DE3003552A1

DE3003552A1 - Flaechenbauteil, insbesondere fuer luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3003552A1
Application number: DE19803003552
Authority: DE
Inventors: Hartmut 2820 Bremen Pasenau; Branko Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Sarh
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1980-01-31
Filing date: 1980-01-31
Publication date: 1981-08-06
Also published as: NL190324C; US4524556A; IT1135108B; JPS6410399B2; NL8006528A; JPS56131494A; FR2477963A1; IT8119238A0; DE3003552C2; NL190324B; GB2071595B; GB2071595A; US4512837A; FR2477963B1

Description

!''I.Üchcnbauteil, insbesondere für Luftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein Flächenbauteil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Herstellung des Flächenbauteils.

Aus dor DE-OS 26 ^li2 523 ist es bereits bekannt, die Längs- und Querrippen eines Flugzeugbauteils als rinnenartige Vertiefungen in zwei etwa spiegelbildliche Bauchformen einzuarbeiten, denen je eine entsprechende Negativform zugeordnet ist.

Iti die Vertiefungen der Bauchformen und flächig auf die Negativformcn wird unabhängig voneinander Kunstharz mit dem Fascrlaminat aufgebracht. Nach dem Zusammenfügen der jeweiligen Bauch- und Negativform werden diese miteinander verklebt und ausgehärtet, danach werden die Bauchformen entfernt. Dadurch entstehen zwei Schalenteile, zwischen die weitere Konstruktionselemente, z.B. der tragende Flügelholm und Anschlußbeschläge, vor dem Zusammenfügen der beiden Schalenteile eingebracht werden müssen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, daß das Verfahren zur¹ Herstellung sehr lohnintensiv ist, und für jedes neue Baumuster auch neue Bauchformen für die Rippen erforderlich sind. Da der Holm mit der Schalenhaut direkt verklebt wird, sind die Rippen nicht durchgehend angeordnet. Dadurch

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werden die Faserstränge der Rippen unterbrochen, und es ist nicht möglich, die Kräfte gut in die Holme einzuleiten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein gewichtsgünstiges Flächenbauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einen konstruktiv einfachen Aufbau aufweist, sich gut für die Serienherstellung eignet und das die auftretenden Kräfte güns + ig aufnehmen und weiterleiten kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einem Flachenbauteil entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7· Eine Vorrichtung zur Herstellung des Flächenbauteils ist durch den Anspruch 8 wiedergegeben.

Mit den Maßnahmen nach der Erfindung wird bei der Herstellung des vorgenannten Bauteils eine Folge von weitgehend automatikierbaren Fertigungsschritten erreicht, wobei der Zusammenbau de.s gesamten Bauteils aus vorwiegend nicht ausgehärteten Elementen in einem einzigen Heiß-Press-Vorgang erfolgt. Hierdurch wird die Möglichkeit eröffnet, relativ komplexe faserverstärkte Kunststoff bauteile vorteilhaft in der Serienfertigung z.B. von Flugzeugen zu verwenden.

Aufgrund genormter Abmessungen des Versteifungsgitters können die entsprechenden Formkörper für Bauteile unterschiedlicher Baumuster verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand beispielhafter Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht eines Bauteils am Beispiel einer Seitenleitwerksschale ,

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Fig. 2 einen Kastenrahmen,

Fig. 3 eine Bandagier-Vorrichtung,

Fig. ¹I die Bandagier-Vorrichtung nach Fig. 3 ^mi"t Anpressvorri chtungeti,

Fig. 5 eine Spann- und Antriebseinheit aus Fig. 3 beim Anheften der Flansche,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer Bandagier-Vorrichtung,

Fig. 7 einen Längsträger mit Formkörpern, Fig. 8 den Zusammenbau eines Gitters, Fig. 9 eine weitere Ausgestaltung eines Formkörpers,·

Fig. 10a und 10b Querschnitte der Führungs-Schiene nach Fig. 9,

Fig. 11 den Zusammenbau aus Formkörpern nach Fig. 9 zu einem Gitter,

Fig. 12 eine Legeanlage und

Fig. 13 eine Beispielausführung einer vollautomatisierten Fertigungsanlage zur Herstellung von Flächenbauteilen.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Flächenbauteils 1 aus faserverstärktem Kunststoff, bestehend aus einer

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Beplankung la und einem Versteifungsgitter 2 am Beispiel der rechten Schale einer Seitenflosse.

Die Beplankung la bestehend aus vorimprägniertem Faserwcrkstoff bildet später die Außenhaut der Seitonflosse. Auf der Innenseite der Beplankung la ist.ein aus Längsrippen 3a und Querrippen 3b gebildetes Versteifungsgitter 2 angeordnet. Das Bauteil weist außerdem Beschläge ^l auf, die der späteren Montage der Flosse am Flugzeugrumpf dienen. Das Versteifungsgi tter 2 ist zusammengesetzt aus einer Vielzahl von Kastenrnhmeri 5-

Fig. 2 zeigt einen entsprechenden Kastenrahmen 5- Dieser Rahmen besteht aus je zwei Seitenteilen 6a und 6b, die im Gitt.er ~ die Längsrippen 3a und die Querrippen 3b bilden.

Fig. 3 zeigt eine erste Bandagiervorrichtung 7, hatiptsäclij ich bestehend aus einer Spann- und Antriebseinheit ?a und ei nein Spulenmagazin 7b. Auf die Spann- und Antriebseinheit 7^ i-*¹ ein Formkörper 9 aufgespannt, auf den dem Spulenmagazin 7«'* entnommene Bänder 8 aus mit Kunstharz voriniprägniertem Fnsorwork.slofi' aufgewickelt werden. Dabei sind die Bänder 8 breiter als dor Formkörper 9» so daß Überstände 10 und 11 entstellen. MiL einer Anpreßrolle 12 werden die Bänder 8 seitlich gegen dun Formkörper

9 gepreßt.

Fig. h zeigt die Spann- und Antriebseinheit 7a mit dem Formkörper 9 nach Fig. 3₅ wobei die Überstände 10 und 11 für dan Umlegen durch Ausschneiden von Ecken vorbereitet sind. Die Figurzeigt weiterhin Anpreßwerkzeuge 13, l't und 15 zum Umlegen und Anpressen der Überstände 10 und 11.

Fig. 5 zeigt den Formkörper 9 nach Fig ^li, wobei die Überstände

10 und 11 an den Körper 9 angelegt sind und so die Flansche 2 'J und 2'i bilden. Das Aufbiegen der Flansche 23 und 2h wird hler

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z.B. durch Umwickeln mit einem Faden l6 verhindert.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Bandagiervorrichtung 4o, hauptsächlich bestehend aus einer Spann-, Antriebs- und Anpreßeinheit 41 mit einem zugehörigen Bedienroboter 'l2. Der Roboter 42 wrist «ine an einem Gelenkann 4'} gelenkig angebrachte Vakuumschiene44 auf. Die Einheit 4l bestellt hauptsächlich aus einer antreibbaren Aufnahme für einen Kormkörper 9 sowie je einem Paar Rollen 45 und 46. Die Rollen 45 dienen zum Anpressen des Bandes 8, und zum Umlegen der ÜbersLände 10 und 11. Der Roboter 42 nimmt mittels der VakuumschLene 44 ein auf Länge zugeschnittenes Band 8 von einem Stapel und wickelt dieses unter Drehung des Formkörpers 9 in Pfeilrichtung Ί7 auf diesen auf.

Fig. 7 zeigt einige mit Kastenrahmen 5 versehene Formkörper 9, die auf einen Längsträger 17 mit Führungs-Schiene 18 aufgereiht sind, wobei, an den Formkörpern 9 angeordnete Führungselemente 1') in die Schiene 18 eingreifen. Die Längsträger 17 sind in Abstunden mit Quorführungen 20 versehen. Die Formkörper 9 werden vor dom nächsten Fertigungsschritt in Richtung eines Pfeiles 48 fest aneinandcrgedrückt.

Fig. 8 zeigt das Axxfreihen der Längsträger 17 auf Querträgern 21 mittels der Querführungen 20. Hierdurch entsteht ein Vorrichtungsgitter ^O. Die Formkörper 9 selbst sind aus Metallelementen 51 und unter Wärme sich ausdehnenden elastischen Materialien yi, z.H. Expansionsgummi, aufgebaut. Die einzelnen Längsträger 17 worden in Richtung eines Pfeiles 53 fest zusammengedrückt. Danach werden die Flansche 23 und 24 durch übergelegtes und durch eine Rolle 55 angedrücktes Band 54 verstärkt.

Flg. 9 und 10 zeigen einen weiteren Formkörper 9a in verschiedenen Ausgestaltungen. Danach besteht der Formkörper 9a aus eincMii

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Mittelteil 56 und zwei spiegelbildlichen Seitenteilen 57· Di e Teile 56 und 57 sind aus Metall gefertigt. Die Verbindung der Teile geschieht durch Gummiprofile 58» dio in entsprechend geformte Nuten 59 der Seitenteile 57 eingedrückt werden. Damit bildet der Formkörper ^s. ein zusammenhängendes Element dor Vorrichtung. Zur Anpassung an das jeweils verwendete Material dfs Dchngummis sind Ausgestaltungen des Mittelteils 56 mit unterschiedlichen! Gumrnianteil denkbar. Fig. 10 zeigt entsprechonde Dei.spielquerschnitte.

Fig. 11 zeigt den Zusammenbau von Formkörpern nach Fig. 9 in einem Vorrichtungsgitter 50a. Das Zusammenfügen auf einem Querträger 21a der einzelnen Elemente erfolgt analog Fig. 8, wobei jedoch die Formkörper 9a mit der freien Seite nach oben liegen.

Fig. 12 zeigt eine stark vereinfachte Legeanlage 60 mit einer aufgelegten Klebevorrichtung 6l, einem Portalkran 62, eine*- an einer Dreheinheit 63 aufgehängten Vorratsrolle 64t sowie einer Steuereinrichtung 65. Mit dieser Legeanlage wird die Beplankung la in der Klebevorrichtung laminiert« Die einzelnen Lagen des vorimprägnierten Faserwerkstoffs werden der Vorratsrolle Gk entnommen. Bei Verwendung eines numerisch vorgegebenen Programms für die Steuerung des Kranes 62 und der Dreheinheit 63 ist dor Laminiervorgang weitgehend automatisierbar.

Fig. 13 zeigt eine Beispielausführung einer voll automatisierton Fertigimgsanlage zur herstellung von Flächenbauteilen. Die AnInge besteht im wesentlichen aus einer numerisch gesteuerten tfasscrstrahl-Zuschneide-Einrichtung zum Zuschneiden der Bänder 8, einer steuerbaren Spann-, Antriebs- und Anpreßeinheit 'ι,Ι, die mit dem Dedienroboter ^2 zusammenwirkt. Hier werden die Formkörper 9 mit den Bändern 8 umwickelt. Der jeweils umwickelte Formkörper 9 wird vom Roboter ^!l2 zu einem Kontrollkasten 72 gelegt, von wo er auf dio Längsträger 1"7 aufgeschoben wird. Sind alle Formkörper 9 auf

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die Träger 17 aufgereiht, so werden diese in Richtung des Pfeiles 73 aneinandergepreßt. Das somit fertiggestellte Vorrichtungsgitter 50a wird anschließend auf das in der Legeanlage hergestellte Laminat der Beplankung la aufgeschwenkt. Danach wird die Klebevorrichtung 6l mit dem Gitter 50& zum Aushärten in einen Autoklaven 7'± eingebracht. Alle vorgenannten Arbeitsgänge werden durch die numerische Steuereinheit 70 automatisch gesteuert. Beim Aufheizen im Autoklaven werden die aus Dchngummi hergestellten Teile 52 der Formkörper 9 derart gedehnt, daß hierdurch der zum Kleben erforderliche Druck erzeugt wird. Nach dem Aushärten wird die Klebcvorrichtung 6l in ein Gerüst 75 gestellt. Hier werden die Formkörper 9 durch einen wei teren Roboter 76 entformt. Die verschmutzten Teile 56 und 57 der 'iOrmlcörper 9 werden mittels einer Transport schiene 77 einer Reinigungsanlage 7Ö zugeführt. Nach Verlassen der Anlage 78 werden die gereinigten Einzelteile wieder zu Formkörpern 9 zusammengefügt \ind durch einen weiteren Roboter 79 in ein Magazin 80 einsortiert. Hier stehen sie dem Zugriff des Roboters 'i2 wieder zur Verfügung, der sie der Einheit 'il zuführt.

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Claims

Patentansprüche

Flächenbauteil, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Längs- und Querrippen und mindestens einer äußeren Beplankung, dadurch gekennzeichne t, daß die Längs- und Querrippen (3a und 3*>) aus den Seitenteilen (6a und 6b) von im Wickelverfahren hergestellten Kastenrahmen (5) bestehen, die zu einem die Versteifung des Flächenbauteils (l) bildenden Gitter (2) zusammengesetzt sind.

Flächenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Kastenrahmen (5) aus den Lagen eines um einen Formkörper (9) gewickelten Bandes (8) aus mit Kunstharz vorimprägnierten Fasern besteht.

Flächenbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Band (8) breiter als der Formkörper (9Ϊ· ist, und die Überstände (10, 11) zu Längs- und Querflanschen·(23 und 2^) umgebogen und am Formkörper angeheftet sind.

Flächenbauteil nach den Ansprüchen 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet , daß die Kastenrahmen (5) mit Hilfe einer Vorrichtung (I7 bis 20) zu dem Gitter (2) zusammengesetzt und unter Druck und Wärmeeinwirkung ausgehärtet sind.

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5· Flächenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Beplankung (la) aus laminiertem, faserverstärktem Kunststoff besteht.

6. Flächenbauteil nach den Ansprüchen 'i und 5j dadurch gekennzeichnet , daß das Gitter (2) und die Beplankung (Ia)/ unter Druck und Wärmeeinwirkung verbunden und ausgehärtet sind.

7. Flächenbauteil nach den Ansprüchen 1 bis 6,· dadurch gekennzeichnet, daß es aus nur einem Gitter (2) und zwei Beplankungen (la) besteht.

8. Vorrichtung zur Herstellung eines Flächenbauteils nach den Ar; Sprüchen 1 bis 7» gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Aufbau des Gitters (2) bestehend aus:

a) Die Kastenrahmen (5) aufnehmenden Formkörpern (9) mit Führungselementen (19)·

b) Längsträgern (17) mit Führungs-Schienen (l8) zur Aufnahme der Führungselemente (19 ίο) Querführungen (20) , die in bestimmten Abständen an den Längsträgern (17) angeordnet sind.

d) Querträgern (21) mit Fiihrungs-Schienen (3-) zur Aufnahme der Querführungen (20) und einer Klebevorrichtung (6l) zur·Aufnahme der Beplankung (la) und der Einrichtung zum Aufbau des Gitters (2).

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