzw. ersten Halbzeugen 120 enthaltene Matrixmaterial in die Oberfläche der Teile 115a, 115b bereichsweise eindringt und dann aushärtet. Die Verwendung eines geschlossenzelligen Hartschaums für den Schaumkörper 115 vermeidet ein zu tiefes Eindringen des Matrixmaterials in die Schaumstruktur. Diese Art der Verbindung kann als Verkleben bezeichnet werden. Der im Faserverbundbauteil 110 verbleibende Schaumkörper 115 bildet eine Schaumkomponente 115' des fertigen Faserverbundbauteils 110.
  • In 8 sind weitere Versteifungselemente 113 schematisch angedeutet, die in gleicher Weise wie die Versteifungselemente 112 gebildet und gleichzeitig mit dem Hautabschnitt 11 und den Versteifungselementen 112 ausgehärtet werden können. Die Versteifungselemente 113 verlaufen quer zu den Versteifungselementen 112 und können als Spante für das als Rumpfschale ausgebildete Faserverbundbauteil 110 dienen. Alternativ könnten die Versteifungsbauteile 113 auch, wenn nicht benötigt, weggelassen werden.
  • Nach dem Aushärtevorgang im Autoklaven wurde gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung des in 8 gezeigten Faserverbundbauteils 110 der Hautabschnitt 111 mit den damit verbundenen Versteifungsbauteilen 112, 113 und dem mit dem Hautabschnitt 111 und zumindest den Versteifungselementen 112 verbundenen Schaumkörper 115 aus dem Autoklaven entnommen, der Vakuumsack 198, die Druckplatten 199 sowie weitere ggf. benötigte Elemente wie Leitungen zum Aufbringen des Vakuums usw. entfernt und das erzeugte Werkstück von der Vorrichtung 180 abgenommen. Anschließend wurde der Schaumkörper 115 von einer zweiten Seite 119 des Schaumkörpers 115, die von dem Hautabschnitt 111 abgewandt ist, materialabtragend bearbeitet, insbesondere befräst. Dabei wurden in Umfangsrichtung U und in Längsrichtung x des Faserverbundbauteils 110, entsprechend einer Umfangs- bzw. Längsrichtung des Rumpfes 2102, verlaufende Nuten 162 bzw. 161 auf der zweiten Seite 119 in die Oberfläche des Schaumkörpers 115 eingefräst. Auch wurde eine Ausnehmung 160 durch Fräsen in den Schaumkörper 115 eingearbeitet. Die Schaumkomponente 115' weist somit die Nuten 161, 162 und die Ausnehmung 160 auf.
  • Der Zweck der Nuten 161, 162, der Ausnehmung 160 und der Durchgangsöffnungen 163, 164 soll nun näher erläutert werden.
  • Das Luftfahrzeug 2101 der 1 und 2 beinhaltet neben der tragenden Primärstruktur eine Anzahl von Systemen, die dem Betrieb des Luftfahrzeugs 2101 und dem Komfort der Passagiere dienen. Komponenten, Bauteile, Leitungen und dergleichen derartiger Systeme sollen als nichtstrukturelle Systemkomponenten bezeichnet werden. Als derartige Systeme kommen Systeme zur elektrischen Versorgung, Systeme zur Verarbeitung und/oder Übertragung von Daten, Hydrauliksysteme, Klimatisierungs- und Belüftungssysteme, Treibstoffsysteme oder Wasser-Abwasser-Systeme des Luftfahrzeugs in Betracht.
  • Die Nuten 161, 162 sind je nach Bedarf, vorzugsweise in computergesteuerter, automatisierter Weise, von der zweiten Seite 119 her in den im Faserverbundbauteil 110 verbleibenden Schaumkörper 115 hineingefräst. Die Anordnung der Nuten 161, 162 kann somit für unterschiedliche Faserverbundbauteile 110 in sehr einfacher Weise durch Abändern des Fräsprogramms variiert werden. Leitungen, wie Rohre, Schläuche oder Kabel, für die oben genannten Systeme, also zum Beispiel elektrische Leitungen, Glasfaserleitungen oder fluidführende Leitungen, können von der zweite Seite 119 des Schaumkörper 115 her in die Nuten 161, 162 eingelegt werden. Auf diese Weise werden separate Systemhalter für die Leitungen und die Befestigung dieser Systemhalter an Teilen der Primärstruktur, wie etwa an den Versteifungselementen 112 oder 113, unnötig. Ein Wegfallen der sonst durch die Systemhalter punktuell eingeleiteten Kräfte kann sich zudem positiv auf die Gestaltung und das Gewicht der Versteifungselemente 112, 113 auswirken. Zudem können die Leitungen näher aneinander und näher an der Primärstruktur platziert werden, da es durch die kontinuierliche Unterstützung der Leitungen durch die Schaumkomponente 115' nicht zu einem Durchhängen oder zu einem Hin- und Herbewegen bei Flugmanövern kommen kann. Anstatt die Leitung direkt in die Nut 161, 162 einzulegen, kann bei Bedarf in die jeweilige Nut 161, 162 auch ein Rohr oder Kanal zur Aufnahme der Leitung eingesetzt werden. Die Leitung könnte hierbei bereits im Rohr bzw. Kanal enthalten sein oder nachträglich eingezogen werden.
  • Auch die Ausnehmung 160 kann je nach Bedarf an geeigneter Stelle platziert werden und eine nicht als Leitung ausgebildete Systemkomponente aufnehmen, z. B. ein Bedienelement, ein Anzeigeelement, etc.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, sind die Durchgangsöffnungen 163 und 164 bereits bei der Bereitstellung der Teile 115a, 115b in diesen enthalten und erstrecken sich im Faserverbundbauteil 110 im Wesentlichen parallel zu dem Hautabschnitt 111, und verlaufen beispielhaft im Wesentlichen entlang der Längsrichtung x. In die Durchgangsöffnungen 163, 164 können Rohre, Leitungen oder Kanäle, zum Beispiel elektrische Leitungen, Datenleitungen, fluidführende Leitungen, Rohre oder Kanäle zur Aufnahme derartiger Leitungen sowie Kanäle zur Belüftung einer Passagierkabine eingefügt werden. Zu diesem Zweck sind, falls die Durchgangsöffnungen 163, 164 auf Höhe der Versteifungselemente 113 verlaufen, in den Versteifungselementen 113 an geeigneter Stelle Durchführungsöffnungen vorgesehen. Die Rohre, Leitungen und/oder Kanäle können bereits bei der Bereitstellung der Teile 115a, 115b in diesen vorhanden sein, oder z. B. nach dem Positionieren der Teile 115a, 115b auf der Vorrichtung 180 in die Durchgangsöffnungen 163, 164 eingesetzt werden. Die bereits vor dem Aushärtevorgang, der im Anschluss an 7 stattfindet, in dem Schaumkörper 115 vorhandenen Komponenten, Leitungen, Rohre und Kanäle werden bevorzugt derart ausgeführt, dass sie den Drücken und Temperaturen des Aushärtevorgangs standhalten können ohne Schaden zu nehmen. Eine Komponente oder Leitung, oder ein Rohr oder Kanal, die bzw. der diesen Drücken oder Temperaturen nicht gewachsen ist, kann nach dem Aushärteprozess hinzugefügt werden, beispielsweise durch Einziehen einer Leitung 168 in einen bereits in der Durchgangsöffnung 163 des Schaumkörpers 115 befindlichen Kabelkanal 169.
  • Nach Fertigstellung der Nuten 161, 162 und der Ausnehmung 160 und Anordnen von Systemkomponenten und/oder Leitungen (nicht dargestellt) in den Nuten 161, 162 und/oder der Ausnehmung 160 wurde bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Innenauskleidung 150 für einen Innenbereich des Luftfahrzeugs 2101 auf die Schaumkomponente 115', die durch die nach dem Befräsen verbleibenden Bereiche des Schaumkörpers 115 gebildet wird, aufgebracht und durch Verkleben flächig befestigt. Bei der Innenauskleidung 150 kann es sich um eine bahn- oder folienartige Auskleidung für eine Passagierkabine („Kabinenlining”) handeln. Die Stärke der Innenauskleidung 150 kann unterschiedlich gewählt werden. Falls viele Nuten 161, 162 und Ausnehmungen 160 eingebracht werden, wird vorteilhaft eine etwas stärkere Auskleidung 150 gewählt werden, die in der Lage ist, diese zu überbrücken, ohne dass die Gefahr der Beschädigung der Auskleidung 150 besteht. Andererseits könnte die Innenauskleidung 150, falls auf die Nuten 161, 162 und die Ausnehmung 160 verzichtet wird, beispielsweise als eine dünne Dekorfolie ausgebildet werden, die auf den Schaum aufgeklebt wird.
  • Das Faserverbundbauteil 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung vereint in sich die Vorteile
    • – einer optimierten, einfachen, flexiblen und faserverbundgerechten Fertigung bei Verringerung der Anzahl miteinander in separaten Schritten zu fügender Bauteile und somit eines hohen strukturellen Integrationsgrades,
    • – einer Unterstützung des Hautabschnitts 111 und der Versteifungselemente 112, 113 durch den großflächig als Schaumkomponente 115' im Faserverbundbauteil 110 verbleibenden Schaumkörper 115, insbesondere gegen Beulen,
    • – eines Schutzes des Hautabschnitts 111 und der Versteifungselemente 112, 113 durch den Schaumkörper 115 vor Beschädigungen (z. B. Verbesserung der „Damage Tolerance”),
    • – einer Integration zahlreicher Leitungen und Komponenten in das Faserverbundbauteil 110 und entsprechende Platz-, Gewichts-, und Arbeitsersparnis,
    • – einer Integration der thermischen und akustischen Isolierung durch den großflächig verbleibenden Schaumkörper und entsprechend eines Vermeidens zusätzlicher Montageschritte für andere Isolierungsmaterialien,
    • – einer Integration einer Innenauskleidung 150 für die Passagierkabine und einer entsprechenden Einsparung der Montage der sonst erforderlichen separaten selbsttragenden Verkleidungspaneele mit ihren zugehörigen Halterungen.
  • Ein gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildetes Faserverbundbauteil 210 mit einem Hautabschnitt 211 und Versteifungselementen 212, 213, wiederum eine Rumpfschale für einen Flugzeugrumpf, ist in 9 gezeigt. Die Versteifungselemente 212 sind wiederum als T-Stringer ausgebildet, während die Versteifungselemente 213 als Spante mit Omega-Querschnitt ausgeführt sind. Hinsichtlich der Herstellung der Versteifungselemente 212 wird auf die obigen Ausführungen zu dem zweiten Ausführungsbeispiel verwiesen. Die Versteifungselemente 213 können beispielsweise als bereits ausgehärtete Verbundkomponenten in zugeordnete Aussparungen eines Schaumkörpers 215 eingelegt werden, beispielsweise während des Positionierens von Teilen 215a–f des Schaumkörpers auf einer Vorrichtung. Allerdings liegen in dem Faserverbundbauteil 210 der 9 die Versteifungselemente 213 abschnittsweise frei, nämlich im Bereich ihres jeweiligen Kammabschnitts 213k, der mit der im Faserverbundbauteil 210 verbleibenden Schaumkomponente 215' bündig abschließt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die den Versteifungselementen 213 zugeordneten Aussparungen des Schaumkörpers 215 bis zur Auflagefläche einer Vorrichtung, auf der der Schaumkörper 215 positioniert wird, durchgehen, oder durch geeignetes Abtragen des Schaumkörpers 215 zur Bildung der Schaumkomponente 215' durch Befräsen.
  • 9 zeigt ferner eine Durchgangsöffnung 214 des Versteifungselements 213, welche dafür eingerichtet ist, um ein Versteifungselement 212 hindurchzuführen.
  • Die Versteifungselemente 213 können aber auch gemeinsam mit dem Hautabschnitt 211 und den Versteifungselementen 212 ausgehärtet werden. Zu diesem Zwecke können in einer Variante des dritten Ausführungsbeispiels Kerne 226', beispielsweise ebenfalls aus einem geschlossenzelligen Hartschaum wie Rohacell® gefertigte Schaumkerne, verwendet werden, um eine Innenfläche 213i des Versteifungselements 213 beim Aushärten eines Halbzeugs oder Vorformlings für das Versteifungselement 213 abzustützen und dieser Innenfläche 213i die vorgesehene Geometrie zu geben. Ein derartiger Kern 226' könnte auch im Bereich der Durchdringung des Versteifungselements 212 und des Versteifungselements 213 geeignet geformt sein, um den Versteifungselementen 212, 213 im Durchdringungsbereich die vorgesehene Geometrie zu geben.
  • 9 zeigt ferner eine Durchgangsöffnung 264 für einen Belüftungskanal, sowie Nuten 261, 262 und eine Ausnehmung 260, die in gleicher Weise durch Fräsen von einer dem Hautabschnitt abgewandten zweiten Seite 219 des Schaumkörpers 215 in diesen eingearbeitet sind wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Bei dem Faserverbundbauteil 210 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel werden die Versteifungselemente 213 in Verbindungsbereichen 213a, die als Spantfüße ausgebildet sind, bei einem Aushärten eines Halbzeugs zur Bindung des Hautabschnitts 211 und dem Aushärten von Vorformlingen oder Halbzeuge zur Bildung der Versteifungselemente 212, ggf. auch der Versteifungselemente 213, mit dem Hautabschnitt 211 verbunden. Falls das Versteifungsbauteil 213 hierbei ebenfalls ausgehärtet wird, erfolgt die Verklebung im Verbindungsbereich 213a durch „co-curing”, und falls das Versteifungsbauteil 213 bereits ausgehärtet in eine zugeordnete Aussparung des Schaumkörpers 215 eingelegt wurde, durch „co-bonding”.
  • 9 zeigt, dass der Schaumkörper 215 bei dem Faserverbundbauteil 210 des dritten Ausführungsbeispiels in der Umgebung eines der Versteifungselemente 213 mit eingefrästen Zugangsausnehmungen 271a, 271b versehen wurde, die einen Zugang zu Abschnitten der Verbindungsbereiche 213a des Versteifungselements 213 von der dem Hautabschnitt 211 abgewandten Seite 219 des Schaumkörpers 215 möglich macht. Dies ermöglicht es, das in 9 rechts angeordnete Versteifungselement 213 in den zugänglichen Bereichen der Verbindungsabschnitte 213a zusätzlich zu der beim Aushärteprozess durch „co-curing” oder „co-bonding” erzeugten Klebeverbindung noch mittels weiterer Befestigungselemente, insbesondere mittels Nieten, an dem Hautabschnitt 211 zu befestigen und somit die Verbindung des Hautabschnitts 211 mit dem Versteifungselement 213 weiter zu verbessern. Wie anhand der Zugangsausnehmung 271b in 9 skizziert ist, kann die Zugangsausnehmung 271b dadurch gebildet sein, dass Bereiche 273a des Schaumkörpers 215 gänzlich, bis zum Verbindungsbereich 213a durchgehend, entfernt wurden, während in Bereichen 273b der Schaumkörper 215 teilweise verbleibt, beispielsweise als Beulstütze oder zum Schutz der Versteifungselemente 212 oder als Fixierung eines in die Durchgangsöffnung 264 eingefügten Belüftungskanals.
  • Auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel kann eine aus den verbleibenden Bereichen des Schaumkörpers 215 gebildete Schaumkomponente 215' des Faserverbundbauteils 210, ähnlich wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, von der zweiten Seite 219 her mit einer Innenauskleidung, die in 9 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist, beklebt werden.
  • 10 illustriert ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Faserverbundbauteil 310 weist wiederum einen Hautabschnitt 311 und Versteifungselemente 312, 313 auf. Die Versteifungselemente 313 sind bei dem Faserverbundbauteil 310 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel als C-Spante ausgebildet, die beispielsweise als Verbundkomponente in ausgehärtetem Zustand bei dem Positionieren von Teilen 315a–h eines mehrteiligen Schaumkörpers 315 auf einer Vorrichtung 380 zwischen zwei Teile 315e, 315g des Schaumkörpers 315 eingesetzt werden könnten, zwischen denen dann eine Aussparung 316 des Schaumkörpers 315 gebildet ist, die bis zu einer Auflagefläche 381 der Vorrichtung 380 durchgeht.
  • Die Versteifungselemente 312 sind bei dem Faserverbundbauteil 310 der 10 wiederum als T-Stringer ausgebildet. Bezüglich der Herstellung der Versteifungselemente 312, des Hautabschnitts 311 und deren Verbindung kann auch hier auf die Ausführungen zu dem zweiten Ausführungsbeispiel verwiesen werden.
  • Auch bei dem vierten Ausführungsbeispiel verbleibt ein großer Anteil des ursprünglich bereitgestellten Schaumkörpers 315 als Schaumkomponente 315' im Faserverbundbauteil 310, wobei der Schaumkörper 315 wiederum auf einer von dem Hautabschnitt 311 abgewandten zweiten Seite 319 des Schaumkörpers 315 materialabtragend bearbeitet und dadurch die Schaumkomponente 315' gestaltet wurde. Die Teile 315d, 315e, 315f, 315g und 315h sind in 10 noch unbearbeitet gezeichnet, können aber bei Bedarf ebenfalls von der Seite 319 her zum Beispiel durch Befräsen bearbeitet werden.
  • Bei der Bearbeitung der Teile 315a bis 315c wurden Bereiche des Schaumkörpers 315, die sich entlang der Versteifungselemente 312 und 313 erstrecken, belassen. Die ursprünglichen Ausdehnungen der Teile 315a–c sind in 10 gestrichelt angedeutet. Belassene Bereiche des Schaums können zum Schutz der Versteifungselemente 312, 313 vor Beschädigung und als Beulstützen genutzt werden. Zudem wurde bei dem Faserverbundbauteil 310 der Schaumkörper 315 in der Weise belassen, dass sich der verbleibende Schaum entlang des Hautabschnitts 311 und der Versteifungselemente 312, 313 als akustisch und thermisch isolierende Schicht erstreckt. Im Detail umgeben Bereiche 373a, 373c des Schaumkörpers 315 Abschnitte von Versteifungselementen 312. Zudem wurden auch Bereiche 373b und 373e belassen, da sich durch diese Bereiche Durchgangsöffnungen 363, 365, beispielsweise zur Aufnahme von Leitungen, Rohren oder Kanälen, wie bereits beschrieben, erstrecken. Ein Bereich 373d des Schaumkörpers 315 wurde bei der Bearbeitung belassen, um Nuten 361 zum Einlegen von Kabeln oder dergleichen einbringen zu können. Der Rest der Teile 315a–c des Schaumkörpers 315 wurde bei dem Faserverbundbauteil 310 der 10 zur Gewichtseinsparung weggefräst.
  • Zusätzlich ist in 10 gezeigt, wie der Schaumkörper 315, dessen Vorteile bei der Herstellung bereits weiter oben erwähnt wurden, ferner auch noch zur Bildung einer lokalen Sandwichkonstruktion verwendet werden kann. Mit dem Bezugszeichen 394 ist in 10 ein nicht mit Ausnehmungen oder Nuten versehener Oberflächenbereich des Schaumkörpers 315 auf dessen von dem Hautabschnitt 311 abgewandten zweiten Seite 319 bezeichnet. Auf den Oberflächenbereich 394 und auf bündig mit dem Schaumkörper 315 abschließende, freiliegende Oberflächenbereiche 396 zweier Versteifungselemente 313 ist eine strukturell tragende, innere Decklage 395 aufgebracht. Die Decklage 395 kann nach einem ersten Aushärtevorgang zum Aushärten und Verbinden des Hautabschnitts 311 und der Versteifungselemente 312, 313 durch das Aufbringen eines geeigneten Materials, beispielsweise einer oder vorzugsweise mehrerer Lagen eines mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial vorimprägnierten Fasergebildes („Prepreg”), auf die Oberflächenbereiche 394, 396 und anschließendes erneutes Aushärten im Autoklaven, z. B. unter Verwendung von Druckplatten und Vakuumsack, gefertigt werden. Eine solche lokale Sandwichkonstruktion, bei der Bereiche des Schaumkörpers 315 einen Kern zwischen dem Hautabschnitt 311 und der Decklage 395 bilden, kann sich in besonders belasteten Bereichen des Faserverbundbauteils 310 als nützlich erweisen. Während ein vollständig in Sandwichkonstruktion ausgebildetes Faserverbundbauteil häufig relativ schwer ist, ermöglicht der mittels der Decklage 395 erzeugte lokale Sandwich eine noch gewichtsoptimalere Konstruktion.
  • In 11 ist ein Faserverbundbauteil 410 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel illustriert, das ebenfalls einen Hautabschnitt 411 sowie in 11 nicht gezeigte, mit dem Hautabschnitt 411 verbundene, als Stringer ausgebildete Versteifungselemente aufweist. 11 zeigt auch eine Schaumkomponente 415', die aus im Faserverbundbauteil 410 belassenen Bereichen des ursprünglichen mit seiner dem Hautabschnitt 411 zugewandten Schaumkörpers 415 (teilweise gestrichelt angedeutet) gebildet ist. Hinsichtlich des Verbindens von Hautabschnitt 411, Versteifungselementen und Schaumkörper 415 wird auf das zweite Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Der Schaumkörper 415 wurde bei dem Ausführungsbeispiel der 11 materialabtragend, z. B. durch Befräsen, bearbeitet, um Ausnehmungen 472 zu bilden, die sich im Wesentlichen in der Umfangsrichtung U erstrecken. Die Ausnehmungen 472 reichen in der Dickenrichtung des Schaumkörpers 415 jeweils bis zu dem Hautabschnitt 411, mit Ausnahme jener Bereiche, in denen sie die (nicht dargestellten) Stringer kreuzen. Ein als Spant ausgebildetes, in 11 nur schematisch angedeutetes Versteifungselement 413 mit einer Durchgangsöffnung 414 für einen Stringer kann nach dem Erstellen der Ausnehmung 472 von einer dem Hautabschnitt 411 abgewandten zweiten Seite 419 des Schaumkörpers 415 her in diese eingesetzt und mit dem Hautabschnitt 411 verbunden werden. Die Verbindung des Versteifungselements 413 mit dem Hautabschnitt 411 erfolgt insbesondere durch Vernieten.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erstreckt sich, wie in 7 skizziert, der auf der im Wesentlichen zylindrischen Auflagefläche 181 der Vorrichtung 180 positionierte Schaumkörper 115 über einen Winkel α < 180°. Dadurch gelingt die Fertigung einer Rumpfschale für den Rumpf 1202 des Luftfahrzeugs 1201. Der Winkel α lässt sich jedoch den Anforderungen entsprechend variieren. Gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel kann der Winkel α = 360° betragen, so dass das erzeugte Faserverbundbauteil 510, siehe die 12 und 13, eine Rumpfsektion 2108 bildet. Zur Herstellung des Faserverbundbauteils 510 werden eine Vielzahl von Teilen 515a–l eines Schaumkörpers 515 bereitgestellt und auf einer in 12 zylindrischen Auflagefläche 581 einer Vorrichtung 580 positioniert. Der Übersicht halber sind nur für das Teil 515l Aussparungen 516 sowie Durchgangsöffnungen 563 eingezeichnet, es versteht sich aber, dass sämtliche der Teile 515a–l in gleicher oder voneinander verschiedener Weise mit Aussparungen 516 und Durchgangsöffnungen 563 versehen werden können. Beispielsweise können die Aussparungen 516 in regelmäßigen Abständen längs der Umfangsrichtung U angeordnet sein. Hinsichtlich der Bereitstellung der Teile 515a–l, deren Positionierung, der Erzeugung der Aussparungen 516 und der Vorformlinge bzw. ersten Halbzeuge 520 wird auf die obigen Erläuterungen zu dem zweiten Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Das Aufbringen eines zweiten Halbzeugs 540, insbesondere in Form von Lagen eines vorimprägnierten Fasergebildes, kann mit Hilfe von Lege- oder Wickelverfahren erfolgen. Im Anschluss folgt ein Aushärteschritt, wie zu dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. In einer Variante des sechsten Ausführungsbeispiels können statt der Vorformlinge oder ersten Halbzeuge 520 bereits als ausgehärtete Verbundkomponenten vorliegende Versteifungselemente in die Aussparungen 516 eingelegt und mit dem Hautabschnitt 511, siehe 13, beim Aushärten des Halbzeugs 540 im Sinne eines „co-bonding” verbunden werden. 13 zeigt schematisch das von der Vorrichtung 580 nach dem Aushärteprozess abgenommene Faserverbundbauteil 518. Der mit dem Hautabschnitt 511 beim Aushärten verklebte Schaumkörper 515 kann von der Innenseite des Faserverbundbauteils 580 in der zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Weise materialabtragend durch Befräsen bearbeitet werden.
  • In den 14 bis 17 sind mehrere Schritte eines Verfahrens gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel skizziert, welches eine Variante des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß den 4 bis 7 darstellt. Das siebte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass Teile 615a, 615b eines Schaumkörpers 615 beim Bereitstellen und Positionieren auf einer Vorrichtung 680 noch nicht mit Durchgangsöffnungen für Kabel, Leitungen usw. versehen sind. Ein weiterer Unterschied liegt in der Gestaltung von Aussparungen 616, die sich zu einer ersten Seite 617 des Schaumkörpers 615 hin öffnen. Die Aussparungen 616 sind bei dem siebten Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet, dass sie zur Aufnahme eines als Stringer mit Omega-Querschnitt ausgebildeten Versteifungselement; oder zur Aufnahme von ersten Halbzeugen oder Vorformlingen zur Bildung derartiger Omega-Stringer geeignet sind. 16 zeigt das Anordnen von ersten Halbzeugen oder Vorformlingen 620, wie für das zweite Ausführungsbeispiel in Bezug auf T-Stringer beschrieben, für derartige Omega-Stringer. Um die korrekte Innengeometrie zu erzielen, werden die ersten Halbzeuge bzw. Vorformlinge 620 mit Hilfe von Kernen 625, die als Schaumkerne oder als aufblasbare Schläuche ausgeführt sein können, von innen abgestützt.
  • Nach dem Anordnen der ersten Halbzeuge oder Vorformlinge 620 und der Kerne 625 in den Aussparungen 616, die in den an einer Stoßstelle 618 aneinander anliegenden Teilen 615a, 615b vorgesehen sind, wird, entsprechend der obigen Ausführungen zu dem zweiten Ausführungsbeispiel, ein zweites Halbzeug 640 zur Bildung eines Hautabschnitts des zu fertigenden Faserverbundbauteils auf den Schaumkörper 615, die ersten Halbzeuge oder Vorformlinge 620 sowie die Kerne 625 aufgebracht, mit in 17 nicht dargestellten Druckplatten und einem Vakuumsack oder eine Vakuumfolie abgedeckt und zum Aushärten in einen Autoklaven verbracht. Die Bearbeitung des Schaumkörpers 615 kann in gleicher Weise erfolgen wie zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen erläutert.
  • 18 zeigt Teile 715a–e eines Schaumkörpers 715, die auf einer Vorrichtung 780 positioniert sind und an Stoßstellen 718 aneinander anliegen. In dem Schaumkörper 715 sind Durchgangsöffnungen 763, 764 ausgebildet. Bei dem achten Ausführungsbeispiel der 18 befinden sich die Stoßstellen 718 im Bereich der Aussparungen 716 des Schaumkörpers 715. Die Aussparungen 716 sind beispielhaft zur Aufnahme von T-Stringern oder ersten Halbzeugen oder Vorformlingen für T-Stringer ausgestaltet.
  • 19 zeigt Teile 815a–e eines Schaumkörpers 815 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel. Der Schaumkörper 815 weist Aussparungen 816 auf, die bei diesem Beispiel zur Aufnahme von Omega-Stringern oder von ersten Halbzeugen oder Vorformlingen für Omega-Stringer ausgebildet sind. In 19 sind Stoßstellen 818 zwischen benachbarten Teilen 815a–e im Bereich der Aussparungen 816 angeordnet. Bei dem neunten Ausführungsbeispiel sind ferner in den Teilen 815b und 815c des Schaumkörpers 815 bei der Bereitstellung und Positionierung auf einer Vorrichtung 880 Durchgangsöffnungen 864 mit darin angeordneten Klimatisierungskanälen 869a vorgesehen. Zudem weisen die Teile 815b–c bereits bei der Bereitstellung Lüftungsauslässe 869b, die zum Beispiel später für die Klimatisierung der Passagierkabine des Luftfahrzeugs 1201 dienen, auf, die mit dem jeweiligen Klimatisierungskanal 869a verbunden sind. Darüber hinaus sind bei dem neunten Ausführungsbeispiel die Teile 815a–e bereits bei der Bereitstellung jeweils auf ihrer zu der Vorrichtung 880 gewandten Seite schon mit Komponenten einer Innenauskleidung 850 versehen, durch die sich die Lüftungsauslässe 869b hindurch erstrecken.
  • Das Teil 815d des Schaumkörpers 815 ist an seiner Oberfläche bereichsweise mit einer Trennfolie 870 versehen, welche verhindert, dass das Teil 815d bei dem Aushärten mit einem Hautabschnitt und einem Versteifungselement des fertigen Faserverbundbauteils verklebt. Nach Fertigstellung des Faserverbundbauteils kann das Teil 815d dann leicht aus dem Faserverbundbauteil herausgenommen werden, beispielsweise um eine Zugänglichkeit für sich anschließende Arbeiten zu schaffen, eine Überprüfung des Faserverbundbauteils zu erleichtern oder um im fertigen Luftfahrzeug 2101 Wartungsarbeiten zu ermöglichen. Zur besseren Handhabung kann das Teil 815d mit einer Art Griffmulde 875 oder ähnlichem versehen sein, die aber auch bei Bedarf weggelassen werden kann. Sollten sämtliche Teile 815a–e des Schaumkörpers 815 nach dem Aushärteprozess komplett aus fertigen Verbundbauteil entfernt werden, so könnten alle diese Teile mit einer Trennfolie versehen werden, wobei die Innenauskleidung 850 weggelassen wird, wenn der Schaumkörper 815 nicht im fertigen Faserverbundbauteil verbleibt.
  • Bei dem in 20 gezeigten zehnten Ausführungsbeispiel sind Teile 915a–c eines Schaumkörpers 915 derart ausgebildet, dass Stoßstellen 918 sich im Bereich von Durchgangsöffnungen 966, 967 in dem Schaumkörper 915 befinden. Dies kann das Einlegen von Rohren, Kanälen, Leitungen oder anderer Komponente in die Durchgangsöffnungen 966 bzw. 967 erleichtern. Der Querschnitt der jeweiligen Durchgangsöffnung 966, 967 wird bei dem Anordnen und Positionieren der Teile 915a–c auf einer Vorrichtung 980 geschlossen. Beispielhaft weisen die Teile 915a–c Aussparungen 916 für T-Stringer oder für erste Halbzeuge oder Vorformlinge zur Bildung von T-Stringern auf, die zu einer ersten Seite 917 des Schaumkörpers 915 geöffnet sind.
  • Die 21 illustriert ein elftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem Teile 1015a, 1015b eines Schaumkörpers 1015 auf einer ersten Seite 1017 desselben Aussparungen 1016 für Omega-Stringer oder zur Bildung von Omega-Stringern aus ersten Halbzeugen oder Vorformlingen aufweisen und zudem bereits bei der Bereitstellung und vor dem Anordnen auf einer Vorrichtung 1080 auf einer zweiten Seite 1019 des Schaumkörpers 1015 mit Nuten 1061 versehen sind. Die Nuten 1061 können später zum Einlegen von Leitungen oder Kanälen verwendet werden.
  • In den 22 bis 27 ist wiederum die Herstellung eines als Schale für einen Flugzeugrumpf ausgebildeten Faserverbundbauteils mit T-Stringern zur Versteifung mittels eines Verfahrens gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel illustriert. Im Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel der 4–7 wird bei dem zwölften Ausführungsbeispiel zunächst ein zweites Halbzeug 1140 zur Bildung eines Hautabschnitts für das Faserverbundbauteil auf eine Innenseite eines weiblichen Formwerkzeugs 1190 aufgelegt, siehe die 22 und 23.
  • Wie in den 24 und 25 gezeigt, werden zudem Teile 1115a und 1115b eines Schaumkörpers 1115 bereitgestellt, auf einer Vorrichtung 1185 angeordnet und positioniert, derart, dass die Teile 1115a, 1115b an einer Stoßstelle 1118 aneinander anliegen. Die Teile 1115a, 1115b weisen Aussparungen 1116 auf, die zu einer ersten Seite 1117 des Schaumkörpers 1115 hin geöffnet sind.
  • Wie weiter oben zu dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, werden erste Halbzeuge oder Vorformlinge 1120 für als T-Stringer ausgebildete Versteifungselemente in den Aussparungen 1116 angeordnet (25). Danach (26, 27) werden das weibliche Formwerkzeug 1190 mit dem aufgebrachten zweiten Halbzeug 1140 und die Vorrichtung 1185 relativ zueinander positioniert und aufeinander zu bewegt, wodurch das zweite Halbzeug 1140 flächig mit dem Schaumkörper 1115 und den ersten Halbzeugen oder Vorformlingen 1120 in Kontakt gebracht wird. Anschließend erfolgt das Aushärten der ersten Halbzeuge bzw. Vorformlinge 1120 und des zweiten Halbzeugs 1140 zur Bildung eines Faserverbundbauteils mit einem Hautabschnitt und mit Versteifungselementen sowie mit einem Schaumkörper, der mit dem Hautabschnitt und den Versteifungselementen verbunden ist.
  • In einer Variante des zwölften Ausführungsbeispiels können die Versteifungselemente in Form ausgehärteter T-Stringer in die Aussparungen 1116 eingelegt werden, während das zweite Halbzeug 1440 noch nicht oder nicht vollständig ausgehärtet ist, wobei dann bei einem Weiterverarbeiten ein „co-bonding” der Versteifungselemente mit dem Hautabschnitt erfolgt. Alternativ könnten in einer anderen Variante nicht oder nicht vollständig ausgehärtete Vorformlinge oder erste Halbzeuge 1120 verwendet werden, währen das Halbzeug 1140 bereits in einem früheren Schritt separat ausgehärtet wurde.
  • Die 28–31 erläutern ein dreizehntes Ausführungsbeispiel, welches eine Variante des zwölften Ausführungsbeispiels darstellt.
  • Bei dem dreizehnten Ausführungsbeispiel sind wiederum Teile 1215a–b eines Schaumkörpers 1215 vorgesehen, die auf einer Vorrichtung 1285 angeordnet werden. Das dreizehnte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zwölften durch die Form der Aussparungen 1216, die nun für die Aufnahme von Omega-Stringern oder von ersten Halbzeugen oder Vorformlingen 1220 für die Bildung von Omega-Stringern ausgestaltet sind. In 29 sind die zur Formung der Innengeometrie der Omega-Stringer benutzten Kerne 1225, die als Schaumkerne oder als entfernbare, aufblasbare Schläuche ausgebildet sein können, schematisch gezeigt.
  • Die Teile 1215a und 1215b weisen bereits bei der Bereitstellung Durchgangsöffnungen 1263 und 1264 zur Aufnahme von Rohren, Leitungen, Kanälen und dergleichen auf. Zudem ist in dem Teil 1215a eine Leitung 1268, beispielsweise ein zum Leiten von Fluiden geeignetes Rohr, ein Schlauch oder ein Kabel, direkt in das Schaummaterial, aus dem das Teil 1215a hergestellt ist, eingebettet. Auf ähnliche Weise können auch Kabelkanäle oder Klimatisierungskanäle direkt bei der Herstellung des Teils 1215a in dieses eingebettet werden. Hierbei werden die bereits eingebetteten Komponenten derart gewählt, dass sie insbesondere auch den Bedingungen, unter denen der spätere Aushärtevorgang erfolgt, ohne Schaden widerstehen.
  • Nach dem Anordnen der ersten Halbzeuge oder Vorformlinge 1220 und der Kerne 1225 in den Aussparungen 1216 wird ein auf die Innenseite eines weiblichen Formwerkzeugs 1290 aufgelegtes zweites Halbzeug 1240 (30, 31) für einen Hautabschnitt des herzustellenden Faserverbundbauteils mit dem Schaumkörper 1215, den ersten Halbzeugen oder Vorformlingen 1220 und den Kernen 1225 in Kontakt gebracht. Anschließend erfolgt das Aushärten der noch nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterialien.
  • Die 32 bis 34 illustrieren ein vierzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Teile 1315a, 1315b eines Schaumkörpers 1315, die von einfacher Geometrie und bei dem Beispiel der 32–34 beispielhaft als Segmente eines Hohlzylinders ausgebildet sind, werden zunächst auf eine Vorrichtung 1380 aufgelegt. Bevorzugt werden die Teile 1315a, 1315b an der jeweils korrekten Position auf der Vorrichtung 1380 mittels geeigneter Maßnahmen fixiert. Anschließend werden die Teile 1315a, 1315b des Schaumkörpers 1315 mittels eines Fräsers F befräst und hierbei Aussparungen 1316a und 1316b aus dem Schaummaterial der Teile 1315a, 1315b herausgearbeitet, wobei diese Aussparungen 1316a, b zu einer ersten Seite 1317 des Schaumkörpers 1315 hin geöffnet sind. Dabei sind die nutenartigen Aussparungen 1316a bei dem Ausführungsbeispiel der 32–34 dafür ausgebildet, T-Stringer oder erste Halbzeuge oder Vorformlinge für T-Stringer aufzunehmen, während die nutenartigen Aussparungen 1316b dafür ausgebildet sind, Spante mit Omega-Querschnitt oder erste Halbzeuge oder Vorformlinge zur Bildung von Spanten mit Omega-Querschnitt sowie die entsprechenden Kerne aufzunehmen. 34 zeigt auch, wie die Aussparungen 1316b quer zu den Aussparungen 1316a verlaufen. Einige geplante, aber noch nicht herausgefräste Aussparungen 1316a' sind in 33 in punktierten Linien eingezeichnet.
  • Bei einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel, das eine Variante des zwölften Ausführungsbeispiels gemäß den 22–27 darstellt und in 35 illustriert ist, werden die Fasergebilde, mit denen die Versteifungselemente ausgebildet werden, nicht als Halbzeuge in vorimprägnierter Form in Aussparungen 1416 von Teilen 1415a–b eines Schaumkörpers 1415, die sich zu einer ersten Seite 1417 des Schaumkörpers 1415 hin öffnen, angeordnet, sondern entweder wird ein erstes Halbzeug 1420 in Form einzelner Lagen eines trockenen Fasergebildes in die Aussparungen 1416 eingelegt, oder ein Vorformling 1420 aus einem trockenen Fasergebilde wird in die jeweilige Aussparung 1416 eingesetzt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 35 wird zudem als zweites Halbzeug 1440 ein trockenes Fasergebilde mit dem Schaumkörper 1415 auf dessen erster Seite 1417 und mit den Vorformlingen oder ersten Halbzeugen 1420 in Kontakt gebracht.
  • Die Teile 1415a, 1415b sind auf einer Vorrichtung 1485 angeordnet. Das zweite Halbzeug 1440 liegt mit einer Seite auf den Teilen 1415a, b und den ersten Halbzeugen oder Vorformlingen 1420 auf, während auf der anderen Seite des zweiten Halbzeugs 1440 ein weibliches Formwerkzeug 1490 angeordnet ist. In dem Formwerkzeug 1490 und in den Teilen 1415a, b des Schaumkörpers 1415 sind Kanäle 1496 bzw. 1497 vorgesehen, die dafür dienen, dem zwischen dem Schaumkörper 1415 und dem Formwerkzeug 1490 gebildeten Raum, in dem sich das zweite Halbzeug 1440 sowie die ersten Halbzeuge oder Vorformlinge 1420 befinden, mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial, zum Beispiel einem Epoxidharz, zu füllen. Einige der Kanäle 1496, 1497 dienen hierbei der Harzzufuhr, während durch andere der Kanäle die in dem Raum befindliche Luft entweichen kann. Es wird somit ein Injektionsverfahren durchgeführt, bei dem die Halbzeuge bzw. Vorformlinge mit dem Matrixmaterial durchtränkt werden und der Schaumkörper formgebend für einen Hautabschnitt und Versteifungselemente wirkt. In einer Variante des fünfzehnten Ausführungsbeispiels könnten in die Aussparungen 1416 auch bereits ausgehärtete Versteifungselemente eingelegt werden, wobei die Kanäle 1497 dann wegfallen können und nur in das zweite Halbzeug 1440 ein Matrixmaterial injiziert wird.
  • 36 erläutert ein sechzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Faserverbundbauteil 1510, wiederum eine Schale für einen Rumpf eines Luftfahrzeugs, weist einen Hautabschnitt 1511, Versteifungselemente 1512, die als T-Stringer ausgebildet sind, und nicht im Detail dargestellte Versteifungselemente 1513, die als Spante ausgebildet sind, auf. Die Versteifungselemente 1512, 1513 bilden auf einer ersten Seite 1511a des Hautabschnitts 1511 eine Hinterbaustruktur zur Versteifung des Hautabschnitts 1511. Ein in 36 nicht eingezeichneter, bei der Herstellung des Faserverbundbauteils 1510 ursprünglich vorhandener Schaumkörper wurde zu einem großen Teil materialabtragend durch Befräsen entfernt. Der verbleibende Rest des Schaumkörpers bildet in 36 eine durch die materialabtragende Bearbeitung gestaltete Schaumkomponente 1515', die mehrere einzelne, über das Faserverbundbauteil 1510 verteilte Bestandteile aufweist. Dadurch bedeckt die Schaumkomponente 1515' eines der Versteifungselemente 1512 in einem Bereich 1594 im Wesentlichen komplett, während die Schaumkomponente 1515' den Hautabschnitt 1511 nur lokal in Teilbereichen 1593 und eines der Versteifungselemente 1513 nur lokal in Teilbereichen 1592 lokal bedeckt. Die übrigen Bereiche des Hautabschnitts 1511, der Versteifungselemente 1513 sowie das in 36 unten eingezeichnete Versteifungselement 1512 sind von der Innenseite des Faserverbundbauteils 1510 zugänglich. Die lokal von der Schaumkomponente 1515' bedeckten Teilbereiche sind bei dem Ausführungsbeispiel der 36 somit außerhalb der Versteifungselemente 1512, 1515 und zwischen den Versteifungselementen 1512, 1513 vorgesehen. Durch einen derart weitreichenden Abtrag des Schaumkörpers wird das Gewicht des Faserverbundbauteils 1510 niedrig gehalten, während die verbleibende Schaumkomponente 1515' nur lokal als Verstärkung, als Beinstütze, als Schutz für die Versteifungselemente oder zur Halterung von nichtstrukturellen Systemkomponenten dient. In 36 sind beispielhaft eine Durchgangsöffnung 1563 zur Aufnahme von Kanälen oder Leitungen oder dergleichen sowie eine Leitung 1568 skizziert.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass bei den vorstehend beschriebnen Ausführungsbeispielen, sofern sinnvoll, insbesondere bei jenen Ausführungsbeispielen, bei denen die Stoßstelle zwischen zwei Teilen des Schaumkörpers nicht durch die Aussparung in dem Schaumkörper verläuft, ein Versteifungselement, ein erstes Halbzeug oder ein Vorformling bereits zu einem Zeitpunkt in der Aussparung aufgenommen werden kann, zu dem das Teil des Schaumkörpers noch nicht auf der jeweiligen Vorrichtung positioniert ist. Anschließend kann das Teil des Schaumkörpers mit bereits befüllter Aussparung auf der Vorrichtung angeordnet werden. Ein derartiges Vorgehen könnte zur Verbesserung der Flexibilität in der Fertigung nützlich sein.
  • Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden der Hautabschnitt und die Versteifungselemente jeweils aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet. Bevorzugt werden dabei Kohlefasern in eine Epoxidharzmatrix eingebettet. Jedoch können auch andere Faserarten und andere Matrixwerkstoffe in geeigneter Kombination verwendet werden. Die Fasergebilde können als unidirektionale oder multiaxiale Fasergelege, als Fasergewebe, oder als Fasergeflecht ausgebildet und trocken oder vorimprägniert sein. Das Aushärten erfolgt bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen bevorzugt im Autoklaven, z. B. bei einem Druck von etwa 3 bis 7 bar und einer Temperatur von etwa 180 Grad Celsius, wobei die Drücke und Temperaturen jedoch je nach Materialwahl von diesen Werten abweichen können.
  • Zudem wird bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen zur Bildung des Schaumkörpers ein Hartschaum, bevorzugt ein geschlossenzelliger Hartschaum, insbesondere ein Polymethacrylimid-Hartschaum wie zum Beispiel Rohacell®, beispielsweise mit einer Dichte zwischen 48 und 72 Kilogramm je Kubikmeter, verwendet.
  • Obwohl die Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vollständig beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Im Übrigen wird darauf hingewiesen, dass, soweit technisch sinnvoll, die obigen Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert werden können.
  • Bei einer Abwandlung der Erfindung könnten die Verstärkungsfasern zur Bildung des Versteifungselements oder des Hautabschnitts oder beider statt in einem aushärtbaren Matrixmaterial in einer thermoplastischen Kunststoffmatrix eingebettet sein. Mittels eines Schaumkörpers, der den auftretenden Temperaturen standhält, könnte dann durch entsprechende Temperaturerhöhung eine Formgebung eines ersten Halbzeugs mit darin enthaltener thermoplastischer Matrix zur Bildung des Versteifungselements und/oder eine Formgebung eines zweiten Halbzeugs mit darin enthaltener thermoplastischer Matrix zur Bildung des Hautabschnitts sowie ein Verbindung von Hautabschnitt und Versteifungselement mittels der erweichten Thermoplastmatrix erfolgen. Eine derartige Verbindung mittels einer erweichten Thermoplastmatrix ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch für den Fall denkbar, dass entweder das Versteifungselement bereits als ausgehärtete Verbundkomponente bereitgestellt wird und eine thermoplastische Matrix des Versteifungselements zum Verbinden mit dem Hautabschnitt unter Temperaturerhöhung erweicht wird, oder umgekehrt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Faserverbundbauteil
    11
    Hautabschnitt
    11a
    erste Seite (Hautabschnitt)
    12
    Versteifungselement
    13
    Versteifungselement
    13a
    Verbindungsbereich (Versteifungselement)
    13b
    Niet
    14
    Durchgangsöffnung (Versteifungselement)
    15'
    Schaumkomponente
    19'
    Seite (Schaumkomponente)
    50
    Innenauskleidung
    68
    Kabel
    69
    Kabelkanal
    69a
    Klimatisierungskanal
    69b
    Lüftungsauslass
    73
    Bereich (Schaumkörper)
    110
    Faserverbundbauteil
    111
    Hautabschnitt
    112
    Versteifungselement
    113
    Versteifungselement
    115o
    Oberflächenabschnitt (Schaumkörper)
    115
    Schaumkörper
    115'
    Schaumkomponente
    115a
    Teil (Schaumkörper)
    115b
    Teil (Schaumkörper)
    115i
    Innenfläche (Schaumkörper)
    116
    Aussparung
    117
    erste Seite (Schaumkörper)
    118
    Stoßstelle
    119
    zweite Seite (Schaumkörper)
    120
    erstes Halbzeug oder Vorformling
    140
    zweites Halbzeug
    150
    Innenauskleidung
    160
    Ausnehmung (Schaumkörper)
    161
    Nut (Schaumkörper)
    162
    Nut (Schaumkörper)
    163
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    164
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    165
    Leitung
    168
    Leitung
    169
    Kabelkanal
    180
    Vorrichtung
    181
    Auflagefläche (Vorrichtung)
    198
    Vakuumsack oder Vakuumfolie
    199
    Druckplatte
    210
    Faserverbundbauteil
    211
    Hautabschnitt
    211a
    erste Seite (Hautabschnitt)
    212
    Versteifungselement
    213
    Versteifungselement
    213a
    Verbindungsbereich (Versteifungselement)
    213i
    Innenfläche (Versteifungselement)
    213k
    Kammabschnitt
    214
    Durchgangsöffnung (Versteifungselement)
    215
    Schaumkörper
    215a–f
    Teil (Schaumkörper)
    215'
    Schaumkomponente
    217
    erste Seite (Schaumkörper)
    219
    zweite Seite (Schaumkörper)
    226'
    Kern
    260
    Ausnehmung (Schaumkörper)
    261
    Nut (Schaumkörper)
    262
    Nut (Schaumkörper)
    264
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    271a
    Zugangsausnehmung (Schaumkörper)
    271b
    Zugangsausnehmung (Schaumkörper)
    273a, b
    Bereich (Schaumkörper)
    310
    Faserverbundbauteil
    311
    Hautabschnitt
    312
    Versteifungselement
    313
    Versteifungselement
    315
    Schaumkörper
    315'
    Schaumkomponente
    315a–h
    Teil (Schaumkörper)
    316
    Aussparung
    317
    erste Seite (Schaumkörper)
    319
    zweite Seite (Schaumkörper)
    361
    Nut (Schaumkörper)
    363
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    365
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    373a–e
    Bereich (Schaumkörper)
    374a, b
    Bereich (Schaumkörper)
    380
    Vorrichtung
    381
    Auflagefläche (Vorrichtung)
    394
    Oberflächenbereich (Schaumkörper)
    395
    Decklage
    396
    Oberflächenbereich (Versteifungselement)
    410
    Faserverbundbauteil
    411
    Hautabschnitt
    413
    Versteifungselement
    414
    Durchgangsöffnung (Versteifungselement)
    415
    Schaumkörper
    415'
    Schaumkomponente
    417
    erste Seite (Schaumkörper)
    419
    zweite Seite (Schaumkörper)
    472
    Ausnehmung (Schaumkörper)
    510
    Faserverbundbauteil
    511
    Hautabschnitt
    515
    Schaumkörper
    515a–l
    Teil (Schaumkörper)
    516
    Aussparung
    518
    Stoßstelle
    520
    erstes Halbzeug oder Vorformling
    540
    zweites Halbzeug
    563
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    580
    Vorrichtung
    581
    Auflagefläche (Vorrichtung)
    615
    Schaumkörper
    615a, b
    Teil (Schaumkörper)
    616
    Aussparung
    617
    erste Seite (Schaumkörper)
    618
    Stoßstelle
    620
    erstes Halbzeug oder Vorformling
    625
    Kern
    640
    zweites Halbzeug
    680
    Vorrichtung
    715
    Schaumkörper
    715a–e
    Teil (Schaumkörper)
    716
    Aussparung
    718
    Stoßstelle
    763
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    764
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    780
    Vorrichtung
    815
    Schaumkörper
    815a–e
    Teile (Schaumkörper)
    816
    Aussparung
    818
    Stoßstelle
    850
    Innenauskleidung
    864
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    869a
    Klimatisierungskanal
    869b
    Lüftungsauslass
    870
    Trennfolie
    875
    Griffmulde
    880
    Vorrichtung
    915
    Schaumkörper
    915a–c
    Teil (Schaumkörper)
    916
    Aussparung
    917
    erste Seite (Schaumkörper)
    918
    Stoßstelle
    966
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    967
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    980
    Vorrichtung
    1015
    Schaumkörper
    1015a, b
    Teil (Schaumkörper)
    1016
    Aussparung
    1017
    erste Seite (Schaumkörper)
    1019
    zweite Seite (Schaumkörper)
    1061
    Nut (Schaumkörper)
    1080
    Vorrichtung
    1115
    Schaumkörper
    1115a, b
    Teil (Schaumkörper)
    1116
    Aussparung
    1117
    erste Seite (Schaumkörper)
    1118
    Stoßstelle
    1120
    erstes Halbzeug oder Vorformling
    1140
    zweites Halbzeug
    1185
    Vorrichtung
    1190
    weibliches Formwerkzeug
    1215
    Schaumkörper
    1215a, b
    Teil (Schaumkörper)
    1216
    Aussparung
    1218
    Stoßstelle
    1220
    erstes Halbzeug oder Vorformling
    1225
    Kern
    1240
    zweites Halbzeug
    1263
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    1264
    Durchgangsöffnung (Schaumkörper)
    1268
    Leitung
    1285
    Vorrichtung
    1290
    weibliches Formwerkzeug
    1315
    Schaumkörper
    1315a, b
    Teil (Schaumkörper)
    1316a
    Aussparung
    1316a'
    geplante Aussparung
    1316b
    Aussparung
    1317
    erste Seite (Schaumkörper)
    1380
    Vorrichtung
    1415
    Schaumkörper
    1416
    Aussparung
    1420
    erstes Halbzeug oder Vorformling
    1440
    zweites Halbzeug
    1485
    Vorrichtung
    1490
    weibliches Formwerkzeug
    1496
    Kanal (Formwerkzeug)
    1497
    Kanal (Schaumkörper)
    1510
    Faserverbundbauteil
    1511
    Hautabschnitt
    1511a
    erste Seite (Hautabschnitt)
    1512
    Versteifungselement
    1513
    Versteifungselement
    1515'
    Schaumkomponente
    1563
    Durchgangsöffnung
    1568
    Leitung
    1592
    Teilbereich (Versteifungselement)
    1593
    Teilbereich (Hautabschnitt)
    1594
    Bereich (Versteifungselement)
    2101
    Luftfahrzeug
    2102
    Rumpf (Luftfahrzeug)
    2103
    Tragfläche (Luftfahrzeug)
    2104
    Höhenleitwerk (Luftfahrzeug)
    2105
    Seitenleitwerk (Luftfahrzeug)
    2106
    Fenster (Luftfahrzeug)
    2107
    Tür (Luftfahrzeug)
    2108
    Rumpfsektion (Luftfahrzeug)
    x
    Längsrichtung (Luftfahrzeug)
    y
    spannweitige Richtung (Luftfahrzeug)
    z
    vertikale Richtung (Luftfahrzeug)
    F
    Formwerkzeug
    U
    Umfangsrichtung (Rumpf)
    α
    Winkel
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009015856 A1 [0004]

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (10; 110; 210; 310; 410; 510; 1510), welches einen Hautabschnitt (11; 111; 211; 311; 411; 511; 1511) und eine Hinterbaustruktur zur Versteifung des Hautabschnitts aufweist, mit den Schritten: – Bereitstellen und Positionieren eines einteiligen oder der Teile (115a–b; 215a–f; 315a–h; 515a–l; 615a–b; 715a–e; 815a–e; 915a–c; 1015a–b; 1115a–b; 1215a–b; 1315a–b) eines mehrteiligen Schaumkörpers (115; 215; 315; 415; 515; 615; 715; 815; 915; 1015; 1115; 1215; 1315; 1415), welcher mindestens eine Aussparung (116; 316; 516; 616; 716; 816; 916; 1016; 1116; 1216; 1316a–b; 1416) aufweist, die zu einer ersten Seite (117; 217; 317; 417; 617; 917; 1017; 1317; 1417) des Schaumkörpers (115...1415) hin geöffnet ist; – vor oder bei oder nach dem Positionieren des Schaumkörpers (115...1415) oder der Teile (115a–b...1315a–b) desselben, Anordnen eines Versteifungselements (12; 112; 212, 213; 312, 313; 1512, 1513) für die Hinterbaustruktur oder eines Vorformlings (120; 520; 620; 1120; 1220; 1420) oder eines ersten Halbzeugs (120; 520; 620; 1120; 1220; 1420) zum Bilden des Versteifungselements (12...1513) zumindest abschnittsweise in der Aussparung (116...1416) in der Weise, dass das Versteifungselement (12...1513) oder der Vorformling (120...1420) oder das erste Halbzeug (120...1420) an dem Schaumkörper (115...1415) zumindest abschnittsweise anliegt; – Bereitstellen des Hautabschnitts (11...1511) oder eines zweiten Halbzeugs (140; 540; 640; 1140; 1240; 1440) zur Bildung des Hautabschnitts (11...1511); bereichsweises Inkontaktbringen des Hautabschnitts (11...1511) oder des zweiten Halbzeugs (140...1440) mit dem Schaumkörper (115...1415) auf dessen erster Seite (117...1417) und mit dem Versteifungselement (12...1513) oder dem Vorformling (120...1420) oder dem ersten Halbzeug (120...1420), wodurch der Hautabschnitt (11...1511) oder das zweite Halbzeug (140...1440) an dem Schaumkörper (115...1415) zumindest abschnittsweise anliegt und das Versteifungselement (12...1513) oder der Vorformling (120...1420) oder das erste Halbzeug (120...1420) relativ zu dem Hautabschnitt (11...1511) oder dem zweiten Halbzeug (140...) positioniert wird; und – Weiterverarbeiten des Hautabschnitts (11...1511) oder des zweiten Halbzeugs (140...1440) und des mit diesem in Kontakt stehenden Versteifungselements (12...1513) oder Vorformlings (120...1420) oder ersten Halbzeugs (120...1420) in der Weise, dass ein Faserverbundbauteil (10...1510) erhalten wird, in dem der Hautabschnitt (11...1511) und das Versteifungselement (12...1513) miteinander verbunden sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Oberflächenabschnitt (115o) des Schaumkörpers (115) auf der ersten Seite (117) desselben korrespondierend zu einer für das fertige Faserverbundbauteil (110) vorgegebenen Geometrie eines Bereichs des Hautabschnitts (111) geformt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (12...1513) als Verbundkomponente, die in einem verfestigten, insbesondere ausgehärteten, Matrixmaterial eingebettete Verstärkungsfasern aufweist, in der Aussparung (116...1416) angeordnet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Halbzeug (120...1220) eine oder mehrere Lagen eines mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial vorimprägnierten Fasergebildes zumindest abschnittsweise in der Aussparung (116...1216) angeordnet werden, oder dass der Vorformling (120...1220) mit einem mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial vorimprägnierten Fasergebilde gebildet ist und zumindest abschnittsweise in der Aussparung (116...1216) angeordnet wird, oder dass als erstes Halbzeug (1420) eine oder mehrere Lagen eines trockenen Fasergebildes zumindest abschnittsweise in der Aussparung (1416) angeordnet werden und das erste Halbzeug (1420) bei dem Weiterverarbeiten in einem Injektionsverfahren mit einem aushärtbaren Matrixmaterial durchtränkt wird, oder dass der Vorformling (1420) mit einem trockenen Fasergebilde gebildet ist, der Vorformling (1420) in trockenem Zustand zumindest abschnittsweise in der Aussparung (1416) angeordnet wird und der Vorformling (1420) bei dem Weiterverarbeiten in einem Injektionsverfahren mit einem aushärtbaren Matrixmaterial durchtränkt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als zweites Halbzeug (140...1240) ein mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial vorimprägniertes Fasergebilde bereichsweise mit der ersten Seite (117...1317) des Schaumkörpers (115...1315) und mit dem Versteifungselement (12...1513) oder dem Vorformling (120...1220) oder dem ersten Halbzeug (120...1220) in Kontakt gebracht wird, oder dass als zweites Halbzeug (1440) ein trockenes Fasergebilde bereichsweise mit der ersten Seite (1417) des Schaumkörpers (1415) und mit dem Versteifungselement (1412) oder dem Vorformling (1420) oder dem ersten Halbzeug (1420) in Kontakt gebracht wird und das zweite Halbzeug (1440) bei dem Weiterverarbeiten in einem Injektionsverfahren mit einem aushärtbaren Matrixmaterial durchtränkt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Weiterverarbeiten ein Aushärten des Matrixmaterials des ersten Halbzeugs (120...1420) oder des Vorformlings (120...1420) und/oder ein Aushärten des Matrixmaterials des zweiten Halbzeugs (140...1440) umfasst, wobei das Aushärten des Matrixmaterials insbesondere unter der Einwirkung von erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Schaumkörpers (115...1415) während des Weiterverarbeitens mit dem Hautabschnitt (11...1511) und/oder dem Versteifungsbauteil (12...1513) verbunden wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper (815) oder ein Teil (815d) desselben an seiner Oberfläche bereichsweise mit einer Trennfolie (870) versehen ist, um zu verhindern, dass der Schaumkörper (815) oder der Teil (815d) desselben sich mit dem Hautabschnitt und/oder dem Versteifungselement verbindet, insbesondere mit dem Hautabschnitt und/oder dem Versteifungselement verklebt.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper (115...1415) nach dem Schritt des Weiterverarbeitens auf einer dem Hautabschnitt (11...1511) abgewandten Seite (119; 219; 319; 419; 1019) des Schaumkörpers (115...1415) materialabtragend bearbeitet wird, insbesondere durch Befräsen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper (415) bei der materialabtragenden Bearbeitung bereichsweise in der Weise entfernt wird, dass eine Ausnehmung (472) gebildet wird, die bis zu dem Hautabschnitt (411) reicht, und dass nachfolgend ein weiteres Versteifungselement (413) in der Ausnehmung angeordnet und mit dem Hautabschnitt (411) verbunden wird, insbesondere mittels zusätzlicher Verbindungselemente.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper (315) bei der materialabtragenden Bearbeitung bereichsweise in der Weise entfernt wird, dass Bereiche (373a–e, 374a–b) des Schaumkörpers (315), die in Kontakt mit dem Hautabschnitt (311) und/oder dem Versteifungselement (312) stehen, als mechanisch mittragende Bestandteile des Faserverbundbauteils (310) und/oder zur akustischen und/oder thermischen Isolierung des Faserverbundbauteils (310) belassen werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper (115; 215; 315) bei der materialabtragenden Bearbeitung mit mindestens einer Ausnehmung (160; 260) oder mindestens einer Nut (161, 162; 261, 262; 361) zur Aufnahme von nichtstrukturellen Systemkomponenten eines Luft- oder Raumfahrzeugs (2101), insbesondere von Komponenten und/oder Leitungen zur elektrischen Versorgung oder Datenverarbeitung oder Datenübertragung oder von Leitungen und/oder Komponenten eines Hydrauliksystems oder eines Klimatisierungs- oder Belüftungssystems oder eines Treibstoffsystems oder eines Wasser-Abwasser-Systems, versehen wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper (215) durch die materialabtragende Bearbeitung mit mindestens einer Zugangsausnehmung (271a, 271b) versehen wird, die einen Zugang zu dem Versteifungselement (212, 213) von der dem Hautabschnitt (211) abgewandten Seite (219) des Schaumkörpers (215) ermöglicht.
  14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Weiterverarbeiten und, falls der Schaumkörper (115) anschließend materialabtragend bearbeitet wird, bevorzugt nach diesem Bearbeiten, eine Innenauskleidung (50; 150) für einen Innenbereich, insbesondere für eine Passagierkabine eines Luft- oder Raumfahrzeugs (2101) auf dem Schaumkörper (115) oder auf einer von belassenen Bereichen des Schaumkörpers (115) gebildeten Schaumkomponente (15'; 115') befestigt, insbesondere flächig aufgeklebt, wird.
  15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer von dem Hautabschnitt (311) abgewandten Seite des Schaumkörpers (315) auf Oberflächenbereiche (394) des Schaumkörpers (315) ein Material zur Bildung einer strukturell tragenden Decklage (395) aufgebracht wird, insbesondere ein mit einem nicht oder nicht vollständig ausgehärteten Matrixmaterial imprägniertes Fasergebilde welches anschließend, vorzugsweise unter Einwirkung von erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur, zur Bildung der strukturell tragenden Decklage (395) ausgehärtet wird.
  16. Faserverbundbauteil (10; 110; 210; 310; 410; 510; 1510), insbesondere Strukturbauteil für ein Luft- oder Raumfahrzeug (2101), hergestellt mittels eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.
  17. Strukturbauteil (10; 110; 210; 310; 410; 510; 1510) für ein Luft- oder Raumfahrzeug (2101), insbesondere herstellbar mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit einem Hautabschnitt (11; 111; 211; 311; 411; 511; 1511), mit einer Hinterbaustruktur, welche mindestens ein Versteifungselement (12, 13; 112, 113; 212, 213; 312, 313; 413; 1512, 1513) zur Versteifung des Hautabschnitts (11...1511) aufweist und auf einer ersten Seite (211a; 1511a) des Hautabschnitts (11...1511) angeordnet ist, und mit einer mit dem Hautabschnitt (11...1511) oder dem Versteifungselement (12...1513) oder beiden verbundenen Schaumkomponente (15'; 115'; 215'; 315'; 415'; 1515'), welche auf der ersten Seite (211a; 1511a) des Hautabschnitts (11...1511) angeordnet ist, wobei die Schaumkomponente (15'...1515') auf einer von dem Hautabschnitt abgewandten Seite der Schaumkomponente (15'...1515') durch materialabtragende Bearbeitung gestaltet ist.
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