Development of an automated process for the modification of joints of fiber reinforced thermoplastic structural parts by adding material with cohesive connection (Bachelorarbeit)

Abstract

Die vorliegende Bachelorarbeit behandelt den Prototypen des Weld Sealer am Deutschen Institut für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit dem Ziel diesen weiterzuentwickeln und die grundsätzliche Machbarkeit zu untersuchen. Der Weld Sealer ist ein Werkzeug, welches durch gezieltes Auftragen von Zusatzwerkstoff auf thermoplastisch faserverstärkte Kunststoffe die Festigkeiten von Fügestellen verbessern, Bauteil-Toleranzen ausgleichen oder aufwändige Nachbearbeitungsverfahren von Strukturen ersetzen soll. Im Rahmen einer vorhergehenden Masterarbeit wurde ein erster Prototyp des Werkzeugs entwickelt. Dieser wird in der vorliegenden Bachelorarbeit die ersten Versuchsreihen durchlaufen, eingestellt und konstruktiv optimiert. Hierfür wird zunächst der Stand der Technik in Bezug auf gängige Herstellungs- und Schweißverfahren von faserverstärkten Kunststoffen sowie auf übliche Prüfmethoden für derartige Werkstoffe analysiert. Anschließend werden einige Versuchsreihen für den Prototyp gefahren. Der erste Anwendungsfall ist das Auftragen des Kunststoffs auf ein ebenes Laminat. Hierbei wird das Verfahren durch sukzessive Optimierung der Prozesseinstellungen, Implementierungen von Reglern in die Prozesssteuerung und konstruktive Veränderungen verbessert. Im Anschluss wird der Weld Sealer für eine Kantenversiegelung umkonstruiert. Das Bestreben ist den konstruktiven Umbau möglichst gering zu halten, um so einen schnellen Werkzeugwechsel für verschiedene Anwendungen zu ermöglichen. Nach derselben Vorgehensweise wird auch bei dieser Anwendung das Verfahren durch einige Versuchsdurchläufe eingefahren. Abschließende Untersuchungen der hergestellten Probekörper bewerten die Qualität der Erzeugnisse und geben einen Ausblick auf die Einsetzbarkeit des Weld Sealer.