DE102015008494B4 - Production of an integral frame by pre-assembly of the individual components - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Luftfahrzeugrumpfs. In einem Schritt (S1) des Verfahrens erfolgt ein Fertigen eines Spantsegments (10). In einem weiteren Schritt (S2) erfolgt ein Fertigen eines Verbindungselements (12). In einem weiteren Schritt (S3) erfolgt ein Positionieren des Verbindungselements (12) relativ zum Spantsegment (10) anhand von Bezugsbohrungen (11) im Spantsegment (10). In einem weiteren Schritt (S4) des Verfahrens erfolgt ein Ausrichten des Verbindungselements (12) an einer Nominalkontur des Luftfahrzeugrumpfs. In einem weiteren Schritt (S5) erfolgt ein Befestigen des Verbindungselements (12) an dem Spantsegment (10), so dass das Verbindungselement (12) und das Spantsegment (10) gemeinsam ein Vormontagebauteil (15) bilden. Ferner erfolgt in einem weiteren Schritt (S6) ein Befestigen des Vormontagebauteils (15) an einer Außenhaut (23) des Luftfahrzeugrumpfs.The invention relates to a method for producing an aircraft fuselage. In a step (S1) of the method, a frame segment (10) is finished. In a further step (S2), a finishing of a connecting element (12) takes place. In a further step (S3), the connecting element (12) is positioned relative to the frame segment (10) on the basis of reference bores (11) in the frame segment (10). In a further step (S4) of the method, the connecting element (12) is aligned on a nominal contour of the aircraft fuselage. In a further step (S5), the connecting element (12) is attached to the frame segment (10) so that the connecting element (12) and the frame segment (10) together form a pre-assembly component (15). Furthermore, in a further step (S6), the pre-assembly component (15) is attached to an outer skin (23) of the aircraft fuselage.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Luft- und Raumfahrtstrukturen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Luftfahrzeugrumpfs.The invention relates to the production of aerospace structures. In particular, the invention relates to a method of manufacturing an aircraft fuselage.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Bei der Montage eines Luftfahrzeugrumpfs wird eine Vielzahl von Komponenten in unterschiedlichen Arbeitsschritten zusammengebaut. Aus diesem Grund wird eine Vielzahl von Arbeitsgeräten bzw. Werkzeugen benötigt, um solche Komponenten bzw. Strukturbauteile während des Fertigungsprozesses des Luftfahrzeugs zu montieren. Dies kann unter Umständen den Austausch verschiedener Werkzeuge in den einzelnen Arbeitsschritten erfordern, da während eines Arbeitsschrittes zum Beispiel mehrere verschiedene Strukturbauteile miteinander verbunden bzw. montiert werden. Dies führt zu erhöhten Standzeiten in dem jeweiligen Arbeitsschritt, aber auch zu einem erhöhten Arbeitsaufwand, da Werkzeuge ausgetauscht werden oder diese Werkzeuge neu justiert bzw. eingestellt werden müssen. Insbesondere kann es vorkommen, dass verschiedene Strukturbauteile durch unterschiedliche Werkzeuge montiert werden müssen.When assembling an aircraft fuselage, a large number of components are assembled in different work steps. For this reason, a variety of implements or tools are needed to mount such components or structural components during the manufacturing process of the aircraft. Under certain circumstances, this may require the replacement of different tools in the individual work steps, since, for example, several different structural components are connected or assembled with each other during a work step. This leads to increased service life in the respective work step, but also to an increased workload, since tools are replaced or these tools need to be readjusted or adjusted. In particular, it may happen that various structural components must be mounted by different tools.
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Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Herstellung eines Luftfahrzeugrumpfs effizienter zu gestalten.It is an object of the invention to make the manufacture of an aircraft fuselage more efficient.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.This object is solved by the subject matter of the independent claim. Exemplary embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Luftfahrzeugrumpfs angegeben. In einem Schritt des Verfahrens erfolgt ein Fertigen eines Spantsegments. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Fertigen eines Verbindungselements. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Positionieren des Verbindungselements relativ zum Spantsegment anhand von Bezugsbohrungen im Spantsegment. In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt ein Ausrichten des Verbindungselements an einer Nominalkontur des Luftfahrzeugrumpfs. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Befestigen des Verbindungselements an dem Spantsegment, so dass das Verbindungselement und das Spantsegment gemeinsam ein Vormontagebauteil bilden. Ferner erfolgt in einem weiteren Schritt ein Befestigen des Vormontagebauteils an einer Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs.According to one aspect of the invention, a method of manufacturing an aircraft fuselage is disclosed. In one step of the method, a frame segment is finished. In a further step, a manufacturing of a connecting element takes place. In a further step, the connecting element is positioned relative to the frame segment on the basis of reference holes in the frame segment. In a further step of the method, the connecting element is aligned with a nominal contour of the aircraft fuselage. In a further step, a fastening of the connecting element takes place on the frame segment, so that the connecting element and the frame segment together form a pre-assembly component. Furthermore, in a further step, the pre-assembly component is fastened to an outer skin of the aircraft fuselage.
Ein solches Verfahren ermöglicht eine effiziente Fertigung bzw. ein effizientes Herstellen des Luftfahrzeugrumpfs, da ein vormontiertes Spantsegment mitsamt Verbindungselementen schon vor der Befestigung des Spantsegments mitsamt Verbindungselementen bereitgestellt wird und anschließend das zusammengebaute bzw. integrale Spantsegment an der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs montiert wird. Mit anderen Worten werden die Verbindungselemente, welche beispielsweise sogenannte Clips sind, an dem Spantsegment befestigt, so dass das Spantsegment und die an dem Spantsegment befestigten Verbindungselemente gemeinsam ein integrales Vormontageelement oder ein Vormontagebauteil bilden. Nach dem Zusammensetzten des Spantsegments mit mindestens einem Verbindungselement bildet das Spantsegment zusammen mit den an dem Spantsegment montierten Verbindungselementen also eine Einheit. Insbesondere können mehrere Verbindungselemente an dem Spantsegment befestigt werden, wobei die Mehrzahl oder Vielzahl von Verbindungselementen gemeinsam mit dem Spantsegment das Vormontagebauteil bilden.Such a method enables an efficient production or an efficient production of the aircraft fuselage, since a preassembled frame segment together with connecting elements is provided before the attachment of the frame segment together with connecting elements and then the assembled or integral frame segment is mounted on the outer skin of the aircraft fuselage. In other words, the connecting elements, which are for example so-called clips, are fastened to the frame segment, so that the frame segment and the connecting elements fastened to the frame segment together form an integral pre-assembly element or a pre-assembly component. After assembling the frame segment with at least one connecting element, the frame segment thus forms a unit together with the connecting elements mounted on the frame segment. In particular, a plurality of connecting elements can be fastened to the frame segment, with the plurality or multiplicity of connecting elements forming the pre-assembly component together with the frame segment.
Das zusammengebaute Spantsegment, das heißt das Vormontagebauteil, kann nach dem Befestigen der Verbindungselemente an dem Spantsegment an einem bestimmten Ort zwischengelagert werden bevor das Vormontagebauteil mit der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs verbunden bzw. an dieser befestigt wird. Dabei können zwischen dem Befestigen des Verbindungselements an dem Spantsegment und dem Befestigen des Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugs mehrere Minuten, mehrere Stunden oder auch mehrere Tage oder Wochen liegen. Das Befestigen des Verbindungselements an dem Spantsegment und das damit einhergehende Herstellen des Vormontagebauteils kann also zeitlich vor dem Befestigen des Vormontagebauteils an der Außenhaut, insbesondere an einer Innenkontur der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs, erfolgen. Mit anderen Worten wird also eine Herstellung eines integralen Spantes durch die Vormontage der Einzelkomponenten, das heißt des Spantsegments mit den Verbindungselementen, bereitgestellt. Die Befestigung der Verbindungselemente an dem Spantsegment kann eine provisorische Befestigung sein, welche in einem späteren Schritt durch eine endgültige Befestigung ersetzt wird.The assembled frame segment, that is to say the pre-assembly component, can be temporarily stored at a specific location after fastening the connection elements to the frame segment be before the pre-assembly member is connected to the outer skin of the aircraft fuselage or attached thereto. It can be several minutes, several hours or even several days or weeks between the attachment of the connecting element to the frame segment and the attachment of the pre-assembly on the outer skin of the aircraft. The fastening of the connecting element to the frame segment and the associated production of the pre-assembly component can therefore take place temporally prior to fastening of the pre-assembly component on the outer skin, in particular on an inner contour of the outer skin of the aircraft fuselage. In other words, therefore, a production of an integral spider is provided by the pre-assembly of the individual components, that is, the frame segment with the connecting elements. The attachment of the connecting elements to the frame segment may be a temporary attachment, which is replaced in a later step by a final attachment.
Das Spantsegment wird beispielsweise in einer Positionierstation anhand von Bohrungen bzw. Bezugsbohrungen positioniert, so dass anschließend eine relative Positionierung des Verbindungselements zum Spantsegment über verstellbare Anschläge erfolgt. Die Bohrungen können also nicht lediglich zum Fixieren der Verbindungselemente am Spantsegment verwendet werden, sondern auch zur Positionierung der Verbindungselemente relativ zum Spantsegment selbst. Beispielsweise werden mehrere Verbindungselemente durch unterschiedliche verstellbare Anschläge NC-gesteuert, das heißt numerisch gesteuert, an verschiedenen Positionen des Spantsegments positioniert bzw. ausgerichtet. Die Anschläge können dabei so flexibel sein, dass eine Positionierung des Verbindungselements über die gesamte Länge eines Spantes, welcher mehrere Spantsegmente umfassen kann, gewährleistet wird. Anschließend erfolgt ebenfalls in der Positionierstation ein Bohren von Fixierbohrungen über einen NC-Kopf, das heißt numerisch gesteuert, und ein Heften mittels Heftverbinder oder provisorischer Niete. Solche Heftverbinder können beispielsweise provisorisch vorgesehen werden, um das Verbindungselement an dem Spant bzw. Spantsegment zu befestigen.The rib segment is positioned, for example, in a positioning station by means of bores or reference bores, so that subsequently a relative positioning of the connecting element to the rib segment takes place via adjustable stops. The holes can thus not only be used for fixing the connecting elements on the former segment, but also for positioning the connecting elements relative to the frame segment itself. For example, several fasteners NC controlled by different adjustable stops NC, that is numerically controlled, positioned at different positions of the bulkhead segment or aligned. The stops can be so flexible that a positioning of the connecting element over the entire length of a spider, which may comprise a plurality of Spantsegmente, is ensured. Subsequently, also in the positioning a drilling of fixing holes on an NC head, that is numerically controlled, and stapling by means of stapling connectors or provisional rivets. Such stapling connectors may for example be provided provisionally in order to fasten the connecting element to the bulkhead or frame segment.
In einer Nietstation kann anschließend ein erneutes Positionieren des Spantsegments durchgeführt werden, so dass ein automatisches Bohren eines Nietbilds in dem Spantsegment und ein Setzen von Verbindern bzw. Nieten einschließlich einer Collar-Montage erfolgen kann. Diese Verbinder können beispielsweise provisorisch vorgesehen werden. Daran kann sich ein automatisches Ausbohren der Heftverbinder anschließen, so dass letztendlich eine Endverbindermontage zum Beispiel durch ein endgültiges Setzen der Niete folgen kann. Dabei können die provisorischen Verbinder durch das Ausbohren entfernt werden. Zudem kann ein Vorbohrloch im Clipfuß eines jeden Verbindungselements vorgesehen werden. Dies wird jedoch nachfolgend noch genauer erläutert werden.In a riveting station, a repositioning of the frame segment can then be carried out, so that an automatic drilling of a rivet pattern in the frame segment and a setting of connectors or rivets including a collar assembly can take place. These connectors may be provisionally provided, for example. This can be followed by an automatic drilling out of the staple connectors, so that ultimately an end connector assembly, for example, by a final setting of the rivets can follow. The temporary connectors can be removed by drilling. In addition, a pilot hole can be provided in the clip foot of each connecting element. However, this will be explained in more detail below.
Ein Spantsegment weist beispielsweise eine gebogene Form auf und ist daher derart geformt, dass es an die Außenkontur des Luftfahrzeugrumpfs angepasst ist. Der Luftfahrzeugrumpf weist beispielsweise einen im Wesentlichen zylinderförmigen bzw. röhrenförmigen Teil eines Luftfahrzeugs auf. Beispielsweise weist der Luftfahrzeugrumpf mehrere zylinderförmige bzw. röhrenförmige Rumpfsegmente auf. Diese Rumpfsegmente werden mittels des Spantsegments in eine Umfangsrichtung des zylinderförmigen Rumpfs versteift. Dazu wird das Spantsegment über das Verbindungselement bzw. mehrere Verbindungselemente mit der Außenhaut des zylinderförmigen Luftfahrzeugrumpfs verbunden. Das bedeutet, dass das Vormontagebauteil, welches durch das mit den Verbindungselementen zusammengebaute Spantsegment gebildet wird, anschließend als separates Teil an einer Innenkontur des Luftfahrzeugrumpfs befestigt wird.For example, a frame segment has a curved shape and is therefore shaped to conform to the outer contour of the aircraft fuselage. The aircraft fuselage has, for example, a substantially cylindrical or tubular part of an aircraft. For example, the aircraft fuselage has a plurality of cylindrical or tubular fuselage segments. These fuselage segments are stiffened by means of the frame segment in a circumferential direction of the cylindrical fuselage. For this purpose, the frame segment is connected via the connecting element or a plurality of connecting elements with the outer skin of the cylindrical aircraft fuselage. This means that the pre-assembly component, which is formed by the frame segment assembled with the connecting elements, is subsequently fastened as a separate part to an inner contour of the aircraft fuselage.
Der Luftfahrzeugrumpf ist beispielsweise Teil eines Flugzeugrumpfs und kann daher in einem späteren Arbeitsschritt für die Montage eines Flugzeugs weiterverwendet werden.The aircraft fuselage, for example, is part of an aircraft fuselage and can therefore continue to be used in a later step for the assembly of an aircraft.
Das Spantsegment und das Verbindungselement weisen zum Beispiel einen faserverstärkten Kunststoff auf. Jedoch können sowohl Spantsegment als auch Verbindungselement neben dem faserverstärkten Kunststoff auch ein weiteres Material, zum Beispiel ein metallisches Material, aufweisen. Die Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs ist beispielsweise ebenfalls aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus einem anderen Faserverbundmaterial gefertigt. Die Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs kann aber auch aus einem metallischen Material gefertigt sein.The rib segment and the connecting element have, for example, a fiber-reinforced plastic. However, both frame segment and connecting element can also have a further material, for example a metallic material, in addition to the fiber-reinforced plastic. The outer skin of the aircraft fuselage is also made, for example, from a fiber-reinforced plastic or from another fiber composite material. The outer skin of the aircraft fuselage can also be made of a metallic material.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Nominalkontur durch eine Innenkontur der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs gebildet oder korrespondiert mit einer Innenkontur der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs.According to one embodiment of the invention, the nominal contour is formed by an inner contour of the outer skin of the aircraft fuselage or corresponds to an inner contour of the outer skin of the aircraft fuselage.
Mit anderen Worten werden die Verbindungselemente des Vormontagebauteils gegenüber der Innenkontur ausgerichtet, wobei die Innenkontur von einer Innerkontur der Außenhaut abgeleitet wurde oder die Innenkontur der Außenhaut selbst darstellt. Dadurch können beispielsweise systematisch auftretende Toleranzen kompensiert werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Verbindungselemente des Vormontagebauteils insbesondere nicht zu einer Nominalkontur der Verbindungselemente oder zu einer Innenkontur der Außenhaut in einem digitalen Versuchsmodel (sog. digital mock-up) ausgerichtet werden.In other words, the connecting elements of the pre-assembly are aligned with respect to the inner contour, wherein the inner contour was derived from an inner contour of the outer skin or represents the inner contour of the outer skin itself. As a result, for example, systematically occurring tolerances can be compensated. It can be provided that the connecting elements of the pre-assembly component in particular not to a nominal contour of the connecting elements or to an inner contour of the outer skin in a digital Experimental model (so-called digital mock-up) are aligned.
Ein Toleranzmanagement ist beispielsweise Voraussetzung einer örtlichen und zeitlichen Trennung der Vormontage und der Spantintegration, welche den Vorteil eines hohen Automatisierungsgrads sowie eine auf Lean-Kriterien optimiert ausgestattete Fertigungslinie und einen optimierten Fertigungsprozess ermöglicht, da so die Schritte vereinzelt werden können.Tolerance management, for example, is a prerequisite for a local and temporal separation of the pre-assembly and the chip integration, which allows the advantage of a high degree of automation and optimized on Lean criteria production line and an optimized manufacturing process, as the steps can be separated.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Nominalkontur basierend auf empirischen Daten ermittelt.According to a further embodiment of the invention, the nominal contour is determined based on empirical data.
Solche empirischen Daten können beispielsweise aus bereits ermittelten Messwerten oder Versuchswerten gewonnen werden.Such empirical data can be obtained, for example, from already determined measured values or experimental values.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgen das Positionieren des Verbindungselements relativ zum Spantsegment und das Befestigen des Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs an räumlich voneinander getrennten Montageorten.According to a further embodiment of the invention, the positioning of the connecting element relative to the rib segment and the fastening of the pre-assembly component to the outer skin of the aircraft fuselage take place at spatially separate mounting locations.
Insbesondere können auch das Befestigen des Verbindungselements an dem Spantsegment und das Befestigen des Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs an räumlich voneinander getrennten Montageorten erfolgen.In particular, the fastening of the connecting element to the frame segment and the fastening of the pre-assembly component on the outer skin of the aircraft fuselage can take place at spatially separate mounting locations.
Mit anderen Worten erfolgen die Herstellung des Vormontagebauteils, das heißt die Vormontage, und die Befestigung des Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs, das heißt die Spantintegration, an räumlich voneinander getrennten Montageorten. Durch das Befestigen des Verbindungselements an dem Spantsegment und das Befestigen des zusammengesetzten Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugs an verschiedenen Montageorten, was einen Transport des Vormontagebauteils erfordert, kann der Montage- und der Rüstaufwand der einzelnen Montageorte bzw. Arbeitsstationen minimiert werden.In other words, the preparation of the pre-assembly, that is the pre-assembly, and the attachment of the pre-assembly on the outer skin of the aircraft fuselage, that is, the Spantintegration done in spatially separated mounting locations. By attaching the connecting element to the frame segment and attaching the assembled pre-assembly on the outer skin of the aircraft at different locations, which requires a transport of the pre-assembly, the assembly and the set-up of the individual installation workstations can be minimized.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein Transportieren des Vormontagebauteils an einen Montageort, an welchem das Befestigen des Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs erfolgt.According to a further embodiment of the invention, the pre-assembly component is transported to a mounting location at which the fastening of the pre-assembly component to the outer skin of the aircraft fuselage takes place.
Das heißt die mit den Verbindungselementen zusammengebauten Spante bzw. Spantsegmente werden vormontiert zur Clip-Setz-Station angeliefert, wodurch die Arbeitsaufwände in den bestehenden Stationen reduziert werden und eine Duplizierung für den Ratenhochlauf nicht mehr erforderlich ist. Mit anderen Worten kann dadurch erreicht werden, dass verschiedene Arbeitsschritte an unterschiedlichen, anstatt an einem Montageort durchgeführt werden können, wodurch die jeweiligen Montageorte an die durchzuführenden Aufgaben bzw. Montageschritte adaptiert werden können. Ein Austausch von Werkzeugen an einem Montageort kann dadurch vermieden werden. Eine effiziente Anpassung der Arbeitsstationen an bestimmte Baureihen kann dadurch vorteilhafterweise erreicht werden.That is, the assembled with the fasteners frame or Spantsegmente be delivered pre-assembled to the clip-setting station, whereby the workload in the existing stations are reduced and a duplication for the rate start-up is no longer required. In other words, it can be achieved that different work steps can be carried out at different, instead of at a mounting location, whereby the respective mounting locations can be adapted to the tasks or assembly steps to be performed. An exchange of tools at a mounting location can be avoided. An efficient adaptation of the workstations to certain series can thereby be advantageously achieved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Befestigen des Verbindungselements an dem Spantsegment zeitlich vor dem Befestigen des Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs.According to a further embodiment of the invention, the fastening of the connecting element to the bulkhead segment takes place temporally before the fastening of the pre-assembly component to the outer skin of the aircraft fuselage.
Dabei können zwischen dem Befestigen des Verbindungselements an dem Spantsegment und dem Befestigen des Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugs mehrere Minuten, mehrere Stunden oder auch mehrere Tage oder Wochen liegen.It can be several minutes, several hours or even several days or weeks between the attachment of the connecting element to the frame segment and the attachment of the pre-assembly on the outer skin of the aircraft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Spantsegment in einem Querschnitt ein Z-förmiges Profil auf.According to a further embodiment of the invention, the frame segment has a Z-shaped profile in a cross section.
Das Spantsegment ist beispielsweise nach dem Befestigen des Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugs im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des zylindrischen Luftfahrzeugrumpfs angeordnet. Mit anderen Worten verläuft das Spantsegment mit dem Z-förmigen Profil in die Umfangsrichtung des im Wesentlichen zylinderförmigen Luftfahrzeugrumpfs. Dabei können mehrere Spantsegmente zu einem Spant zusammengesetzt werden. Der Spant erstreckt sich dann beispielsweise über den gesamten Umfang der Innenkontur der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs.The frame segment is arranged, for example, after fastening the pre-assembly component on the outer skin of the aircraft substantially perpendicular to a longitudinal axis of the cylindrical aircraft fuselage. In other words, the rib segment with the Z-shaped profile extends in the circumferential direction of the substantially cylindrical aircraft fuselage. Several frame segments can be assembled into a frame. The bulkhead then extends for example over the entire circumference of the inner contour of the outer skin of the aircraft fuselage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verbindungselement in einem Querschnitt ein abgewickeltes Profil mit einem ersten schalenförmigen Bereich einem zweiten schalenförmigen Bereich auf.According to a further embodiment of the invention, the connecting element has a unwound profile in a cross section with a first cup-shaped region on a second cup-shaped region.
Der erste schalenförmige Bereich und/oder der zweite schalenförmige Bereich des Verbindungselements bzw. Clips können auch plattenförmig ausgestaltet sein und unter einem stumpfen, rechten oder spitzen Winkel zueinander angeordnet sein. Der Winkel zwischen den schalenförmigen Bereichen kann dabei abhängig von der vorgesehenen Position des Spantsegments innerhalb des Luftfahrzeugrumpfs sein.The first cup-shaped region and / or the second cup-shaped region of the connecting element or clip can also be designed plate-shaped and arranged at an obtuse, right or acute angle to each other. The angle between the shell-shaped regions may be dependent on the intended position of the frame segment within the aircraft fuselage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bildet der zweite schalenförmige Bereich eine Referenz zum Positionieren des Verbindungselements relativ zum Spantsegment.According to a further embodiment of the invention, the second cup-shaped region forms a reference for positioning the connecting element relative to the rib segment.
Der zweite schalenförmige Bereich weist zum Beispiel eine Clipfußfläche auf, welche bei dem Befestigen des Vormontagebauteils an die Innenkontur der Außenhaut angepasst wird. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass das Vormontagebauteil nicht so gebaut wird, dass dieses möglichst exakt dem digitalen Versuchsmodell entspricht, sondern, dass die Berührungsflächen, nämlich die Clipfußflächen und die Innenfläche der Außenhaut möglichst genau zueinander ausgerichtet sind bzw. passen. Daher können auch Referenzflächen zum Einsatz kommen, die in dem digitalen Versuchsmodell nicht vorhanden sind, sondern beispielsweise empirisch ermittelt wurden. The second shell-shaped region has, for example, a clip foot surface, which is adapted to the inner contour of the outer skin when the pre-assembly component is fastened. In other words, it can be provided that the pre-assembly component is not constructed in such a way that it corresponds as exactly as possible to the digital test model, but rather that the contact surfaces, namely the clip foot surfaces and the inner surface of the outer skin, are aligned or fit as precisely as possible. Therefore, reference surfaces can also be used which are not present in the digital experimental model but have been determined empirically, for example.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Ausrichten des Verbindungselements an der Nominalkontur des Luftfahrzeugrumpfs durch Ausrichten des zweiten schalenförmigen Bereichs gegenüber der Nominalkontur.According to a further embodiment of the invention, the alignment of the connecting element takes place on the nominal contour of the aircraft fuselage by aligning the second bowl-shaped region with respect to the nominal contour.
Dabei wird der zweite schalenförmige Bereich, welcher auch als Clipfuß bezeichnet wird, beispielsweise direkt an der Innenkontur der Außenhaut ausgerichtet. Dabei ist es möglich, dass die Verbindungselemente des Vormontagebauteils insbesondere nicht zu einer Nominalkontur der Verbindungselemente oder zu einer Innenkontur der Außenhaut in einem digitalen Versuchsmodel (sog. digital mock-up) ausgerichtet werden, sondern direkt an der Innenkontur oder an einer mit der Innenkontur korrespondierenden Fläche.In this case, the second cup-shaped region, which is also referred to as clip foot, for example, aligned directly on the inner contour of the outer skin. In this case, it is possible for the connecting elements of the pre-assembly component not to be aligned in particular with a nominal contour of the connecting elements or with an inner contour of the outer skin in a digital test model (so-called digital mock-up), but directly on the inner contour or on a corresponding one with the inner contour Area.
Der zweite schalenförmige Bereich kann in seiner Form an die Innenkontur der Außenhaut angepasst sein. Es kann vorgesehen sein, dass sich ein Flansch zwischen dem Clipfuß und der Innenkontur der Außenhaut befindet, wenn der Clipfuß an der Außenhaut befestigt ist.The second bowl-shaped region can be adapted in its shape to the inner contour of the outer skin. It can be provided that there is a flange between the clip foot and the inner contour of the outer skin when the clip foot is attached to the outer skin.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Befestigen des Verbindungselements an dem Spantsegment über den ersten schalenförmigen Bereich. Ein Befestigen des Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs erfolgt über den zweiten schalenförmigen Bereich.According to a further embodiment of the invention, the fastening of the connecting element to the rib segment takes place via the first cup-shaped region. An attachment of the pre-assembly on the outer skin of the aircraft fuselage via the second cup-shaped area.
Somit stellt das Verbindungselement eine Art Überbrückung zwischen dem Spantsegment und der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs her. Mit anderen Worten ist das Spantsegment über das Verbindungselement an der Außenhaut des Luftfahrzeugs befestigt. Diese zweiseitige Anbindung des Verbindungselements kann dadurch gewährleistet werden, indem die beiden schalenförmigen Bereiche zum Beispiel abgewinkelt zueinander ausgerichtet sind.Thus, the connecting element creates a kind of bridging between the rib segment and the outer skin of the aircraft fuselage. In other words, the rib segment is fastened via the connecting element to the outer skin of the aircraft. This two-sided connection of the connecting element can be ensured by the two cup-shaped areas are aligned, for example, angled to each other.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Befestigen des Verbindungselements über den ersten schalenförmigen Bereich an dem Spantsegment mittels einer Nietverbindung.According to a further embodiment of the invention, the fastening element is fastened via the first shell-shaped region to the frame segment by means of a riveted connection.
Durch diese Befestigung wird schließlich das Vormontagebauteil hergestellt, welches auch als integrales Vormontageelement bezeichnet werden kann, da dieses Vormontagebauteil vormontiert in einem Stück bereitgestellt wird, um anschließend an der Außenhaut befestigt zu werden. Für die Nietverbindung können beispielsweise Hi-Lites oder Hi-Loks verwendet werden.By this attachment, finally, the pre-assembly is made, which can also be referred to as an integral pre-assembly, since this pre-assembly is pre-assembled in one piece, to be subsequently attached to the outer skin. For example, hi-lites or hi-locs can be used for the rivet connection.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Befestigen des Vormontagebauteils über den zweiten schalenförmigen Bereich an der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs mittels einer Nietverbindung.According to a further embodiment of the invention, the fastening of the pre-assembly component takes place via the second shell-shaped region on the outer skin of the aircraft fuselage by means of a riveted connection.
Diese Nietverbindung wird beispielsweise erst dann gesetzt, wenn das Spantsegment bereits vormontiert bzw. das Verbindungselement bereits an dem Spantsegment angenietet bzw. angeheftet wurde. Das Befestigen des Vormontagebauteils an der Außenhaut des Luftfahrzeugs mittels der Nietverbindung erfolgt beispielsweise zeitlich nach dem und/oder an einem anderen Ort als das Befestigen des Verbindungselements an dem Spantsegment mittels einer Nietverbindung. Somit wird in einem vorbereitenden Arbeitsschritt das Verbindungselement mit dem Spantsegment durch eine Nietverbindung verbunden, wodurch das Vormontagebauteil entsteht, und in einem sich anschließenden Arbeitsschritt wird das Vormontagebauteil an der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs mittels einer weiteren Nietverbindung befestigt.This riveted connection is set, for example, only when the frame segment has already been preassembled or the connection element has already been riveted or attached to the frame segment. The fastening of the pre-assembly component to the outer skin of the aircraft by means of the rivet connection takes place, for example, after and / or at a location other than the fastening of the connection element to the frame segment by means of a riveted connection. Thus, in a preparatory step, the connecting element is connected to the rib segment by a rivet connection, whereby the pre-assembly is formed, and in a subsequent step, the pre-assembly is attached to the outer skin of the aircraft fuselage by means of another rivet connection.
Somit kann vorgesehen sein, dass das Spantsegment nicht in direktem Kontakt mit der Außenhaut des Luftfahrzeugs steht, sondern das Spantsegment lediglich über das Verbindungselement mit der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs verbunden ist. Der zweite schalenförmige Bereich wird auch als Clipfuß bezeichnet. In dem Clipfuß kann in der Nietstation ein Vorbohrloch zum Befestigen des Clips, das heißt des Verbindungselements, an der Außenhaut vorgesehen werden.Thus, it can be provided that the rib segment is not in direct contact with the outer skin of the aircraft, but the rib segment is connected only via the connecting element with the outer skin of the aircraft fuselage. The second bowl-shaped area is also referred to as clip foot. In the clip foot can be provided on the outer skin in the riveting a pilot hole for attaching the clip, that is, the connecting element.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das Spantsegment und/oder das Verbindungselement aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt.According to a further embodiment of the invention, the rib segment and / or the connecting element are made of a fiber-reinforced plastic.
Insbesondere können das Spantsegment und/oder das Verbindungselement aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff gefertigt sein. Beispielsweise werden das Spantsegment sowie das Verbindungselement in separaten Fertigungsverfahren hergestellt und anschließend über die Nietverbindung aneinander befestigt. Es ist somit nicht erforderlich, das Spantsegment und das Verbindungselement integral zu fertigen. Jedoch sei angemerkt, dass auch ein integrales Fertigen des Spantsegments mitsamt Verbindungselement vorgesehen sein kann. Jedenfalls kann durch das Verfahren erreicht werden, dass das Spantsegment bereits mit dem Verbindungselement verbunden bzw. das Verbindungselement an dem Spantsegment befestigt ist, bevor das zusammengebaute fertige oder integrale Spantsegment über das Verbindungselement mit der Außenhaut des Luftfahrzeugrumpfs verbunden bzw. an dieser befestigt wird. Durch die Verwendung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff können neben einer erheblichen Gewichtseinsparung auch vorteilhafte mechanische Eigenschaften bereitgestellt werden.In particular, the bulkhead segment and / or the connecting element can be made of a carbon fiber reinforced plastic. For example, the rib segment and the connecting element are produced in separate manufacturing processes and then fastened to one another via the riveted joint. It is therefore not necessary, the rib segment and the Integrally produce connecting element. However, it should be noted that an integral manufacturing of the frame segment can be provided together with connecting element. In any case, can be achieved by the method that the frame segment is already connected to the connecting element or the connecting element is attached to the frame segment before the assembled finished or integral frame segment is connected via the connecting element with the outer skin of the aircraft fuselage or attached thereto. By using carbon fiber reinforced plastic, not only a considerable weight saving but also advantageous mechanical properties can be provided.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein Positionieren einer Vielzahl von Verbindungselementen relativ zum Spantsegment anhand von Bezugsbohrungen im Spantsegment, wobei das Positionieren der Vielzahl von Verbindungselementen relativ zum Spantsegment gleichzeitig erfolgt.According to a further embodiment of the invention, a positioning of a plurality of connecting elements relative to the former segment takes place by means of reference bores in the former segment, the positioning of the plurality of connecting elements relative to the former segment taking place simultaneously.
Die Positionierstation kann demzufolge derart ausgeführt sein, dass eine gleichzeitige Positionierung der Vielzahl von Verbindungselementen bezüglich des Spantsegments erfolgt und somit auch eine Befestigung der Vielzahl von Verbindungselementen an dem Spantsegment gleichzeitig erfolgen kann. Dazu wird beispielsweise eine Vielzahl von Anschlägen bereitgestellt, die die gesamte Abmessung des Spantsegments abdecken können, so dass die Verbindungselemente an jeder Position des Spantsegments vorgesehen werden können.Consequently, the positioning station can be designed such that a simultaneous positioning of the plurality of connecting elements takes place with respect to the frame segment and thus also an attachment of the plurality of connecting elements to the frame segment can take place simultaneously. For this purpose, for example, a plurality of stops is provided, which can cover the entire dimension of the bulkhead segment, so that the connecting elements can be provided at any position of the bulkhead segment.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein Positionieren des Spantsegments unter Verwendung einer oder mehrerer Bohrungen in dem Spantsegment und/oder ein Positionieren des Verbindungselements relativ zum Spantsegment.According to a further embodiment of the invention, a positioning of the frame segment is carried out using one or more holes in the frame segment and / or a positioning of the connecting element relative to the frame segment.
Das Positionieren erfolgt zum Beispiel in der Positionierstation anhand von sog. F-Bohrungen in den Spantsegmenten. Die Verbindungselemente, das heißt die Clips, können dabei über verstellbare Anschläge numerisch gesteuert positioniert werden bzw. relativ zu den positionierten Spantsegmenten ausgerichtet werden. Aufgrund der gebogenen länglichen Form des Spantsegments kann das Verbindungselement bzw. der Clip beispielsweise in eine radiale und/oder tangentiale Richtung bezüglich des Spantsegments ausgerichtet werden. Damit ist eine exakte Positionierung des Verbindungselements gegenüber dem Spantsegment möglich, so dass anschließend Fixierbohrungen zum Fixieren des Verbindungselements an dem Spantsegment vorgesehen werden können. Beispielsweise werden zwei Fixierbohrungen pro Verbindungselement vorgesehen.Positioning takes place, for example, in the positioning station on the basis of so-called F holes in the frame segments. The connecting elements, that is, the clips can be positioned numerically controlled via adjustable stops or be aligned relative to the positioned frame segments. Due to the curved elongated shape of the frame segment, the connecting element or the clip can be aligned, for example, in a radial and / or tangential direction with respect to the frame segment. Thus, an exact positioning of the connecting element relative to the former segment is possible, so that subsequently fixing bores for fixing the connecting element to the former segment can be provided. For example, two fixing holes per connecting element are provided.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine kostengünstige Serienproduktion von Luftfahrzeugrümpfen, insbesondere von Flugzeugrümpfen, erreicht werden. Dies folgt aus der Tatsache, dass durch das Fertigen in verschiedenen Arbeitsschritten Abweichungen bzw. Änderungen in den einzelnen Arbeitsschritten verringert werden können, so dass zum Beispiel der Austausch bzw. die Neueinstellung von Werkzeugen und somit die Anpassung an verschiedene Bauteile oder Baureihen vermieden werden kann. Zudem ist dadurch eine effektivere Anpassung an zum Beispiel verschiedene Flugzeugrümpfe möglich, so dass ein Austausch der benötigten Werkzeuge bzw. Vorrichtungen gar nicht erst erforderlich wird. Es wird mit anderen Worten eine Verringerung der Komplexität einer Station und damit auch die Abhängigkeit von verschiedenen Flugzeugtypen bzw. Flugzeugrümpfen verringert. Nicht zuletzt kann durch ein solches Verfahren der Arbeitsfluss über mehrere hintereinander geschaltete Arbeitsstationen bzw. Montageorte besser abgestimmt und effektiver gestaltet werden. Die Standzeiten sowie die Arbeitsbelastung während eines einzelnen Arbeitsschritts können somit verringert werden, womit eine Optimierung des gesamten Prozesses zur Herstellung des Luftfahrzeugrumpfs resultiert. Zudem können der Aufwand für das Eichen bzw. Normieren bestimmter Werkzeuge und Vorrichtungen in den einzelnen Arbeitsstationen verringert oder auch etwaige Rezertifizierungen in den einzelnen Arbeitsstationen vermieden werden.With the method according to the invention, a cost-effective series production of aircraft fuselages, in particular aircraft fuselages, can be achieved. This follows from the fact that by making in different steps deviations or changes in the individual steps can be reduced, so that, for example, the replacement or re-adjustment of tools and thus the adaptation to different components or series can be avoided. In addition, a more effective adaptation to, for example, different aircraft fuselages is possible, so that an exchange of the required tools or devices is not even necessary. In other words, a reduction in the complexity of a station and thus also the dependence on different types of aircraft or aircraft fuselages is reduced. Last but not least, the work flow can be better tuned and made more effective by means of such a method via several workstations or assembly sites connected in series. The service life and the workload during a single work step can thus be reduced, thus resulting in an optimization of the entire process for producing the aircraft fuselage. In addition, the cost of calibrating or standardizing certain tools and devices in the individual workstations can be reduced or any recertifications in the individual workstations can be avoided.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben.Exemplary embodiments will be described below with reference to the following figures.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen. Detailed description of exemplary embodiments.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.The illustrations in the figures are schematic and not to scale.
Werden in der folgenden Figurenbeschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Gleiche oder ähnliche Elemente können aber auch durch unterschiedliche Bezugszeichen bezeichnet sein.If the same reference numerals are used in different figures in the following description of the figures, these designate the same or similar elements. However, identical or similar elements can also be designated by different reference symbols.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Befestigen der Verbindungselemente
Ein Befestigen der Verbindungselemente
Das Verbindungselement
Es kann zum Beispiel eine Vielzahl von Verbindungselementen
In einem Schritt S1 des Verfahrens erfolgt ein Fertigen eines Spantsegments
Das Verfahren kann weitere Verfahrensschritte aufweisen, insbesondere zum Beispiel das Transportieren des Vormontagebauteils
Claims (15)
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