Infusion Technology for Bonded CFRP Repairs

Kurzfassung

Moderne Verbundwerkstoffe, wie z.B. Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe, sind heutzutage fester Bestandteil von Flugzeugstrukturen. Aufgrund der hohen gewichtsspezifischen mechanischen Eigenschaften nehmen sie in der künftigen zivilen Flugzeuggeneration fast 50 Prozent des Strukturgewichtes ein. Ein nach wie vor unterschätztes Problem derartiger Strukturen ist die Reparatur im Falle eines Schadens. Da häufig ein Austausch unwirtschaftlich ist, muss die Struktur repariert und die notwendigen Bauteilsicherheiten wiederhergestellt werden. Hierfür sind derzeit zahlreiche Reparaturverfahren in Abhängigkeit von Schadensgröße, - art und –lokalisation verfügbar. Für sicherheitsrelevante Primärstrukturen haben sich vor allem zwei Verfahren etabliert: das sogenannte Bolted Repair und das Bonded Patch Repair. Der Vortrag bietet einen Überblick über die beiden gängigen Reparaturverfahren und das Vorgehen im Schadensfall für Luftfahrtstrukturen aus Faserverbundkunststoffen. Es werden Vor- und Nachteile beider Verfahren benannt und grundsätzliche weiterführende Forschungsansätze abgeleitet. Die Analyse des Standes der Technik zeigt, dass die Vorbereitung der Reparaturstelle essenziell für die Reparaturqualität ist. Es wird ein Konzept zur automatisierten Bearbeitung einer Reparaturstelle für eine geklebte Patchreparatur vorgestellt. Darüber hinaus wird ein Prozess erläutert, welcher bisherige Patchreparaturen stark vereinfacht und somit die Reparaturzeit reduzieren kann. Das neuarige Konzept basiert auf einer Kombination von Infusionstechnologie und Filmklebstoffen und bietet deutliche Vorteile für gekrümmte Strukturen. Es werden Ergebnisse eines Couponproben-programms gezeigt, um das neue Verfahren mechanisch bewerten zu können. Die Ergebnisse weisen nach, dass bei einer gleichbleibenden mechanischen Tragfähigkeit gegenüber dem Stand der Technik eine deutliche Prozessvereinfachung erreicht werden konnte. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Kombination beider Konzepte völlig neue Design- und Gestaltungsmöglichkeiten für Patchreparaturen von Luftfahrtstrukturen aus Faserverbundkunststoffen eröffnet.