Innovative Lösungen für Verbundwerkstoffflügel
Die Flüssigharzinfusion wurde für qualitativ hochwertige gehärtete Strukturen wie Flügelholme, Flügelbeplankungen und Flächen für den zentralen Flügelkasten vorgeschlagen. Dieses autoklav – d.h ohne Druck – durchgeführte, innovative Verfahren kann Verbundwerkstoffmaterialien auf eine Weise nutzbar machen, die die Herstellungskosten sowie das Gewicht der Komponenten reduziert. Das oberste Ziel des EU-finanzierten Projekts PLIT (Panel liquid infusion technology) bestand darin, ein tiefgreifendes Verständnis von Flussphänomenen während der Imprägnierung zu ermöglichen. Es wurde ein nummerisches Modell entwickelt, um mögliche Ursachen für eine nicht einheitliche Verteilung des Harzes festzustellen, welche zu trockenen Stellen, teilweise gefüllten Verbundwerkstoffteilen und sonstigen Mängeln führen könnte. Für die Modellentwicklung war es erforderlich, zu wissen, welche Füllzeiten an definierten Stellen innerhalb der Windflächen galten. Zu diesem Zweck entwarfen und bauten die PLIT-Partner einen Prüfstand, der speziell für gehärtete Flügelbeplankungsflächen geeignet ist. Daraufhin wurden umfassende Tests durchgeführt, um wichtige Parameter der Carbonverstärkungen und Epoxidharze, die sich auf den Harzfluss auswirken, zu messen. Insbesondere eine experimentelle Validierung der Permeabilität und Viskositätsmodellparameter ermöglichten das Erreichen einer guten Korrelation zwischen Füllzeiten im Labor und bei Simulationen. Im Vergleich zu vollständigen 3D-Harzflussberechnungen, die für gewöhnlich bei der Analyse von Infusionsverfahren angewandt werden, führt das PLIT-Modell in wesentlich kürzerer Zeit zu genauen Prognosen bezüglich des Harzflusses über das Laminat. Vor dem PLIT-Projekt waren bei der Flüssigharzinfusion umfassende Tests im Labor erforderlich, um die optimale Infusionseinstellung für Strukturen in einem großen Maßstab zu definieren. Die hohen Kosten dieses Versuchs-und-Irrtumsverfahrens führten zu konservativen Infusionsentwürfen oder dazu, dass sich Ingenieure für alternative Herstellungstechnologien und Materialien entschieden. Die neuen genauen und effizienten Simulationsinstrumente werden zu einer weiter gefassten Umsetzung der Flüssigharzinfusion beitragen.
Schlüsselbegriffe
Verbundwerkstoffflügel, Flüssigharzinfusion, Clean Sky Initiative, Verbundwerkstoffmaterialien, Flussphänomene
