Optimierung der Prozesskette zur Herstellung von Leitwerksvorderkanten aus Schaumsandwich

Kurzfassung

Bei der Entwicklung von Leichtbaustrukturen erfreuen sich Faserverbundwerkstoffe aufgrund ihrer guten Materialeigenschaften großer Beliebtheit. Bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen bietet die Herstellung in Nasstechnologie ein Potential zur Kostenersparnis im Vergleich zu der häufig verwendeten Prepregtechnologie. So wird überlegt, die Herstellung der Seitenleitwerksvorderkante zukünftiger Verkehrsflugzeuge auf dieses Verfahren umzustellen. Der aktuell zur Diskussion stehende Prozess beinhaltet eine Fertigung in einem Negativwerkzeug, wobei die Tränkung der werkzeugnahen Faserlagen mit der Unterstützung einer Fließhilfe statt-findet. Diese macht jedoch ein Nacharbeiten der Oberfläche notwendig. Um die Fließhilfe und damit das kostenaufwendige Nacharbeiten der Oberfläche zu eliminieren, wurden im Laufe dieser Arbeit mehrere alternative Verfahren zum Tränken der Fasern entwickelt und erprobt. Die evaluierten Methoden umfassen die Steigerung des Infusionsdruckes, das Einbringen von Fließkanälen in den Sandwichkern, einen mehrstufigen Infusionsprozess (sequentielle Infusion) und eine Spaltinfusion. Die Steigerung des Infusionsdruckes setzt auf das Verstärken der trei-benden Kraft für den Harzfluss. Die Verwendung von Fließkanälen soll ein kontrolliertes Voreilen des Harzes ermöglichen. Bei der sequenziellen Infusion wird die Infusion des Sandwichbauteils in zwei Einzelprozesse aufgeteilt; alleinige Infusion der werkzeugnahen Deckschicht und anschlie-ßend Infusion der auf dieser Schicht aufbauenden Sandwichstruktur mit der inneren Decklage. Die Spaltinfusion soll den Fluss des Harzes beschleunigen, indem dieser primär nicht durch die Fasern hindurch, sondern durch einen Spalt zwischen Werkzeug und Faserpreform gelenkt wird. Zur einfacheren Erprobung dieser Methoden wurden die Experimente an ebenen Platten durch-geführt. Ergebnis dieser Experimente war die Erkenntnis, dass der erhöhte Druck sowie die Spal-tinfusion nicht den gewünschten Effekt mit sich bringen. Die sequentielle Infusion konnte die in sie gesetzten Erwartungen erfüllen, erhöht allerdings den zeitlichen Aufwand in einer potenziellen Serienprouktion. Das aktuell aussichtsreichste Verfahren zur Infiltration der Leitwerksvorderkante ohne Fließhilfe ist jedoch die Verwendung von Fließkanälen im Sandwichkern.