Video: Neuartiges Reparaturverfahren für faserverstärkte Kunststoffe – so funktioniert’s

Donnerstag, 11. Februar 2016

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    Video: Live-Reparatur einer Struktur aus faserverstärkten Kunststoffen

    Im Video erklärt Projektleiter Markus Kaden vom DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie, wie das neuartige Reparaturverfahren mit spezieller Heiztechnologie funktioniert

Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) sind Hochleistungsmaterialien und zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit aus. Aus diesem Grund kommen sie immer häufiger zum Einsatz: ob in der Luft- und Raumfahrt, im Automobil- und Zugbau oder für Windkraftanlagen.

Um faserverstärkte Kunststoffe wettbewerbsfähiger und wirtschaftlich interessanter zu machen, haben Forscher des Instituts für Bauweisen und Strukturtechnologie am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart ein neuartiges Reparaturkonzept entwickelt. Es ermöglicht, FVK-Strukturen flexibel, effizient und vor allem materialgerecht zu reparieren und verlängert so deren Nutzungsphase. Wie das Verfahren in der Praxis funktioniert, erklärt der Projektleiter Markus Kaden im DLR-Webcast.

Spezielle Heiztechnologie ermöglicht flexibles Reparieren

Bei Strukturen aus Metall wird der beschädigte Bereich herausgeschnitten und neues Blech vernietet. Bei Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen ist der Reparaturprozess komplizierter: "Da die Fasern lasttragend sind, also für den Zusammenhalt und die Belastbarkeit der Struktur sorgen, können wir hier nicht einfach Bohren oder Nieten. Sonst würden wir die Fasern noch weiter beschädigen", erklärt Markus Kaden den zentralen Unterschied bei der Reparatur von FVK gegenüber metallischen Werkstoffen. Stattdessen tragen die DLR-Forscher die beschädigten Materialschichten großflächig ab und ersetzen sie mit einem sogenannten Patch, ähnlich einem Pflaster. Dieser Patch besteht aus dem gleichen Material und hat die gleiche Faserausrichtung wie die zu reparierende Struktur.

Das DLR-Reparaturkonzept zeichnet sich durch seine spezielle Heiztechnologie aus, die eine sehr flexible Reparatur auch von gebogenen Strukturen ermöglicht: "Wir heizen – wie bei einem Induktionsherd – nur den Bereich des Patches und die beschädigte Stelle der Struktur. Dazu verwenden wir ein mittels Induktion erwärmtes Metallblech, das der Größe des Patches entspricht und das mit Hilfe eines Vakuumaufbaus auf den Patch gepresst wird. Unter Druck und Temperatur verbindet sich dieser dann mit der umliegenden Struktur."

Stets einsatzbereit: mobile Reparaturstation

Mit Unterstützung des DLR-Technologiemarketings haben die Stuttgarter Wissenschaftler eine mobile Reparaturstation entwickelt, mit deren Hilfe sie das Verfahren demonstrieren. Sie umfasst alle notwendigen Systeme, die für die Reparatur von FVK-Strukturen notwendig sind: Neben der Anlagentechnik für die induktive Beheizung des Metallblechs beinhaltet sie auch eine Vakuumpumpe, um den benötigten Druck auf den Patch zu erzeugen. Über Temperatursensoren können mit Hilfe der integrierten Steuerung die einzelnen Prozesse geregelt werden.

Zuletzt geändert am:
11.02.2016 16:21:54 Uhr

Kontakte

 

Denise Nüssle
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Kommunikation Stuttgart

Tel.: +49 711 6862-8086

Fax: +49 711 6862-636
Markus Kaden
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie

Tel.: +49 711 6862-782

Fax: +49 711 6862-227