Auswahl und Charakterisierung einer spezifischen technologischen Schnittstelle und Wechselwirkung innerhalb einer CFK-Prozesskette (PDF)

Moderne Flugzeuge lassen auch hinsichtlich der beabsichtigten Leichtbauweisen einen vermehrten Einsatz an kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) als Werkstoff mit zukünftigen Gewichtsanteilen von über 60% erkennen. Die damit einhergehende Wirtschaftlichkeit des leichten Werkstoffes durch eine Senkung des Treibstoffverbrauchs wirkt den steigenden Treibstoffkosten entgegen und der damit verbundene Aspekt des geringeren CO2-Austsosses wirkt sich auch positiv auf den Umweltschutz aus. Zu den gewichtsspezifischen Eigenschaften zählen zudem die hohen Festigkeiten und Steifigkeiten von CFK. Auch das Forschungsprojekt HP CFK zielt darauf ab, einen Rumpfauschnitt eines Flugzeuges komplett aus CFK herzustellen. Die dafür angedachte Prozesskette zur Herstellung dieses Rumpfauschnittes muss zur optimalen Auslegung auf vorhandene prozessübergreifende Wechselwirkungen untersucht werden. Dadurch können die einzelnen Fertigungsprozesse aufeinander abgestimmt werden.
In dieser Arbeit werden die vorhandenen Wechselwirkungen innerhalb der Prozesskette durch Beschreibung der Prozesskette identifiziert. Im nächsten Schritt erfolgt während eines Workshops die Bewertung der erarbeiteten Wechselwirkungen, so dass die Auswahl der Wechselwirkung mit dem größten Einfluss auf die Bauteilqualität vorgenommen wird. Die anschließende Charakterisierung dieser Wechselwirkung beinhaltet die Untersuchung der in Wechselwirkung zueinander stehenden Fertigungsprozesse. Dabei werden Einflussgrößen beider Fertigungsprozesse auf ein gemeinsames Qualitätskriterium erarbeitet und modelliert. Diese gewonnen Ergebnisse werden bei der experimentellen Untersuchung der Wechselwirkung dazu genutzt, das Modell zu parametrieren und mittels der durchgeführten Versuche die Stärke des Einflusses auf das Qualitätskriterium zu ermitteln. Dazu werden aus den Prozessparametern Paarungen gebildet und diese untereinander variiert. Nach der Auswertung der durchgeführten Versuche liefert ein abschließender Vergleich der experimentell erzielten Ergebnisse mit den theoretischen Vorüberlegungen einen Überblick hinsichtlich einer Übereinstimmung des Einflusses der Einflussgrößen auf das Qualitätskriterium.