Strukturmechanische Optimierung eines Flügelschalenformwerkzeugs in FVK-Sandwichbauweise

Kurzfassung

Die hohen Ansprüche an aus CFK gefertigte Flugzeuggroßbauteile bezüglich ihrer geringen Maßtoleranzen sind eine zentrale Herausforderung. Eine weitverbreitete Methode ist die Fertigung auf Formwerkzeugen aus einer speziellen Eisen-Nickel-Legierung, die auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Faserverbundbauteile angepasst ist. Die vorliegende Arbeit zielt auf den Entwurf und die strukturmechanische Auslegung eines Flügelschalenformwerkzeugs in FVK- Sandwichbauweise ab, das die Prozesskosten für die Fertigung verringert. Dazu werden die Anforderungen an das Formwerkzeug definiert, die teilweise von einem bestehenden Werkzeug in Metallbauweise abgeleitet werden. Anschließend wird das Konzept hinsichtlich des Gewichts optimiert. Als Ergebnis davon kann trotz Verwendung eines einfachen und preiswerten Werkzeugaufbaus die Masse um 53 % und die Wärmekapazität um 36 % reduziert werden.