Entwicklung und Untersuchung von matrixhybriden CFK-Strukturen für die Luftfahrt mit Verwendung eines mechanischen Interlayers

Abstract

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe spielen in der Luftfahrt eine große und weiter wachsende Rolle. Um Produktionskapazitäten schaffen zu können, die mit einem wachsenden Bedarf an neuen Flugzeugen mithalten können, sind schnelle und skalierbare Fertigungsverfahren nötig. Das Schweißen von Thermoplast-Matrizen ist ein solches Verfahren. Funktionalisierte Oberflächen sollen es möglich machen, auch andere Matrixsysteme zu verschweißen. Eine Möglichkeit Oberflächen für das Schweißen zu funktionalisieren sind Einleger, die die Matrix über eine Gewebestruktur mit einer Thermoplast-Oberfläche verbinden. Dieses Verfahren wird in dieser Arbeit untersucht. Dabei werden Einleger konzipiert, produziert und zu Probenkörpern für mechanische Tests gefertigt. Diese werden auf ihre Scherfestigkeit geprüft und optisch hinsichtlich ihrer Struktur und ihres Versagens untersucht. Polyetherimid und Polyaryletherketon wurden in Sachen Verarbeitungsfähigkeit und Adhäsion verglichen und es wurde die Grundlage geschaffen, Unterschiede in der Festigkeit von Einlegern aus beiden Materialien zu erfassen. Es konnte gezeigt werden, dass die Produktion sowohl von Einlegern als auch von Faserverbunden mit funktionalisierter Oberfläche auf Coupon-Ebene mit moderatem Aufwand möglich ist. Auch wurde demonstriert, das dieses Verfahren in Sachen Festigkeit mit anderen in der Wissenschaft verfolgten vergleichbare Ergebnisse erzielt.