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Thermocouple based process optimization for laser assisted automated fiber placement of CF/LM-PAEK

Brandt, Lars und Deden, Dominik und Harig, Jonas und Fischer, Frederic und Kupke, Michael (2023) Thermocouple based process optimization for laser assisted automated fiber placement of CF/LM-PAEK. Journal of Composite Materials, 57 (24), Seiten 3897-3906. Sage Publications. doi: 10.1177/00219983231199833. ISSN 0021-9983.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1177/00219983231199833

Kurzfassung

Self-commitments and increasing legal requirements lead to the compulsion to reduce carbon dioxide emissions in commercial aerospace. One viable approach is the reduction of structural mass, that would reduce emissions for every flight. This is especially true for high cadence singe aisle aircrafts. However, high quantities are required in this segment. To achieve these goals the newly developed low-melt Poly-Aryl-Ether-Ketone (LM-PAEK), a high-performance carbon fiber-reinforced thermoplastic composite was chosen to build a full-scale multi-functional fuselage demonstrator (MFFD) in order to delevelop an automated process that shows these savings. Single-step automated Fiber Placement (AFP) with in-situ consolidation offers distinct advantages in this field with its short curing times and especially by eliminating high amounts of waste otherwise caused by vacuum bagging and related tasks for post-consolidation in an autoclave. In order to ready this technology for future aircraft production this paper demonstrates how the processing window for LM-PAEK tape (TC1225) provided by TORAY was established. By closely linking robot and end-effector data with positionally accurate thermocouple measurements, the determined mechanical properties at coupon level and micro-sections of the manufactured specimens can be precisely correlated. This holistic approach is independent of the placement equipment and may enable global comparability within the community working in the field of thermoplastic AFP. In conclusion the procedure is evaluated and possible simplifications are discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200875/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thermocouple based process optimization for laser assisted automated fiber placement of CF/LM-PAEK
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Brandt, LarsLars.Brandt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-8608-0759149166197
Deden, DominikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Harig, JonasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fischer, FredericNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kupke, MichaelNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 Oktober 2023
Erschienen in:Journal of Composite Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:57
DOI:10.1177/00219983231199833
Seitenbereich:Seiten 3897-3906
Verlag:Sage Publications
ISSN:0021-9983
Status:veröffentlicht
Stichwörter:carbon fiber reinforced plastics, thermoplastic automated fiber placement, process optimization, mechanical properties, carbon fiber/low melt polyaryletherketone
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen
Standort: Augsburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Automation und Produktionstechnologie
Hinterlegt von: Brandt, Lars
Hinterlegt am:21 Dez 2023 09:35
Letzte Änderung:03 Jan 2024 13:51

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