DE102006035847B4

DE102006035847B4 - Strukturanordnung sowie Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für die Luft-und Raumfahrt

Info

Publication number: DE102006035847B4
Application number: DE200610035847
Authority: DE
Inventors: Olaf Rocker; Manuel Jung; Thorsten Bleck
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2026-08-02
Also published as: US8709188B2; RU2009102192A; EP2046570B1; EP2046570A1; CN101500796A; CA2654248A1; JP2009545468A; US20090269596A1; RU2438876C2; JP4940301B2; CN101500796B; WO2008015082A1; DE102006035847A1; BRPI0715080A2

Abstract

Strukturanordnung (12) zum Abgelegtwerden mittels einer Tapelegemaschine (28), dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturanordnung (12) eine Struktur (16) aus Metall aufweist, welche mit einer Harzmatrix (18) vorimprägniert ist, wobei die Struktur (16) netzartig mit Ausnehmungen (17) ausgebildet ist, die mit der Harzmatrix (18) gefüllt sind, wobei die Harzmatrix (18) in einem ausreichend weichen Zustand ist, um eine automatisierte Handhabung der Strukturanordnung (12) zu ermöglichen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strukturanordnung zum Abgelegtwerden mittels einer Tapelegemaschine sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für die Luft- und Raumfahrt.
Obwohl auf beliebige Bereiche der Luft- und Raumfahrt anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf die Herstellung einer Flügelschale eines Flugzeuges näher erläutert.
In der zivilen Luftfahrt geht man zunehmend dazu über gesamte Flügelschalen aus CFK-Material herzustellen, um das Flugzeuggewicht zu reduzieren. Dazu werden eine oder mehrere Schichten CFK-Prepreg-Material – darunter ist ein mit einer Harzmatrix vorimprägniertes Kohlefasergelege zu verstehen – in einer Laminiervorrichtung mittels einer Tapelegemaschine aufeinander aufgebaut. Die Tapelegemaschine sorgt dabei für ein hochgenaues Positionieren des CFK-Prepreg-Materials in der Laminiervorrichtung. Ein solches hochgenaues Positionieren ist entscheidend für die späteren Eigenschaften, insbesondere die Festigkeit, der herzustellenden Flugzeugschale.
Zusätzlich müssen auf oder unter diese eine oder mehrere Schichten aus CFK-Prepreg-Material Schichten aus Isolatormaterial und/oder Blitzableitermaterial aufgebracht werden.
Solche Isolatormaterialien sind typischerweise als Glasfasergewebe ausgebildet. Diese verhindern einen direkten Kontakt zwischen der Flügelschale aus CFK und Aluminiumbauteilen, beispielsweise Rippen oder Spanten, des Flügels. Dabei schaffen die Glasfasermaterialien eine elektrische Isolation zwischen der Flügelschale aus CFK und dem Aluminiumbauteil und verhindern somit eine Korrosion des Aluminiumbauteils.
Blitzableitermaterialien weisen typischerweise ein Bronze-Mesh – darunter sind Gewebe aus feinen Bronzedrähten zu verstehen – auf. Diese ermöglichen eine Ableitung der elektrischen Ladung von der Flügelschale bei Blitzeinschlag in diese.
Zur Herstellung der Flügelschale werden das Glasfasergewebe und/oder das Bronze-Mesh-Material in einem ersten Schritt mit einer Harzmatrix versehen und in einem zweiten Schritt positionsgenau in der Laminiervorrichtung abgelegt. Problematisch hierbei ist, dass diese Schritte gegenwärtig manuell ausgeführt werden. Dies ist sehr zeitaufwendig und erfordert einen hohen Personalaufwand, was zu hohen Herstellkosten bei der Herstellung solcher Flügelschalen führt. Auch die geforderte Genauigkeit bei der Positionierung ist manuell nur schwer zu erreichen und führt daher oft zu Positionierungsfehlern.
Aus dem Handbuch Verbundwerkstoffe von Manfred Neitzel und Peter Mitschang, Kapitel 9, Hauser Verlag, 2004, ist eine Tapelegemaschine bekannt, welche ein Mehrachsenportalsystem, eine Tape-Spule und einen Tapelegekopf mit einem Schneidmechanismus und einer Tapevorschubeinheit aufweist. Auf einer Werkzeugaufnahme mit Drehachse ist eine Werkzeugplattform vorgesehen, auf welcher eine Laminat mittels der Tapelegemaschine ablegbar ist.
Aus der US 2005/0 238 892 A1 ist eine mit Epoxidharz beschichtete Titanfolie bekannt. Des Weiteren offenbart die GB 2 421 926 A eine Kompositstruktur. Die Kompositstruktur weist dabei boxförmige Strukturen aus einem Kohlefasergewebe auf. Weiter sind zwei Kohlefaserschichten jeweils oberhalb und unterhalb der boxförmigen Strukturen angeordnet. Darüber hinaus sind Metallnetze auf den Innenseiten der boxförmigen Strukturen angeordnet. Anschließend erfolgt eine Harzinfiltration der Kompositstruktur.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kostengünstigere, insbesondere automatisierte, Herstellung eines Bauteils mit Isolator- und/oder Blitzableitermaterial für die Luft- und Raumfahrt zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Strukturanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.
Es wird eine Strukturanordnung zum Abgelegtwerden mittels einer Tapelegemaschine, mit einer Struktur aus Metall, welche mit einer Harzmatrix vorimprägniert ist, bereitgestellt, wobei die Struktur netzartig mit Ausnehmungen ausgebildet ist, die mit der Harzmatrix gefüllt sind, wobei die Harzmatrix in einem ausreichend weichen Zustand ist, um eine automatisierte Handhabung der Strukturanordnung zu ermöglichen.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für die Luft- und Raumfahrt, mit folgenden Verfahrensschritten bereitgestellt: Bereitstellen einer Strukturanordnung zum Abgelegtwerden mittels einer Tapelegemaschine, mit einer Struktur aus Metall, welche mit einer Harzmatrix vorimprägniert ist, wobei die Struktur netzartig mit Ausnehmungen ausgebildet ist, die mit der Harzmatrix gefüllt sind, wobei die Harzmatrix in einem ausreichend weichen Zustand ist, um eine automatisierte Handhabung der Strukturanordnung zu ermögli chen, Ablegen der Strukturanordnung mittels einer Tapelegemaschine auf einer Laminiervorrichtung, und Aushärten der Strukturanordnung und damit Ausbilden des Bauteils.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass ein automatisiertes Ablegen der Strukturanordnung ermöglicht wird. Glasfasergelege, die mit einer Harzmatrix versehen sind, weisen eine gegenüber Glasfasergeweben bessere Handhabbarkeit für eine Automatisierung auf. Gleiches gilt für Strukturen aus Metall, welche mit einer Harzmatrix vorimprägniert sind. Gegenüber einer manuellen Handhabung treten bei einer automatisierten Handhabung, insbesondere bei den Zuführ- und Bereitstellungsprozessen, beispielsweise mittels Spindeln und Umlenkrollen, hohe mechanische Belastungen auf. Bronze-Mesh-Materialien beispielsweise sind vergleichsweise empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen und würden somit bei einer automatisierten Handhabung Schaden nehmen.
Das Ablegen der Gelegeanordnung und/oder der Strukturanordnung mittels einer Tapelegemaschine ist insofern vorteilhaft, als dass Tapelegemaschinen gewöhnlich bereits für das Ablegen von CFK-Prepreg-Material bereitstehen und somit keine Neuanschaffungen getätigt werden müssen, um die Gelegeanordnung und/oder erfindungsgemäße Strukturanordnung zu verarbeiten. Somit kann auf bestehende Ressourcen zurückgegriffen werden, was zu Kosteneinsparungen führt. Die manuellen Handhabungsschritte entfallen, wodurch weitere Kostenvorteile entstehen. Ferner sind die geforderten Positionierungsgenauigkeiten mittels der automatischen Tapelegemaschinen leicht zu erreichen.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhaftere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.
Gemäß einer Ausführungsform die nicht unter den Schutzumfang des Patentanspruchs 1 fällt, ist das Glasfasergelege als unidirektionales Gelege ausgebildet. Somit lässt sich vorteilhaft ein Laminat-Aufbau aus mehreren Schichten aufbauen, welches bei geringem Gewicht in eine gewünschte Richtung eine sehr hohe Festigkeit aufweist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel das nicht unter den Schutzumfang des Patentanspruchs 1 fällt, ist die Gelegeanordnung als Bahnmaterial ausgebildet. Solches Bahnmaterial lässt sich leicht in automatischen Prozessen verarbeiten und ist gut geeignet, um flächiges Laminat aufzubauen.
Bei einer Weiterbildung die nicht unter der Schutzumfang des Patentanspruchs 1 fällt, ist das Glasfasergelege an einer Seite mit einem, insbesondere von diesem lösbaren, Trägermate rial, insbesondere einem Trägerpapier, zum Tragen des Glasfasergeleges versehen. Dem Trägerpapier kommen zwei wesentliche Funktionen zu: Zum Einen stützt das Trägerpapier das vorimprägnierte Glasfasergelege während Bereitstellungs- und Zuführungsprozessen bei der automatisierten Verarbeitung der Gelegeanordnung. Zum Anderen verhindert das Trägerpapier ein Anhaften des Harzes an den Bereitstellung- oder Zuführmitteln, beispielsweise Spindeln oder Umlenkrollen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel das nicht unter den Schutzumfang des Patentabpruchs 1 fällt, ist das Glasfasergelege an einer, insbesondere der einen Seite gegenüberliegenden, weiteren Seite, mit einer insbesondere von diesem lösbaren, Schutzfolie zum Schützen des Glasfasergeleges versehen. Die Schutzfolie hat den Zweck eine Handhabung zu erleichtern, insbesondere ein Verkleben des Glasfasergeleges mit Zuführmitteln zu verhindern.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Metall der Strukturanordnung Kupfer, Bronze und/oder Aluminium auf. Diese Materialien eignen sich besonders zum Leiten von elektrischen Strömen, wie sie bei Blitzeinschlägen typisch sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Strukturanordnung flächig, insbesondere als Bahnmaterial, ausgebildet. Dies führt zu einer vereinfachten Handhabbarkeit der Strukturanordnung bei einer Automatisierung und zu einer einfachen, wirtschaftlichen Herstellung von großflächigem Laminat, wie es im Luft- und Raumfahrtbereich üblicherweise benötigt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Struktur mit rautenförmigen, rechteckigen und/oder wabenförmigen Ausnehmungen, insbesondere längs ihrer Dicke, ausgebildet. Die Dicke bezieht sich hierbei auf eine flächige Strukturanordnung, wobei die Dicke die kürzeste der drei Ausdehnungsrichtungen der Strukturanordnung ist. Solche Strukturen sind sehr leicht und reduzieren damit das Flugzeuggewicht. Ferner eignen sie sich aufgrund ihrer festen definierten Struktur besser, als beispielsweise Bronze-Mesh-Materialien, für eine automatisierte Handhabung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Struktur an wenigstens einer ihrer Seiten mit einem, insbesondere von dieser lösbaren, Trägermaterial, insbesondere einem Trägerpapier, zum Tragen der Struktur versehen. Die Funktion des Trägerpapiers entspricht hier dem des Trägerpapiers der Gelegeanordnung.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Struktur an einer Seite, insbesondere der gegenüberliegenden, weiteren Seite mit einer, insbesondere von dieser lösbaren, Schutzfolie zum Schützen der Struktur versehen. Der Schutzfolie kommt hier die gleiche Funktion zu, wie der Schutzfolie der Gelegeanordnung.
Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Tapelegemaschine entlang mehrerer Achsen, insbesondere mittels einer CNC-Steuerung verfahren. Dies erlaubt den Aufbau von komplexem Laminat, wobei die Positionierung und Orientierung der Gelegeanordnung beziehungsweise der Strukturanordnung einfach, schnell und hochgenau angepasst werden kann.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Gelege- und/oder Strukturanordnung entlang verschiedener Richtungen bezogen auf die Laminiervorrichtung abgelegt. Somit lässt sich ein Laminat und letztendlich ein Bauteil herstellen, welches einen sehr flexiblen den Anforderungen entsprechenden Aufbau besitzt. Beispielsweise können die Glasfasern in Bezug auf ein während der Benutzung des Bauteils an dieses angrenzendes Aluminiumbauteil derart ausgerichtet werden, dass ein Verschleiß der Glasfasern minimal ist.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden mehrere Gelege- und/oder Strukturanordnungen in Schichten übereinander abgelegt. Dadurch erhält man ein Laminat, das sowohl eine Blitzableiterfunktion übernehmen kann, als auch problemlos mit Aluminiumbauteilen zusammenwirken kann, ohne diese zu korrodieren.
Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird wenigstens eine Schicht aus CFK-Prepreg-Material, insbesondere mittels der Tapelegemaschine und/oder einer weiteren Tapelegemaschine, auf, zwischen und/oder unter der Gelege- und/oder Strukturanordnung abgelegt. Daraus ergibt sich ein Verbundwerkstoff mit sehr hoher Festigkeit, resultierend aus dem CFK-Material, sowie mit einer Blitzableiter- und/oder Antikorrosionsfunktion. Erfolgt das Ablegen des CFK-Prepreg-Materials, der Gelegeanordnung und/oder der Strukturanordnung mittels derselben Tapelegemaschine, so entfällt das Anschaffen zusätzlicher Maschinen zum Ablegen der Gelege- und/oder Strukturanordnungen und ein sehr kostengünstiger Herstellungsprozess wird ermöglicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Gelegeanordnung auf einem Bauteil, insbesondere aus Aluminium; mittels des Tapelegers abgelegt. Somit werden Bauteile automatisiert in das Laminat eingebaut, wobei ein Korrosionsschutz sicher gestellt wird. Hierzu könnte die Tapelegemaschine automatisch das Vorhandensein eines Bauteils, insbesondere aus Aluminium, erkennen und automatisch von CFK-Prepreg-Material auf ein Ablegen der Gelegeanordnung auf dem Bauteil umschalten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der Tapelegemaschine bedarfsabhängig mittels einer Zuführeinrichtung die. Gelege- und/oder Strukturanordnung und/oder das CFK-Material bereit gestellt. Daraus ergibt sich ein sehr flexibles und schnelles Herstellverfahren von Laminat und letztendlich Bauteilen aus solchen Verbundwerkstoffen.
Vorzugsweise werden die Gelege- und/oder Strukturanordnung als gewickeltes Bahnmaterial bereitgestellt. Solches gewickeltes Bahnmaterial lässt sich platzsparend unterbringen und während eines automatisierten Prozesses leicht, beispielsweise mittels einer Spindel, zuführen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Von den Figuren zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Gelegeanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel das nicht unter den Schutzumfang des Patentanspruchs 1 fällt aber zur Erläuterung der Erfindung dient;
2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie I-I aus 1;
3 eine perspektivische Ansicht einer Strukturanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II aus 3;
5 einen Verfahrenszustand bei der Herstellung eines Bauteils für die Luft- und Raumfahrt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
6 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III aus 5.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Gelegeanordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel das nicht unter den Schutzumfang des Patentanspruchs 1 fällt.
Die Gelegeanordnung 1 liegt als ein um eine Achse 2 gewickelter Ballen 3 vor. Ein bereits abgewickeltes bahnförmiges Ende ist mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Die gestrichelten Linien deuten die Faserrichtung von Glasfasern 5 in der Gelegeanordnung schematisch an. Die Glasfasern 5 verlaufen vorzugsweise in Abwickelrichtung, also längs des bahnförmigen Endes 4.
2 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie I-I aus 1.
Die Gelegeanordnung 1 setzt sich vorzugsweise aus einer Trägerschicht 6 einem Glasfasergelege 8 und einer Schutzfolie 9 zusammen. Die Trägerschicht 6 ist vorzugsweise als Papierschicht ausgebildet. Oberhalb dieser befindet sich eine Schicht aus Glasfasern 5, welche senkrecht zur Schnittebene verlaufen. Zwischen den Glasfasern 5 befindet sich eine Harzmatrix 10. Das Glasfasergelege 8 ist mit dieser Harzmatrix 10 vorimprägniert. Das heißt, die Harzmatrix befindet sich im weichen Zustand, gibt aber dem Glasfasergelege 8 ausreichend Halt, so dass dieses während Bereitstellungsprozessen bei einer automatisierten Verarbeitung der Gelegeanordnung nicht beschädigt wird, beispielsweise zerreißt. Die Schutzfolie 9 erstreckt sich oberhalb des Glasfasergeleges 8.
3 zeigt eine Strukturanordnung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Strukturanordnung 12 liegt dabei als ein um eine Achse 13 gewickelter Ballen 14 vor. Ein abgewickeltes bahnenförmiges Ende der Strukturanordnung 12 ist mit dem Bezugszeichen 15 versehen. Die gestrichelten Linien deuten ein Metallnetz 16 an. Das Metallnetz 16 besitzt rautenförmige Ausnehmungen 17. Die rautenförmigen Ausnehmungen 17 reduzieren das Gewicht der Strukturanordnung 12.
4 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II aus 3. Oberhalb einer Trägerschicht 20, vorzugsweise aus einem Papiermaterial, erstreckt sich flächig das Metallnetz 16, beispielsweise aus Kupfer. Das Metallnetz 16 ist mittels der Harzmatrix vorimprägniert. Das heißt, dass die Ausnehmungen 17 mit einer Harzmatrix 18 gefüllt sind und dass die Harzmatrix 18 in einem noch ausreichend weichen Zustand ist um eine automatisierte Handhabung zu ermöglichen. Oberhalb grenzt eine Schutzfolie 21 an das Metallnetz 16 an.
5 zeigt einen Verfahrenszustand bei der Herstellung eines Bauteils für die Luft- und Raumfahrt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Eine Laminiervorrichtung 23 ist mit einer Kontur 24 versehen, welche beispielsweise eine Außenkontur eines herzustellenden Flügelabschnitts 37 vorgibt. Eine Tapelegemaschine 25 mit einem entlang der X-Achse 26 verfahrbaren Gerüst 27 weist eine Ablegeeinrichtung 28 auf. Die Ablegeeinrichtung 28 ist entlang der Y-Achse 29 entlang des Gerüstes 27 verfahrbar. Eine Ablegewalze 31 am unteren Ende der Ablegeeinrichtung 28 ist sowohl entlang der Z-Richtung 32 verfahrbar, als auch vorzugsweise um drei Freiheitsgrade schwenkbar ausgebildet. Die Ablegeeinrichtung 28 weist vorzugsweise einen Faltenbalg 28a auf, welcher eine von diesem geschützte Mechanik und Elektronik zum Ansteuern der Ablegewalze 21 schützt. Die Tapelegemaschine 25 und damit die Positionierung der Ablegewalze 31 wird mittels einer CNC-Steuerung gesteuert.
Der Ablegeeinrichtung 28 wird mittels einer Zuführeinrichtung 34 Material zum Ablegen und damit Aufbauen von Laminat auf der Kontur 24 zugeführt. Alternativ zu der in 5 gezeigten Anordnung, bei welcher die Zuführeinrichtung 34 als separate Einrichtung ausgebildet ist, kann die Zuführeinrichtung 34 selbst in der Ablegeeinrichtung 28 angeordnet sein bzw. als Teil der Ablegeeinrichtung 28 ausgebildet sein.
Im vorliegenden Fall führt die Zuführeinrichtung 34 der Ablegeeinrichtung 28 eine Gelegeanordnung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels zu, welche durch die Bahn 35 und den Ballen 3 angedeutet ist. Die Zuführeinrichtung 34 weist weiterhin vorzugsweise den Ballen 14 der Struktureinrichtung 12 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf. Ferner weist die Zuführeinrichtung einen Ballen 36 mit aufgewickeltem CFK-Prepreg-Material auf. Die Zuführeinrichtung 34 ist dazu ausgebildet, der Ablegeeinrichtung 28 bedarfsgerecht Material von den Ballen 3, 14 oder 36 zuzuführen. Dieses Material wird dann durch die Ablegeeinrichtung 28 geführt, wobei jeweils die Trägerschichten 6 bzw. 20 entfernt werden. In der Tapelegemaschine 25 werden bevorzugt solche Gelegeanordnungen 1 bzw. der Strukturanordnungen 12 ohne Schutzfolien 9, 21 verwendet.
Anschließend wird die Strukturanordnung 12 bzw. die Gelegeanordnung bzw. das CFK-Prepreg-Material mittels der Ablegewalze 31 auf der Kontur 24 aufgebracht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich bereits der beispielhafte Flügelabschnitt 37 auf der Kontur 24, der mittels der Ablegeeinrichtung 28 aufgebaut worden ist.
6 zeigt einen Schnitt durch den beispielhaften Flügelabschnitt 37 aus 5 entlang der Schnittlinie III-III.
Eine erste Schicht 39, welche ein vorimprägniertes Metallnetz, entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel, aufweist, wird mittels der Ablegeeinrichtung 28 auf der Kontur 24 aufgebracht. Daraufhin werden eine zweite und dritte Schicht 40, 41 aus unidirektionalem CFK-Prepreg-Material auf der ersten Schicht 39 aufgebracht. In einem weiteren Schritt wird eine vierte Schicht 42 aus vorimprägnierten Glasfasergelege, entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, auf der dritten Schicht 41 aufgebracht.
Es besteht weiterhin beispielsweise die Möglichkeit, anschließend ein Bauteil aus Aluminium auf der vierten Schicht 42 abzulegen, eine weitere Schicht aus vorimprägnierten Glasfasergelege auf diesem Bauteil aus Aluminium aufzubauen und den gesamten Aufbau mit mehreren Schichten aus CFK-Prepreg-Material abzuschließen. Auch dies könnte vollautomatisiert erfolgen.
Nachdem der Flügelabschnitt 37 fertig aufgebaut ist, wird er beispielsweise in einem Autoklaven ausgehärtet.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Beispielsweise können die Schichten des Flügelabschnitts gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterschiedlich aufgebaut werden. Die Abfolge der verschiedenen Materialien also vorimprägniertes Metallnetz-, CFK-Schicht und/oder vorimprägnierte Glasfaserschicht können auf verschiedenste Art und Weise variiert und/oder ergänzt werden.
Für die Erfindung können bereits bekannte Tapelegemaschinen oder modifizierte Tapelegemaschinen, beispielsweise mit einem speziellen Schnittmesser zum Schneiden von Metallnetzen, verwendet werden.

1: Gelegeanordnung
2: Achse
3: Ballen
4: abgewickeltes Ende
5: Fasern
6: Trägerschicht
8: Glasfasergelege
9: Schutzfolie
10: Harzmatrix
12: Strukturanordnung
13: Achse
14: Ballen
15: abgewickeltes Ende
16: Metallnetz
17: Ausnehmungen
18: Harzmatrix
20: Trägerschicht
21: Schutzfolie
23: Laminiervorrichtung
24: Kontur
25: Tapelegemaschine
26: X-Achse
27: Gerüst
28: Ablegeeinrichtung
28a: Faltenbalg
29: Y-Achse
31: Ablegewalze
32: Z-Achse
34: Zuführeinrichtung
35: Bahn
36: Ballen aus CFK-Prepreg-Material
37: Flügelabschnitt
39: erste Schicht
40: zweite Schicht
41: dritte Schicht
42: vierte Schicht

Claims

Strukturanordnung (12) zum Abgelegtwerden mittels einer Tapelegemaschine (28), dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturanordnung (12) eine Struktur (16) aus Metall aufweist, welche mit einer Harzmatrix (18) vorimprägniert ist, wobei die Struktur (16) netzartig mit Ausnehmungen (17) ausgebildet ist, die mit der Harzmatrix (18) gefüllt sind, wobei die Harzmatrix (18) in einem ausreichend weichen Zustand ist, um eine automatisierte Handhabung der Strukturanordnung (12) zu ermöglichen.
Strukturanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Kupfer, Bronze und/oder Aluminium aufweist.
Strukturanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturanordnung (12) flächig, insbesondere als Bahnmaterial (35), ausgebildet ist.
Strukturanordnung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (16) mit rautenförmigen und/oder rechteckigen und/oder wabenförmigen Ausnehmungen (17), insbesondere längs ihrer Dicke, ausgebildet ist.
Strukturanordnung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (16) an wenigstens einer ihrer Seiten mit einem, insbesondere von der Struktur (16) lösbaren, Trägermaterial (20), insbesondere einem Trägerpapier, zum Tragen der Struktur (16) versehen ist.
Strukturanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (16) an einer der einen Seite gegenüberliegenden weiteren Seite mit einer, insbesondere von der Struktur (16) lösbaren, Schutzfolie (21) zum Schützen der Struktur (16) versehen ist.
Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (37) für die Luft- und Raumfahrt, mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen einer Strukturanordnung (12) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Struktur aus Metall, welche mit einer Harzmatrix vorimprägniert ist, wobei die Struktur netzartig mit Ausnehmungen ausgebildet ist, die mit der Harzmatrix gefüllt sind, wobei die Harzmatrix in einem ausreichend weichen Zustand ist, um eine automatisierte Handhabung der Strukturanordnung zu ermöglichen, – Ablegen der Strukturanordnung (12) mittels einer Tapelegemaschine (25) auf einer Laminiervorrichtung (23), und – Aushärten der Strukturanordnung (12) zum Ausbilden des Bauteils (37).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tapelegemaschine (28) entlang mehrerer Achsen (26, 29, 32), insbesondere mittels einer CNC-Steuerung, verfahren wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturanordnung (12) entlang verschiedener Richtungen (26, 29, 32) bezogen auf die Laminiervorrichtung (23) abgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strukturanordnungen (12) in Schichten (39) übereinander abgelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gelegeanordnungen (1) in Schichten (42) übereinander abgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schicht (40, 41) aus CFK-Prepreg-Material (36), insbesondere mittels der Tapelegemaschine (25) und/oder einer weiteren Tapelegemaschine, auf, zwischen und/oder unter der Gelegeanordnung (1) und/oder Strukturanordnung (12) abgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelegeanordnung (1) auf einem Bauteil, insbesondere aus Aluminium, mittels des Tapelegers (25) abgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Tapelegemaschine (25) bedarfsabhängig mittels einer Zuführeinrichtung (34) die Gelegeanordnung (1) und/oder Strukturanordnung (12) und/oder das CFK-Prepreg-Material (36) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelegeanordnung (1) und/oder Strukturanordnung (12) als gewickeltes Bahnmaterial (3; 14) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelegeanordnung (1) ein Glasfasergelege (8) aufweist, welches mit einer Harzmatrix (18) vorimprägniert ist.