Kombinierte Prepreg- und Infusionstechnologie für integrale Faserverbundstrukturen

Abstract

In dieser Arbeit wurde eine neue Faserverbund-Fertigungstechnologie untersucht, die als Grundlage die Kombination von Prepreg- und Infusionsverfahren beinhaltet. Diese so-genannte CPI-Technologie (Combined Prepreg and Infusion Technology) ermöglicht die Herstellung kostengünstiger, integraler Composite-Baugruppen. Integrale Fertigungsverfahren sind der Schlüssel zu einer effizienten und damit kosten-günstigen Composite-Fertigung. Die maximale Fertigungseffizienz wird in Cocuring-Verfahren erreicht, in denen die Harzmatrix aller in der Baugruppe integrierten Composite-Elemente gemeinsam aushärtet. Durch das Aushärten der Matrix wird gleichzeitig die Verbindung der Elemente untereinander hergestellt. Es entfallen alle nachträglichen Fügeprozesse und weitgehend die damit verbundenen Anpassungs- und Toleranzprobleme. Die hier vorgestellte CPI-Technologie nutzt sowohl Prepreg- als auch Infusionsbauteile in einem Cocuring-Prozess. Durch die spezifisch auf die Eigenschaften und die Funktion der jeweiligen Bauteile angepasste Wahl der Faserhalbzeugtechnologie können bei maximaler mechanischer Performance der Gesamtbaugruppe die Produktionskosten gesenkt werden. A novel manufacturing technology, referred to as the CPI (Combined Prepreg and Infusion) tech¬nology, is presented. It has been developed for the production of integrated structures from carbon fiber composite materials. It is based on a combination of the prepreg and the resin infusion tech¬nology, both of which are already established in industrial aerospace pro-duction. The novel manufacturing process has the potential to considerably reduce the pro-duction time of large assemblies for primary structural applications by the use of a co-curing process. In the presented procedures, the joining process of the subcomponents is established by curing their resin systems in one single step. An additional mechanical joining process is eliminated. Compared to mechanical assembly, a co-curing process avoids problems like part trimming or shimming due to production tolerances. Airframe structures with both complex and simple shaped geometries demand individual semi finished fiber materials and their associated processes. The combination of e.g. simple shaped prepreg components and complex shaped preforms from dry NCF (Non Crimped Fabrics) may save production cost without loss of mechanical performance.