Erarbeitung der verfahrens- und anlagentechnischen Grundlagen für eine qualitätsgesicherte und vollautomatisierte Fertigung von RTM-Luftfahrtbauteilen mittels einer neuartigen und adaptierbaren Injektionseinheit

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Hopmann
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252772351

Eine entscheidende Problemstellung bei der industriellen Serienfertigung von Strukturbauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) mit Faservolumengehalten von 50 % und mehr ist, dass die bisher verwendeten Prozesse nur bedingt automatisiert sind, nur eine geringe Prozessrobustheit aufweisen, nicht geregelt sind und für eine qualitätsgesicherte Qualifizierung der Bauteile zeitaufwendige, dem Fertigungsprozess nachgeschaltete Prozessschritte, notwendig sind. Daher wurden im Rahmen der Forschergruppe 860 drei Prozessketten zur großserientauglichen Fertigung von FVK-Strukturbauteilen entwickelt. Neben einem umfassenden Prozessverständnis konnten in diesen Untersuchungen ein umfangreiches Wissen hinsichtlich der Prozesskontrolle und der Steuerung automatisierter Prozesse erarbeitet werden. Ausgehend von diesen Ergebnissen konnte der Forschungsbedarf zur Erarbeitung einer Methodik abgeleitet werden, welche durch ihren ganzheitlichen Ansatz viele Einzellösungen vereint und einen geregelten und qualitätsgesicherten Prozess ermöglicht. Als innovativer und wissenschaftlicher Ansatz wird hier die Hypothese verfolgt, dass sich die Regelung und die Absicherung sämtlicher qualitätsbestimmender Prozessgrößen durch die Integration unterschiedlicher Sensoren in eine Injektionseinheit erreichen lassen. Neben Temperatursensoren werden dielektrische Sensoren und Drucksensoren in die Injektionseinheit integriert. Dadurch können der Aushärtegrad, die Bauteilporosität und die Preformpermeabilität online bestimmt werden. Durch eine gezielte Anordnung der Drucksensoren lässt sich zudem ein Onlinerheometer aufbauen. Durch die Integration der Sensorik in die Injektionseinheit und den damit möglichen Aufbau einer online Qualitätssicherung und Prozessregelung sind umfangreiche wissenschaftliche Untersuchungen notwendig. Dabei müssen die gemessenen Parameter durch geeignete Referenzmessungen auf die Kalibrierung der Prozessregelung und auf die Deutung der Bauteileigenschaften zur Qualitätssicherung übertragen werden.Die Entwicklung dieser Methodik erfolgt am Beispiel von FVK-Seitenleitwerksbeschlägen. Damit diese Bauteile entsprechend der hohen Qualitätsstandards der Luftfahrtindustrie qualifiziert werden können, sind derzeit aufwendige Bauteilprüfungen notwendig. Daher ist dieses Bauteil besonders für das geplante Forschungsvorhaben geeignet, da der bisherige Herstellungsprozess dieser Bauteile alle Teilschritte und Teilprozesse beinhaltet, die in der zu erarbeitenden ganzheitlichen Methodik vereint werden.Zum Abschluss der Untersuchungen ist eine umfangreiche Verifizierung und Validierung der Methodik und der zugehörigen Injektionseinheit notwendig. Hierzu werden in verschiedenen zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfverfahren Bauteilkennwerte ermittelt, die den Angaben des Qualitätssicherungssystems der Injektionseinheit gegenüber gestellt und mit Werten klassisch hergestellter Bauteile verglichen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Beteiligte Institution: Airbus Deutschland GmbH ; Standort Hamburg; Fill Gesellschaft m.b.H.