Beitrag zur kostengünstigen industriellen Fertigung von haupttragenden CFK-Großkomponenten der kommerziellen Luftfahrt mittels Kernverbundbauweise in Harzinfusionstechnologie
Pierre Zahlen
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Pierre Zahlen, Beitrag zur kostengünstigen industriellen Fertigung von haupttragenden CFK-Großkomponenten der kommerziellen Luftfahrt mittels Kernverbundbauweise in Harzinfusionstechnologie (2013), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832596347
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Description / Abstract
Hochleistungsfaserverbundstrukturen erfahren derzeit in der Luftfahrt einen weltweiten Aufschwung. Im Hinblick auf die kommerzielle Luftfahrt ist hier insbesondere carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK) zu nennen. Zum jetzigen Zeitpunkt stützt die Entwicklung der ausgelieferten Flugzeuge im kommerziellen Luftfahrtmarkt der letzten 20 Jahre die Annahme, dass der Trend eines zunehmenden Einsatzes von Faserverbundstrukturen langfristig Bestand hat. Der wachsende Faserverbundstrukturanteil und zunehmende monatliche Fertigungsraten bei ``single-aisle'' Flugzeugen fühen dazu, dass für die wirtschaftliche Fertigung von Faserverbundkomponenten in hochbelasteten Bauteilen neue Anforderungen entstehen. Die Kernverbundbauweise in Kombination mit modernen Fertigungsverfahren wie z.B. der Harzinfusionstechnologie bietet Ansätze um diesen neuen Anforderungen zu begegnen.
Die vorliegende Arbeit beschreibt das Entwickeln neuer Fertigungsansätze für die Kernverbundbauweise in Harzinfusionstechnologie am Beispiel eines Seitenleitwerkmittelkastens. Es werden fertigungstechnische Untersuchungen durchgeführt und ein industrielles Konzept entwickelt. Abschließend wird das vorgeschlagene Konzept im Hinblick auf seine Industrialisierungspotentiale in der kommerziellen Luftfahrtumgebung bewertet.
Die vorliegende Arbeit beschreibt das Entwickeln neuer Fertigungsansätze für die Kernverbundbauweise in Harzinfusionstechnologie am Beispiel eines Seitenleitwerkmittelkastens. Es werden fertigungstechnische Untersuchungen durchgeführt und ein industrielles Konzept entwickelt. Abschließend wird das vorgeschlagene Konzept im Hinblick auf seine Industrialisierungspotentiale in der kommerziellen Luftfahrtumgebung bewertet.
Table of content
- BEGINN
- 1 Einleitung
- 2 Ziel der Arbeit und Systematik der Vorgehensweise
- 3 Kernverbundstrukturen
- 3.1 Grundlagen der Kernverbundstrukturen
- 3.2 Anwendungen von Kernverbundstrukturen
- 4 Liquid Composite Molding (LCM)
- 4.1 Grundlagen, Definitionen und Unterscheidungsmerkmale
- 4.2 Stand der Technik LCM - Verfahren
- 4.3 LCM-Verfahren für Kernverbundbauteile
- 4.4 Fertigungsverfahren für die wissenschaftlichen Ansätze
- 5 Zielkomponente & Referenzprozess für den wissenschaftlichen Nachweis
- 5.1 Zielkomponente für den wissenschaftlichen Nachweis
- 5.2 Industrieller Referenzprozess für den wissenschaftlichen Nachweis
- 6 Fertigungstechnische Untersuchung generischer Konstruktionsdetails
- 6.1 Dicke, monolithische Bereiche
- 6.2 Kernverbundbereiche (eben und einseitig gekrümmt)
- 6.3 Im Kern verstärkte und modifizierte Kernverbundbereiche
- 6.4 Übergangsbereiche Kernverbund-Monolith
- 7 Entwickeln der Infusionsstrategie für die Zielkomponente
- 8 Umsetzung der Forschungsansätze in industrielle Konzepte
- 8.1 Vorbereiten des Formwerkzeuges
- 8.2 Vollautomatisches Aufbauen der Kernverbundhäute
- 8.3 Einpacken und Infusionsvorbereitungen
- 8.4 Infusion und Aushärten
- 8.5 Auspacken
- 9 Potentialanalyse
- 9.1 Ermitteln der Herstellkosten und Durchlaufzeiten
- 9.2 Auslastungsanalyse
- 9.3 Investitionen und Flächenkosten
- 9.4 Legeleistung und Legekosten
- 9.5 Variation der Eingangsparameter
- 9.6 Optimierungsansätze
- 10 Zusammenfassung
- 11 Ausblick
- 12 Literaturverzeichnis
- 13 Anhang
- 13.1 Ergänzende Abbildungen
- 13.2 Manuelle Herstellung der Kastenverstärkungsvorformlinge
- 13.3 Manuelle Herstellung der TT-Vorformlinge
- 13.4 Fertigung des Testbauteils für den Kernverbund-Monolith-Übergang
- 13.5 Zerstörende Prüfung Hautlaminat im Kernverbund-Monolith-Übergang
- 13.6 Faservolumengehalt des Testbauteils im Kernverbund-Monolith-Übergang
- 13.7 DSC-Ergebnis der Hohlbohrung am Testbauteil Kernverbund-Monolith