DE102019125250A1

DE102019125250A1 - Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils sowie Bauteil hierzu

Info

Publication number: DE102019125250A1
Application number: DE102019125250.4A
Authority: DE
Inventors: Constantin Bäns; Andreas Kolbe
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2021-03-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend ein Fasermaterial und ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:- Bereitstellen eines ersten Fügepartners und wenigstens eines zweiten Fügepartners, die zumindest das Fasermaterial des Faserverbundwerkstoffes aufweisen;- Bereitstellen mindestens einer maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur, die eine Mehrzahl von aus der Ebene der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur abstehenden Z-Stiften hat;- Einbringen der wenigstens einen maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur in mindestens eine Fügezone, innerhalb derer die Fügepartner aneinander gefügt werden; und- Fügen der Fügepartner innerhalb der Fügezone derart, dass die Z-Stifte der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur in das Fasermaterial wenigstens einer der Fügepartner eindringen; und- Konsolidieren des Matrixmaterials zumindest innerhalb der wenigstens einen Fügezone zur Herstellung des Faserverbundbauteils.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend ein Fasermaterial und ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial. Die Erfindung betrifft ebenso ein Faserverbundbauteil hierzu.
Aufgrund ihrer gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit sind Faserverbundwerkstoffe bei der Herstellung von jedweden Bauteilen kaum mehr wegzudenken. Faserverbundwerkstoffe weisen dabei hauptsächlich zwei wesentliche Bestandteile auf, nämlich zum einen ein Fasermaterial und zum anderen ein Matrixmaterial. Bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen aus einem solchen Faserverbundwerkstoff wird dabei in der Regel das Fasermaterial in die entsprechende spätere Bauteilform gebracht und dann das das Fasermaterial einbettende Matrixmaterial konsolidiert (bspw. ausgehärtet). Das Konsolidieren geschieht in den allermeisten Fällen durch Temperatur- und ggf. Druckbeaufschlagung, wobei durch das Konsolidieren bzw. Aushärten die lasttragenden Fasern des Fasermaterials in ihre vorbestimmte Richtung gezwungen werden und dabei zusammen mit dem ausgehärteten Matrixmaterial eine integrale Einheit zur Lastabtragung bilden.
Das Matrixmaterial, welches das Fasermaterial des Faserverbundwerkstoffes entsprechend einbettet, kann dabei bereits in dem Fasermaterial enthalten sein (sogenannte Prepregs) oder später in das trockene Fasermaterial in einem Infusionsprozess infundiert werden. Für die Bauteilherstellung wird in der Regel aus dem Fasermaterial (trocken oder vorimprägniert) zunächst eine Faserpreform erstellt, dem das Fasermaterial in ein Werkzeug eingebracht bzwl. auf ein Werkzeug abgelegt wird. Eine Faserpreform stellt dabei eine Art Vorbauteil dar, das aus dem Fasermaterial des Faserverbundwerkstoffes gebildet und dabei zumindest teilweise die spätere Bauteilform des herzustellenden Faserverbundbauteils erhält. Durch das Aushärten des Matrixmaterials, welches in dem Fasermaterial der Faserpreform eingebettet ist, kann so das Faserverbundbauteil hergestellt werden.
Wurde die Faserpreform aus trockenem Fasermaterial erstellt, so muss das Matrixmaterial in einem anschließenden Infusionsprozess in das trockene Fasermaterial infundiert werden. Wurde die Faserpreform aus vorimprägniertem Fasermaterial (sogenannte Prepregs) erstellt, so ist dieser Infusionsprozess optional. Während des Infusionsprozesses wird dabei das Fasermaterial vollständig durch das Matrixmaterial getränkt, sodass das Matrixmaterial das Fasermaterial entsprechend einbettet. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird demzufolge das Einbetten des Fasermaterials durch das Matrixmaterial dahingehend verstanden, dass das Fasermaterial durch das Matrixmaterial zumindest benetzt ist.
Faserverbundbauteile weisen bei der Herstellung einige Nachteile gegenüber isotropen Werkstoffen auf, da die Bauteilform eines Faserverbundbauteils in der Regel durch entsprechende Formwerkzeuge gebildet werden muss, welche eine Art Negativabdruck des späteren Bauteils darstellen. Daher werden nicht selten komplexe Faserverbundbauteile aus verschiedenen Bauelementen, die entweder aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt wurden oder aus isotropen Werkstoffen zusammengesetzt werden, miteinander gefügt, um die komplexe Geometrie herstellen zu können.
Gerade bei der Herstellung großskaliger bzw. großflächiger Faserverbundstrukturen ist es oft notwendig, die gesamte Faserverbundstruktur durch Fügen mehrerer bereits ausgehärteter Teilelemente zusammenzusetzen. Nicht nur in der Luftfahrt erfolgt diese Fügeverbindung oftmals mittels Klebstoffauftrag und Nietverbindung. Die Nieten dienen dabei dazu, in einem möglichen Schadensfall oder einer fehlerhaften Klebung den sogenannten Riss Fortschritt zu stoppen und so ein Totalversagen der Struktur zu verhindern. Allerdings benötigt das nachträgliche Bohren sowie Vernieten viel Zeit und einen zusätzlichen Takt in der Fertigung.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die noch nicht ausgehärteten Teilelemente zusammenzusetzen und in einem sogenannten „Co-Curing“ Verfahren gemeinsam auszuhärten. Durch das gemeinsame Aushärten der Teilelemente im gefügten Zustand werden die Teilelemente innerhalb ihrer Fügezonen miteinander „verklebt“. Der Nachteil bei dieser Variante ist, dass die positionstreue der Versteifungselemente schwierig zu handhaben ist, da diese sich im Fertigungsprozess verschieben können. Ein nachträgliches Vernieten erfolgt hier oftmals ebenfalls.
Aus der DE 10 2011 056 088 A1 ist ein Verfahren zum Reparieren einer Schadstelle eines Faserverbundbauteils bekannt, wobei zunächst die Schadstelle entfernt und eine Schäftung im Bereich der Schadstelle erstellt wird. Im Bereich der Schäftung werden dann Bohrungen erzeugt, in die Z-Stifte eingesetzt werden. Anschließend werden Reparatur-Faserhalbzeuge in die Schäftung derart eingebracht, dass die Reparatur-Faserhalbzeuge um die Z-Stifte herum drapiert und das Fasermaterial durch die Z-Stifte nicht beschädigt oder durchtrennt wird. Nachteilig hierbei ist, dass dieses Verfahren nur zur Reparatur von bereits bestehenden Bauteilen verwendbar ist und darüber hinaus sehr Zeit intensiv ist, da entsprechende Bohrungen erzeugt werden müssen. Es ist daher vergleichbar mit dem Einsetzen von Nieten.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils anzugeben, bei dem sich das Faserverbundbauteil aus mehreren Teilen zusammensetzen lässt, ohne dass hierfür zeitintensiven Nachbearbeitungsschritte nötig sind. Insbesondere beim Thermoplastschweißen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die positionstreue der einzelnen Fügepartner sicherzustellen.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Herstellen eines Faserverbundbauteils sowie mit dem Faserverbundbauteil gemäß Anspruch 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
Gemäß Patentanspruch 1 wird ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend ein Fasermaterial und ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial vorgeschlagen, wobei das Faserverbundbauteil aus wenigstens zwei Fügepartnern zusammengesetzt werden soll. Die beiden Fügepartner sind oder werden dabei ebenfalls aus dem Faserverbundwerkstoff hergestellt und innerhalb mindestens einer vorgegebenen Fügezone aneinandergefügt.
Demzufolge wird vorgeschlagen, dass in einem ersten Schritt ein erster Fügepartner und wenigstens ein weiterer, zweiter Fügepartner bereitgestellt werden, wobei die Fügepartner zumindest das Fasermaterial des Faserverbundwerkstoffes aufweisen. Bei den Fügepartnern kann es sich beispielsweise jeweils um eine Faserpreform handeln, die nur das Fasermaterial ohne dass einbettende Matrixmaterial aufweisen. Denkbar ist aber auch, dass es sich bei den Fügepartnern um Faserpreformen handelt, die das Matrixmaterial bereits beinhalten und beispielsweise aus Prepreg-Fasermaterial hergestellt wurden. Denkbar ist es schließlich aber auch, dass es sich bei den Fügepartnern um Bauelemente handelt, die ein bereits konsolidierten bzw. vor konsolidierten Matrixmaterial auf Thermoplastbasis aufweisen. Im letzteren Fall werden die Fügepartner in einem Thermoplast-Schweißverfahren aneinandergefügt.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß mindestens eine maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur bereitgestellt, die eine Mehrzahl von aus der Ebene der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur abstehenden Z-Stiften hat. Die Gitterstruktur ist dabei insbesondere netzförmig aufgebaut. Die Gitterstruktur weist darüber hinaus in der Ebene der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur eine Mehrzahl von Maschen auf. Die Gitterstruktur kann dabei aus einem Metallwerkstoff (Eisen, Stahl, etc.) oder einem insbesondere hochtemperaturfesten Kunststoffmaterial gebildet sein.
Diese mindestens eine bereitgestellte Gitterstruktur wird nun in mindestens eine Fügezone, innerhalb derer die Fügepartner aneinandergefügt werden sollen, eingebracht, wobei anschließend die Fügepartner innerhalb der Fügezone derart gefügt werden, dass die Z-Stifte der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur in das Fasermaterial wenigstens einer der Fügepartner eindringen.
Schließlich wird das Matrixmaterial zumindest innerhalb der wenigstens einen Fügezone zur Herstellung des Faserverbundbauteils konsolidiert.
Mithilfe der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur wird es möglich, die positionstreue der Fügepartner innerhalb der Fügezone relativ zueinander zu gewährleisten, ohne dass die Fügepartner innerhalb ihrer Fügezonen nachträglich vernietet werden müssen. Durch die Z-Stifte entsteht eine Verzahnung und Vergrößerung der Fügefläche, die zur positionstreue der Fügepartner zueinander bei trägt und darüber hinaus rissstoppende Eigenschaften hat.
Die maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur kann dabei einzelnen und separat zu den Fügepartnern bereitgestellt werden. Denkbar ist aber auch, dass die maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur integraler Bestandteil eines der beiden Fügepartner ist und zusammen mit dem jeweiligen Fügepartner in die Fügezone eingebracht wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur bereitgestellt wird, die eine erste Anzahl von Z-Stiften hat, die in eine erste Richtung aus der Ebene der Gitterstruktur abstehen, und eine zweite Anzahl von Z-Stiften aufweist, die in eine von der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung aus der Ebene der Gitterstruktur abstehen. Die Gitterstruktur hat demzufolge auf beiden Seiten ihrer Flächenebene jeweils abstehenden Z-Stifte, um so insbesondere durch einen gemeinsamen Fügeprozess den ersten Fügepartner und dem zweiten Fügepartner mit der Gitterstruktur zu verzahnen.
Demzufolge ist es vorteilhaft, wenn die maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur derart in die mindestens eine Fügezone eingebracht wird, dass die erste Anzahl von Z-Stiften in den ersten Fügepartner und die zweite Anzahl von Z-Stiften in den zweiten Fügepartner eindringen.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur bereitgestellt wird, dessen Summe aller offenen Flächen ihrer Maschen mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70% der gesamten Grundfläche der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur entspricht. Demzufolge haben die offenen Flächen der Maschen der Gitterstruktur einen größeren Anteil an der Gesamtfläche der Gitterstruktur als die übrigen Elemente der Gitterstruktur, wodurch die Wahrscheinlichkeit signifikant erhöht wird, dass sich die Fügepartner durch die Maschen während des Fügens in der Fügezone berühren bzw. kontaktieren.
Demzufolge ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur in der Fügezone zwischen dem ersten Fügepartner und dem zweiten Fügepartner eingebracht wird und die Fügepartner derart gefügt werden, dass sich die Fügepartner innerhalb der Maschen der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur kontaktieren. Durch das Kontaktieren der beiden Fügepartner innerhalb der Maschen der Gitterstruktur kann das Matrixmaterial des ersten Fügepartners mit dem Matrixmaterial des zweiten Fügepartners verschmelzen und somit eine insbesondere stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Fügepartnern innerhalb der Maschen ausbilden, wenn das Matrixmaterial innerhalb der Fügezone konsolidiert wird.
Für ein verbessertes Fügeergebnis ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass während des Fügens der Fügepartner ein Druck auf die mindestens eine Fügezone ausgeübt wird. Hierdurch können die beiden Fügepartner innerhalb der Fügezone verpresst werden, sodass sie in die offenen Flächen der Maschen hineingedrückt werden und somit den jeweils anderen Fügepartner kontaktieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur bereitgestellt wird, die zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist, wobei vor, während oder nach dem Fügen der Fügepartner die in die Fügezone eingebrachte maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur mittels Induktion durch eine Induktionseinrichtung erwärmt wird. Hierzu wird mittels der Induktionseinrichtung ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, dass mit der elektrisch leitfähigen Gitterstruktur derart zusammenwirkt, dass in der elektrisch leitfähigen Gitterstruktur Wirbelströme erzeugt werden. Diese induzierten Wirbelströme verursachen dann eine induktive Erwärmung der Gitterstruktur.
Durch das Erwärmen der Gitterstruktur kann ein verbessertes Eindringen in den jeweiligen Fügepartner realisiert werden. Außerdem kann durch das Erwärmen der Gitterstruktur ebenfalls erreicht werden, dass die beiden Fügepartner miteinander verschweißt werden, sofern das Matrixmaterial der Fügepartner auf einer thermoplastischen Materialbasis beruht.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Fügepartner eine Haut eines Strömungskörpers und der wenigstens zweite Fügepartner ein die Haut versteifendes Verstärkungselement ist. Dabei können die Fügezonen durch Flanschbereiche des Verstärkungselementes gebildet werden. Derartige Verstärkungselementes werden auch Stringer genannt.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1a - 1d: Schematische Darstellung eines Ablaufes des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2: Schematische Darstellung der Gitterstruktur in einer perspektivischen Abbildung.

Die 1 a bis 1d zeigen schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gezeigt ist in den Figuren das positionieren eines Versteifungselementes 11, auch Stringer genannt, an einer großflächigen Faserverbundstruktur 10, bei der sich beispielsweise um ein Hautfeld eines Strömungskörpers (bspw. ein Flügel) eines Flugobjektes handeln kann. Die großflächige Faserverbundstruktur 10 ist dabei auf einem Formwerkzeug 100 positioniert, wobei die unterste Lage der Faserverbundstruktur 10, die mit dem Formwerkzeug 100 kontaktiert, die äußere Oberfläche des späteren Faserverbundbauteils bildet.
Um nun die positionstreue des Versteifungselementes 11 in Bezug zu der Faserverbundstruktur 10 im Fügeprozess gewährleisten zu können und darüber hinaus eine hohe Bindungskraft ohne zusätzliche Nieten zu erreichen, wurde im Bereich der Flanschbereiche 12 des Versteifungselementes 11 jeweils eine maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur 20 angeordnet. Die Flanschbereiche 12 des Versteifungselementes 11 bilden dabei einen Teil der Fügezone 13, innerhalb derer das Versteifungselement 11 mit der Faserverbundstruktur 10 zusammengefügt und verbunden werden soll.
Im Ausführungsbeispiel der 1 (1a bis 1d) wurde das Versteifungselement 11 so bereitgestellt, dass es bereits die Gitterstruktur 20 innerhalb der Flanschbereiche 12 enthält bzw. aufweist. Der Aufbau der Gitterstruktur 20 ist dabei in 2 näher erläutert. Die Gitterstruktur 20 weist im Ausführungsbeispiel der 2, die auch im Ausführungsbeispiel der 1 genutzt wird, eine erste Gruppe von Z-Stiften 21 auf, die in der Abbildung der 2 nach oben ausgerichtet sind (erste Richtung). Des Weiteren weist die Gitterstruktur 20 eine zweite Gruppe von Z-Stiften 22 auf, die in die entgegengesetzte Richtung, also nach unten, ausgerichtet sind (zweite Richtung).
Die Z-Stifte 21, 22 sind dabei an einer Maschenstruktur 23 angeordnet, die durch eine Vielzahl von Stegen gebildet ist, wodurch die Gitterstruktur 20 eine Vielzahl von Maschen 24 ausbildet. Aus dieser Ebene der aus den Maschen 24 bestehenden Maschenstruktur 23 stehen die Z-Stifte 21, 22 in ihre jeweilige Richtung heraus.
Vorzugsweise ist die gesamte Gitterstruktur einschließlich der Z-Stifte 21, 22 und der Maschenstruktur 23 aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, um so die Gitterstruktur induktiv erwärmen zu können.
Zurückkommend auf die 1a ist gezeigt, dass die Gitterstruktur 20 so in den Flanschbereichen 12 des Versteifungselementes 11 angeordnet ist, dass die erste Gruppe der Z-Stifte 21 bereits in das Fasermaterial des Versteifungselementes 11 eingedrungen ist. An der Unterseite der Flanschbereiche 12 des Versteifungselementes 11, die in Richtung der Faserverbundstruktur 10 ausgerichtet ist, wird das Versteifungselement 11 mit der Maschenstruktur 23 der Gitterstruktur 20 kontaktiert und liegt an dieser Flächen bündig an.
Wie in 1a gezeigt ist, wird in dem ersten Schritt das so bereitgestellte Versteifungselement 11 als erster Fügepartner an der jeweiligen Position gegenüber der Faserverbundstruktur 10 als zweiter Fügepartner positioniert. Anschließend wird, wie in 1b gezeigt ist, eine Induktionseinrichtung 30 über der Fügezone 13 positioniert, die insgesamt zwei Aufgaben erfüllt. Zum einen soll die Induktionseinrichtung 30 eine Kraft auf das Versteifungselement 11 im Bereich der Fügezonen 13 ausüben, um so ein Eindringen der zweiten Gruppe von Z-Stiften 22 in die Faserverbundstruktur 10 zu erreichen. Zum anderen soll mithilfe der Induktionseinrichtung 30 die Gitterstruktur 20 induktiv erwärmt werden, um das Eindringen der zweiten Gruppe von Z-Stiften 22 in die Faserverbundstruktur 10 zu unterstützen.
Durch Ausüben eines Anpressdruckes in Richtung der Faserverbundstruktur 10 mittels der Induktionseinrichtung 30 (auch Erregereinrichtung genannt) sowie dem induktiven erwärmen der Gitterstruktur 20 werden die Z-Stifte 22 der zweiten Gruppe in das Fasermaterial der Faserverbundstruktur 10 getrieben. Das Ergebnis dieses Prozessschrittes ist in 1c gezeigt.
Nachdem die zweite Gruppe von Z-Stiften 22 in die Faserverbundstruktur 10 eingedrungen sind, kann die Induktionseinrichtung 30 entfernt werden. Dies ist in 1d schematisch dargestellt.
Handelt es sich bei dem ersten Fügepartner und/oder zweiten Fügepartner beispielsweise um ein Bauteil aus einem thermoplastischen Matrixmaterial, so kann in dem in 1c Ausführungsbeispiel das erwärmen der Gitterstruktur 20 derart erfolgen, dass hierdurch angrenzende Bauteilbereiche des ersten Fügepartners und/oder zweiten Fügepartners so stark erwärmt werden, dass das Matrixmaterial aufschmilzt und mit dem jeweils anderen Fügepartner verschmelzt.
Das Erwärmen der Gitterstruktur 20 bzw. der Fügepartner 10, 11 innerhalb der Fügezone 13 muss jedoch nicht zwangsläufig mittels der Induktionseinrichtung 30 erfolgen, um die Fügepartner 10, 11 innerhalb der Fügezone 13 thermoplastisch miteinander zu verschweißen. Mit anderen Worten, die Fügepartner 10, 11 werden innerhalb ihrer Fügezonen 13 derart erwärmt mittels einer Heizeinrichtung, dass sie innerhalb der Fügezone 13 miteinander verschweißt werden. Vorzugsweise erfolgt das verschweißen der Fügepartner 10, 11 innerhalb der Maschen 24 der jeweiligen Gitterstruktur 20.
Dieser Vorgang erfolgt vorzugsweise innerhalb der Maschen 24 der Gitterstruktur 20, wodurch das Versteifungselement 11 mit der Faserverbundstruktur 20 auch stoffschlüssig verbunden wird.
Bezugszeichenliste

10: Faserverbundstruktur/zweiter Fügepartner
11: Versteifungselement/erster Fügepartner
12: Flanschbereiche des Versteifungselementes
13: Fügezone
20: Gitterstruktur
21: Z-Stifte der ersten Gruppe
22: Z-Stifte der zweiten Gruppe
23: Maschenstruktur
24: Maschen
30: Induktionseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011056088 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend ein Fasermaterial und ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines ersten Fügepartners (11) und wenigstens eines zweiten Fügepartners (10), die zumindest das Fasermaterial des Faserverbundwerkstoffes aufweisen; - Bereitstellen mindestens einer maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur (20), die eine Mehrzahl von aus der Ebene der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur (20) abstehenden Z-Stiften (21, 22) hat; - Einbringen der wenigstens einen maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur (20) in mindestens eine Fügezone (13), innerhalb derer die Fügepartner (10, 11) aneinander gefügt werden; und - Fügen der Fügepartner (10, 11) innerhalb der Fügezone (13) derart, dass die Z-Stifte (21, 22) der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur (20) in das Fasermaterial wenigstens einer der Fügepartner (10, 11) eindringen; und - Konsolidieren des Matrixmaterials zumindest innerhalb der wenigstens einen Fügezone (13) zur Herstellung des Faserverbundbauteils.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur (20) bereitgestellt wird, die eine erste Anzahl von Z-Stiften (21) hat, die in eine erste Richtung aus der Ebene der Gitterstruktur (20) abstehen, und eine zweite Anzahl von Z-Stiften (22) aufweist, die in eine von der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung aus der Ebene der Gitterstruktur (20) abstehen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur (20) derart in die mindestens eine Fügezone (13) eingebracht wird, dass die erste Anzahl von Z-Stiften (21) in den ersten Fügepartner (11) und die zweite Anzahl von Z-Stiften (22) in den zweiten Fügepartner (10) eindringen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur (20) bereitgestellt wird, dessen Summe aller offenen Flächen ihrer Maschen (24) mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70% der gesamten Grundfläche der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur (20) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Fügens der Fügepartner (10, 11) ein Druck auf die mindestens eine Fügezone (13) ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur (20) in der Fügezone (13) zwischen dem ersten Fügepartner (11) und dem zweiten Fügepartner (10) eingebracht wird und die Fügepartner (10, 11) derart gefügt werden, dass sich die Fügepartner (10, 11) innerhalb der Maschen (24) der maschenförmigen, biegesteifen Gitterstruktur (20) kontaktieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur (20) bereitgestellt wird, die zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist, wobei vor, während oder nach dem Fügen der Fügepartner (10, 11) die in die Fügezone (13) eingebrachte maschenförmige, biegesteife Gitterstruktur (20) mittels Induktion durch eine Induktionseinrichtung (30) erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fügepartner (11) eine Haut eines Strömungskörpers und der wenigstens zweite Fügepartner (10) ein die Haut versteifendes Verstärkungselement ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügezonen (13) durch Flanschbereiche (12) des Verstärkungselementes gebildet werden.
Faserverbundbauteil erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.