DE19752137A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kernelementes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kernelementes, vorzugsweise eines Wabenkerns oder eines Sub­ strates, für ein radarreflexionsminderndes Bauelement, ins­ besondere für ein flächenhaftes Sandwichbauteil mit einer unteren Decklage und einer oberen Decklage, zwischen denen das Kernelement angeordnet ist.

Radarreflexionsmindernde Bauelemente werden zum Beispiel bei Luftfahrzeugen eingesetzt, vorzugsweise als Seitenleitwerk- oder Flügelkantenbauteile. Eine Verwendung an Gebäuden im Flughafenbereich kann ebenso vorgesehen sein wie im Bereich der Schiffahrt an Aufbauten von Schiffen.

Zum Zwecke der Signaturminderung an Luftfahrzeugen ist im Rahmen von Entwicklungsprogrammen untersucht worden, die Waben für Sandwichstrukturen - dieses gilt auch für drei­ dimensionale in geschäumten Sandwichstrukturen eingesetzte Substrate - mit einer elektrisch leitenden Kunststoffbe­ schichtung zu versehen. Verwendet wurden hierbei beispiels­ weise mit schwarzem Ruß angereicherte Lacke. Nachteiliger­ weise sind die elektrisch leitenden Kunststoffschichten, die zudem zu Gewichtserhöhungen von ca. 100 Gew.-% führen, mittels rechnergestützter Simulation nur bedingt berechenbar. Des­ weiteren sind die untersuchten Beschichtungsverfahren kos­ tenaufwendig, zeitintensiv und schlecht reproduzierbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zur Herstellung eines leichten Kernelementes der eingangs genannten Art mit einer breitbandigen, leistungsfähigen und optimierten Absorptionscharakteristik von Radarstrahlen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Eintauchen des Kernelementes in ein metallisches Tauch­ bad einer Tauchvorrichtung die Innen- und Außenflächen des Kernelementes durch ein elektrochemisches Verfahren voll­ ständig mit einer dünnen Metallschicht überzogen werden, und daß das Eintauchen und/oder Herausnehmen des Kernelementes in das bzw. aus dem Tauchbad mittels rechnergestützter Simu­ lation weg- und zeitgesteuert wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise ein automatisches und gut reproduzierbares Auftragen von dün­ nen Metallschichten auf ein Kernelement sichergestellt, wo­ bei seine signaturmindernde Wirkung durch die rechnergestütz­ te Simulation, d. h. anhand von mit Hilfe eines Rechners er­ mittelten Simulationswerten, zur Erzielung einer maximal er­ reichbaren Absorptionscharakteristik definiert ausgelegt wird. Die eingesetzten Werkstoffe, wie auch die verschiede­ nen geometrischen Ausführungen der Substratgebilde, bieten eine hohe Flexibilität in der Auslegung der Absorptionscha­ rakteristik. Durch die direkte Aufbringung von metallischen Dünnschichten auf ein Kernelement ist es vorteilhafterweise möglich, elektrische wie auch magnetische Eigenschaften ge­ zielt einzusetzen. Weitere Vorteile der aufgebrachten Dünn­ schichten liegen darin, daß sie nur zu einer minimalen Ge­ wichtserhöhung führen, daß sie keinen Einfluß auf die struk­ turmechanischen Eigenschaften haben, sich durch eine gute chemische Beständigkeit auszeichnen und sich auf alle Geo­ metrien übertragen lassen.

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.

In der Zeichnung sind die Einzelbauteile von zwei flächen­ haften Bauelementen in Sandwichbauweise im ungefertigten Zu­ stand dargestellt, deren Kernelemente nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren metallisiert worden sind, wobei

Fig. 1 ein Sandwichbauteil mit einem metallisierten Waben­ kern und

Fig. 2 ein Sandwichbauteil mit einem metallisierten einge­ schäumten Substrat zeigen.

Die aus den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Sandwichbauteile weisen jeweils eine untere Decklage 1, ein Kernelement 2 bzw. 3 und eine obere Decklage 4 auf. Bei dem Kernelement 2 aus Fig. 1 handelt es sich um einen Wabenkern, dessen metal­ lisierte Innen- und Außenflächen mit 2a bezeichnet sind. Hingegen ist das Kernelement 3 gemäß Fig. 2 ein eingeschäum­ tes dreidimensionales Substrat mit einer metallisierten Außenfläche 3a. Zwischen den Kernelementen 2 bzw. 3 und den unteren bzw. den oberen Decklagen 1 bzw. 4 sind jeweils Haftvermittlerschichten 5 angeordnet, durch die eine gute Haftung zwischen den Decklagen 1 bzw. 4 und den Kernelemen­ ten 2 bzw. 3 nach dem Zusammenfügen der Einzelbauteile sichergestellt wird.

Um Sandwichbauteile mit optimaler Minderung ihrer Radarsig­ natur bei einer nur geringfügigen Gewichtserhöhung und ohne eine Beeinflussung im strukturellen Verbund herzustellen, werden die Innen- und Außenflächen 2a bzw. 3a der Kernele­ mente 2 bzw. 3 nach dem Eintauchen in ein metallisches Tauch­ bad einer Tauchvorrichtung durch ein elektrochemisches Ver­ fahren vollständig mit einer dünnen Metallschicht überzogen, vorzugsweise mit einer dünnen Nickelschicht. Als metallische Beschichtungen sind alle Metalle und Metallverbindungen an­ wendbar, die sich auf gegebenenfalls vorbehandelten Struk­ turoberflächen der Kernelemente 2 bzw. 3 abscheiden lassen. Das Eintauchen und/oder Herausnehmen der Kernelemente 2 bzw. 3 in das bzw. aus dem Tauchbad wird mittels rechnergestützter Simulation weg- und zeitgesteuert.

Als elektrochemisches Verfahren ist vorzugsweise eine außen stromlose (autokatalytische) Metallabscheidung zum Auftragen der dünnen Metallschichten vorgesehen, durch die erreicht wird, daß die abgeschiedenen Metallschichten überall gleich dick sind. In Kombination mit der speziellen, die vorgesehe­ ne Weg- und Zeitsteuerung ermöglichende Tauchvorrichtung werden die Absorptionseigenschaften für Radarstrahlen opti­ miert und eine Auslegung mittels rechnergestützter Simula­ tion ermöglicht. Mit der weg-/zeitgesteuerten Tauchvorrich­ tung werden reproduzierbare Eintauchzeiten erzielt. Vorteil­ hafterweise können die Metallschichten mit einem linearen, mit einem stufenförmigen oder mit einem exponentiellen Schichtdicken-Gradienten auf die Oberflächen 2a bzw. 3a der Kernelemente 2 bzw. 3 aufgetragen werden.

Bezugszeichenliste

1

untere Decklage

2

Kernelement/Wabenkern

2

a Oberflächen des Wabenkernes

2

3

Kernelement/eingeschäumtes Substrat

3

a Oberflächen des Substrates

3

4

obere Decklage

5

Haftvermittler

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines Kernelementes, vorzugs­ weise eines Wabenkerns oder eines Substrates, für ein radarreflexionsminderndes Bauelement, insbesondere für ein flächenhaftes Sandwichbauteil mit einer unteren Deck­ lage und einer oberen Decklage, zwischen denen das Kern­ element angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Eintauchen des Kernelementes (2, 3) in ein metallisches Tauchbad einer Tauchvorrichtung die Innen- und Außen­ flächen (2a, 3a) des Kernelementes (2, 3) durch ein elek­ trochemisches Verfahren vollständig mit einer dünnen Metallschicht überzogen werden, und daß das Eintauchen und/oder Herausnehmen des Kernelementes (2, 3) in das bzw. aus dem Tauchbad mittels rechnergestützter Simulation weg- und zeitgesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine außen stromlose (autokatalytische) Metallabscheidung zum Auftragen der dünnen Metallschichten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten mit einem linearen Schichtdicken- Gradienten auf die Oberflächen (2a, 3a) des Kernelementes (2, 3) aufgetragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten mit einem stufenförmigen Schicht­ dicken-Gradienten auf die Oberflächen (2a, 3a) des Kern­ elementes (2, 3) aufgetragen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten mit einem exponentiellen Schicht­ dicken-Gradienten auf die Oberflächen (2a, 3a) des Kern­ elementes (2, 3) aufgetragen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als auf die Oberflächen (2a, 3a) des Kernelementes (2, 3) aufzubringendes Metall Nickel ver­ wendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem metallisierten Kernelement (2, 3) und der unteren und oberen Decklage (1 bzw. 4) Haftvermittler (5) zum Zusammenfügen der Bauteile zu ei­ nem Sandwichbauteil angeordnet werden.