DE60107614T2

DE60107614T2 - Verfahren zur Herstellung einer Karosseriestruktur aus faserverstärktem Verbundmaterial und damit hergestellte Karosseriestruktur

Info

Publication number: DE60107614T2
Application number: DE60107614T
Authority: DE
Inventors: Nobuo Wako-shi Matsui
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2021-04-28
Also published as: US6511570B2; EP1149687A3; US20010035251A1; JP4318381B2; JP2001310798A; EP1149687A2; DE60107614D1; EP1149687B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rumpfstruktur, welche eine versteifte Platte eines faserverstärkten Verbundmaterials umfasst, und eine Rumpfstruktur, welche durch das Verfahren erzeugt ist.
Faserverstärkte Verbundmaterialien (Prepregs) weisen ein leichtes Gewicht und eine hohe Festigkeit auf und werden weithin für Automobile, Schiffe, Flugzeuge oder dergleichen verwendet. Obwohl die meisten herkömmlichen Flugzeuge, welche aus den faserverstärkten Verbundmaterialien gefertigt sind, eine Rumpfstruktur aufweisen, welche aus Waben-Sandwichplatten besteht, besteht die Rumpfstruktur vorzugsweise aus integral gebildeten, versteiften Platten, um ein leichteres Flugzeug mit verbesserter Betriebssicherheit zu erhalten. Die versteifte Platte, insbesondere derart, dass eine Verkleidung und Versteifungen integral gebildet sind, ist zur Herstellung einer leichteren Rumpfstruktur am besten geeignet.
1 ist eine partielle, schematische, perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel der aus der versteiften Platte bestehenden Rumpfstruktur zeigt. Die in 1 gezeigte Rumpfstruktur 1 umfasst eine Verkleidung 2, kürzere Stringer 3, welche in der Verlängungsrichtung angeordnet sind, und längere Spanten 4, welche in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Stringer 3 und die Spanten 4 werden einfach in einer vierseitigen Prismenform gezeigt, sie weisen oft zweckmäßigerweise einen C-förmigen, I-förmigen, J-förmigen, T-förmigen, usw. Querschnitt auf. Eine derartige Rumpfstruktur wird im Allgemeinen hergestellt durch die Schritte: Platzieren eines Verkleidungsbauteils und von Versteifungsbauteilen (vorgeformten Stringerbauteilen und vorge formten Spantenbauteilen), welche aus einem faserverstärkten Verbundmaterial gefertigt sind, auf einem Formwerkzeug; und verkleben dieser durch Erwärmen unter einem Druck, unter Verwendung eines Druckbeutels oder dergleichen.
Überschneidungen der vorgeformten Stringerbauteile und der vorgeformten Spantenbauteile sind geeignet ausgearbeitet. Wie in 2 gezeigt, wird eine Rumpfstruktur für ein großes Flugzeug im Allgemeinen erhalten, indem ein offenes Loch 51 in einem vorgeformten Spantenbauteil 41 vorgesehen ist, und indem ein vorgeformtes Stringerbauteil 31 durch das offene Loch 51 auf einem Verkleidungsbauteil 21 geführt ist. Das Vorsehen eines derartigen offenen Lochs erhöht allerdings die Herstellungskosten der Rumpfstruktur. Insbesondere in dem Fall einer Rumpfstruktur für ein kleines Flugzeug beträgt die Höhe des vorgeformten Spantenbauteils ungefähr 50mm, um einen gewünschten Innenraum sicherzustellen, im Gegensatz zu einem großen Flugzeug, welches eine Spantenhöhe von ungefähr 100mm aufweist, so dass es schwierig ist, das offene Loch im vorgeformten Spantenbauteil vorzusehen, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden.
Sowohl JP 05008316A als auch US-A-5242523 geben ein Beispiel einer Rumpfstruktur, welche einen Stringer und ein Spantenbauteil mit einem offenen Loch umfasst, durch das der Stringer geführt ist.
Es wäre wünschenswert, ein Verfahren zur zuverlässigen Herstellung einer eine versteifte Platte aus einem faserverstärkten Verbundmaterial umfassenden Rumpfstruktur bereitzustellen, wobei eine überragende Qualität und verringerte Herstellungskosten erreicht werden, und eine dadurch erzeugte Rumpfstruktur bereitzustellen.
Als ein Ergebnis intensiver Forschung im Hinblick der obigen Äußerungen, hat der Erfinder herausgefunden, dass eine Rumpfstruktur überragender Qualität mit verringerten Herstellungskosten hergestellt werden kann, wenn ein Spantenbauteil in ein Außenspantenbauteil und ein Innenspantenbauteil aufgeteilt wird, wobei das Außenspantenbauteil integral mit einem Verkleidungsbauteil und einem Stringerbauteil gebildet wird, um eine Baugruppe anzufertigen, und das Innenspantenbauteil mit der Baugruppe verklebt wird. Durch dieses Ergebnis ist man zur vorliegenden Erfindung gelangt.
Daher werden bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Rumpfstruktur aus einem faserverstärkten Verbundmaterial ein Verkleidungsbauteil, eine Mehrzahl von vorgeformten Stringerbauteilen, eine Mehrzahl von vorgeformten Außenspantenbauteilen und ein Innenspantenbauteil verwendet, welche jeweils aus einem faserverstärkten Verbundmaterial gefertigt sind, und

(a) das Verkleidungsbauteil wird auf einem Formwerkzeug platziert,
(b) die vorgeformten Stringerbauteile werden auf dem Verkleidungsbauteil in vorbestimmten Abständen angeordnet,
(c) die vorgeformten Außenspantenbauteile werden auf dem Verkleidungsbauteil so angeordnet, dass sie die vorgeformten Stringerbauteile kreuzen, wobei Nuten an beiden Randabschnitten der vorgeformten Außenspantenbauteile zur Integration mit den vorgeformten Stringerbauteilen vorgesehen sind,
(d) das Verkleidungsbauteil, die vorgeformten Stringerbauteile und die vorgeformten Außenspantenbauteile werden integral durch Erwärmen unter einem Druck gehärtet, um eine Baugruppe anzufertigen, welche eine Verkleidung, Stringer und einen Außenspant aufweist,
(e) das Innenspantenbauteil, welches vorher durch Erwärmen unter Druck ausgehärtet wurde, wird in Berührung mit dem Außenspant gebracht, und
(f) das Innenspantenbauteil und die Baugruppe werden durch Erwärmen unter einem Druck verklebt.

Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die vorgeformten Stringerbauteile durch Räume zwischen den vorgeformten Außenspantenbauteilen und dem Innenspantenbauteil geführt, so dass es nicht notwendig ist, das oben beschriebene offene Loch bereitzustellen. Ferner kann ein Abmessungsfehler der vorgeformten Außenspantenbauteile und des Innenspantenbauteils absorbiert werden, wenn sie verklebt werden, wodurch eine Rumpfstruktur mit ausgezeichneter Abmessungsgenauigkeit mit hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden kann.
Die vorgeformten Außenspantenbauteile weisen vorzugsweise einen T-förmigen Querschnitt auf und das Innenspantenbauteil weist vorzugsweise einen L-förmigen Querschnitt auf. Das L-förmige Innenspantenbauteil kann einfacher gebildet und platziert werden als ein Bauteil mit C-Form, J-Form, oder dergleichen, wodurch die Herstellungskosten verringert werden und die Qualität der Rumpfstruktur zuverlässiger gemacht wird. Ferner ist es im Hinblick auf die Festigkeit der Rumpfstruktur bevorzugt, dass das Innenspantenbauteil die Form eines nahtlosen Rings aufweist.
Das Innenspantenbauteil wird vorzugsweise vorher durch Erwärmen auf 120 bis 250°C unter einem Druck ausgehärtet, das Verkleidungsbauteil, die vorgeformten Stringerbauteile und die vorgeformten Außenspantenbauteile werden vorzugsweise durch Erwärmen auf 120 bis 250°C unter einem Druck integral ausgehärtet, und das Innenspantenbauteil und die Baugruppe werden vorzugsweise durch Erwärmen auf 120 bis 180°C unter einem Druck verklebt.
Eine Rumpfstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch das oben erläuterte Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
Eine Rumpfstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verkleidungsbauteil (22), eine Mehrzahl von Stringerbauteilen (32; 33), welche in Längsrichtung der Rumpfstruktur angeordnet sind, und ein Spantenbauteil, welches im Wesentlichen rechtwinklig zu den Stringerbauteilen angeordnet ist und die Stringerbauteile kreuzt, welche jeweils aus einem faserverstärkten Verbundmaterial gefertigt sind, wobei das Spantenbauteil und die Stringerbauteile mit dem Verkleidungsbauteil verbunden sind,
wobei das Spantenbauteil eine zylinderförmige Rumpfstruktur oder eine elliptische zylinderförmige Rumpfstruktur aufweist, welche eine Mehrzahl von Außenspantenbauteilen (42) umfasst, die in einer Linie, welche durch die Stringerbauteile gekreuzt wird, angeordnet sind, wobei Nuten, die in beiden Randabschnitten der vorgeformten Außenspantenbauteile vorgesehen sind, mit den vorgeformten Stringerbauteilen integriert worden sind,
und wobei ein Innenspantenbauteil (43) mit den Außenspantenbauteilen verbunden worden ist, um die Stringerbauteile zu überspannen und ein durchgehendes Spantenbauteil zu bilden.
Einige bevorzugte Ausführungsformen werden nun rein exemplarisch mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine partielle, schematische, perspektivische Ansicht ist, welche ein Beispiel von Rumpfstrukturen zeigt, welche aus versteiften Platten bestehen;
2 eine partielle, perspektivische Ansicht ist, welche ein Beispiel der Herstellung einer herkömmlichen Rumpfstruktur zeigt;
3 eine Vorderansicht ist, welche eine Ausführungsform der Herstellung einer Rumpfstruktur durch ein bevorzugtes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 eine partiell vergrößerte Ansicht ist, welche einen Abschnitt der in 3 gezeigten Ausführungsform zeigt;
5 eine partielle perspektivische Ansicht ist, welche einen Abschnitt der in 3 gezeigten Ausführungsform zeigt; und
6 eine partielle perspektivische Ansicht ist, welche eine weitere Ausführungsform der Herstellung einer Rumpfstruktur durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Verfahren zur Herstellung der Rumpfstruktur
Ein Verfahren zur Herstellung einer Rumpfstruktur aus faserverstärktem Ver bundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ein Verkleidungsbauteil, eine Mehrzahl von vorgeformten Stringerbauteilen, eine Mehrzahl von vorgeformten Außenspantenbauteilen und ein Innenspantenbauteil, welche jeweils aus einem faserverstärkten Verbundmaterial gefertigt sind.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das faserverstärkte Verbundmaterial ein gewobenes Gewebe aus einer verstärkenden Faser wie beispielsweise einer Kohlenstofffaser, einer Glasfaser, einer Aramidfaser oder dergleichen sein, imprägniert mit einem aushärtenden Harz oder einem thermoplastischen Harz. Das aushärtende Harz kann ein Epoxidharz, ein Bismaleimid-Harz, ein Phenolharz oder dergleichen sein und das thermoplastische Harz kann PEEK, Nylon 6, Nylon 66, Polyethylenterephthalat oder dergleichen sein. Als das aushärtende Harz wird ein Epoxidharz bevorzugt und als das thermoplastische Harz wird Nylon bevorzugt. Das Verhältnis des Harzes zur verstärkenden Faser im faserverstärkten Verbundmaterial kann zweckmäßig gesteuert werden. Zu dem faserverstärkten Verbundmaterial kann ein Zusatz, wie beispielsweise ein Härtemittel oder dergleichen, zugesetzt werden. Das Verkleidungsbauteil, die vorgeformten Stringerbauteile, die vorgeformten Außenspantenbauteile und das Innenspantenbauteil, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind vorzugsweise aus demselben faserverstärkten Verbundmaterial gefertigt, obwohl sie aus unterschiedlichen Verbundmaterialien gefertigt sein können.
Die vorgeformten Stringerbauteile und die vorgeformten Außenspantenbauteile sind vorzugsweise in einem halbgehärteten Zustand. „Halbgehärteter Zustand" bedeutet, dass der Härtungsgrad des faserverstärkten Verbundmaterials 5 bis 20% beträgt. Die halbgehärteten Bauteile werden vorzugsweise durch ein Verfahren hergestellt, welches umfasst: den ersten Vorgang, bei dem eine Mehrzahl von aus dem faserverstärkten Verbundmaterial gefertigten Schichten aneinander laminiert werden, unter einem Druck erwärmt werden, und unter einem Druck abgekühlt werden, um ein Laminat in Form einer flachen Platte bereitzustellen; den zweiten Vorgang, bei dem das fla che, plattenförmige Laminat in eine Platte geschnitten wird; und den dritten Vorgang, bei dem die Platte durch Erwärmen aufgeweicht wird, auf einem Formwerkzeug platziert wird, und durch Abkühlen unter einem Druck geformt wird.
Das Innenspantenbauteil wird vorher durch Erwärmen unter einem Druck mit einem Druckbehälter oder dergleichen ausgehärtet. Die Aushärtungstemperatur beträgt vorzugsweise 120 bis 250°C. Die Erwärmungstemperatur von mehr als 250°C führt zu einer Schädigung des Harzes im faserverstärkten Verbundmaterial. Andererseits wird das Harz nicht ausreichend reagiert, wenn die Erwärmungstemperatur weniger als 120°C beträgt. Ferner beträgt der Druck vorzugsweise 0,588 bis 0,686 MPa (6 bis 7 kg/cm²). Ein Druck von mehr als 0,686 MPa (7 kg/cm²) führt zu einem Mangel an Harz, und ein Druck von weniger als 0,588 MPa (6 kg/cm²) führt oft dazu, dass sich Hohlräume bilden.
Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Rumpfstruktur, wird (a) das Verkleidungsbauteil auf einem Formwerkzeug platziert, werden (b) die vorgeformten Stringerbauteile auf dem Verkleidungsbauteil in vorbestimmten Abständen angeordnet, (c) die vorgeformten Außenspantenbauteile auf dem Verkleidungsbauteil so angeordnet, dass sie die vorgeformten Stringerbauteile kreuzen, wobei Nuten an beiden Randabschnitten der vorgeformten Außenspantenbauteile zur Integration mit den vorgeformten Stringerbauteilen vorgesehen sind, (d) das Verkleidungsbauteil, die vorgeformten Stringerbauteile und die vorgeformten Außenspantenbauteile integral durch Erwärmen unter einem Druck gehärtet, um eine Baugruppe anzufertigen, welche eine Verkleidung, Stringer und einen Außenspant aufweist, wird (e) das Innenspantenbauteil in Berührung mit dem Außenspant gebracht, und werden (f) das Innenspantenbauteil und die Baugruppe durch Erwärmen unter einem Druck verklebt.
3 ist eine Vorderansicht, welche eine Ausführungsform der Herstellung einer Rumpfstruktur durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 4 und 5 sind jeweils eine partiell vergrößerte Ansicht und eine partielle perspektivische Ansicht, welche einen Abschnitt der in 3 gezeigten Ausführungsform zeigen. Im Übrigen kann jede der in 5 gezeigten Komponenten eine gebogene Form aufweisen, obwohl sie hier einfach in einer Plattenform gezeigt ist. Wie in 3 bis 5 gezeigt, kann die Rumpfstruktur hergestellt werden, durch die Schritte: Anordnen vorgeformter Stringerbauteile 32 und vorgeformter Außenspantenbauteile 42 auf einem Verkleidungsbauteil 22, welches auf einem (nicht gezeigten) Formwerkzeug platziert ist; diese integral aushärten, um eine Baugruppe anzufertigen; bringen eines Innenspantenbauteils 43 in Berührung damit; und verkleben des Innenspantenbauteils 43 und der Baugruppe.
Das vorgeformte Stringerbauteil 32 wird durch einen Raum 52 zwischen den vorgeformten Außenspantenbauteilen 42 und dem Innenspantenbauteil 43 geführt. Daher ist es gemäß der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, das oben beschriebene offene Loch in den Spantenbauteilen vorzusehen, wodurch die Herstellungskosten verringert werden. Ferner kann ein Abmessungsfehler der vorgeformten Außenspantenbauteile und des Innenspantenbauteils absorbiert werden, wenn diese verklebt werden, wodurch eine Rumpfstruktur mit hervorragender Abmessungsgenauigkeit mit hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden kann.
Die Rumpfstruktur ist nicht auf eine Zylinderform begrenzt, das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann zur Herstellung von Rumpfstrukturen, welche unterschiedliche Formen, wie beispielsweise elliptische Zylinder oder dergleichen aufweisen, verwendet werden. Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Formwerkzeug kann aus CFRP, einem Stahl, Aluminium, Silikongummi oder dergleichen gefertigt sein.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete vorgeformte Stringerbauteil kann einen C-förmigen, I-förmigen, J-förmigen oder dergleichen Querschnitt aufweisen, obwohl das in 3 bis 5 gezeigte vorgeformte Stringerbauteil 32 einen T-förmigen Querschnitt aufweist. Ferner können die Abstände und Lagebeziehungen zwischen den vorgeformten Stringerbauteilen und die Anzahl der vorgeformten Stringerbauteile geeignet ausgewählt werden.
In 3 bis 5 weist das vorgeformte Außenspantenbauteil 42 einen T-förmigen Querschnitt auf, und eine gebogene Basis, welche die selbe Krümmung aufweist wie die gesamte Rumpfstruktur. In den beiden Randabschnitten des vorgeformten Außenspantenbauteils 42 sind Nuten vorgesehen. Obwohl der Flanschabschnitt des Außenspants, welcher durch die vorgeformten Außenspantenbauteile gebildet wird, durch die Stringer geteilt wird, können die vorgeformten Außenspantenbauteile mit den vorgeformten Stringerbauteilen durch die Nuten integriert werden, um die Festigkeit der Rumpfstruktur zu erhöhen. Im Gegensatz zum herkömmlichen durchgehenden Spantenbauteil, welches das offene Loch aufweist, können die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten kurz geteilten, vorgeformten Außenspantenbauteile einfach hergestellt und auf dem Verkleidungsbauteil angeordnet werden. Daher kann die Rumpfstruktur durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung automatisch hergestellt werden. Die Querschnittsform der vorgeformten Außenspantenbauteile ist nicht besonders begrenzt und kann C-förmig, I-förmig, J-förmig oder dergleichen sein, obwohl bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise das T-förmige, vorgeformte Außenspantenbauteil verwendet wird. Ferner können die Abstände und Lagebeziehungen zwischen den vorgeformten Außenspantenbauteilen und die Anzahl der Bauteile wie zweckmäßig geändert werden, diese sind nicht auf 3 bis 5 begrenzt.
Das Verkleidungsbauteil, die vorgeformten Stringerbauteile und die vorgeformten Außenspantenbauteile werden durch Erwärmen unter einem Druck integral ausgehärtet, um die Baugruppe anzufertigen. Erwärmen wird vorzugsweise durch einen Druckbehälter oder dergleichen bei 120 bis 250°C durchgeführt. Die Erwärmungstemperatur von mehr als 250°C führt zu einer Schädigung des Harzes im faserverstärkten Verbundmaterial. Andererseits wird das Harz nicht ausreichend reagiert, wenn die Erwärmungstemperatur weniger als 120°C beträgt. Ferner beträgt der Druck vorzugsweise 0,588 bis 0,686 MPa (6 bis 7 kg/cm²). Ein Druck von mehr als 0,686 MPa (7 kg/cm²) führt zu einem Mangel an Harz, und ein Druck von weniger als 0,588 MPa (6 kg/cm²) führt oft dazu, dass sich Hohlräume bilden. Die Bauteile können integral ausgehärtet werden, während ein Fixierungsmittel, wie beispielsweise eine Spannvorrichtung, eine Klemme oder dergleichen verwendet wird.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Innenspantenbauteil ist besonders bevorzugt ein nahtloser Ring, der so geformt ist, dass er einen L-förmigen Querschnitt aufweist, wie das in 3 bis 5 gezeigte Innenspantenbauteil 43. Das L-förmige Innenspantenbauteil kann leichter gebildet und platziert werden als ein C-förmiges, J-förmiges oder dergleichen Bauteil, wodurch die Herstellungskosten verringert werden und die Qualität der Rumpfstruktur zuverlässiger wird. Die nahtlose Ringform wird im Hinblick auf die Festigkeit der Rumpfstruktur bevorzugt. In dem Fall, dass die Rumpfstruktur nicht gleichmäßig belastet wird, zum Beispiel im Falle einer elliptischen zylinderförmigen Rumpfstruktur, kann die Höhe des Innenspantenbauteils wie zweckmäßig variiert werden.
Das Innenspantenbauteil und die Baugruppe werden vorzugsweise durch Erwärmen auf 120 bis 180°C unter einem Druck verklebt. Die Erwärmung wird vorzugsweise durch einen Ofen oder durch einen Druckbehälter durchgeführt. Die Erwärmungstemperatur von mehr als 180°C führt zu einer Schädigung des Harzes im faserverstärkten Verbundmaterial. Andererseits wird das Harz nicht ausreichend reagiert, wenn die Erwärmungstemperatur weniger als 120°C beträgt. Ferner beträgt der Druck vorzugsweise 9,8 bis 29,4 kPa (0,1 bis 3,0 kg/cm²). Ein Druck von mehr als 29,4 kPa (3,0 kg/cm²) führt zu einem Mangel an Harz. Wenn der Druck weniger als 9,8 kPa (0,1 kg/cm²) beträgt, können sich Lücken zwischen dem Innenspantenbauteil und der Baugruppe bilden. Der Druck wird vorzugsweise durch eine Klemme, ein Gewicht oder Luft aufgebracht. Das Innenspantenbauteil und die Baugruppe werden vorzugsweise durch eine Epoxid-Klebpaste oder einen Epoxid-Klebfilm verklebt. Das Verkleben kann durchgeführt werden, während eine Spannvorrichtung oder dergleichen verwendet wird.
Im Falle einer elliptischen zylinderförmigen Rumpfstruktur wird auf den Spanten eine bemerkenswert große Last aufgebracht. In diesem Fall ist daher bevorzugt, dass ein durchgehendes, plattenförmiges Außenspantenbauteil 44 zwischen dem Verkleidungsbauteil 22 und dem vorgeformten Stringerbauteil 33 und den vorgeformten Außenspantenbauteilen 42 vorgesehen ist, wie in 6 gezeigt.
Rumpfstruktur
Eine Rumpfstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch das oben erläuterte Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Die Rumpfstruktur ist für Automobile, Schiffe, Flugzeuge oder dergleichen verwendbar.
Während die Erfindung mit Bezug auf 1 bis 6 beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Ansprüche zu verlassen.
Wie oben detailliert beschrieben, kann gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung eine aus einer versteiften Platte eines faserverstärkten Verbundmaterials bestehende Rumpfstruktur zuverlässig mit verringerten Herstellungskosten hergestellt werden. Die hergestellte Rumpfstruktur weist eine überragende Qualität auf. Die Rumpfstruktur der vorliegenden Erfindung wird besonders bevorzugt bei einem Flugzeugrumpf verwendet.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Rumpfstruktur, wobei ein Verkleidungsbauteil (22), eine Mehrzahl von vorgeformten Stringerbauteilen (32; 33), eine Mehrzahl von vorgeformten Außenspantenbauteilen (42) und ein Innenspantenbauteil (43) verwendet werden, welche jeweils aus einem faserverstärkten Verbundmaterial gefertigt sind, wobei (a) das Verkleidungsbauteil auf einem Formwerkzeug platziert wird, (b) die vorgeformten Stringerbauteile auf dem Verkleidungsbauteil in vorbestimmten Abständen angeordnet werden, (c) die vorgeformten Außenspantenbauteile auf dem Verkleidungsbauteil so angeordnet werden, dass sie die vorgeformten Stringerbauteile kreuzen, wobei Nuten an beiden Randabschnitten der vorgeformten Außenspantenbauteile zur Integration mit den vorgeformten Stringerbauteilen vorgesehen sind, (d) das Verkleidungsbauteil, die vorgeformten Stringerbauteile und die vorgeformten Außenspantenbauteile integral durch Erwärmen unter einem Druck gehärtet werden, um eine Baugruppe anzufertigen, welche eine Verkleidung, Stringer und einen Außenspant aufweist, (e) das Innenspantenbauteil, welches vorher durch Erwärmen unter Druck ausgehärtet wurde, in Berührung mit dem Außenspant gebracht wird, und (f) das Innenspantenbauteil und die Baugruppe durch Erwärmen unter einem Druck verklebt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorgeformten Außenspantenbauteile (42) einen T-förmigen Querschnitt aufweisen und das Innenspantenbauteil (43) einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Innenspantenbauteil (43) die Form eines nahtlosen Rings aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Innenspantenbauteil (43) vorher durch Erwärmen auf 120 bis 250°C unter einem Druck ausgehärtet wird, das Verkleidungsbauteil (22), die vorgeformten Stringerbauteile (32; 33) und die vorgeformten Außenspantenbauteile (42) durch Erwärmen auf 120 bis 250°C unter einem Druck integral ausgehärtet werden, und das Innenspantenbauteil und die Baugruppe durch Erwärmen auf 120 bis 180°C unter einem Druck verklebt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zusätzliches durchgehendes Außenspantenbauteil (44) zwischen dem Verkleidungsbauteil (22), dem vorgeformten Stringerbauteil (33) und den vorgeformten Außenspantenbauteilen (42) vorgesehen wird.
Rumpfstruktur, umfassend ein Verkleidungsbauteil (22), eine Mehrzahl von Stringerbauteilen (32; 33), welche in Längsrichtung der Rumpfstruktur angeordnet sind, und ein Spantenbauteil, welches im Wesentlichen rechtwinklig zu den Stringerbauteilen angeordnet ist und die Stringerbauteile kreuzt, welche jeweils aus einem faserverstärkten Verbundmaterial gefertigt sind, wobei das Spantenbauteil und die Stringerbauteile mit dem Verkleidungsbauteil verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Spantenbauteil eine zylinderförmige Rumpfstruktur oder eine elliptische zylinderförmige Rumpfstruktur aufweist, welche eine Mehrzahl von Außenspantenbauteilen (42) umfasst, die in einer Linie, welche durch die Stringerbauteile gekreuzt wird, angeordnet sind, wobei Nuten, die in beiden Randabschnitten der vorgeformten Außenspantenbauteile vorgesehen sind, mit den vorgeformten Stringerbauteilen integriert worden sind, und dass ein Innenspantenbauteil (43) mit den Außenspantenbauteilen verbunden worden ist, um die Stringerbauteile zu überspannen und ein durchgehendes Spantenbauteil zu bilden.
Rumpfstruktur nach Anspruch 6, wobei ein zusätzliches durchgehendes Spantenbauteil (44) zwischen dem Verkleidungsbauteil (22), den Stringerbauteilen (32; 33) und den Außenspantenbauteilen (42) vorgesehen ist.