ISBN 9783843934534

978-3-8439-3453-4, Reihe Luftfahrt

Martina Bulat
Analyse und Bewertung der Herstellung von geflochtenen FVK-Hohlbauteilen mittels Schlauchblas-RTM-Verfahren

160 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2017), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von FVK-Hohlbauteilen auf Basis geflochtener Strukturen. Zur Verarbeitung der geflochtenen Struktur bis zum ausgehärteten Bauteil wird ein Folienschlauch genutzt, der im Schlauchblas-RTM-Verfahren das Geflecht mit der Matrix final ausformt. Auf diese Weise können gegenüber anderen Kernkonzepten Vorteile generiert werden, die sich z.B. in Gewichtsersparnis und im Faservolumenanteil verdeutlichen können. Das Umformverhalten von geflochtenen Preforms muss verstanden werden, um die Auslegung der Kern- und Werkzeuggeometrie richtig auszuführen. Wird nicht die exakte Kern- und Werkzeuggeometrie eingesetzt, kann es zu fehlerhaften Bauteilen und hohen Entwicklungskosten kommen. Daher ist das übergeordnete Ziel dieser Arbeit, das Umformverhalten von komplex aufgebauten Preforms zu verstehen und das Schlauchblas-RTM- Verfahren einem RTM-Verfahren mit festem Kern gegenüber zu stellen. Besonderer Wert wird darauf gelegt, grundlegende Zusammenhänge und Effekte des Umformprozesses zu analysieren. Hierzu werden sowohl biaxiale als auch triaxiale Preforms mit unterschiedlicher Lagenanzahl und Flechtfadenwinkel hergestellt. Mittels optischer Messtechnik werden die Oberflächen und Umfänge bei unterschiedlichem Schlauchdruck vermessen und ausgewertet. Es wird deutlich, dass mit zunehmender Anzahl von Lagen als auch bei bestimmten Flechtfadenwinkeln kaum noch eine Aufweitung der Preform stattfindet. Solche Effekte verdeutlichen, dass es wichtig ist, den Preformaufbau bereits in der Auslegung zu berücksichtigen. Ein Verfahrensvergleich am Beispiel von Rohrproben zeigt die Auswirkung der Kernkonzepte und Prozessunterschiede auf Laminat- und Bauteilqualität. Zur Bewertung der Auswirkung auf mechanische Kennwerte werden die Proben auf Torsionsversagen geprüft. Zur Herstellung der geflochtenen Preform wird das Kernkonzept BRAIDmandrel der Munich Composites GmbH genutzt. Die Ergebnisse der Versuchsreihen verdeutlichen, welche Einflussgrößen und geometrischen Randbedingungen zu Prozessgrenzen führen und in der Auslegung berücksichtigt werden müssen. Auf dieser Basis wird eine Methodik vorgestellt, mit der vereinfacht abgeschätzt werden kann, ob das Schlauchblas-RTM-Verfahren in Kombination mit der Flechttechnik zielführend