Prozesstechnisches und rechnerisches Konzept zur Optimierung einer Reparaturgeometrie

Abstract

Faserverbundwerkstoffe haben den Flugzeugbau nachhaltig beeinflusst und werden auch in den nächsten Jahren einen immer größeren Stellenwert in der Konstruktion von Flugzeugstrukturen einnehmen. Neben endlosfaserverstärkten Durome-ren erreichen in den letzten Jahrzehnten neue Materialien, wie faserverstärkte Hochleistungsthermoplast-Verbundwerkstoffe, einen größer werdenden Marktanteil im Bereich tragender und teiltragender Strukturen. Aktuell Gegenstand vieler Untersu-chungen ist der Thema Reparatur von Faserverbundstrukturen. Die sich derzeit im Einsatz befindlichen Reparaturverfahren sind zumeist sehr unpräzise, wenig optimiert und hängen stark von den Fähigkeiten des Wartungspersonals ab. Zudem sind sie ausgerichtet auf Duromere Matrixsysteme. Ein Antritt für eine werkstoffgerechte Reparatur auch für faserverstärkte Thermoplaste ist die richtungsabhängige Optimie-rung der Geometrie. Um den Antritt umsetzen zu können, muss das Entfernen von beschädigten Lagen präziser und effizien-ter erfolgen. Ein Werkzeug was diese Anforderungen erfüllen kann ist der Laser. Es wurden verschiedene Laser-Parameter untersucht, und deren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften nach einer Reparatur. Auf Basis des neuen Werkzeuges und der ermittelten Resttragfähigkeiten wird ein Berechnungstool entwickelt, welches eine optimierte Reparaturgeometrie mit veränderlichen Schäftungswinkeln und veränderlichen Radien berechnet. Ziel ist es, durch einen werkzeugseitig präzisen und rechnerisch optimierten Ply-by-Ply Abtrag den zeitlichen Aufwand einer Reparatur zu verkürzen, die zu bearbeitenden Flächen zu verringern und die Qualität bzw. Reproduzierbarkeit der Reparatur zu erhöhen.