DE1952279A1

DE1952279A1 - Vorrichtung zur Herstellung von Sandwichplatten im Flugzeugbau

Info

Publication number: DE1952279A1
Application number: DE19691952279
Authority: DE
Inventors: Richard Renz
Original assignee: DORNIER AG
Current assignee: DORNIER AG
Priority date: 1969-10-17
Filing date: 1969-10-17
Publication date: 1971-04-29
Also published as: GB1284162A; FR2080870A7; SE350740B; NL7012468A; FR2080870B3; DE1952279B2

Description

DORNIER QIBH Friedrichshafen

Reg. 2248

Vorrichtung zur Herstellung von Sandwichplatten im Flugzeugbau

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von gekrümmten Sandwichplatten oder Schalen aus mit Kunststoff verklebten Leichtbauelenenten, deren Außenform einem Urkörper entspricht, von dem ein Negativ aus Kunststoff laminat genommen als Lehre dient und mit der Vorrichtung verbunden ist, wobei Vorrichtung, Kunststofflaminat und Sandwichplatte zur Aushärtung der Klebeverbindungen der Sand* wichplatte im Autoklaven erhitzt werden.

Diese Vorrichtung dient dazu, um ein Bauteil, z.B. für ein Flugzeugteil, wie Rumpfschale oder dergleichen, auf wirtschaftliche Weise herstellen zu können. Bekannt sind Vorrichtungen zur Herstellung von räumlich gekrümmten Sandwichplatten, die aus einem verwindungssteifen Rahmen bestehen, auf dem die formgebende Schale des zu erstellenden Bauteiles befestigt ist. Auf diese Form wird dann die eigentliche Sandwichplatte hergestellt. Dies geschieht durch schichtweises Auftragen der einzelnen Bauelemente und Verbindung durch Kunstharzklebstoff. Sobald die Sandwichplatte gefertigt und geklebt ist, muß diese zum Aushärten mit der Vorrichtung in einen Autoklaven gefahren werden. Dies ist insofern notwendig, damit die Aushärtezeit wesentlich herabgesetzt wird,. Die Klebevorrichtung bzw. deren Rahmen muß möglichst verwindungssteif ausgeführt und spannungsfrei zusammengefügt sein. Dies bedeutet, daß man den Rahmen nur nach der herkömmlichen Methode durch

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Nieten und Schraubverbindungen herstellen kann. Eine rationellere Herstellung durch Schweißung läßt sich meist nicht anwenden, da einerseits der Rahmen aus Aluminium besteht und die Schweißung selbst erhöhten Aufwand bedingt, andererseits nach der Schweißung ein Spannungsfreiglühen notwendig wäre. Bei der Herstellung von Flugzeugprototypen, die nur aus wenigen oder einem Modell bestehen, wäre aber die Anwendung der Sandwichbauweise unwirtschaftlich, weil die konventionell hergestellten Klebevorrichtungen sehr teuer sind. Aus diesem Grunde wird oft auf die Anwendung der Sandwichbauweise verzichtet. Nur bei größeren Stückzahlen sind solche in der Herstellung aufwendige Klebevorrichtungen wirtschaftlich.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von gekrümmten Sandwichplatten oder Schalen aus mit Kunststoff verklebten Leichtbauelementen zu schaffen, deren Außenform einem Urkörper entspricht, von dem ein Negativ aus Kunststofflaminat abgenommen als Lehre dient und mit der Vorrichtung verbunden ist, wobei Vorrichtung, Kunststoff laminat und Sandwichplatte zur Aushärtung der Klebeverbindungen im Autoklaven erhitzt werden. Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht, daß die Vorrichtung aus einem versteiften Leichtmetallrahmen besteht, aus dem Stützen herausragen, an deren Enden das Kunststofflaminat befestigt ist, und daß die Stützen die abweichende Wärmeausdehnung infolge verschiedener Dehngeschwindigkeit von Kunststoff und Metall durch Biegung ausgleichen.

Diese Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß sie einerseits für die verschiedene Wärmeausdehnung, die bei Erhitzen der Vorrichtung und des Kunststofflaminat mit der Sandwichplatte im Autoklaven entsteht, kompensiert werden kann, andererseits ist Gewähr dafür gegeben, daß die Vorrichtung im Auto-

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klaven sehr rasch und gleichmäßig erwärmt werden kann. Dadurch, daß die Warmluft zwischen den Stützen auch in der Mitte der Sandwichplatte zugeführt werden kann, wird vermieden, daß die Sandwichplatte an den äußeren Stellen zu rasch aushärtet und im Inneren der Härteprozess noch nicht abgeschlossen ist. Da naturgemäß die Vorrichtungsschale aus Kunststofflaminat eine andere Dehngeschwindigkeit trotz gleicher Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der Vorrichtungsrahmen selbst, der aus Leichtmetall besteht, ergibt sich, daß sich bei der Erwärmung die beiden Teile verschiedenartig ausdehnen. Um unnötige Spannungen zu vermeiden, können die Stutzen, besonders die äus ser.en, leicht seitlich durch geringfügige Biegung ausweichen und die Längenänderung der Vorrichtungsschale einerseits und des Vorrichtungsrahmens andererseits auf einfache Weise kompensieren. Ein Auftreten von unerwünschten Spannungen tritt nicht zutage. Als weiterer Vorteil ist zu erwähnen, daß diese Vorrichtungsstutzkonstruktion, bestehend aus Rahmen und Stützen, für die Herstellung von Klebevorrichtungen für Sandwichplatten anderer Form wieder verwendbar ist. Zusammenfassend kann hierzu festgestellt werden, daß die Vorrichtung auch bei Einzelfertigung von Flugzeugteilen wirtschaftlich eingesetzt werden kann.

Anhand eines Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 Teil eines Flugzeugrumpfes als Urkörper, Fig. 2 Schnitt durch die Klebevorrichtung, Fig. 3 Anordnung der Stützen und Veränderung bei Dehnung

des Kunststofflaminates,
Fig. 4 Ausführung der Stützen mit Kugelplatte.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, dient bei der Herstellung eines Flugzeugrumpfes in Sandwichbauweise z. B. ein Flugzeug-

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rumpf 1 als Urmodell. Dies kann aus beliebigem Material, wie Gips, entsprechend den Konstruktionsplänen hergestellt werden. Soll nun ein bestimmtes Rumpfteil 2 in Sandwichbauweise ausgeführt werden, so wird an dieses Teil ein Kunststofflaminat errichtet. Dies geschieht, in dem eine bestimmte Mischung von Kunstharz mit Zusätzen als Deckschicht auf den Urkörper aufgetragen, mit Lamenierharz versehen und mit Glas-Seiden-Gewebe, oder Glasfasermatten, verstärkt wird. Diese Schale wird rückseitig ausgesteift. Nach Aushärtung des Kunststofflaminates 3 wird diese als Negativteil vom Urkörper abgenommen und als Vorrichtungsschale verwendet. Man kann aber auch den in Fig. 2 dargestellten Vorrichtungsrahmen 5 selbst als Stützkonstruktion für das als Vorrichtungsschale gewählte Kunststofflaminat 3 verwenden.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung im Schnitt dargestellt. Sie besteht aus dem Rahmen 5, der zur Versteifung mit Trägern verbunden ist. Dieser Rahmen 5 weist parallele Bohrungen 9 auf (siehe Fig. 3), in denen Stützen 8 zunächst axial verschiebbar eingesteckt sind. An der Unterseite des Rahmens 5 sind auf einem Gestell Laufrollen 7 angebracht, um die Vorrichtung in den Autoklaven einfahren zu können.

Fig. 3 zeigt einen Abschnitt der Vorrichtung, wobei die Enden der Stützen 8 durch Stützplatten 11 abgeschlossen sind. Die Stützplatte 11 ist etwas schräg entsprechend der Kontur des Kunststofflaminates 3 befestigt. Diese Stützplatte 11 wird dann verwendet, wenn es sich um ein Kunststofflaminat 3 handelt, das nur eine Krümmung ähnlich einem Rohrabschnitt aufweist. Bei einem räumlich gekrümmten Kunststofflaminat 3 ist es vorteilhaft, gemäß Fig. 4, die Enden der Stützen mit einer Kugelplatte 12 zu versehen, um die verschiedenartige Lage des allseitig gekrümmten Kunststofflaminates 3 ausgleichen.zu können. Durch die Kugelplatte 13 ist eine allseitige Beweglichkeit gewährleistet.

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Weiters ist in Fig. 4 die Stütze 8 noch strichliert als Stütze 8* eingezeichnet, um zu veranschaulichen, wie sich die Stütze infolge Wärmeausdehnung des Kunststofflaminates 3 ausbiegen kann.

Wird nun das Kunststofflaminat 3 vom Urkörper abgenommen und auf die Vorrichtung gelegt, so werden entsprechend den Abständen vom Rahmen 5 die Stützen 8 unter das Laminat 3 geschoben. Durch eine Klebeverbindung 10 wird die Lage der Stützen 8 festgehalten. Auf dieses nun befestigte Kunststofflaminat 3 wird die eigentliche Sandwichplatte 4 gefertigt, die die gleiche Kontur aufweist, wie der entsprechende Urkörper, also bereits einen Teil der Flugzeugoberfläche entspricht. Innerhalb des Rahmens 14 wird schichtweise die Sandwichplatte 4 in bekannter V/eise aufgebaut. Als oberste Schicht der Sandwichplatte 4 wird noch eine überstehende Folie aufgebracht und durch den äußeren Rahmen 15 mit Zwingen 16 festgehalten. Durch Absaugen der Luft ergibt sich eine luftblasenfreie Klebung der Sandwichplatte 4. Nach der Herstellung der Sandwichplatte 4 wird die gesamte Vorrichtung zum Aushärten in den Autoklaven gefahren. Nach Beendigung der Aushärtung kann die fertige Sandwichplatte abgenommen werden."

Diese Vorrichtung weist den entscheidenden Vorteil auf, daß sie sehr leicht herzustellen ist und wirtschaftlich auch bei Einzelfertigungen eingesetzt werden kann. Ferner kann sie zur Herstellung von Sandwichplatten gleich jeglicher Krümmung wiederholbar verwendet werden. Außerdem gleicht diese Vorrichtung die auftretende abweichende Wärmeausdehnung infolge verschiedener Dehngeschwindigkeit von Kunststoff und Metall auf einfache Weise aus.

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Claims

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Vorrichtung zur Herstellung von gekrümmten Sandwichplatten oder Schalen aus mit Kunststoff geklebten Leichtbauelement en, deren Außenform einem ürkörper entspricht, von dem ein Negativ aus Kunststofflaminat abgegenommen als Lehre dient und mit der Vorrichtung verbunden ist, wobei Vorrichtung, Kunststofflaminat und Sandwichplatte zur Aushärtung der Klebeverbindungen im Autoklaven erhitzt werden; dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem versteiften Rahmen (5) besteht, aus dem Stützen (8) herausragen, an deren Enden das Kunststoff laminat (3) befestigt ist, und daß die Stützen (8) die abweichende Wärmeausdehnung infolge verschiedener Dehngeschwindigkeit von Kunststoff und Metall durch Biegung ausgleichen,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (8) in Bohrungen (9) des Rahmens (5) geführt sind und nach Einstellen der endgültigen Lage durch Klebung (10} befestigt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kunststofflaminat (3) zugewandten Enden der Stützen (8) eine der Jeweiligen Krümmung des Kunststofflaminates (3) angepaßte Stützplatte (11) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Stützen (8) durch Kugelplatten (13) allseitig beweglich sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch axiale Verschiebbarkeit der Stützen (8) im Rahmen (5) die Krümmung von Kunststofflaminaten (3) anderer Vorrichtungen anpaßbar sind.

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