DE3138312C2 - Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Luftflügels, insbesondere eines Rotorblatts, mit einem Metall­ holm, der mit einem faserverstärkten Kunststoff verbunden ist.

Es gibt eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von verschie­ denen Gegenständen aus faserverstärktem Kunststoff. Gegen­ stände aus faserverstärktem Kunststoff können Kostenvorteile gegenüber ähnlichen vollständig aus Metall hergestellten Gegenständen zeigen, weil nämlich eine verringerte Anzahl von Teilen erforderlich ist, was Arbeitseinsparung bedeuten kann. Die Herstellung eines Gegenstandes mit weniger Teilen hat ihren Grund darin, daß eine große Reihe von komplizierten Formen möglich ist, wenn Gegenstände aus faserverstärkten Kunststoffen hergestellt werden. Wenn jedoch die Gegenstände Metallteile aufweisen, dann sind weitere Bindeoperationen nötig, um starke Bindungen zwischen dem faserverstärkten Kunststoff und dem Metall zu erzeugen. Dabei ist im allgemei­ nen das direkte Ausformen oder Laminieren auf dem Metallteil schwierig. Es wurden zwar Grundierungen zum Beschichten des Metalls entwickelt, aber die resultierende Bindung mit einem Laminierungsharz ist bei gewissen Typen von Bauteilen im allgemeinen nicht ausreichend.

Bei dem in der DE-AS 10 36 064 beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts aus Kunstharz mit Glasfaserver­ stärkung wird so vorgegangen, daß ein Holm aus Stahlrohr mit einem Klebstoff bestrichen wird, und zwei in einer speziellen Form vorgefertigte Formstücke werden miteinander und dem mit Klebstoff bestrichenen Holm, den sie umschließen, verklebt. Bei diesem Verfahren wird ein Luftflügel erhalten, dessen Zusammenhalt in einer zentralen Ebene ausschließlich durch den verwendeten Klebstoff gewährleistet werden muß. Eine derartige Konstruktion ist anfällig für Verklebungsfehler und in ihrer Zuverlässigkeit ganz von der Qualität des zur Verfügung ste­ henden Klebstoffs abhängig.

Aus der US-PS 3 321 019 ist ferner die Herstellung eines glasfaserverstärkten Rotorblatts für die Verwendung für Hub­ schrauber beschrieben, wobei die Schaufel eine besondere Wurzelkonstruktion aus verstärktem Kunststoff aufweist. Die Schaufelwurzelkonstruktion weist alternierende Schichten aus Aluminiumverstärkungsplatten und aus mit Kunststoffimprä­ gniertem Glasfasertuch auf. Zur Herstellung wird eine geeigne­ te Grundierung zwischen einer jeden Metallplatte und einer jeden Schicht aus Glasfasertuch angeordnet, um eine Metall­ oxidation zu verhindern und die Haftung zwischen den Metall­ platten und dem mit Kunststoff imprägnierten Glasfasertuch zu verbessern. Diese Grundierungen weisen typischerweise die Form von Beschichtungen mit einer Dicke von weniger als 25,4 oder 50,8 µm auf. Die alternierenden Metall- und Glasfaserschich­ ten werden auf einem Holm angeordnet und dann mittels eines Klebstoffs miteinander verbunden, wobei ein Vakuumeinspritz­ verfahren verwendet wird, bei welchem der flüssige Kunststoff das Glasfasertuch imprägniert und die Form auffüllt. Das erhaltene Teil besitzt eine ausreichende Festigkeit und einen für die vorgesehene Verwendung ausreichenden Zusammenhalt, d. h. eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber Scher­ spannungen, die durch Bolzen hervorgerufen werden, welche die Hubschrauberschaufel mit der zentralen Nabe verbinden. Für andere Anwendungen kann die Bindung zwischen den alternieren­ den Metallplatten und Glasfaserschichten jedoch nicht die erforderliche Festigkeit und den gewünschten Zusammenhalt aufweisen.

Beispielsweise wurden bei normalen Flugzeugen mit feststehen­ den Flügeln Propellerschaufeln, die im Hinblick auf die Her­ stellungsproblematik Luftflügeln gleichgesetzt werden können, aus faserverstärktem Kunststoff während nahezu 20 Jahren verwendet. Diese Schaufeln besitzen im allgemeinen eine vor­ geformte Hülse aus faserverstärktem Kunststoff, die fest mit einem inneren Metallholm verbunden ist, wobei gewisse Zwi­ schenräume zwischen der Hülse und dem Holm vollständig mit einem Schaum ausgefüllt sind. Ein ausreichender Zusammenhalt zwischen der Glasfaserhülse und dem Metallholm wird durch die Verwendung bestimmter Klebstoffe erreicht, beispielsweise durch ein thermisch härtendes, nicht-flüchtiges modifiziertes Epoxyharz, das als Film auf den Holm aufgebracht wird, bevor dieser mit der Glasfaserhülse verbunden wird. Derartige Kleb­ stoffe geben eine Bindefestigkeit, die weit besser ist, als sie mit den im Zusammenhang mit der US-PS 3 321 019 beschrie­ benen Grundierungen erreicht wird. Sie ergeben daher eine Bindung zwischen Holm und Hülse für Bauteile besonderer Art und für besondere Anwendungen. Bei diesem seit langem bekann­ ten Herstellungsverfahren wird jedoch wiederum so vorgegangen, daß zuerst eine geformte Hülse aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt wird, worauf ein weiterer Bindevorgang erforder­ lich ist, bei dem die Hülse und der Holm miteinander verbunden werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Luftflügels, insbesondere eines Rotorblatts, jedoch auch einer Propellerschaufel, zu schaffen, wobei die beim Stand der Technik bei Verbindung von Metallteilen und Teilen aus faserverstärktem Kunststoff not­ wendigen Bindeoperationen, die eine starke Bindung zwischen dem faserverstärkten Kunststoff und dem Metall vorsehen, vereinfacht werden sollen und ein Luftflügel mit einer hohen Festigkeit und Einheitlichkeit erhalten wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Luftflügels, insbesondere eines Rotorblatts, mit einem Metall­ holm, der mit einem faserverstärkten Kunststoff verbunden ist, durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebenen Verfahrensschritte gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Herstellungsauf­ wand verringert, und die Festigkeitseigenschaften und die Dimensionsstabilität und Reproduzierbarkeit des Produkts werden dabei gegenüber dem Stand der Technik mindestens beibe­ halten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird so vorgegangen, daß die Oberfläche des Holms zunächst mit einem Klebstoff be­ schichtet wird, und zwar insbesondere mit einem thermisch härtenden, nicht-flüchtigen, flüssigen modizifierten Epoxy­ klebstoff, der nach einer Vorhärtung verbesserte Bindeeigen­ schaften aufweist. Die Dicke des Klebstoffs kann im Bereich von 127 bis 1016 µm variieren, je nachdem, welche Dicke erfor­ derlich ist, um Dimensionsabweichungen des Metalls auszuglei­ chen. Der Holm wird in einer Vorproduktform angeordnet, deren Innenwände mit einem von der Formwandung abtrennbaren, aus­ härtbaren Klebstoff beschichtet ist. Der Klebstoff wird teil­ weise ausgehärtet, und der Hohlraum zwischen den beiden Kleb­ stoffschichten wird mit einem Schaummaterial gefüllt, worauf der Schaum und der Klebstoff so gehärtet werden, daß der Schaum an den Holm gebunden wird und ein Luftflügelvorprodukt entsteht. Dieses Vorprodukt wird anschließend mit Verstär­ kungsfasern umhüllt, beispielsweise mit einem Glasfasertuch, und in eine endgültige Form eingebracht, in welcher ein flüs­ siger Kunststoff, beispielsweise ein thermisch härtendes Harz, eingespritzt und dann ausgehärtet wird, wodurch die Herstel­ lung der Schaufel beendet ist. Bei diesem Vorgang werden die mit dem Harz imprägnierten Glasfasern über den Klebstoff mit dem Schaum bzw. dem Metallholm verbunden. Eine Metallschutz­ leiste, die ebenfalls auf ihrer inneren Oberfläche mit einem vorgehärteten Klebstoff beschichtet worden ist, kann auf die äußere Oberfläche der Glasfasern aufgebracht werden, bevor diese mit dem Harz imprägniert wird. Dadurch wird eine der­ artige Schutzleiste als integraler Teil in den fertigen Luft­ flügel eingebaut.

Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Propellerschaufel, die durch ein bekanntes Verfahren hergestellt worden ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Propellerschaufel, die durch das erfindungsgemäße Verfahren herge­ stellt worden ist;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines mit einem Klebstoff beschichteten Holms;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Hälfte einer mit Klebstoff beschichteten ersten Form zur Herstellung eines Rotorblattvorprodukts;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Rotorblattvor­ produkts;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Rotorblattvor­ produkts mit Faserverstärkung vor dem endgülti­ gen Formen;

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine zusammengebaute zweite Form mit einem darin befindlichen Rotorblattvorprodukt gemäß Fig. 7 während der ersten Phase des end­ gültigen Formens; und

Fig. 9 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 8, wobei sich je­ doch die Form in der zweiten Phase des endgülti­ gen Formens befindet.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Luftflügel bzw. eine Propellerschau­ fel 10, die durch ein bekanntes Verfahren hergestellt worden ist. Die Propellerschaufel 10 besitzt eine äußere Hülse 12 aus faserverstärktem Kunststoff, wobei die Hül­ se durch einen Klebstoff 14 mit einem Aluminiumholm 16 verbunden ist, der sich im wesentlichen zentral in der Propellerschaufel erstreckt. Ein leichtes Füllmaterial, wie z. B. ein harter Urethanschaum 17, ist nachträglich im Zwischenraum zwischen der Hülse 12 und dem Holm 16, nachdem diese miteinander verbunden worden sind, herge­ stellt worden. Außerdem ist nachträglich eine Metall­ schutzleiste auf die Vorderkante der Propellerschaufel 10 mit Hilfe eines Klebstoffs 19 aufgesetzt worden.

Die Hülse aus faserverstärktem Kunststoff wurde vorher durch eine Vakuumsacktechnik auf einer männlichen Hül­ senform hergestellt, indem Glasfasern mit einem thermisch härtenden Harz imprägniert wurden und das Harz anschlie­ ßend ausgehärtet wurde. Die Hülse 12 wird im allgemeinen als einheitliches Bauteil hergestellt und weist an der Vorder- oder Hinterkante einen ausreichend großen Schlitz auf, so daß die Einführung des Holms 16 ermöglicht wird.

Üblicherweise wird die Hinterkante über ihre Gesamtlän­ ge mit einem Schlitz versehen und später mit Hilfe eines Klebstoffs 15 geschlossen, nachdem der Holm 16 mit dem darauf befindlichen Klebstoff 14 eingeführt worden ist. Der Klebstoff 14 wird dann unter Wärme und Druck ausge­ härtet, um die gewünschte Bindung zu erzielen. Ein Bin­ degemisch aus einem Epoxyharz, einem Polyamidhärter und Toluol wird dazu verwendet, die Oberflächen zu beschich­ ten, welche die Zwischenräume zwischen der Hülse 12 und dem Holm 16 definieren, um den später in diesen Zwischen­ räumen gebildeten Schaum 17, der beispielsweise durch Eingießen eines flüssigen Schäumungsgemischs und an­ schließende Wärmehärtung hergestellt wird, mit den an­ grenzenden Oberflächen zu verbinden. Für das anschlie­ ßende Aufbringen der Schutzleiste 18 auf die Propeller­ schaufel ist noch eine beträchtliche Zeit erforderlich.

Im Gegensatz zu dem verhältnismäßig komplizierten bekann­ ten Verfahren zur Herstellung der Propellerschaufel 10 ist die Propellerschaufel 30 gemäß Fig. 2 durch das er­ findungsgemäße Formungsverfahren hergestellt, das wesent­ lich weniger Arbeitsaufwand braucht. Die Propellerschau­ fel 30 ist ähnlich wie die bekannte Propellerschaufel 10 aufgebaut und besitzt eine äußere Hülse 32 aus faserver­ stärktem Kunststoff, die mit einem Aluminiumholm 36 durch einen Klebstoff 34 verbunden ist. Die Zwischenräume zwi­ schen der Hülse 32 aus faserverstärktem Kunststoff und dem Holm 36, die sich vor und hinter dem Holm befinden, sind ebenfalls mit einem leichten Füllmaterial, wie z. B. einem harten Urethanschaum 37, aufgefüllt. Eine Nickelschutzleiste 38 ist mit Hilfe eines Klebstoffs 39 an der Vorderkante der Hülse 32 befestigt. Das erfindungs­ gemäße Verfahren ermöglicht eine viel einfachere Herstel­ lung der Propellerschaufel 30 im Verhältnis zur Propel­ lerschaufel 10, wobei gleichzeitig gewisse Verbesserun­ gen in den Abmessungstoleranzen zwischen aufeinanderfol­ gend hergestellten Schaufeln erreicht werden.

Fig. 3 zeigt näher die Bindung zwischen dem faserver­ stärkten Kunststoff der Hülse 32 mit dem Aluminiumholm 36 durch den Klebstoff 34. Die Auswahl des Klebstoffs 34 für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist verhältnismäßig wichtig. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein thermisch härtender, nicht­ flüchtiger, flüssiger modifizierter Epoxyklebstoff ver­ wendet, und zwar insbesondere derjenige, der durch die Minnesota Mining & Manufacturing Company unter der Be­ zeichnung EC-2214 R vertrieben wird. Dieser Klebstoff und ähnliche modifizierte Epoxyklebstoffe ergeben, wenn sie vorgehärtet sind, eine verhältnismäßig starke Bin­ dung zwischen dem Metall des Holms 36 und dem faserver­ stärkten Harz der Hülse 32. Dieser Klebstoff 34 erleich­ tert das Formungsverfahren, bei welchem der Klebstoff 34 zunächst auf das Metall des Holms 36 aufgebracht und dann vorgehärtet wird, und bei welchem hierauf die Fa­ serverstärkung, wie z. B. ein Faserglastuch, auf die mit Klebstoff beschichtete Oberfläche des Holms 36 aufge­ bracht und mit einem flüssigen Kunststoff, wie z. B. einem thermisch härtenden Epoxyharz, imprägniert wird, welches anschließend in einer Form mit der gewünschten Gestalt des herzustellenden Gegenstands ausgehärtet wird.

Eine genauere Beschreibung der Herstellung eines Rotor­ blatts 30 erfolgt nun anhand der Fig. 4 bis 9, wel­ che die verschiedenen Schritte des Herstellungsverfahrens zeigen. Fig. 4 zeigt einen herkömmlichen Aluminiumholm 36 mit einem Wurzelteil 50 und einem Spitzenteil 52. Der Holm 36 liefert die Hauptfestigkeit des Rotorblatts 30. Der Holm 36 ist über seine gesamte Länge, mit Ausnahme des Wurzelteils 50, mit dem Klebstoff 34 beschichtet. Der Klebstoff 34 ist zweckmäßigerweise mit Methylethylketon verdünnt und wird durch Sprühen auf den Holm bis zu einer Dicke von ungefähr 76 bis 127 µm aufgetragen und dann bei einer Temperatur von ungefähr 121°C während ungefähr 45 min gehärtet, dann mit Methyl­ ethylketon abgewischt und schließlich zur Aufrauhung der Oberfläche sandgestrahlt. Eine weitere Klebstoffschicht 34 wird bis zu einer Dicke von ungefähr 254 bis 305 µm darübergespritzt. Abschließend kann Klebstoff 34 in Form einer Paste auf den bereits auf der oberen und unteren Oberfläche des Holms 36 befindlichen Klebstoff aufge­ bracht werden, um jegliche Unebenheiten auszugleichen und die endgültigen Abmessungen so zu gestalten, daß zumin­ dest ein kontinuierlicher Kontakt mit den oberen und un­ teren inneren Oberflächen einer ersten Form erreicht wird. Die Dicke des Klebstoffs 34 auf diesen oberen und unteren Oberflächen des Holms 36 liegt im allgemeinen im Bereich von ungefähr 127 bis 1016 µm oder mehr.

In ähnlicher Weise werden die beiden Hälften einer Rotor­ blattvorproduktform mit 254 bis 305 µm Klebstoff 34 beschichtet. Eine Hälfte einer solchen Form ist in Fig. 5 dargestellt und mit 60 bezeichnet. Vorher wird auf den Innenraum der Formhälften 60 ein Entformungsmittel aufge­ bracht. Kleb­ stoff 34, der wie vorher erwähnt mit Methylethylketon ver­ dünnt ist, wird auf das Entformungsmittel innerhalb der Form im wesentlichen über die gesamte Blatt­ fläche mit Ausnahme des Wurzelteils 50 aufgespritzt.

Der mit Klebstoff beschichtete Holm 36 von Fig. 4 wird in die mit Klebstoff beschichteten Formhälften 60 ange­ ordnet, die dann um den Holm geschlossen werden. Eine teilweise Aushärtung des Klebstoffs 34 wird dann durch Erhitzen auf 99°C während ungefähr 30 min erreicht. Der Hohlraum der Rotorblattvorproduktform 60 berührt den Klebstoff 34 auf den oberen und unteren Oberflächen des Holms 36. Jedoch ist der Formhohlraum auf der Vor­ derseite und Hinterseite des Rotorblatts wesent­ lich größer als der Holm, so daß Zwischenräume entstehen, die ausgeschäumt werden können. Nachdem die Form mit Stickstoff gespült worden ist, wird ein Zweikomponenten­ gemisch zur Herstellung eines harten Urethanschaums 37 angemacht und in die geschlossene Form 60 eingebracht, beispielsweise durch Einspritzen von der Unterseite her, um die nicht vom Holm 36 eingenommenen Zwischenräume auf­ zufüllen. Der Schaum 37 und der Klebstoff 34 auf dem Holm 36 werden abschließend ausgehärtet, beispielsweise durch Erhitzen auf eine Temperatur von 121°C während 45 bis 60 min. Die Form wird dann abgekühlt, worauf ein aus Holm und Schaum bestehendes Vorprodukt 70, welches in Fig. 6 gezeigt ist, aus der Form entnommen werden kann.

Das Rotorblattvorprodukt 70 ist nur geringfügig kleiner als das fertige Rotorblatt 30 und besitzt auf seiner Oberfläche den vorgehärteten Klebstoff 34, und zwar auf seiner gesamten äußeren Oberfläche mit Ausnahme des Wurzelteils 50. Der Klebstoff auf dem Schaumteil 37 wird von der Innenoberfläche der Form 60 auf den Schaum übertragen. Im Bereich des Holms 36 befindet sich an sei­ ner Oberfläche der direkt aufgetragene Klebstoff. Dieser vorgehärtete Klebstoff 34 ist typischerweise mindestens 127 bis 254 µm dick und kann sogar 1016 µm und mehr dick sein, um alle Unregelmäßigkeiten, wie z. B. Kratzer und Lunker, die auf der Oberfläche des Holms 36 vorliegen können auszufüllen und auszuglätten. Dadurch wird ein Rotorblattvorprodukt 70 erhalten, dessen Oberflä­ che eine verhältnismäßig hohe Qualität und Genauigkeit aufweist. Der Klebstoff 34 erfüllt dadurch also auch eine Egalisierungsfunktion, so daß Vorprodukte 70 mit einer reproduzierbaren Form hergestellt werden können. Darüber hinaus schützt der Klebstoff 34 den Holm 36 und den Schaum 37 in gewissem Ausmaß vor Beschädigung bei der Handhabung in den nachfolgenden Stufen des Herstellungs­ verfahrens.

Der vorgehärtete Klebstoffbelag 34 kann dann mit Methyl­ ethylketon durch Abwischen gereinigt und sandgestrahlt werden, um ihn für den nächsten Vorgang vorzubereiten. Der Wurzelteil 50 des Vorprodukts 70 kann dann in einen nicht dargestellten geeigneten Halter montiert werden, so daß die Faserverstärkung aufgebracht werden kann.

Gemäß Fig. 7 ist das Rotorblattvorprodukt mit ein oder mehreren Schichten einer Faserverstärkung versehen worden. Im vorliegenden Fall wurden 4 bis 7 Schichten eines gewebten Faserglastuchs 71 sehr dicht um das Propellerschaufelvor­ produkt mit dem richtigen Winkel zwischen der Kette und der Rotorblattachse, nämlich 35°, gewickelt und mit einer Naht 72 zusammengenäht, um die richti­ ge Lage aufrechtzuerhalten. Das Glasfasertuch 71 umhüllt den gesamten Schaum 37 und erstreckt sich nach innen bis zum Wurzelteil 50 und ist in Berührung mit dem Klebstoff 34 auf dem Holm 36, so daß also der ganze Schaum einge­ schlossen ist. Selbstverständlich können andere hochfe­ ste Verstärkungsfasern, wie z. B. solchen aus Aramid, Graphit, Bor, anstelle der Glasfasern 71 einge­ setzt werden. Hierauf kann die Nickelschutzleiste 38 auf die Vorderkante des mit Glasfasern bedeckten Vorprodukts in der Nähe der äußeren Spitze 52 aufgebracht werden, wo es aufgrund federnder Anlage an den Glasfasern haftet. Diejenigen Oberflächen, die mit den Glasfasern der Schutz­ leiste 38 in Berührung kommen, werden vorher mit einem Klebstoff 39 durch Eintauchen beschichtet, bei dem es sich im wesentlichen um denselben Klebstoff wie den Klebstoff 34 handelt. Gegebenenfalls können Heizdrähte 76 in der Nähe des Wurzelteils 50 des Rotorblatt­ vorprodukts auf die Vorderkante aufgebracht und dort vorübergehend mit einem Baumwollfaden befe­ stigt werden.

Gemäß Fig. 8 wird dann das mit Glasfasern bedeckte Rotorblattvorprodukt von Fig. 7 in den Hohlraum einer aus zwei Hälften bestehenden Endform 80 einge­ bracht, wobei auf diese vorher ein geeignetes Entfor­ mungsmittel aufgebracht worden ist. In der ersten Pha­ se dieser endgültigen Formung werden die beiden Hälften der Form 80 von einem voll offenen Zustand in einen teilweise offenen Zustand gebracht und etwas auf Ab­ stand gehalten, beispielsweise durch zwei oder mehr Abstandhalter 32, die eine Stärke von ungefähr 0,5 mm aufweisen können. Ein komprimierbarer O-Ring 84, der zwischen den Hälften der Form 80 angeordnet ist, dient dazu, die Form in bekannter Weise zu schließen, wenn die beiden Hälften der Form beispielsweise durch geeignete Klammern 86, gegen die Abstandshalter 82 gezogen werden. Eine nichtgezeigte Vakuumquelle wird an einen Öffnung 88 angeschlossen, und der gewünschte flüssige Kunststoff wird dann in den Hohlraum der Form über einen Einlaß 89 eingezogen. Der flüssige Kunststoff ist vorzugsweise ein synthetisches polymerisierbares Material, wie z. B. ein thermisch härtbares Epoxyharz.

Es ist normalerweise schwierig, das hohe Glasfaser/Harz- Verhältnis zu erreichen, welches für verschiedene Luft­ flügel, beispielsweise Rotorblätter, erforder­ lich ist, insbesondere, wenn die Anzahl der Glasfaser­ schichten hoch ist. Durch die Verwendung der Abstands­ halter 82 gemäß dem vorliegenden Verfahren wird eine vollständige Benetzung aller Schichten der Glasfasern 71 rasch und leicht erreicht, auch bei Harzen mit höhe­ rer Viskosität, wie sie normalerweise nicht verwendet werden.

Wenn gemäß Fig. 9 das Einbringen des Harzes zu Ende ist, werden die Abstandshalter 82 entfernt, worauf die Form 80 vollständig geschlossen wird. Das überschüssige Harz wird aus dem Hohlraum der Form durch den Vakuumanschluß 88 und den Einlaß 89 ausgequetscht. In dieser Phase des endgültigen Formens, bei welcher die Form 80 vollstän­ dig geschlossen ist, definiert der Hohlraum der Form sehr genau und dauerhaft die Geometrie dem resultierenden Rotorblatts 30. Um das Harz zu polymerisieren und da­ mit auszuhärten, wird es innerhalb der Form 80 annähernd 45 bis 60 min auf eine Temperatur von ungefähr 121°C er­ hitzt. Dieses Aushärten des Harzes in den Glasfasern er­ gibt eine faserverstärkte Hülse 32, welche eine besonders starke Bindung mit dem vorgehärteten Klebstoff 34 und so­ mit mit dem Holm 36 bildet. Eine ähnliche Bindung wird zwischen der Hülse 32 und dem Schaum 37 durch den Kleb­ stoff 34 in diesem Bereich erzielt. Zusätzlich wird die Hülse 38 durch die Wirkung des Klebstoffs 39 fest mit der Hülse 32 verbunden. Die Form 80 wird abgekühlt und das Rotorblatt 30 wird in der endgültigen Form ent­ nommen. Im allgemeinen verbleiben nur sehr geringfügige Preßfahnen an der Mittellinie, welche leicht entfernt werden können.

Die Erfindung wurde anhand einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform beschrieben, aber es ist für Fachleute klar, daß verschiedene Änderungen und Weglassungen in der Form und im Detail gemacht werden können, ohne daß vom Bereich der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise kann das Imprägnieren der Verstärkungsfaser mit flüssigem Kunst­ stoff auf anderem Wege als durch Einspritzen bzw. Ein­ saugen in die Form erfolgen. Beispielsweise kann das Glasfasertuch mit Epoxyharz vorimprägniert und dann teil­ weise ausgehärtet werden, bevor es auf das Vorprodukt aufgebracht wird. Weiterhin kann das Harz mit Hilfe einer Bürste oder eines Pinsels auf das auf dem Vorprodukt befindliche Glasfasertuch aufgebracht und dann in der Form ausgehärtet werden. Diese Techniken können jedoch etwas aufwendiger sein als das bevorzugte Verfahren.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines Luftflügels, ins­ besondere eines Rotorblatts, mit einem Metallholm, der mit einem faserverstärkten Kunststoff verbunden ist, gekennzeichnet durch die Stufen:
Beschichten der äußeren Oberfläche des Holms mit einem härtbaren Klebstoff;
Aufbringen einer abtrennbaren Beschichtung aus einem härtbaren Klebstoff auf die innere Oberfläche einer ersten Form;
Anordnen des beschichteten Holms in der ersten Form, wobei die innere Oberfläche der Form von mindestens einem Teil des beschichteten Holms einen Abstand aufweist, so daß ein Hohlraum definiert wird;
Einführen eines härtbaren leichten Füllmaterials in den Hohlraum der ersten Form;
Vorhärten des härtbaren Klebstoffs und des leichten Füllmaterials in der ersten Form, so daß ein Luftflügelvor­ produkt gebildet wird, bei dem das Füllmaterial unter Vermitt­ lung des Klebstoffs mit dem Holm verbunden ist und das auf seiner äußeren Oberfläche einen vorgehärteten Klebstoffbelag aufweist;
Einhüllen im wesentlichen des gesamten Luftflügelvor­ produkts mit einem Faserverstärkungsmaterial in der gewünsch­ ten Stärke und Anordnen des eingehüllten Luftflügelvorprodukts in einer zweiten Form, die die gewünschte Endgestalt des Luftflügels aufweist, wobei das Faserverstärkungsmaterial mit einem synthetischen polymeren Material vorimprägniert ist oder in der zweiten Form damit imprägniert wird; und
Aushärten dieses synthetischen polymeren Materials in der zweiten Form unter Bildung eines Luftflügels mit der gewünschten Endgestalt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Form aus einem Paar Formhälften besteht, die zwi­ schen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegbar sind, wobei sie in geschlossenem Zustand einen Form­ hohlraum definieren, der genau dem gewünschten Luftflügel entspricht, und wobei das Anordnen des mit Verstärkungsmate­ rial bedeckten Luftflügelvorprodukts in der zweiten Form und das Einführen des polymeren Materials in die Form dadurch erfolgen, daß die zweite Form in einem teilweise offenen Zustand gehalten wird, während der Formhohlraum, in dem sich das mit Verstärkungsmaterial bedeckte Luftflügelvorprodukt befindet, mit Hilfe einer komprimierbaren Dichtung abgedichtet ist, daß eine ausreichende Menge des synthetischen polymeren Materials in den Formhohlraum eingebracht wird, während die zweite Form noch teilweise offen ist, und daß dann die Form­ hälften geschlossen werden und das polymere Material ausgehär­ tet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Holms und die innere Oberfläche der ersten Form mit dem gleichen Klebstoff beschichtet werden, daß dieser Klebstoff ein thermisch härtendes, nicht-flüchtiges, flüssiges modifiziertes Epoxyharz ist, daß das Füllmaterial ein harter Urethanschaum ist, das Faserverstärkungsmaterial aus Glasfasern besteht und das synthetische polymere Material ein thermisch härtendes Epoxyharz ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Teile der äußeren Oberfläche des Holms von der inneren Oberfläche der ersten Form einen Abstand von mindestens ungefähr 127 µm aufweisen und daß die Klebstoffbeschichtung auf dem Holm an den genannten Ober­ flächenteilen so dick ist, daß sie mindestens ausreicht, die innere Oberfläche der ersten Form zu berühren.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Holms und die innere Oberfläche der ersten Form mit einem Klebstoff beschichtet werden, indem der Klebstoffbelag mit einer Dicke von mindestens ungefähr 127 µm auf dem Holm und mindestens ungefähr 254 µm auf die innere Oberfläche der ersten Form aufgebracht wird, so daß der Kleb­ stoffbelag auf der äußeren Oberfläche des Luftflügelvorpro­ dukts nach dem Aushärten mindestens ungefähr 127 µm dick ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Holm mit Klebstoff beschichtet wird, indem ein erster innerer Klebstoffbelag aufgebracht wird, der ungefähr 76,2 bis 127 µm dick ist, dieser erste innere Klebstoffbelag ausgehär­ tet wird, und daß dann Klebstoff als äußerer Belag auf den inneren Belag aufgebracht wird, wobei der äußere Belag minde­ stens 254 µm dick ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoffbelag auf der äußeren Oberfläche des Holms und der inneren Oberfläche der ersten Form von dem gleichen Kleb­ stoff gebildet wird, wobei dieser ein thermisch härtender, nicht-flüchtiger, flüssiger modifizierter Epoxyklebstoff ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff zur Herstellung der Beläge aufgesprüht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Glasfaserverstärkungsmaterial mehrere Schichten eines Glasfasertuchs verwendet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Holm ein Wurzelende und ein Spitzenende aufweist, wobei sich der Urethanschaum über den größten Teil des Holms mit Ausnahme des Wurzelendes erstreckt, und daß das Glasfasermate­ rial von einem Glasfasertuch gebildet wird, wobei das Tuch die Gesamtheit des Schaums bedeckt und sich in Richtung des Wurzelendes des Holms über den Schaum hinaus erstreckt und den Klebstoffbelag auf dem Holm in der Nähe des Wurzelendes be­ rührt, so daß der Schaum gegen die Umgebung abgeschlossen wird.