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.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Faserverstärkte Polyurethane sind für viele Anwendungen etabliert, aber fast ausschließlich
in nicht-strukturellen Komponenten zu finden. Eine zentrale Anforderung bei der
Herstellung großflächiger Strukturbauteile – wie Rotorblätter von Windenergieanlagen –
sind ausreichend lange Verarbeitungsdauern des Harzsystems. Für PU-Harze stellt dies eine
besondere Herausforderung dar, da Verarbeitbarkeit und gewünschte Endeigenschaften
teilweise gegensätzliche Modifikationen in der Harzchemie erfordern.
Die Aufklärung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen systematisch variierter PU-Harze
bildet die Basis, um schließlich mit einer auf die Zielanwendung ’Rotorblatt’ anforderungsgerecht
optimierten Formulierung die PU-spezifischen Prozessrandbedingungen
zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffen mit hoher Laminatqualität zu erarbeiten.
Derart dargestellte PU-Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch ein hervorragendes Eigenschaftsprofil
aus. Es wurde nachgewiesen, dass das Einsetzen erster Schädigungen – im
Vergleich zu Werkstoffen mit Epoxidharz-Matrix – zu deutlich höheren Lasten verschoben
ist. Die hohe Bruchzähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit der PU-Harze wird durch
ihre starke Anbindung an die Fasern sehr gut ins Laminat transferiert. Das schädigungsresistente
Verhalten auch unter dynamischer Last und die Langzeittoleranz gegenüber
existierenden Mikro- oder Makroschädigungen unterstreichen das Leichtbaupotential dieser
Werkstofftechnologie.
Aktualisiert: 2021-08-24
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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.
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Aktualisiert: 2023-04-17
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