EP-4737101-A1 - METHOD FOR JOINING COMPONENTS OF AN AIRCRAFT AND ASSOCIATED AIRCRAFT

Abstract

Verfahren zum Fügen von Bauteilen (10, 11) eines Luftfahrzeuges, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines ersten Bauteils (10) und eines zweiten Bauteils (11) des Luftfahrzeuges, - Fügen des ersten Bauteils (10) und des zweiten Bauteils (11), wobei bauteilbedingt in einem Fügebereich ein zu erwartender Fügespalt (13) gebildet wird, und - Auffüllen des gebildeten Fügespaltes (13) mit einer Fügespaltmasse (14), - wobei ein vorkonfektionierter Polymerbeutel (20) bereitgestellt ist, der mit der nicht-ausgehärteten Fügespaltmasse (14) gefüllt ist, wobei der Polymerbeutel (20) hinsichtlich der Abmessungen und/oder hinsichtlich der Menge der Fügespaltmasse (14) in Abhängigkeit von der erwarteten Größe des Fügespaltes (13) vorkonfektioniert bereitgestellt wird, - wobei dieser mit der nicht-ausgehärteten Fügespaltmasse (14) gefüllte Polymerbeutel (20) in den gebildeten Fügespalt (13) eingesetzt wird, und - wobei die Fügespaltmasse (14) in dem Polymerbeutel (20) anschließend ausgehärtet wird.

Inventors

• STEFFEN, OLAF

Assignees

• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20251029

Claims (14)

1. Verfahren zum Fügen von Bauteilen (10, 11) eines Luftfahrzeuges, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines ersten Bauteils (10) und eines zweiten Bauteils (11) des Luftfahrzeuges, - Fügen des ersten Bauteils (10) und des zweiten Bauteils (11), wobei bauteilbedingt in einem Fügebereich ein zu erwartender Fügespalt (13) gebildet wird, und - Auffüllen des gebildeten Fügespaltes (13) mit einer Fügespaltmasse (14), dadurch gekennzeichnet, - dass ein vorkonfektionierter Polymerbeutel (20) bereitgestellt ist, der mit der nicht-ausgehärteten Fügespaltmasse (14) gefüllt ist, wobei der Polymerbeutel (20) hinsichtlich der Abmessungen und/oder hinsichtlich der Menge der Fügespaltmasse (14) in Abhängigkeit von der erwarteten Größe des Fügespaltes (13) vorkonfektioniert bereitgestellt wird, - dass dieser mit der nicht-ausgehärteten Fügespaltmasse (14) gefüllte Polymerbeutel (20) in den gebildeten Fügespalt (13) eingesetzt wird, und - dass die Fügespaltmasse (14) in dem Polymerbeutel (20) anschließend ausgehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Polymerbeutel (20) gefüllte Fügespaltmasse (14) eine im nicht-ausgehärteten Zustand flüssige, pastöse oder zumindest nicht-feste Füllmasse ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Polymerbeutel (20) gefüllte Fügespaltmasse (14) ein Duromerkunststoff ist, enthält oder aus einem solchen besteht und/oder dass der Polymerbeutel (20) einen Duromerkunststoff aufweist oder aus einem solchen gebildet ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerbeutel (20) derart bereitgestellt wird, dass an der Außenseite des Polymerbeutels (20) zumindest teilweise eine Klebstoffschicht (25) angeordnet ist, die nach dem Aushärten der Fügespaltmasse (14) mit zumindest einem der Bauteile (10, 11) eine Klebstoffverbindung eingeht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Fügespaltmasse (14) gefüllte Polymerbeutel (20) nach dem Einsetzen in den Fügespalt (13) mittels einer elektrischen Heizeinrichtung temperiert wird, sodass die Fügespaltmasse (14) unter Einbringen von thermischer Energie aushärtet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polymerbeutel (20) mit mindestens einem Heizdraht (21) als Heizeinrichtung bereitgestellt wird, die mit einer elektrischen Energiequelle zur Bildung einer elektrische Widerstandsheizeinrichtung verbunden wird, um die in dem Polymerbeutel (20) enthaltene Fügespaltmasse (14) zu temperieren, sodass die Fügespaltmasse (14) unter Einbringen von thermischer Energie aushärtet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerbeutel (20) derart bereitgestellt wird, dass der mindestens eine Heizdraht (21) in der in dem Polymerbeutel (20) befindlichen Fügespaltmasse (14) eingebettet ist und nach dem Aushärten der Fügespaltmasse (14) eingebettet in dieser verbleibt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerbeutel (20) derart bereitgestellt wird, dass der mindestens eine Heizdraht (21) in oder an dem Material des Polymerbeutels (20) selbst vorgesehen ist und nach dem Aushärten der Fügespaltmasse (14) in oder an dem Polymerbeutel (20) verbleibt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung über einen Stecker mit einem Handgerät (28) verbunden ist oder wird, wobei das Handgerät (28) durch Steuerung des elektrischen Stromflusses in der elektrischen Heizeinrichtung den Energieeintrag in die Fügespaltmasse (14) einstellt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Polymerbeutel (20) eine Heizdrahtträgerlage (24a) zur Stützung des Heizdrahtes (21) vorgesehen ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polymerbeutel (20) mit mindestens einer UV-Diode (27) bereitgestellt wird, die mit einer elektrischen Energiequelle zum Aussenden von UV-Licht verbunden wird, um die in dem Polymerbeutel (20) enthaltene Fügespaltmasse (14) durch Einwirkung des ausgesendeten UV-Lichts auszuhärten.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerbeutel (20) derart bereitgestellt wird, dass die mindestens eine UV-Diode (27) in der in dem Polymerbeutel (20) befindlichen Fügespaltmasse (14) eingebettet ist und nach dem Aushärten der Fügespaltmasse (14) eingebettet in dieser verbleibt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerbeutel (20) derart bereitgestellt wird, dass mindestens eine Fasermateriallage (24) in dem Polymerbeutel (20) zusammen mit der Fügespaltmasse (14) vorgesehen ist.
14. Luftfahrzeug, bei dem mindestens zwei Bauteile (10, 11) gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren miteinander gefügt wurden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen eines Luftfahrzeuges sowie ein Luftfahrzeug hierzu. Der Prozess des Shimmings beschreibt das Füllen von Lücken bzw. Fügespalten zwischen aneinander gefügten Bauteilen mit einem Shimmaterial bzw. einer Fügespaltmasse und ist ein Arbeitsschritt der individuellen, einzelteilbezogenen Anpassung. In der Flugzeugfertigung findet dieser Füllprozess zwischen einer Vielzahl von Bauteilen in der Montage statt. Dies betrifft insbesondere Bauteile, die vernietet werden sollen. Der Ausgleich von Lücken zwischen den Bauteilen soll hier Verformungen und Spannungen vermeiden, die sonst im Nietprozess entstehen würden. Dies ist essentiell, da dies ansonsten Lasten in die Struktur einbringen würde, die in der Auslegung bzw. im Design keine oder nur begrenzte Berücksichtigung finden. Während des Herstellungsprozesses können einzelne Komponenten aufgrund von Toleranzen bei der Bearbeitung, Herstellung oder anderen Prozessen leichte Abweichungen in den Abmessungen aufweisen. Diese Abweichungen können sich beim Zusammenbau komplexer Strukturen kumulieren und zu Fehlausrichtungen oder Lücken führen, die korrigiert werden müssen. Abweichungen an Einzelkomponenten können nicht nur die Größe betreffen, sondern auch die Form. Insbesondere bei Faserverbundbauteilen, die aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend ein Fasermaterial und ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial hergestellt sind, können als Resultat von Fertigungsprozessen auch Fügeflächen entstehen, deren Oberflächenstruktur inhärent variiert und daher im Zusammenbau mit anderen Teilen gefüllt werden müssen. Dies ist bei allen Vakuumsack-Verfahren mit offenem Formwerkzeug oftmals der Fall. Durch Shimming werden all diese Unregelmäßigkeiten und Abweichungen im Fügespalt zwischen zu montierenden Bauteilen ausgeglichen. In der Praxis werden die Bauteile dabei zunächst in einen vorläufigen Zusammenbau zusammengeführt und die zu fühlenden Lücken bzw. Fügespalte zwischen den Bauteilen geprüft. Abhängig vom Material der Bauteile und der Größe des Fügespaltes kann das Material der Fügespaltmasse bzw. des Shimmaterials variieren. Im Faserverbundleichtbau, bei dem zwei Bauteile aus einem Faserverbundwerkstoff miteinander gefügt werden sollen, wird zwischen "liquid shim" und "hard shim" unterschieden. "Liquid Shim" besteht dabei in der Regel aus einem gießbaren, meist zähflüssigen Material, das im flüssigen Zustand aufgetragen wird. Der Einsatz von zwei-Komponenten Duromermaterialien ist hier üblich. In der Praxis wird die Fügespaltmasse (Shimmasse) aufgebracht, indem das flüssige Material in die Lücken bzw. in den Fügespalt zwischen den Bauteilen, die angepasst werden müssen, gegossen oder gespritzt wird oder vor dem Fügen auf eins der Bauteile aufgetragen wird. Die Bauteile können dabei entweder auf eine Klebung vorbereitet werden oder mit Trennmittel behandelt werden, wenn eine Demontagemöglichkeit vorgesehen sein muss. Die Fügespaltmasse passt sich dabei der Form der Bauteile an und füllt Hohlräume und Unregelmäßigkeiten aus. Die flüssige Fügespaltmasse benötigt in der Regel eine Aushärteprozesses, um sich zu verfestigen, wobei die Aushärtezeit je nach verwendetem Material variiert. Die Nutzung von Fügespaltmassen bzw. die Technik des Shimmens ist in der gegenwärtigen Luftfahrzeugfertigung und auch bei zukünftigen neuen Programmen notwendig, um sichere und reproduzierbare Verbindungen herzustellen. Die damit einhergehenden Nachteile, die sich auf den gesamten Montageprozess und damit auf das Flugzeug auf Systemebene auswirken können, müssen dabei derzeit noch in Kauf genommen werden. Ein Nachteil hierbei ist, dass es sich um einen sehr zeitaufwendigen Prozess handelt, da die Bauteile mehrfach ausgerichtet werden müssen. Insbesondere bei großen und komplexen Strukturen in der Luft- und Raumfahrt ist die sehr zeitaufwendig. Auch die Aushärtezeiten der Fügespaltmasse ist hierbei nicht zu unterschätzen und kann dazu führen, dass Montagearbeiten an einer Baugruppe über mehrere Tage aus diesem Grund gestreckt werden müssen. Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Montageverfahren anzugeben, mit dem zwei Bauteile eines Luftfahrzeuges schnell und prozesssicher miteinander verbunden werden können. Die Aufgabe wird mit dem Verfahren zum Fügen von Bauteilen gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich dann in den entsprechenden Unteransprüchen Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen eines Luftfahrzeuges vorgeschlagen, wobei das Verfahren gattungsgemäß umfasst: Bereitstellen eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils des Luftfahrzeuges,Fügen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils, wobei bauteilbedingt in einem Fügebereich ein zu erwartender Fügespalt gebildet wird, undAuffüllen des gebildeten Fügespaltes mit einer Fügespaltmasse. Gattungsgemäß wird demnach bei dem Verfahren zum Fügen von Bauteilen e