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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur einer Schadstelle an einem Bauteil, insbesondere einem Faserverbundbauteil, mittels maschineller Schäftung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft daher insbesondere ein Verfahren zur Reparatur einer Schadstelle an einem Bauteil, bei dem neben der maschinellen Schäftung ein zur Schäftung maschinell hergestelltes korrespondierendes Reparaturteil angefertigt und/oder bereitgestellt wird.
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Insbesondere Verbundbauteile, wie Bauteile aus kohlefaserverstärktem Kunststoff oder allgemein Faserverbundbauteile, wie sie beispielsweise im Fahrzeugbau und bei Flugzeugen eingesetzt werden, sind bereits aufgrund der hohen Materialkosten teuer und erzeugen in der Regel einen hohen manuellen Fertigungsaufwand, was die Produkte weiter verteuert. Insofern spielt im Fall der Beschädigung solcher Bauteile die Reparatur eine große Rolle.
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Im Stand der Technik ist bekannt, dass Beschädigungen, Störungen und Löcher durch Ausfräsen und anschließendem Anschleifen zu einer konischen Fläche repariert werden, indem auf die konische Fläche ein Reparaturstück geklebt wird. Allerdings ist abhängig von der Komplexität der Bauteile immer eine geeignete Schäftung vorzunehmen, was allerdings bei komplexen Bauteilen zu einem hohen manuellen Aufwand führt. Darüber hinaus ist ein enormes handwerkliches Geschick und viel Erfahrung erforderlich, um eine qualitativ hochwertige und gleichmäßige Schäftung auszubilden.
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Aus der
WO 2008/104265 A1 ist ein Verfahren zum Reparieren von Komponenten beschrieben, bei dem das Ersatzmaterial in Form von einzelnen Lagen oder vorausgehärteten „Patches” in die Schäftung eingebracht wird und in der Regel unter Vakuum und/oder bei erhöhter Temperatur ausgehärtet bzw. eingeklebt wird.
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Die ferner im Stand der Technik bekannten Laminierprozesse sollen grundsätzlich umgangen oder vermieden werden, da hier entsprechendes Know-how und Werkzeug notwendig ist, was häufig in den Reparaturwerkstätten vor Ort nicht verfügbar ist.
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Ferner ist aus der
DE 44 11 680 C1 ein Verfahren zur Reparatur von Schadstellen in Bauteiloberflächen von Triebwerken bzw. Triebwerksteilen bekannt, die regelmäßig einer thermischen Belastung ausgesetzt sind und die mit einer Heißgaskorrosionsschutzschicht versehen sind.
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Weiter offenbart die
DE 196 225 84 C1 einen Füllkörper, um Schadstellen in Bauteiloberflächen zu reparieren. In dieser Druckschrift wird hierzu ein Verfahren offenbart, bei dem eine Vertiefung an der Schadstelle in das Bauteil eingearbeitet wird, und ein passgenauer Füllkörper in die Vertiefung eingesetzt und mit dem Bauteil verlötet wird sowie das aus der Bauteiloberfläche herausragende Teil des Füllkörpers anschließend an die Bauteiloberfläche konturgetreu angearbeitet wird.
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Eine weitere Möglichkeit der Reparatur wird in der
DE 103 08 979 A1 offenbart. In dieser Druckschrift wird beschrieben, wie komplexe Bauteile repariert werden können, indem beschädigte bzw. fehlerhafte Stücke aus dem Bauteil herausgetrennt werden und gleichartige Ersatzstücke eingeschweißt werden. Das Heraustrennen und nachträgliche Einschweißen erfolgt dabei mittels Laserenergie.
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Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, dass entweder aufwendige Reparaturmaßnahmen durchgeführt werden müssen, spezielle Kenntnisse notwendig sind und/oder manuelle Einflüsse das Arbeitsergebnis beeinflussen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches vorbesagte Nachteile überwindet und womit ein reproduzierbares und qualitativ hochwertiges Reparaturergebnis erzielbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
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Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es dabei, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine Schadstelle mittels maschineller Schäftung bearbeitet wird und ein hierzu korrespondierendes Reparaturteil angefertigt oder bereitgestellt wird und dieses Reparaturteil konturgetreu in die Schäftung eingefügt wird.
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In der allgemeinsten Form der Erfindung wird daher ein Verfahren zur Reparatur einer Schadstelle an einem Bauteil, insbesondere zur Reparatur eines Faserverbundbauteils, bereitgestellt, mit wenigstens den folgenden Schritten:
- a) maschinelle Schäftung des Bauteils im Bereich der Schadstelle, wobei im Bereich der Schadstelle eine geschäftete Randkontur ausgebildet wird;
- b) Bereitstellen eines in Größe und Form zur Schadstelle korrespondierenden Bauteils, welches eine zur Randkontur korrespondierende Randkontur aufweist, sowie
- c) Einfügen des Reparaturteils in die Schäftung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird, bei einer Schädigung an einem Bauteil, wie einem Faserverbundbauteil, zunächst der entsprechende Teilabschnitt, an dem sich die Schadstelle befindet, herausgetrennt und werden danach die Ränder maschinell geschäftet, so dass eine geschäftete Randkontur ausgebildet wird. Aus einem neuen, geeigneten Ersatzteil z. B. einem konturgleichen Rahmenteil wird dann die passende Negativform herausgetrennt, zum Beispiel gefräst, und diese in die Schäftung eingepasst, zum Beispiel eingeklebt. In einer denkbaren Ausführungsform wird das Ersatzteil bzw. das Reparaturteil aus einer baugleichen Komponente gefertigt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Schäftung unter einem konstanten Winkel entlang der gesamten Randkontur ausgebildet. Auf diese Weise kann ein Schäftungsverhältnis bzw. ein Schäftungswinkel ausgebildet werden, der mittels manueller Handbearbeitung zum Beispiel durch Handschleifen kaum oder nur mit großem Aufwand möglich wäre. Aufgrund der maschinellen Schäftung können dadurch wesentlich höhere Genauigkeiten in der Reparatur erzielt werden, während gleichzeitig das geschädigte Bauteil und das korrespondierende Reparaturteil exakt zueinander passend gefertigt werden können.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Schäftung mit einer gestuften Fläche mit wenigstens einer Stufe ausgebildet werden. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform können auch mehrere Stufen in der gestuften Fläche vorgesehen werden.
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Unter einer Schäftung mit gestufter Fläche ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine solche Kontur zu verstehen, bei der die Ausnehmungstiefe zum Zentrum der Ausnehmung hin zunimmt, jedoch nicht schräg, sprich konusförmig, ausgeführt wird, sondern zumindest eine, vorzugsweise mehrere, Stufen aufweist. Auf diese Weise wird eine gestufte Randkontur im zu reparierenden Teil, sowie eine hierzu korrespondierende gestufte Randkontur im Reparaturteil ausgebildet, wodurch sich eine besonders gute Passgenauigkeit und ein definiertes Einpassen des Reparaturteils in die Schäftung sicherstellen lässt.
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Darüber hinaus ist die Ausbildung einer Schäftung mit einer gestuften Fläche teilweise einfacher und exakter ausbildbar als das Anbringen einer Konusfläche entlang der Randkontur. Ferner wird gewährleistet, dass mittels eines solchen Reparaturteils hergestellt mit einer maschineller Anfertigung der Stufen eine in der Oberfläche bündige bzw. konturgleiche Reparatur erfolgen kann und insbesondere kostenintensive Nacharbeiten und Anpassungen vermieden werden können. In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung werden mehrere gleichartige und/oder äquidistante Stufen in der Randkontur des zu reparierenden Bauteils, sowie in der korrespondierenden Randkontur des Reparaturteils angeordnet.
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Die Anzahl der Stufen ist unter anderem abhängig von der Bauteildicke sowie der Tiefe des Schadens auszuwählen. Ferner ist die Stufenhöhe auf die Fertigungsgenauigkeit der maschinellen Herstellung und Bearbeitung der Schäftung einzustellen.
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Mit Vorteil wird das Reparaturteil maschinell auf Basis der erfassten geometrischen Daten der Schäftung angefertigt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sozusagen ein „exaktes Negativteil” der Reparaturstelle angefertigt wird, indem die geometrischen Daten der Schäftung hierzu verwendet werden. Ein solches Verfahren wäre auch auf eine manuelle Schäftung zu übertragen, da die mittels manueller Schäftung am zu reparierenden Bauteil erzeugten Ungenauigkeiten durch Ermittlung und Übertragung der geometrischen Daten der so hergestellten Schäftung korrespondierend auf das Reparaturteil übertragen werden können. Auf diese Weise könnten auch Reparaturen in solchen Werkstätten durchgeführt werden, wo eine maschinelle Schäftvorrichtung nicht vorhanden ist.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann umgekehrt die Schäftung entsprechend den geometrischen Daten eines maschinell vorgefertigten Reparaturteils korrespondierend an der Schadstelle erfolgen.
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Hierdurch wird gewährleistet, dass Reparaturteile für typische Schadstellen mit einem vorbestimmten Schäftungswinkel oder mit einer voreingestellten gestuften Schäftung vorgefertigt werden können.
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Auf diese Weise kann auch in solchen Werkstätten, in denen nicht die geeigneten Möglichkeiten bestehen, entsprechende Reparaturteile herzustellen, eine Reparatur durchgeführt werden. Hierzu ist es besonders bevorzugt, wenn zur Anfertigung des Reparaturteils eine zur Schadstelle passende Reparaturgrundform aus einem Set von Reparaturgrundformen bereitgestellt wird. So ist es denkbar für schadensanfälligen Bauteile Reparaturteile in unterschiedlichen Längen vorzusehen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Schäftung, sowie das Anfertigen des Reparaturteils auf Basis voreingestellter Maschinendaten erfolgen. Dies stellt sicher, dass sich bauteilspezifische Schäftungen herstellen lassen.
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Eine bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung besteht in der Reparatur von Faserverbundbauteilen wie Kohlefaserverbundwerkstoffe in der Fahrzeugindustrie. Mit dem Verfahren können auch komplexe und gekrümmte Bauteiloberflächen repariert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich ferner zur oberflächenbündigen bzw. zur konturgetreuen Reparatur von Schäden unterschiedlicher Schadensgröße anwenden.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht durch ein Bauteil mit einer Schadstelle;
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2 ein Ausführungsbeispiel einer Schäftung des Bauteils gemäß 1;
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3 eine alternative Ausführungsform einer Schäftung mit einer gestuften Randkontur.
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Die 1 zeigt ein Bauteil 1, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kohlefaserverbundbauteil sein soll, in dem eine Schadstelle 2 ersichtlich ist. In den 2 und 3 ist ein Ergebnis nach Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reparatur der Schadstelle 2 an dem Bauteil 1 gezeigt. Es erfolgte zunächst eine Entfernung des geschädigten Abschnittes des Bauteils 1, somit der Schadstelle 2.
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Bei der 2 wurde eine maschinelle Schäftung 3 des Bauteils 1 im Bereich der Schadstelle 2 vorgenommen, wobei im Bereich der Schadstelle 2 eine geschäftete Randkontur 4 ausgebildet wurde. Die hier gezeigte geschäftete Randkontur 4 wurde unter einem konstanten Winkel ausgebildet.
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Alternativ dazu zeigt die 3 eine geschäftete Randkontur 4, die als gestufte Fläche 6 unter Ausbildung von drei Stufen 6a, 6b, 6c hergestellt wurde. In der 2 und 3 ist jeweils ein Reparaturteil 5 mit korrespondierender Randkontur 7 eingebracht, indem das Reparaturteil 5 in die Schäftung 3 eingefügt wurde.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr sind eine Anzahl von Varianten und Ausführungsarten, welche von der dargestellten Lösung und dem dargestellten Verfahren auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht, denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/104265 A1 [0004]
- DE 4411680 C1 [0006]
- DE 19622584 C1 [0007]
- DE 10308979 A1 [0008]
