Forschungsbericht 2012-07 (Koln, 2012). - ОГЛАВЛЕНИЕ / CONTENTS
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ОбложкаStröhlein T. Volumetrische Erwärmung von Kohlenstofffaserhalbzeugen / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik, Braunschweig. - Köln: DLR, Bibliotheks- und Informationswesen, 2012. - 137 S.: Ill. - (Forschungsbericht 2012-07). - ISSN 1434-8454
 

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1  Einleitung ................................................... i
   1.1  Motivation und Zielsetzung .............................. 2
   1.2  Gliederung der Dissertation ............................. 2
2  Stand der Forschung und Technik .............................. 4
   2.1  Kohlenstofffaserhalbzeuge ............................... 5
        2.1.1  Kohlenstofffasern ................................ 6
        2.1.2  Schlichte ........................................ 8
        2.1.3  Rovings(1D) ...................................... 9
        2.1.4  Gelege (2D) ...................................... 9
        2.1.5  Gewebe (2D) ..................................... 10
        2.1.6  Gestricke und Gewirke ........................... 11
   2.2  Faserverbundfertigungsverfahren ........................ 12
        2.2.1  Nasstechnik ..................................... 12
        2.2.2  Prepregtechnik .................................. 13
        2.2.3  Infusionsverfahren .............................. 14
   2.3  Prozesskette Liquid Composite Moulding Technik ......... 16
   2.4  Prozessschritt: Preformen .............................. 18
        2.4.1  Mechanische Fixiertechnik (Textilverfahren) ..... 19
        2.4.2  Friktionsbasierte Fixiertechnik
               (Vakuumtechnik/Vorrichtungen) ................... 20
        2.4.3  Adhäsionsbasierte Fixiertechnik
               (Bindertechnik) ................................. 21
   2.5  Binderaktivierung ...................................... 22
        2.5.1  Konvektiv ....................................... 22
        2.5.2  Konduktiv ....................................... 24
        2.5.3  Strahlung ....................................... 26
        2.5.4  Anforderungen an die Binderaktivierung .......... 31
   2.6  Hilfsstoffe für das bindergestützte
        Preformen .............................................. 32
        2.6.1  Unterteilung der Binder nach chemischem
               Verhalten ....................................... 33
        2.6.2  Unterteilung der Binder nach Verarbeitungsform
               und Konsistenz .................................. 34
3  Hypothese ................................................... 35
   3.1  Wissenschaftlich-technische Aufgabenstellung ........... 35
4  Theoretische Untersuchungen und Auswertung der Literatur .... 36
   4.1  Grundlagen der induktiven Erwärmung von
        Kohlenstofffasern ...................................... 36
        4.1.1  Grundprinzip .................................... 36
        4.1.2  Erwärmungsmechanismen ........................... 37
        4.1.3  Bewertung der Erwärmungsmechanismen für
               das volumetrische Preformen ..................... 40
   4.2  Identifikation der theoretischen Einflussfaktoren ...... 40
        4.2.1  Halbzeugeinfluss ................................ 41
        4.2.2  Kompaktierung ................................... 43
        4.2.3  Induktorabstand ................................. 44
        4.2.4  Anregungsfrequenz ............................... 46
        4.2.5  Wirktiefe und Skineffekt ........................ 47
        4.2.6  Anlagenleistung ................................. 49
        4.2.7  Aktivierungszeit ................................ 51
        4.2.8  Thermodynamische Effekte ........................ 52
   4.3  Einflüsse auf die Bauteilqualität ...................... 52
   4.4  Hardware ............................................... 53
        4.4.1  Induktionsanlage / Frequenzgenerator ............ 53
        4.4.2  Hochfrequenzleitung ............................. 55
        4.4.3  Induktor ........................................ 56
   4.5  Benötigte Leistung und Wirkungsgrad .................... 58
5  Experimentelle Untersuchungen ............................... 59
   5.1  Versuchsaufbau und Durchführung ........................ 59
        5.1.1  Aufbau zum Ermitteln der Binder und
               Halbzeugeinflüsse ............................... 59
        5.1.2  Aufbau zum Ermitteln der
               Kompaktierungseinflüsse ......................... 61
        5.1.3  Aufbau zur Ermittlung des Frequenz-, Leistungs-
               und Zeiteinflusses .............................. 62
   5.2  Ergebnisse der Versuche ................................ 65
        5.2.1  Halbzeugeinfluss ................................ 65
        5.2.2  Kompaktierung ................................... 69
        5.2.3  Induktorabstand ................................. 71
        5.2.4  Anregungsfrequenz ............................... 72
        5.2.5  Anlagenleistung ................................. 72
        5.2.6  Aktivierungszeit ................................ 74
   5.3  Einflüsse auf die Bauteilqualität ...................... 74
        5.3.1  Visuelle Prüfung mittels
               Rasterelektronenmikroskop (REM) ................. 75
        5.3.2  Untersuchung der Einflüsse auf die
               mechanischen Eigenschaften ...................... 76
        5.3.3  Prüfmethoden und deren Durchführung ............. 78
        5.3.4  Diskussion und Ergebnisse ....................... 78
6  Schlussfolgerung und Abstraktion der empirischen
   Parameter ................................................... 83
   6.1  Abstraktion der empirischen Ergebnisse zur
        Modellbildung .......................................... 84
        6.1.1  Identifikation von Parametergruppen ............. 84
        6.1.2  Grundlage der Modellbildung ..................... 84
        6.1.3  Datenaufbereitung ............................... 85
        6.1.4  Methode zur Identifikation der
               Einzeleinflussparameter ......................... 86
   6.2  Identifikation der Funktionen und Parameter ............ 88
        6.2.1  Halbzeugeinfluss ................................ 88
        6.2.2  Kompaktierung ................................... 93
        6.2.3  Induktorabstand ................................. 94
        6.2.4  Anregungsfrequenz ............................... 96
        6.2.5  Anlagenleistung ................................. 97
        6.2.6  Aktivierungszeit ................................ 99
        6.2.7  Thermodynamische Effekte ........................ 99
   6.3  Mathematisches Gesamtmodell zur Prozessauslegung ...... 102
7  Überprüfung der Skalierbarkeit und
   Prozessgeschwindigkeit ..................................... 105
   7.1  Manuelle Herstellung einer generischen Preform ........ 105
   7.2  Teilautomatische Herstellung einer Flügelrippe
        mittels Lineareinheit ................................. 108
   7.3  Herstellung von komplexen Preformen mittels
        Industrieroboter ...................................... 110
   7.4  Herstellung von Endlosprofilen ........................ 112
8  Zusammenfassung ............................................ 114


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Посещение N 1299 c 24.07.2012