DE3003552C2

DE3003552C2 - Flächenbauteil, insbesondere für ein Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE3003552C2
Application number: DE3003552A
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: 1982-06-24
Also published as: FR2477963B1; NL190324C; US4524556A; JPS6410399B2; JPS56131494A; US4512837A; GB2071595A; IT8119238A0; GB2071595B; NL190324B; FR2477963A1; IT1135108B; NL8006528A; DE3003552A1

Description

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b)
c)
d)

Die Kastenrahmen (5) aufnehmenden Formkörper (9) mit Führungselementen (19).
Längsträgern (17) mit Führungs-Schienen (18) zur Aufnahme der Führungselemente (19).
Querführungen (20), die in bestimmten Abständen an den Längsträgern (17) angeordnet sind.
Querträgern (21) mit Führungs-Schienen zur Aufnahme der Querführungen (20) und einer Klebevorrichtung (61) zur Aufnahme der Beplankung (la) und der Einrichtung zum Aufbau des Gitters (2).

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

Ein Flächenbauteil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist bereits aus der DE-OS 42 523 bekannt Es handelt sich hierbei um ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Flugzeugbauteils in profilverstärkter Schalenbauweise, Dabei wird eine Flügelfläche mit Hilfe von vier Formen, je zwei Negativ- und Bauchformen, hergestellt, welche jede einzeln mindestens so groß wie die Flügelfläche sind, Die Bäüchfofmen haben dabei Stege, die zur Aufnahme von Laminaten sehr fertigungsaufwendig entsprechend den Profilkonturen einzeln eingearbeitet werden müssen. Die Bauchformen sind somit nur jeweils für einen einzigen Flügel verwendbar.
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 günstig ίο aufnehmen und weiterleiten kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einem Flächenbauteil entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den !5 Unteransprüchen 2 bis 7. Eine Vorrichtung zur Herstellung des Flächenbauteils ist durch den Anspruch 8 wiedergegeben.

Gegenüber dem Verfahren bei der vorbekannten DE-OS 26 42 523 sind bei der Erfindung zur Herstellung einer gleichen Flügelfläche nur die Negativformen zu fertigen, auf denen eine Beplankung auflaminiert wird. Das Vcrsieifungsgittcr wird hingegen aus zahlreichen Kastenrahmen gebildet, die mit weitgehend automatisierten Fertigungsschritten auf einer entsprechenden Vorrichtung hergestellt und auf die Beplankung gelegt werden, wobei sie sich der Beplankungskontur anpassen. Es werden somit gegenüber der bekannten Flügelbauweise dii sehr fertigungsaufwendigen und damit kostspieligen, nur einmal verwendbaren Bauchformen eingespart. Die Vorrichtung zur Herstellung der Kastenrahmen f»r die Erfindung kann beliebig für weitere Flächenbauteile verwendet werden. Es ist hierdurch möglich, relativ komplexe faserverstärkte Kunststoffbauteile vorteilhaft in der Serienfertigung, insbesondere von Luftfahrzeugen, zu verwenden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht eines Bauteils am Beispiet einer Seitenleitwerksschale,

F i g. 2 einen Kastenrahmen,
1- i g. 3 eine Bandagier-Vorrichtung,
Fig.4 die Bandagier-Vorrichtung nach Fig. 3 mit Anpreßvorrichtungen.

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

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer Bandagier-Vorrichtung.

F i g. 7 einen Längsträger mit Formkörpern,
F i g. 8 den Zusammenbau eines Gitters.

Fig.9 eine weitere Ausgestaltung eines Formkörpers,

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

Fig. 11 den Zusammenbau aus Formkörpern nach F i g. 9 zu einem Gitter,
Fig. 12 eine Legeanlage und

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

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen

Flächenbauteils 1 aus faserverstärktem Kunststoff, bestehend aus einer Beplankung la und einem Versteifungsgittef 2 am Beispiel der rechten Schale eines Seitenflosse.

Die Beplankung la bestehend aus vorimprägniertem Faserwerkstoff bildet später die Außenhaut der Seitenflosse. Auf der Innenseite der Beplankung la ist

ein aus Längsrippen 3a und Querrippen 3Zj gebildetes Versteifungsgitter 2 angeordnet. Das Bauteil weist außerdem Beschläge 4 auf, die der späteren Montage der Flosse am Flugzeugrumpf dienen. Das Versteifungsgitter 2 ist zusammengesetzt aus einer Vielzahl von Kastenrahmen 5.

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

Fig.3 zeigt eine erste Bandagiervorrichtung 7, hauptsächlich bestehend aus einer Spann- und Antriebseinheit 7a und einem Spulenmagazin Tb. Auf die Spann- und Antriebseinheit 7a ist ein Formkörper 9 aufgespannt, auf den dem Spulenmagazin Ta entnommene Bänder 8 aus mit Kunstharz vorimprägniertem Faserwerkstoff aufgewickelt werden. Dabei sind die Bänder 8 breiter als der Formkörper 9, so daß Oberstände 10 und 11 entstehen. Mit einer Anpreßrolle 12 werden die Bänder 8 seitlich gegen den Formkörper

9 gepreßt.

Fig.4 zeigt die Spann- und Antriebseinheit Ta mit dem Formkörper 9 nach Fig.3, wobei die Überstände

10 und 11 für das Umlegen durch Ausschneiden von Ecken vorbereitet sind. Die Figur zeigt weiterhin Anpreßwerkzeuge 13, 14 und 15 zum Umlegen und Anpressen der Überstände 10 und 11.

F i g. 5 zeigt den Formkörper 9 nach F i g. 4, wobei die Überstände 10 und 11 an den Körper 9 angelegt sind und so die Flansche 23 und 24 bilden. Das Aufbiegen der Flansche 23 und 24 wird hier z. B. durch Umwickeln mit einem Faden 16 verhindert

F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Bandagiervorrichtung 40, hauptsächlich bestehend aus einer Spann-, Antriebs- und Anpreßeinheit 41 mit einem zugehörigen Bedienroboter 42. Der Roboter 42 weist eine an einem Gelenkarm 43 gelenkig angebrachte Vakuumschiene 44 auf. Die Einheit 41 besteh: hauptsächlich aus einer antreibbaren Aufnahme für einen Formkörper 9 sowie je einem Paar Rollen 45 und 46. Die Ronen 45 dienen zum Anpressen des Bandes 8. und zum Umlegen der Überstände 10 und 11. Der Roboter 42 nimmt mittels der Vakuumschiene 44 ein auf Länge zugeschnittenes Band 8 von einem Stapel und wickelt dieses unter Drehung des Formkörpers 9 in Pfeilrichtung 47 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 19 in die Schiene 18 eingreifen. Die Längsträger 17 sind in Abständen mit Querführungen 20 versehen. Die Formkörper 9 werden vor dem nächsten Fertigungsschritt in Richtung eines Pfeiles 48 fest aneinandergedrückt.

Fig.8 zeigt das Aufreihen der Längsträger 17 auf Querträgern 21 mittels der Querführungen 20. Hierdurch entsteht ein Vorrichtungsgitter 50. Die Formkörper 9 selbst sind aus Metallelementen 51 und unter Wärme sich ausdehnenden elastischen Materialien 52, Z. B_; Expansionsgumm!, aufgebaut Die einzelnen Längsträger 17 werden 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.

Fi g. 9 und 10 zeigen einen weiteren Formkörper 9a in verschiedenen Ausgestaltungen. Danach besteht der Formkörper 9a aus einem Mittelteil 56 und zwei spiegelbildlichen Seitenteilen 57. Die Teile 56 und 57 sind aus Metall gefertigt Die Verbindung der Teile geschieht durch Gummiprofile 58, die in entsprechend geformte Nuten 59 der Seitenteile 57 eingedrückt werden. Damit bildet der Formkörper 9a ein zusammenhängendes Element der Vorrichtung. Zur Anpassung an das jeweils verwendete Material des Dehngummis sind Ausgestaltungen des Mittelteils 56 mit unterschiedlichem Gummianteil denkbar. F i g. 10 zeigt entsprechende Beispielsquerschnitte.

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

Fig. 1? zeigt eine stark vereinfachte Legeanlage 60 mit einer aufgelegten Klebevor ,.;htung 61, einem Portalkran 62, einer an einer Drehei;.hrit 63 aufgehängten Vorratsrolle 64 sowie einer Steuereinrichtung 65. Mit dieser Legeanlage wird die Beplankung la in der Klebevorrichtung laminiert Die einzelnen Lagen des vorim^rägnierten Faserwerkstoffs werden der Vorratsrolle 64 entnommen. Bei Verwendung eines numerisch vorgegebenen Programms für die Steuerung des Kranes 62 und der Dreheinheit 63 ist der Laminiervorgang weitgehend automatisierbar.

Fig. 13 zeigt eine Beispielausführung einer voll automatisierten Fertigungsanlage zur Herstellung von Flächenbauteilen. Die Anlage besteht im wesentlichen aus einer numerisch gesteuerten Wasserstrahl-Zuschneide-Einrichtung zum Zuschneiden der Bänder 8, einer steuerbaren Spam-. Antriebs- und Anpreßeinheit 41. die mit dem Bedienroboter 42 zusammenwirkt. Hier werden die Formkörper 9 mit den Bändern 8 umwickelt. Der jeweils umwickelte Formkörper 9 w:^rd vom Roboter 42 zu einem Kontrollkasten 72 gelegt, von wo er auf die Längsträger Ϊ7 aufgeschoben wird. Sind alle F ,rmkorper 9 auf 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 aufgesunwenkt. Danach wird die Klebevorichtung 61 mit dem Gitter 50a zum Aushärten in einen Autoklaven 74 eingebracht Alle vorgenannten Arbeitsgänge werden durch die numerische Steuereinheit 70 automatisch gesteuert Beim Aufheizen im Autoklaven werden die aus Dehngummi hergestellten Teile 52 der Formkörper 9 derart gedehnt, daß hierdurch der zum Kleben erforderliche Druck erz^upt wird. Nach dem Aushärten wird die Klebevorrichtung 61 in ein Gerüst 75 gestellt. Hier werden die Formkörper 9 durch einen weiteren Roboter 76 entformt. Die verschmutzten Teile 56 und 57 der Formkörper 9 werden mittels einer Transportschiene 77 einer Reinigungsanlage 78 zugeführt. Nach Verlassen der Anlage 78 wurden die gereinigten Einzelteile wieder zu Formkörpern 9 zusammengefügt und durch einen weiteren Roboter 79 in ein Magazin 80 einsortiert Hier stehen sie dem Zugriff des Roboters 42 wieder zur Verfügung, der sie der Einheit 41 zuführt.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flächenbauteil, insbesondere für ein Luftfahrzeug, mit aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Längs- und Querrippen, die als Gitter angeordnet und mit mindestens einer äußeren Beplankung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (2) aus Kastenrahmen (5) zusammengesetzt ist, die im Wickelverfahren hergestellt sind und deren Seitenteile (6a und 6b) die Längs- und Querrippen (3a und 3b) bilden.

2. Flächenbauteil nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kastenrahmen (5) aus den Lagen eines um einen Formkörper (9) gewickelten Bandes (8) aus mit Kunstharz vorimprägnierten Fasern besteht.

3. Flächenbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (8) breiter als der Formkörper (9) ist, und die Überstände (10, 11) zu Längs- und Querflanschen (23 und 24) umgebogen und am Formkörper angeheftet sind.

4. Fiächenbäuieii nach den Ansprüchen ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kastenrahmen (5) mit Hilfe einer Vorrichtung (17 bis 20) zu dem Gitter (2) zusammengesetzt und unter Druck und Wärmeeinwirkung ausgehärtet sind.

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

6. Flächenbauteil nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (2) und die Beplankung 'iajunter Druck und Wärmeeinwirkung verbunden und ausgehärtet s'"d.

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 Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Aufbau des Gitters (2) bestehend aus: