Durch die steigende Bedeutung des Leichtbaus, der sowohl Gewichtseinsparungen als auch die Erhöhung von Steifigkeit und Festigkeit verspricht, hat die Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) in den letzten Jahren enorm an Bedeutung gewonnen. Ausgehend von zahlreichen Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt haben sich diese Hochleistungsmaterialien auch in anderen Bereichen wie z.B. dem Automobil- und Schienenfahrzeugbau aber auch im allgemeinen Maschinenbau und in der Medizintechnik etabliert. Um jedoch Komponenten aus FVK noch wettbewerbsfähiger und wirtschaftlich interessanter gestalten zu können, muss auch der Aspekt der Nachhaltigkeit betrachtet werden. Dazu gehören das Bestreben einer Verlängerung der Nutzungsphase sowie die Vermeidung von frühzeitiger Entsorgung. "Zeitwertgerechte", flexible, effiziente, aber vor allem materialgerechte Reparaturkonzepte gewinnen somit immer mehr an Bedeutung. Es werden zwei Ansätze zur Verbesserung von Reparaturverfahren für Faserverbundstrukturen vorgestellt, die zeigen, dass es durch die Weiterentwicklung von bestehenden Verfahren oder der Anpassung an die Anforderungen einer Reparatur möglich ist, materialgerechter, effizienter und auch schneller zu reparieren. Einer dieser Ansätze ist die Verwendung von Lasersystemen zum Entfernen von beschädigtem Material. Als Ergänzung zum Materialabtrag durch fräsen oder schleifen kann der Laser in Zukunft ein Werkzeug sein, das durch die berührungslose Bearbeitung und besonders das Wegfallen von Werkzeugverschleiß eine gute Alternative darstellt. Untersucht wurden zwei unterschiedliche Lasertypen, ein Feststofflaser mit niedriger Leistung und einer Pulsdauer im Bereich von Nanosekunden und ein Gaslaser mit deutlich höherer Leistung und einem kontinuierlichen Puls. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass beide Laserquellen geeignet sind, einen stufenförmigen Abtrag zu generieren, es jedoch deutliche Unterschiede gibt in der erzeugten Oberfläche und der Abtragzeit je Volumen. Das zweite in diesem Vortrag vorgestellte Verfahren beschreibt ein Heizverfahren zur Erzeugung der benötigten Prozesswärme für den Aushärtezyklus eines Reparatur-Patches oder eines Klebstoffes. Durch die Verwendung von induktiv erwärmten Metallblechen kann die Heizrate, im Gegensatz zu den bisher verwendeten Heizmatten, auf ca. 60 °C pro Minute gesteigert werden. Ein weiterer Vorteil dieser Technologie ist die Trennung zwischen dem zu heizenden Metallblech und der eigentlichen Energiequelle, der Induktionsspule. Durch die Verwendung einer Isolierung zwischen diesen beiden Elementen sind Temperaturen von über 300 °C möglich, eventuell notwendig für die Reparatur von faserverstärkten Hochleistungsthermoplaststrukturen. In den ersten Untersuchungen wurde die Geometrie der Induktionsspule dahingehend optimiert, dass das Metallblech flächig homogen erwärmt werden kann. Durch die Anordnung mehrerer spiralförmiger Inseln kann diese Anforderung erfüllt werden. Eine weitere Anforderung ist die Verwendungsmöglichkeit dieser Technik auf gekrümmten Strukturen. Hierfür werden zwei unterschiedliche Trägermaterialien identifiziert und untersucht. Sowohl das Aufsticken des Spulendrahtes auf ein Glasgewebe als auch das Eingießen des Drahtes in Silikon zeigen gute Ergebnisse. Erste Prototypen wurden erfolgreich hergestellt und getestet.


    Access

    Access via TIB

    Check availability in my library


    Export, share and cite



    Title :

    Verlängerung der Nutzungsphase von Faserverbundstrukturen - Konzepte für eine flexible, schnelle und effiziente Reparatur


    Contributors:


    Publication date :

    2014


    Size :

    13 Seiten, Bilder, Tabellen, 8 Quellen


    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Storage medium


    Language :

    German




    Verlaengerung der Nutzungsphase von Faserverbundstrukturen - Konzepte fuer eine flexible, schnelle und effiziente Reparatur

    Kaden,M. / Dudenhausen,W. / Deutsche Forsch.Anst.f.Luft- und Raumfahrt,DLR,Stuttgart,DE | Automotive engineering | 2014



    Klebtechnische Instandsetzung faserverstärkter Kunststoffe. Schnelle und zuverlässige Reparatur

    Holtmannspötter, Jens / Feucht, Florian / Meyer, Jean Christian et al. | Tema Archive | 2013


    Schnelle, effiziente Entwurfsverfikation bei mikroelektromechanischen Systemen

    Rocznik,M. / Bosch,Stuttgart,DE | Automotive engineering | 2004


    Schnelle und effiziente Aufladesystemoptimierung durch versuchsbasierte Parametervariation

    Stiller,M. / Sumser,S. / Brinkert,N. et al. | Automotive engineering | 2011