DE1779433C - Verfahren zur Herstellung eines Verbundbaukörpers mit tragflügelartiger Gestaltung aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere eines Rotorblattes für Drehflügelflugzeuge - Google Patents

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Aus dem wirtschaftlichen Bedürfnis auf diesem kennzeichnet^ daß die gewickelten, vom Wickel- Teilgebiet der Technik, die Serienherstellung von dorn (1, 7) abgenommenen und zugeschnittenen 30 Verbundbaukörpern von der bisher starken Abhän Fasermatten (4) mit der anhaftenden Folie (2) gigkeit von der schwankenden menschlichen Lei durch Unterdruckkanäle (c) an die Wandung des stüngsfähigkeit zu befreien und die Qualität des erFormwerkzeuges (5) angesaugt werden und die zeugten Produktes konstant zu halten sowie zu verFolie nach dem Aushärten als äußere Schutz- bessern, resultiert die der Erfindung zu Grunde Heschicht auf der Deckhaut verbleibt. 35 gende Aufgabe. Sie besteht darin, ein neues Verfah-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ren zur Herstellung von Verbundbaukörpern der einkennzeichnet, daß die gewickelten, vom Wickel- gangs genannten Art unter Verwendung des Wickeins dorn (1, 7) abgenommenen und zugeschnittenen faserverstärkter Kunststoffe aufzuzeigen, wobei die Fasermatten (4) mit der anhaftenden Folie (2) zur obengenannten Nachteile der bekannten Verfahren Formwerkzeugtrennebene (fe) weisend in das 40 und Einrichtungen vermieden werden sollen; insbe-Formwerkzeug (5) eingelegt werden und daß sondere soll die spezifische Fertigungszeit und die ernach Anpressen oder Ansaugen der Fasermatten forderliche Belegungszeit des Formwerkzeugs veran die Formwerkzeugwandung die Folie abgezo- kürzt sowie eine gleichbleibende Fertigungsqualität gen wird. . erzielt werden.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfah- 45 Die Lösung der Erfindungsaufgabe ist durch die rens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn- Vereinigung folgender nacheinander auszuführender zeichnet durch einen hohlen Wickeldom (7) mit Verfahrensschritte gekennzeichnet:

wi/h^Ungenfffi ^{in d}f ^Man.!^elfl.^äche W' ^d»^r _t ^ch, 1. Wickeln von Fasermatten auf einem mit einer

welche ein flügges oder gasförmiges Druckmittel _p ,. _{beschichteten} wickeldorn,

κΖηΓ fÖiv m? rh h ^Ci^{e Un}i w ⁵⁰ 2. Durchtrennen der Fasermatten in Richtung der hegende Folie (21) zufuhrbar ist wodurch die Wickeldornachse und Abnahme derselben von

vo^am^Se£ HglSSäSr ^Abheben dem Wickeldom zusammen mit der anhaftenden

3. Einlegen des Fasermatten-Folien-Verbandes in ⁵⁵ ein die Konturen des fertigen Verbundkörpers.

aufweisendes Formwerkzeug und Verbinden der

Fasermatten mit einem den Kern des Verbundbaukörpers bildenden Stützkörper.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- 60 Es ist zwar schon bekanntgeworden, Teile der lung eines Verbundbaukörpers mit tragflügelartiger Schalenelemente von Rotorblättern durch Umwik-Gestaltung aus faserverstärktem Kunststoff, insbe- kein der Baukörper mit getränkten Glasfasern herzusondere eines Rotorblattes für Drehflügelflugzeuge, stellen (britische Patentschrift 1063 619). bestehend aus einer zumindest teilweise durch Wik- Hierbei dient jedoch der gesamte innere Blattaufkeln von harzgetränkten Fasern hergestellten Schale 65 bau als Wickeldom, was eine aufwendige Wickelan- und einem verwindungssteifen, stützende Einlagen lage erfordert, aufweisenden Kern. Es ist femer ein aus faserverstärkten Kunststoff-

Bei der Herstellung von Verbundbaukörpern der schalen bestehender Tragflügel bekanntgeworden,

bei dem die tragende Schale aus in Längsrichtung des Flügels nebeneinander angeordneten Strängen aus in Kunststoff eingebetteten Fasern besteht. Dieser bekannte Baukörper wird in der konventionellen Weise in einer Preßform aufgebaut (deutsche Auslegeschrift 1 045 810). Die Nachteile dieser Verfahrensweise wurden bereits oben geschildert.

Die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung bringt demgegenüber unter anderem den Vorteil, daß die weichen und empfindlichen kunstharzgetränkten Gewebe beim Anheben von den Wickeldornen auf der Folie haften, so daß diese als Träger der Laminate benutzt werden kann. Sie können sodann unter Zugabe weiteren härtbaren Harzfüllmaterials in nassem oder in vorgehärtetem Zustand weiterverarbeitet und in bekannter Weise bis zur völligen Aushärtung gepreßt werden. Ein weiterer Vorteil kann bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung dann erhielt werden, wenn die Größe der gewickelten kunstharzgetrankten Matten so bemessen ist, daß daraus z. B. zwei oder mehr der erforderlichen Teile zugeschnitten werden können.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielien Vorteile sind auch darin zu sehen, daß z. B. die gewickelten Teile für eine Serie von Verbundbaukörpern untereinander gleich sind. Ihre Herstellung wird nicht wie bisher von schwer kontrollierbar*.η und schwankenden Faktoren, wie der menschlichen Arbeitskraft, beeinflußt, sondern erfolgt maschinell, d. h., sie kann gesteuert und einjustiert werden.

Das führt zu einer wesentlichen Herabsetzung der Fertigungszeiten bzw. zur Einsparung von Facharbeitskräften. Es eröffnet auch die Möglichkeit, die Zubehörteile unabhängig vom Zeitpunkt ihres Einbaues vorzufertigen und, soweit es sich hierbei um Laminate handelt, in angehärtetem Zustand kurzfristig oder als Prepreg (vorimprägniertes Gewebe) auch längere Zeit zu lagern.

In Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die gewickelten, vom Wikkeldorn abgenommenen und zugeschnittenen Fasermatten mit der anhaftenden Folie durch Unterdruckkanäle an die Wandung des Formwerkzeuges anzusaugen und die Folie nach dem Aushärten als äußere Schutzschicht auf der Deckhaut zu belassen.

Hierbei können erfindungsgemäß die gewickelten, vom Wickeldorn abgenommenen und zugeschnittenen Fasermatten mit der anhaftenden Folie zur Formwerkzeugtrennebene weisend in das Formwerkzeug eingelegt werden und die Folie nach Anpressen oder Ansaugen der Fasermatten an die Formwerkzeugwandung abgezogen werden.

Schließlich wird eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Einrichtung vorgeschlagen, bei der durch einen hohlen Wickeldorn mit Bohrungen in der Mantelfläche ein flüssiges oder gasförmiges Druckmittel zwischen die Wickeldornoberfläche und die aufliegende Folie geführt ist, wodurch die Fasermatten zum leichteren Abheben vom Wickeldorn aufgeweitet werden.

. Bei langen Wickelkörpern mit relativ geringem Durchmesser, z.B. bei Holmen, ist das besonders vorteilhaft. Die infolge der Aufblähung auftretende geringfügige Aufweitung des Laminates kann bei der Wahl des Wickelwinkels bereits berücksichtigt werden, d. h. der Wickelwinkel ist kleiner zu wählen als der Steigungswinkel beim fertig ausgehärteten Baukörper sein soll.

Das die Deckhaut bildende Laminat, welches mittels Vakuum an die Wandung der Preßform angesaugt wird und sich beim Aushärten des Preßlings unlösbar mit dem Laminat verbindet, kann in vorteilhafter Weise als äußere Schutzschicht an Stelle eines Anstriches dienen. Man kann aber auch dje Folie vom Deckhautlaminat abziehen, wenn der L*aminatfolienverband mit der Folienseite zur Preßformtrennebene in die Fonnmulde eingelegt wurde und anschließend das Anpressen oder Ansaugen des Laminates unmittelbar an die Formmuldenwandung erfolgt

Bei beiden Verfahrensarten werden unerwünschte Lufteinschlüsse zwischen Formmuldenwandung und Laminat beseitigt, und in vorteilhafter Weise wird in beiden Fällen die als Träger des Laminates dienende Folie zum gleichmäßigen Anlegen des Laminates an die Formmuldenwandung benutzt.

An Hand der Zeichnung sind das erfindungsgemäße Verfahren und eine Einrichtung zu seiner Durchführung sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Rotorblatt für Drehflügelflugzeuge beispielsweise dargestellt; es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung das Wickeln des Dc.khautlaminates für ein Rotorblatt,

F i g. 2 eine Formmulde mit eingelegter gewickelter Deckhaut und darauf haftender Folie,

F i g. 3 eine Formmulde mit im Vergleich zu Fig. 2 umgekehrt eingelegtem Laminatfolien-Verband,

F i g. 4 im Schnitt das Schema eines Wickelkernes für die Herstellung des Holmes.

Auf einem rotierenden Wickeldorn 1 ist die Folie 2 aufgebracht. Auf diese wird der Wickelstrang 3, welcher von einem nicht gezeigten Wickelkopf geführt ist, durch stetiges Hin und Herwandern des Wickelkopfes aufgebracht. Das so hergestellte Laminat 4 wird zusammen mit der anhaftenden Folie 2 nach Beerdigung des Wickelvorganges durch einen oder mehrere Trennschnitte in der Achsrichtung α in eine oder mehrere Matten zerlegt und in die Formmulden 5 eingebracht.

F i g. 2 und 3 zeigen je eine Formhälfte. Die spiegelbildlich ausgebildeten Gegenhälften sind nicht dargeste!'!:, Die Oberkante b der gezeigten Formhälfte ist die Trennebene beider Formhälften. Die Folie 2 dient als Träger des ihr anhaftenden Laminates 4. Sie kann, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, so in die Formmuldc eingelegt werden, daß das Laminat 4 an der Wandung der Mulde 5 anliegt. Das Laminat wird entweder durch eine z. B. hydraulisch oder pneumatisch arbeitende, nicht gezeigte Druckvorrichtung oder durch Vakuumwirkung gemäß den Pfeilen c (F i g. 2) an die Formmuldenwand angelegt. Im letzteren Falle durchdringt die Saugwirkung das poröse und gasdurchlässige Laminat 4 und zieht die Folie fest an die Formnnuldenwandung heran. Unerwünschte Lufteinschlüsse werden hierbei abgesaugt.

Wie F i g. 3 zeigt, ist bei Anwendung eines Vakuums eine Dichtung 6 in der Randzone der Formmulde 5 einzulegen, die einen Luftabschluß zwischen dem eingelegten Laminatfolien-Verband 2, 4 und der Oberfläche der Formmulde 5 bewirkt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wirkt das Vakuum unmittelbar auf die Folie 2 und legt diese mit dem anhaftenden Laminat 4 an die Formmuldenwandung an. Die hier gezeigte Einlageart, bei der die Laminatseite zur Preßformmittelebene b zeigt, ist immer dann zu wäh-

len, wenn die Folie als äußere Schutzschicht dienen soll und nach Aushärtung des Rotorblattes auf dessen Deckhaut verbleibt.

Fig. 4 zeigt im Schnitt den Wickeldorn für den Holm des Rotorflügels. Dieser besteht aus einem metallischen Hohlzylinder 7 mit einem Anschlußrohr 8 zur Ausübung eines Innendruckes p. In der Mantelfläche 9 des Wickeldornes sind Bohrungen 10 vorgesehen, durch welche das Druckmedium zwischen die aufgelegte Folie und die Mantelfläche 9 eingeführt wird. Auf die auf der Mantelfläche aufgelegte Folie 2 wird nach einem Wickelverfahren, wobei z. B. provisorische Wendeflansche 11, 12 auf dem Wickeldorn angebracht sind, eine Mehrzahl von stufenartig abgesetzten Wickellagcn 13,14,15 aufgebracht, und zwar so, daß die Lagen der Stufe 15, die auf der ganzen Holmlänge / aufliegen, die nur einen Teil e der Länge des Holmes .einnehmenden Wickellagen 14 überdekken. Beide Wicklungen überdecken die nur den kleineren Abschnitt d der Länge des Wickeldornes einnehmenden Lagen 13. Die Reihenfolge der Wicklungen ist mit d, c, f angegeben, so daß die durch die kürzeren Wickellängen entstehenden stufenförmigen Absätze infolge der darüberliegenden in Achsrichtung längeren Wickellagen abgerundet werden. Die einzelnen Wickelabschnitte werden mit unterschiedlichen Steigungswinkeln gewickelt, z.B. der Abschnitt d mit 45° Steigung, der Abschnitt e mit 30° und der über die gesamte Holmlänge verlaufende Abschnitt / mit 15° Steigung. Es kann hierdurch mit einfachen Mitteln eine der jeweiligen Belastung des HoI-mes im Betriebe angepaßte Wandstärke des Wickelkörpers mit optimalem Faserverlauf erreicht wer den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

in Rede stehenden Art sind bisher die Deckschichten Patentansprüche: von Hand im Kontaktverfahren in Formmulden ein- laminiert worden, worauf Verstärkungsstränge, z. B. 1, Verfahren zur Heistellung eines Verbund- ein Holm od. dgl., durch Naß-in-Naß-Verklebung aus baukörpers mit tragflügelartiger Gestaltung aus 5 einzelnen Rovings in der Formmulde ebenfalls von faserverstärktem Kunststoff, insbesondere eines Hand im Kontaktverfahren mit einer Spachtel nach Rotorblattes für Drehflügelflugzeuge, bestehend einer Schablone aufgebaut und laminiert wurden. Zur aus einer zumindest teilweise durch Wickein von zufriedenstellenden Durchführung dieser Arbeiten harzgetränkten Fasern hergestellten Schale und sind erfahrungsgemäß nur Teams aufeinander einge- einem verwindungssteifen, stützende Einlagen io arbeiteter Fachkräfte in der Lage, und der unerwar- aufweisenden Kern, gekennzeichnet ' tete Ausfall eines Angehörigen eines solchen Teams durch die Vereinigung folgender nacheinander hat regelmäßig Verzögerungen des Arbeitsablaufes auszuführender VerfahrensscHritte: oder ähnliches zur Folge. Aber auch bei ungestörter ,..„..«,„. Zusammenarbeit eines Teams sind Gewichts- oder

1. Wickeln von Fasermatten (4, 13 bis 16) auf _ander„ _Abweichungen der Baukörper untereinander einem mit einer Folie (2, 21) beschichteten _{bej der} Serienfertigung nicht vermeidbar. Der Grund Wickeldorn (1,7), hierfür ist darin zu suchen, daß die menschliche Ar-

2. Durchtrennen der Fasermatten in Richtung beitsleistung ständigen Schwankungen unterworfen der Wickeldomachse und Abnahme der- _{jst dje durch äußere} Einflüsse oder durch unkontrolselben von dem Wickeldom zusammen mit _{ao lie}'_rbare Vorgänge hervorgerufen werden können, der anhaftenden Folie, _Der ^,bedarf bei der Herstellung solcher faser

3. Einlegen des Fasermatten-Folieu-Verbandes _verstärkter Kunststoffbauteile ist allgemein groß, insin ein die Konturen des fertigen Verbund- besondere sind für die Formbelegung, beträchtliche körpers aufweisendes Formwerkzeug (5) Arbeitszeiten in Ansatz zu bringen, während der die und Verbinden der Fasermatten mit einem kostspielige Preßform belegt und für anderweitigen den Kern des Verbundbaukörpers bildenden Ei_nsatz blockiert ist. Dies steht einer wirtschaftlichen Stützkörper. Produktion bei der Serienherstellung im Wege.