WO2006008106A1 - Verfahren zur fertigung eines zylindrisch gekrümmten blechteils, insbesondere eines aussenhaut-blechteils eines flugkörpers - Google Patents

Verfahren zur fertigung eines zylindrisch gekrümmten blechteils, insbesondere eines aussenhaut-blechteils eines flugkörpers Download PDF

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WO2006008106A1
WO2006008106A1 PCT/EP2005/007783 EP2005007783W WO2006008106A1 WO 2006008106 A1 WO2006008106 A1 WO 2006008106A1 EP 2005007783 W EP2005007783 W EP 2005007783W WO 2006008106 A1 WO2006008106 A1 WO 2006008106A1
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metal part
sheet metal
stringers
areas
stringer
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PCT/EP2005/007783
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Gerd K. H. Sepold
Henri Lajain
Original Assignee
Sepold Gerd K H
Henri Lajain
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/06—Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
    • B64C1/12—Construction or attachment of skin panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a curved outer skin sheet metal part of a missile, in particular the fuselage of an aircraft, which is provided with ribs and stringers. Furthermore, the present invention relates to a corresponding Vor ⁇ direction and an outer skin sheet metal part of a missile.
  • a cylindrically curved sheet-metal part provided with ribs and stringers such as, for example, the outer skin sheet metal part of a missile, in particular the fuselage of an aircraft. All known methods have in common that first a planar sheet metal part is brought into the required curved shape, for example by ironing or hot calibration. Only then is the surface of the curved sheet-metal part to be provided with the ribs and stringers prepared for the application of the ribs and stringers, in particular by the introduction of so-called zone areas, for example by chemical etching, in which the sheet metal part has a smaller thickness than in the others areas. Subsequently, the stringers and frames are applied.
  • the application of the stringers and frames is usually done by riveting, the stringers and frames are connected to each other or indirectly with the sheet metal part via so-called clips.
  • stringer connections are also made by welding or gluing.
  • the processing of the curved sheet metal part ie in particular the introduction of the pocket areas and the Applying the stringers and ribs on the curved sheet metal part, but brings ferti ⁇ technology technically quite a lot of effort.
  • the ironing requires a smooth surface, ie an introduction of pocket areas before the curvature of the sheet metal part, ie in a flat state of the sheet metal part is not possible.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a manufacturing process which is simpler with regard to the production effort and a corresponding production device. Furthermore, a simple to be manufactured sheet metal part should be specified.
  • a corresponding manufacturing device is specified in claim 11.
  • a cylindrically curved sheet-metal part manufactured according to the method according to the invention is specified in claim 12.
  • Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
  • the invention is based on the recognition that it is much easier to manufacture pocket areas in the sheet metal part and to apply the stringer on the Blech ⁇ part, if it is planar and not yet curved manufacturing technology.
  • For the introduction of the pocket areas can thus be used quite different manufacturing processes, such as milling process.
  • the application of the stringers is much easier, so that other manufacturing processes can be used for this purpose. If, as erfin ⁇ according to provision, only after the sheet metal part is curved, can also be a achieve significantly higher production accuracy.
  • the sheet metal part is plastically deformed to achieve the required curvature
  • an elastic deformation for example, with suitable negative and positive forms
  • the sheet metal part in the desired, cylindrically curved position hold until the last pre-curved frames are applied to the sheet metal part in a final step.
  • These frames thus hold the elastically deformed sheet metal part in its curved shape.
  • the curvature of the sheet metal part is thus much easier to accomplish than in the known methods in which a permanent, plastic deformation must be made.
  • the inventive method unlike the known method in which the sheet metal part is plastically deformed, the deformation of different thickness sheet metal areas possible.
  • the stringer and the ribs are applied directly to the sheet metal part, in particular by a thermal method, such as laser welding, laser soldering or electron beam welding. Also hybrid methods such as e.g. Arc and laser processes are conceivable. This applies in particular when the sheet metal part is manufactured according to the inventive method described above; In principle, however, such welding can also be used in all other production methods.
  • so-called clips ie connecting pieces between stringers and ribs or between stringers or ribs and sheet metal part, are dispensed with; the frames and stringers are rather directly welded together and directly on the sheet metal part.
  • many intermediate steps for the attachment of the clips can be omitted, which means a significant reduction in time in the production.
  • the elimination of the clips leads to a reduction in weight, since the stringer and frames also need no special foot for attaching the clips more.
  • connection methods such as soldering, gluing, riveting, electron beam welding or other joining methods
  • laser welding, laser soldering or the above-mentioned hybrid method are preferably used, since they are particularly fast and accurate in production.
  • the ribs have recesses in places where they run above the stringers, and that the ribs are connected directly to the stringers.
  • the frames can thus be connected directly between the Stringem with the sheet metal part in this embodiment and do not extend in a uniform distance above the sheet metal part and on the stringers away, as is the case with some known methods. This achieves an integral construction in which the frames and the stringers are connected directly, permanently and without clips to one another, something that could not previously be achieved with the known methods.
  • the frames are welded or soldered to the stringers passing through the recesses, in particular on the edge of a recess facing the stringer, substantially parallel to the sheet metal part, with the edge of the stringer facing this edge. If required for reasons of strength, the seam between stringer and bulkhead can also be continued until at most the foot of the stringer is reached.
  • the methods preferably used for welding namely laser welding, laser hybrid welding and protective gas welding, have a higher gap bridging capability, so that a larger gap, which can not be bridged, between the stringer and bulkhead in the region of the recess is bridged and the stringer with the bulkhead can be welded there.
  • the raised So ⁇ ckel regions between the pocket areas at least partially have a groove for introducing an edge of the there applied formers or stringer.
  • These grooves can be continuous or only in sections and serve as positioning aids in the application of the stringer or ribs.
  • the groove may be advantageous when using a laser (hybrid) welding process.
  • the grooves are given in claims 6 and 8.
  • the grooves can also be filled with additional wire in order to effect a uniform element distribution into the depth.
  • the grooves can be used to influence the thermal behavior.
  • the specific design of the groove possibly in conjunction with a corresponding Aus ⁇ design of the introduced into the groove edge of the spar or stringer, it also makes it possible to ver ⁇ change the angle of the laser heads for welding in a suitable manner. For example, it can be achieved by means of a funnel-shaped groove and sharpened edges that the laser heads can be tilted (perpendicular to the outer skin sheet metal part) during laser welding.
  • chord is carried out according to a further preferred embodiment with the following steps: d1) placing the clip on the stringer passing through the recess and bringing one edge of the chime into the groove provided in the corresponding frame base area, d2) welding or Soldering of the introduced into the groove edge of the bulkhead with the frame base portion and d3) welding or soldering the stringer assigning, extending substantially parallel to the sheet metal part edge of a recess of the frame with this edge facing edge of the extending through the recess stringer.
  • the groove in which a bulkhead is introduced, has some air when the bulkhead is placed on the underlying in the recess stringers, so that in any case prevents an air gap at the weld between the stringers and bulkhead in this recess remains.
  • the Doppelpas ⁇ solution is repealed.
  • an air gap remaining in the grooves may be filled with additional material (e.g., solder) prior to or during welding - i.a. also by hybrid methods - be filled. With this configuration, a particularly reliable connection between stringers and frame can be achieved.
  • additional material e.g., solder
  • welding or soldering is continued up to the foot of the stringer.
  • the pocket areas are grooves, in particular by a milling method, in particular a high-speed milling method, introduced into areas of the surface of the planar sheet-metal part grooves.
  • a corresponding manufacturing device according to the present invention is specified in An ⁇ claim 11. This can be made considerably simpler than known production devices, since the production steps are still partially carried out with the planar sheet-metal part.
  • the pocket regions can thus be introduced, for example, by means of a suitable milling device. Of course, however, as in the known method, chemically erosive methods can be used.
  • the stringer and ribs are preferably applied by welding devices, in particular laser welding devices.
  • negative molds for elastic deformation of the provided with the stringers sheet metal part to introduce the desired curvature
  • negative molds for example, negative molds can be used, in which the planar sheet metal part is inserted, then pressed with a corresponding positive shape and thus pressed against the negative mold.
  • the sheet metal part is optionally held with suitable clamping means until the (circular) curved frames are applied, which then hold the sheet metal part, for example by joining with the laser beam in its curved shape.
  • FIG. 1 shows a known outer skin sheet metal part of the fuselage of an aircraft in a rivet construction
  • Fig. 2 shows an inventive outer skin sheet metal part of the fuselage of an aircraft in
  • FIG. 3 to 8 different embodiments of the invention used grooves for receiving stringers or frames.
  • Figure 1 shows a known, provided with frames and stringers outer skin sheet metal part 10 of the fuselage of an aircraft, which was prepared by a known manufacturing process.
  • the curvature of the outer skin sheet metal part 10 which corresponds to the curvature of the fuselage of the aircraft.
  • Evident are further two parallel to each other and extending in the longitudinal direction of the fuselage of the aircraft stringer 11 and a transversely extending bulkhead 12, which has the same curvature as the outer skin sheet metal part 10.
  • the stringers 11 are applied directly to the outer skin sheet metal part 10, for example as riveted in the case shown.
  • the bulkhead 12 is also riveted directly to the outer skin sheet metal part 10 in some areas.
  • the bulkhead 12 In other areas in which the bulkhead 12 leads over the stringers 11, the bulkhead 12 has recesses 13, through which the stringers 11 each pass. At these recesses, the bulkhead 12 is connected indirectly to the stringers 11 by means of so-called clips 14, which are riveted to the bulkhead 12 and the stringers 11, respectively.
  • outer skin sheet metal part 10 takes place in the order that initially the pure outer skin sheet metal part, which is still in planar state, is plastically curved, so that the curvature remains permanently in the outer skin sheet metal part 10. This can be done for example by means of an ironing process. Thereafter, the stringers 11 and then finally the bulkhead 12 are applied.
  • this application of the stringers 11 and the bulkhead 12 to the curved outer skin sheet metal part is not optimal in terms of production and can lead to inaccuracies, so that strands and / or ribs may not exactly abut each other when assembling a plurality of outer skin sheet metal parts and their Position must sometimes be corrected mechanically afterwards.
  • FIG. 1 An outer skin sheet metal part 20 of the fuselage of an aircraft according to the invention, provided with frames and stringers, which was produced by the method according to the invention, is shown in FIG.
  • two stringers 21 arranged parallel to one another and extending in the longitudinal direction of the fuselage and a bulkhead 22 extending transversely thereto are mounted directly on the outer skin sheet metal part 20, in the case shown welded up.
  • the bulkhead 22 also has recesses 23.
  • the outer skin panel 20 also has a curvature corresponding to the curvature of the fuselage of the aircraft.
  • the outer skin sheet metal part 20 is produced by first introducing so-called pocket regions 24 into the still planar outer skin sheet metal part 20 in areas in which neither stringer 21 nor the bulkhead 22 are applied to the outer skin sheet metal part 20. This is preferably done by means of a milling process, but can also be carried out by other methods, for example by a chemical etching process. In these pockets 24, the outer skin sheet metal part 20 thus has a smaller thickness than in the remaining so-called base areas, namely the stringer base areas 25, in which the stringers 21 are arranged, and the frame base area 26, in wel ⁇ chem later, the bulkhead 22 is arranged.
  • the stringer 21 are also applied in ebenflambaigem state of the outer skin sheet metal part 20 in the stringer base areas 25, welded in the present example by laser welding.
  • a groove 27 is provided in the stringer base regions 25, which, before or after introduction of the pocket regions 24, is introduced into the outer skin sheet metal part 20 there, for example by milling.
  • the lower edge of the stringer 21 is then inserted, so that the stringer sits exactly at the vorge- see position before it is firmly connected to the outer skin sheet metal part 20.
  • the stringers 21 When the stringers 21 are applied to the skin panel 20, it is then elastically deformed in a flexurally-slippery direction to provide the desired curvature.
  • This can be done, for example, by means of a suitable negative mold into which the outer skin sheet metal part 20 is pressed by means of a positive mold.
  • the already pre-curved bulkhead 22 is then applied in the frame base area 26 provided for this purpose.
  • a groove 28 is likewise provided, in which the lower edge of the rib 22 is inserted, before the bulkhead 22 is secured to the outer skin sheet metal part 20 by a joint. process is connected.
  • the application of the bulkhead 22 is carried out according to the invention preferably such that the bulkhead 22 is first placed on the stringers 21 in the recesses 23, wherein the lower edge is introduced into the groove 28.
  • the groove 28 is designed so deep that in no case air between bulkhead 22 and stringers 21 in the region of the recesses 23 in which the welds 29 are to be attached, remains, but that at most air below the lower edge of the bulkhead 22 within the groove 28 remains , Then, the bulkhead 22 is connected to the stringers 21 by a weld seam 29, preferably by means of laser welding, laser soldering or hybrid welding. Only then is the bulkhead 22 connected to the outer skin sheet metal part 20 at the weld seam 30, again preferably by laser welding or laser soldering.
  • the grooves 27 and 28 may be provided continuously or only in sections.
  • the groove as shown in Figure 3a (before welding), a rectangular cross section.
  • Figure 3b shows the weld 30, which results after joining.
  • the advantage here is that a low heat input for welding is er ⁇ required.
  • Figure 3c shows an alternative weld 30 ' which results when the frame-base portion shown in Figure 3a and designated 26' is substantially narrower than the original frame-base portion 26, indicated by the dotted line.
  • no additional material ie no additional wire, needs to be used, but the shoulders of the frame base region 26 'are directly melted off. This solution thus also results in a lower weight, and the process is simplified.
  • these grooves enable improved welding in connection with the base areas, since the welding unit (s), for example a laser used for welding, can be almost perpendicular to angled (eg up to about 45 °) to the weld, as shown by way of example in FIG. 3 a, dashed lines for a laser 50 without integrated wire feed, can be introduced.
  • the welding unit must therefore not, as usual, under at a much smaller angle obliquely laterally be introduced to the weld as shown in Figure 3 for a laser 40, resulting in a significant reduction of the so-called Zeppelins effect, that brings less deformation at the opposite surface of the weld sheet metal part with it. Furthermore, can be omitted by suitable Nut joint the additional wire for joining. An improvement of the fatigue behavior is also achievable.
  • strippers for attachment in a groove 27 of a stringer base region 25 have a widened foot region 21a, which is placed directly down to the bottom of the groove 27.
  • laser welding units 40 such a stringer can be melted into the groove without having to introduce additional welding material.
  • FIG. 32 An embodiment of a groove 32 with a funnel-shaped cross section is shown in FIG.
  • additional material so for example powder, wire or solder, introduced, which preferably also takes place in advance.
  • strips can be inserted in advance in the groove, which are then fused during welding.
  • the lower edge of the bulkhead 22 has a rectangular cross-section, but the lower edge may also be wedge-shaped (with an angle adapted to the angle of the funnel of the groove 32) to allow welding with laser heads inclined obliquely from above ,
  • FIG. 5a A further embodiment with a negative groove 33, which is shown by way of example on a frame base region 26, is shown in FIG. 5a (before welding) and FIG. 5b (after welding).
  • the bulkhead 22 in this case has one of the positive groove 33, which may be formed, for example, as a rectangular elevation, corresponding negative groove 22a in the foot area.
  • additional material for welding is introduced into the gap between the foot region of the bulkhead 22 and the surface of the positive groove 33 or of the frame base region 26.
  • FIG. 1 A further embodiment of grooves, which is particularly suitable for welding stringers 21, is shown in FIG. There, two parallel, groove-like grooves 35 are introduced into the surface of the stringer base region 25, in which corresponding projections 21 b engage in the foot region of the stringer 21.
  • Such a configuration is for 07783
  • FIG. 7a A further embodiment, which is likewise preferred for attaching stringers, is shown in FIG. 7a.
  • the surface of the stringer base region 25 is formed in a stepped manner with a step 36.
  • a corresponding step 21b has the foot of the stringer 21.
  • additional material 45 can be introduced for soldering or welding so that no gap remains after soldering or welding. It does not have to be welded / soldered on both sides, but it can only be soldered on one side in position I or II.
  • tensioning devices e.g., pressure rollers
  • the gap can be set to zero, as shown in Figure 7b.
  • FIG. 8 shows an embodiment in which an air gap 60 remains between the upper side of the stringer 21 and the lower side of the overhanging rib 22, in which case the stringer 21 is inserted completely into the groove in the associated stringer base region 25.
  • additional material depending on the method.
  • Such an embodiment of the joining method allows the bridging of this gap 60. Problems of the double-fit described above can thus be achieved by a suitable hybrid welding method, e.g. MIG + laser, or be remedied by a protective gas process alone with regulated wire feed.
  • the method according to the invention is preferably used for producing fuselage parts of an aircraft.
  • the method according to the invention can also be used in the transport of lightweight components, such as Scha ⁇ len, or for the production of outer skin sheet metal parts for wing noses or tail on aircraft.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines mit Spanten (12) und Stringern (11) versehenen zylindrisch gekrümmten Blechteils (10), insbesondere eines Außenhaut-Blechteils eines Flugkörpers wie beispielsweise des Rumpfes eines Flugzeugs, mit den Schritten: a) Einbringen von Taschenbereichen (24) in Bereichen einer Oberfläche eines ebenflächigen Blechteils (10), in denen keine Spanten und/oder Stringer aufgebracht werden, so dass das Blechteil dort eine geringere Dicke aufweist als in Sockelbereichen, in denen Spanten und/oder Stringer aufgebracht werden, b) Aufbringen von einem oder mehreren im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Stringern (11) auf das ebenflächige Blechteil (10) in erhabenen Stringer-Sockelbereichen zwischen den Taschenbereichen (24), c) elastisches Verformen des mit den Stringern (11) versehenen Außenhaut-Blechteils (10), so dass das Blechteil (10) die gewünschte Krümmung aufweist, d) Aufbringen von einem oder mehreren im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zu den Stringern (11) angeordneten, dieselbe Krümmung wie das gekrümmte Blechteil aufweisenden Spanten (12) auf das gekrümmte Blechteil in erhabenen Spanten-Sockelbereichen zwischen den Taschenbereichen (24), so dass das Blechteil im gekrümmten Zustand verbleibt.

Description

Verfahren zur Fertigung eines zylindrisch gekrümmten Blechteils, insbesondere eines Außenhaut-Blechteils eines Flugkörpers
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines mit Spanten und Strin- gern versehenen gekrümmten Außenhaut-Blechteils eines Flugkörpers, insbesondere des Rumpfes eines Flugzeugs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vor¬ richtung sowie ein Außenhaut-Blechteil eines Flugkörpers.
Es sind diverse Verfahren zur Fertigung eines mit Spanten und Stringem versehenen zylind¬ risch gekrümmten Blechteils, wie beispielsweise des Außenhaut-Blechteils eines Flugkör¬ pers, insbesondere des Rumpfes eines Flugzeugs, bekannt. Allen bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass zunächst ein ebenflächiges Blechteil in die erforderliche gekrümmte Form gebracht wird, beispielsweise durch Streckziehen oder Heißkalibrieren. Erst danach wird die mit den Spanten und Stringem zu versehene Oberfläche des gekrümmten Blechteils für die Aufbringung der Spanten und Stringer vorbereitet, indem insbesondere sogenannte Ta¬ schenbereiche eingebracht werden, beispielsweise durch chemisches Ätzen, in denen das Blechteil eine geringere Dicke aufweist als in den sonstigen Bereichen. Anschließend wer¬ den die Stringer und Spanten aufgebracht. Die Aufbringung der Stringer und Spanten erfolgt dabei zumeist durch Nieten, wobei die Stringer und Spanten miteinander bzw. mit dem Blechteil indirekt über sogenannte Clips verbunden werden. Teilweise werden Stringerver- bindungen jedoch auch durch Schweißen oder Verkleben hergestellt. Die Bearbeitung des gekrümmten Blechteils, also insbesondere das Einbringen der Taschenbereiche sowie das Aufbringen der Stringer und Spanten auf das gekrümmte Blechteil, bringt allerdings ferti¬ gungstechnisch einen recht großen Aufwand mit sich. So erfordert beispielsweise das Streckziehen eine glatte Oberfläche, d.h. ein Einbringen von Taschenbereichen vor der Krümmung des Blechteils, also in ebenem Zustand des Blechteils, ist nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich des Ferti¬ gungsaufwandes einfacheres Fertigungsverfahren sowie eine entsprechende Fertigungsvor¬ richtung anzugeben. Des weiteren soll ein einfacher zu fertigendes Blechteil angegeben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren ge¬ löst, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist: a) Einbringen von Taschenbereichen in Bereichen einer Oberfläche eines ebenflächigen Blechteils, in denen keine Spanten und/oder Stringer aufgebracht werden, so dass das Blechteil dort eine geringere Dicke aufweist als in Sockelbereichen, in denen Spanten und/oder Stringer aufgebracht werden, b) Aufbringen von einem oder mehreren im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Stringern auf das ebenflächige Blechteil in erhabenen Stringer-Sockelbereichen zwischen den Taschenbereichen, c) elastisches Verformen des mit den Stringern versehenen Außenhaut-Blechteils, so dass das Blechteil die gewünschte Krümmung aufweist, d) Aufbringen von einem oder mehreren im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zu den Stringern angeordneten, dieselbe Krümmung wie das gekrümmte Blechteil aufwei¬ senden Spanten auf das gekrümmte Blechteil in erhabenen Spanten-Sockelbereichen zwi¬ schen den Taschenbereichen, so dass das Blechteil im gekrümmten Zustand verbleibt.
Eine entsprechende Fertigungsvorrichtung ist in Anspruch 11 angegeben. Ein nach dem er¬ findungsgemäßen Verfahren gefertigtes zylindrisch gekrümmtes Blechteil ist in Anspruch 12 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass es fertigungstechnisch wesentlich einfacher ist, Taschenbereiche in das Blechteil einzubringen und die Stringer auf das Blech¬ teil aufzubringen, wenn dieses ebenflächig und noch nicht gekrümmt ist. Für das Einbringen der Taschenbereiche lassen sich somit ganz andere Fertigungsverfahren verwenden, wie beispielsweise Fräsverfahren. Auch das Aufbringen der Stringer ist wesentlich einfacher, so dass auch dafür andere Fertigungsverfahren verwendet werden können. Wenn, wie erfin¬ dungsgemäß vorgesehen ist, erst danach das Blechteil gekrümmt wird, lässt sich auch eine deutlich höhere Fertigungsgenauigkeit erreichen. Zudem tritt, wenn die Stringer auf das Blechteil aufgeschweißt werden, was gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist, ein sogenannter Zeppelineffekt deutlich weniger in Erscheinung, wenn das Aufschweißen im ebenflächigen Zustand erfolgt, d.h., Verformungen des Blechteils auf der der Schwei߬ naht gegenüberliegenden Oberfläche, die zu Störungen der Aerodynamik führen können, treten in geringerem Maße auf.
Anders als bei den bekannten Verfahren, bei denen das Blechteil plastisch verformt wird, um die geforderte Krümmung zu erzielen, wird erfindungsgemäß nur eine elastische Verformung vorgenommen, beispielsweise mit geeigneten Negativ- und Positiv-Formen, die das Blechteil in der gewünschten, zylindrisch gekrümmten Lage halten, bis in einem letzten Schritt die bereits vorgekrümmten Spanten auf das Blechteil aufgebracht werden. Diese Spanten halten somit das elastisch verformte Blechteil in seiner gekrümmten Form. Die Krümmung des Blechteils ist somit wesentlich einfacher zu bewerkstelligen als bei den bekannten Verfahren, bei denen eine dauerhafte, plastische Verformung vorgenommen werden muss. Außerdem ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, anders als mit dem bekannten Verfahren, bei denen das Blechteil plastisch verformt wird, die Verformung von unterschiedlich dicken Blechbereichen möglich.
Bevorzugt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Stringer und die Spanten auf das Blechteil direkt aufgebracht werden, insbesondere durch ein thermisches Verfahren wie La¬ serschweißen, Laserlöten oder Elektronenstrahlschweißen. Auch hybride Verfahren wie z.B. Lichtbogen und Laserverfahren sind denkbar. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Blech¬ teil nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt wird; grundsätz¬ lich kann ein solches Aufschweißen jedoch bei allen anderen Fertigungsverfahren auch ver¬ wendet werden. Erfindungsgemäß wird also auf sogenannte Clips, also Verbindungsstücke zwischen Stringern und Spanten bzw. zwischen Stringern oder Spanten und Blechteil ver¬ zichtet; die Spanten und Stringer werden vielmehr direkt miteinander und direkt auf das Blechteil aufgeschweißt. Somit können viele Zwischenschritte für die Anbringung der Clips entfallen, was eine deutliche Zeitverkürzung in der Herstellung bedeutet. Außerdem führt der Wegfall der Clips zu einer Gewichtsreduzierung, da die Stringer und Spanten auch keinen speziellen Fuß zur Anbringung der Clips mehr benötigen.
Grundsätzlich können jedoch auch andere Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Löten, Kleben, Nieten, Elektronenstrahlschweißen oder sonstige Fügeverfahren eingesetzt werden. Bevorzugt wird jedoch Laserschweißen, Laserlöten oder das oben angegebene Hybridver¬ fahren eingesetzt, da diese besonders schnell und genau in der Fertigung sind. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Spanten Ausnehmungen aufweisen an Stellen, an denen sie oberhalb der Stringer verlaufen, und dass die Spanten direkt mit den Stringem verbunden werden. Die Spanten können also bei dieser Ausgestaltung auch direkt zwischen den Stringem mit dem Blechteil verbunden werden und verlaufen nicht in einem gleichmäßigen Abstand oberhalb des Blechteils und über die Stringer hinweg, wie dies bei manchen bekannten Verfahren der Fall ist. Damit wird eine Integralbauweise er¬ reicht, bei der die Spanten und die Stringer direkt, dauerhaft und ohne Clips miteinander ver¬ bunden sind, was bislang mit den bekannten Verfahren nicht erreicht werden konnte.
Bei dieser Ausgestaltung ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass die Spanten mit den durch die Ausnehmungen verlaufenden Stringem verschweißt oder verlötet werden, insbe¬ sondere am dem Stringer zuweisenden, im wesentlichen parallel zum Blechteil verlaufenden Rand einer Ausnehmung mit der diesem Rand zuweisenden Kante des Stringers. Falls aus Festigkeitsgründen erforderlich, lässt sich die Naht zwischen Stringer und Spant auch fort¬ setzen, bis maximal der Fuß des Stringers erreicht ist. Die vorzugsweise zum Schweißen verwendeten Verfahren, nämlich Laserschweißen, Laserhybridschweißen und Schutzgas¬ schweißen, weisen eine höhere Spaltüberbrückbarkeit auf, so dass auch ein größerer, bis¬ lang nicht überbrückbarer Spalt zwischen Stringer und Spant im Bereich der Ausnehmung überbrückt werden und der Stringer mit dem Spant dort verschweißt werden kann.
Um eine besonders große Fertigungs- und Positionierungsgenauigkeit zu erzielen und um zu erreichen, dass die auf einem Blechteil aufgebrachten Stringer und Spanten passgenau zu den Stringem und Spanten benachbarter Blechteile bei dem Zusammensetzen der Außen¬ haut des Flugkörpers zusammenpassen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die erhabenen So¬ ckelbereiche zwischen den Taschenbereichen wenigstens teilweise eine Nut aufweisen zum Einbringen einer Kante der dort aufzubringenden Spanten bzw. Stringer. Diese Nuten kön¬ nen durchgehend oder auch nur abschnittsweise erfolgen und dienen als Positionierungshilfe bei dem Aufbringen der Stringer bzw. Spanten. Außerdem kann die Nut vorteilhaft sein bei der Verwendung eines Laser(-hybrid-)schweißverfahrens.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Nut sind in den Ansprüchen 6 und 8 angegeben. Durch entsprechend ausgestaltete Nuten kann ein Ausgleich von Toleranzspielen erfolgen. Die Nuten können auch mit Zusatzdraht aufgefüllt werden, um eine gleichmäßige Elementever¬ teilung in die Tiefe zu bewirken. Ferner können die Nuten benutzt werden zur Beeinflussung des thermischen Verhaltens. Die konkrete Ausgestaltung der Nut, ggf. im Zusammenhang mit einer entsprechenden Aus¬ gestaltung der in die Nut einzubringenden Kante des Spants bzw. Stringers, ermöglicht es des weiteren, den Anstellwinkel der Laserköpfe zum Schweißen in geeigneter Weise zu ver¬ ändern. So kann beispielsweise mittels einer trichterförmigen Nut und angespitzten Kanten erreicht werden, dass die Laserköpfe beim Laserschweißen schräger (senkrechter zum Au¬ ßenhaut-Blechteil) angestellt werden können. Bei anderen Nuten kann dagegen ein flache¬ res Anstellen der Laserköpfe erreicht werden, was sich z.B. für das Einseitenschweißen als vorteilhaft erweist. Bei manchen Ausgestaltungen von Nuten kann ein Zusatzdraht völlig ent¬ fallen. Schließlich kann auch ein verbessertes Ermüdungsverhalten erreicht werden.
Das Aufbringen eines Spants erfolgt gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung mit folgenden Schritten: d1) Auflegen des Spantes auf den durch die Ausnehmung verlaufenden Stringer und Ein¬ bringen einer Kante des Spants in die im entsprechenden Spanten-Sockelbereich vorgese¬ hene Nut, d2) Verschweißen oder Verlöten der in die Nut eingebrachten Kante des Spants mit dem Spanten-Sockelbereich und d3) Verschweißen oder Verlöten des dem Stringer zuweisenden, im wesentlichen parallel zum Blechteil verlaufenden Randes einer Ausnehmung des Spants mit der diesem Rand zuweisenden Kante des durch die Ausnehmung verlaufenden Stringers.
Dabei entsteht eine sogenannte Doppelpassung. Die Nut, in die ein Spant eingebracht wird, weist etwas Luft auf, wenn der Spant auf die in der Ausnehmung darunter liegenden Stringer aufgelegt wird, so dass in jedem Fall verhindert wird, dass an der Schweißnaht zwischen Stringer und Spant in dieser Ausnehmung ein Luftspalt verbleibt. Damit ist die Doppelpas¬ sung aufgehoben. Gegebenenfalls kann ein in den Nuten verbleibender Luftspalt mit zusätz¬ lichem Material (z.B. Lot) vor oder beim Verschweißen - u.a. auch durch Hybridverfahren - aufgefüllt werden. Mit dieser Ausgestaltung kann eine besonders zuverlässige Verbindung zwischen Stringer und Spant erreicht werden. In einer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass in Schritt d3 bis zum Fuß des Stringers weiterführend geschweißt oder gelötet wird.
Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass die Taschenbereiche Nuten sind, insbesondere durch ein Fräsverfahren, insbesondere ein High-Speed-Fräsverfahren, in Bereiche der Oberfläche des ebenen flächigen Blechteils eingebrachte Nuten. Eine entsprechende Fertigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in An¬ spruch 11 angegeben. Diese kann wesentlich einfacher ausgestaltet sein als bekannte Ferti¬ gungsvorrichtungen, da ja die Fertigungsschritte teilweise noch mit dem ebenflächigen Blechteil erfolgen. Die Taschenbereiche können somit beispielsweise mittels einer geeigne¬ ten Fräsvorrichtung eingebracht werden. Selbstverständlich können aber auch, wie bei dem bekannten Verfahren, chemisch abtragende Verfahren eingesetzt werden. Das Aufbringen der Stringer und Spanten erfolgt bevorzugt durch Schweißvorrichtungen, insbesondere La¬ serschweißvorrichtungen. Zum elastischen Verformen des mit den Stringern versehenen Blechteils zur Einbringung der gewünschten Krümmung können beispielsweise Negativ- Formen verwendet werden, in die das ebenflächige Blechteil eingelegt wird, auf das dann mit einer entsprechenden Positiv-Form gedrückt und somit gegen die Negativ-Form gepresst wird. In diesem Zustand wird das Blechteil ggf. mit geeigneten Klemmmitteln festgehalten, bis die (kreisförmig) gekrümmten Spanten aufgebracht sind, die das Blechteil dann, bei¬ spielsweise durch Fügen mit dem Laserstrahl in seiner gekrümmten Form festhalten.
Eine ähnliche Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 100 05 348 A1 im Zusammenhang mit der Fertigung von Nasenstrukturen für aerodynamische Flächen beschrieben. Hinzuweisen ist insbesondere auf die dort in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Maßnahmen zur Einbringen der Krümmung in die Nase. Derartige Mittel können auch bei dem erfindungsgemäßen Ver¬ fahren eingesetzt werden.
Für die bekannten Blechteile werden zwar teilweise auch Schweißverfahren verwendet, es sind jedoch immer Clips zur indirekten Verbindung zwischen Stringern und Spanten, zwi¬ schen Stringern und Blechteil und/oder zwischen Spanten und Blechteil vorgesehen. Um fertigungstechnisch ein Blechteil eines Flugkörpers einfacher herstellen zu können, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Stringer und Spanten auf das Blechteil, insbe¬ sondere durch Laserschweißen, Laserlöten oder durch ein Laserhybridverfahren, direkt auf¬ zuschweißen. Ein entsprechendes zylindrisch gekrümmtes Blechteil ist in Anspruch 10 an¬ gegeben. Dieses kann natürlich, wie oben bezüglich des Fertigungsverfahrens und der Ferti¬ gungsvorrichtung angegeben, in entsprechender Weise vorteilhaft weitergebildet sein. Ins¬ besondere ist ein solches Blechteil ein Blechteil eines Flugkörpers, insbesondere des Rump¬ fes, des Leitwerks oder der Flügelnase eines Flugzeugs. Ferner werden solche Blechteile im Transportwesen als Leichtbaukomponenten, beispielsweise für Schalen, eingesetzt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein bekanntes Außenhaut-Blechteil des Rumpfes eines Flugzeugs in Nietkon¬ struktion, Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Außenhaut-Blechteil des Rumpfes eines Flugzeugs in
Schweißkonstruktion, Fig. 3 bis 8 unterschiedliche Ausgestaltungen von erfindungsgemäß verwendeten Nuten zum Aufnehmen von Stringern bzw. Spanten.
Figur 1 zeigt ein bekanntes, mit Spanten und Stringern versehenes Außenhaut-Blechteil 10 des Rumpfes eines Flugzeugs, das nach einem bekannten Fertigungsverfahren hergestellt wurde. Zu erkennen ist die Krümmung des Außenhaut-Blechteils 10, die der Krümmung des Rumpfes des Flugzeugs entspricht. Zu erkennen sind weiter zwei parallel zueinander und in Längsrichtung des Rumpfes des Flugzeugs verlaufende Stringer 11 sowie ein quer dazu verlaufender Spant 12, der dieselbe Krümmung aufweist wie das Außenhaut-Blechteil 10. Die Stringer 11 sind direkt auf das Außenhaut-Blechteil 10 aufgebracht, beispielsweise wie im gezeigten Fall aufgenietet. Der Spant 12 ist ebenfalls in Teilbereichen direkt auf das Au¬ ßenhaut-Blechteil 10 aufgenietet. In anderen Bereichen, in denen der Spant 12 über die Stringer 11 führt, weist der Spant 12 Ausnehmungen 13 auf, durch die die Stringer 11 jeweils hindurchführen. An diesen Ausnehmungen ist der Spant 12 indirekt mit den Stringern 11 ver¬ bunden mittels sogenannter Clips 14, die jeweils an dem Spant 12 bzw. den Stringern 11 angenietet sind.
Die Herstellung eines derartigen Außenhaut-Blechteils 10 erfolgt in der Reihenfolge, dass zunächst das reine Außenhaut-Blechteil, das sich noch in ebenflächigem Zustand befindet, plastisch gekrümmt wird, so dass die Krümmung dauerhaft in den Außenhaut-Blechteil 10 verbleibt. Dies kann beispielsweise mittels eines Streckziehverfahrens erfolgen. Danach werden die Stringer 11 und danach schließlich der Spant 12 aufgebracht. Dieses Aufbringen der Stringer 11 und des Spants 12 auf das gekrümmte Außenhaut-Blechteil ist jedoch ferti¬ gungstechnisch nicht optimal und kann zu Ungenauigkeiten führen, so dass beim Zusam¬ mensetzen mehrerer Außenhaut-Blechteile Stringer und/oder Spanten möglicherweise nicht exakt aneinander stoßen und deren Position zuweilen im Nachhinein mechanisch korrigiert werden muss. Auch wenn statt eines Nietverfahrens andere Verfahren zum Anbringen der Stringer und/oder Spanten benutzt werden, wie beispielsweise Schweißen, Kleben oder Lö¬ ten, lassen sich Fertigungsprobleme nicht vollständig vermeiden. So gibt es beispielsweise Schwierigkeiten bei der Form- und Maßhaltigkeit. Ferner treten bei bekannten Verfahren auch erhöhte Eigenspannungen in dem Blechteil auf, die bevorzugt vermieden werden sol¬ len.
Ein erfindungsgemäßes, mit Spanten und Stringern versehenes Außenhaut-Blechteil 20 des Rumpfes eines Flugzeugs, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, ist in Figur 2 gezeigt. Auch bei dieser Ausgestaltung sind zwei parallel zueinander angeord¬ nete, in Längsrichtung des Rumpfes verlaufende Stringer 21 und ein quer dazu verlaufender Spant 22 auf dem Außenhaut-Blechteil 20 direkt angebracht, im gezeigten Fall aufge¬ schweißt. In Bereichen oberhalb der Stringer 21 weist der Spant 22 ebenfalls Ausnehmun¬ gen 23 auf. Außerdem weist das Aυßenhaut-Blechteil 20 ebenfalls eine Krümmung auf, die der Krümmung des Rumpfes des Flugzeugs entspricht.
Anders als das in Figur 1 gezeigte Außenhaut-Blechteil 10 wird das in Figur 2 gezeigte erfin¬ dungsgemäße Außenhaut-Blechteil 20 hergestellt, indem zunächst in das noch ebenflächige Außenhaut-Blechteil 20 sogenannte Taschenbereiche 24 eingebracht werden in Bereichen, in denen weder Stringer 21 noch der Spant 22 auf das Außenhaut-Blechteil 20 aufgebracht werden. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines Fräsverfahrens, kann jedoch auch mit ande¬ ren Verfahren, beispielsweise durch ein chemisches Ätzverfahren erfolgen. In diesen Ta¬ schenbereichen 24 weist das Außenhaut-Blechteil 20 somit eine geringere Dicke auf als in den verbleibenden sogenannten Sockelbereichen, nämlich den Stringer-Sockelbereichen 25, in welche die Stringer 21 angeordnet werden, und dem Spanten-Sockelbereich 26, in wel¬ chem später der Spant 22 angeordnet wird.
Danach werden, ebenfalls noch in ebenflächigem Zustand des Außenhaut-Blechteils 20, die Stringer 21 in den Stringer-Sockelbereichen 25 aufgebracht, in vorliegendem Beispiel durch Laserschweißen aufgeschweißt. Dazu ist in den Stringer-Sockelbereichen 25 jeweils eine Nut 27 vorgesehen, die vor oder nach Einbringung der Taschenbereiche 24 in das Außen¬ haut-Blechteil 20 dort eingebracht, beispielsweise durch Fräsen, wurde. In diese Nut 27 wird dann die untere Kante des Stringers 21 eingefügt, so dass der Stringer exakt an der vorge¬ sehenen Position sitzt, bevor er fest mit dem Außenhaut-Blechteil 20 verbunden wird.
Wenn die Stringer 21 auf das Außenhaut-Blechteil 20 aufgebracht sind, wird dieses sodann in biegeschlaffer Richtung elastisch verformt, um die gewünschte Krümmung einzubringen. Dies kann beispielsweise mittels einer geeigneten Negativ-Form erfolgen, in die das Außen¬ haut-Blechteil 20 mittels einer Positiv-Form eingedrückt wird. In dieser mechanisch erzwun¬ genen gekrümmten Form des Außenhaut-Blechteils 20 wird dann der bereits vorgekrümmte Spant 22 in dem dafür vorgesehenen Spanten-Sockelbereich 26 aufgebracht. Um auch da¬ bei eine möglichst große Positionsgenauigkeit zu erreichen, ist in dem Spanten- Sockelbereich 26 ebenfalls eine Nut 28 vorgesehen, in die die Unterkante des Spants 22 eingefügt wird, bevor der Spant 22 fest mit dem Außenhaut-Blechteil 20 durch einen Fü- geprozess verbunden wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nicht nur die Stringer 21 bzw. der Spant 22 jeweils direkt mit dem Außenhaut-Blechteil 20 verbunden, bevorzugt verschweißt werden, sondern dass auch der Spant 22 direkt mit den Stringern 21 verbunden, bevorzugt verschweißt wird. Dies ist ebenfalls in Figur 2 anhand der Schweißnähte 29 erkennbar, die im oberen Bereich der Ausnehmungen 23 jeweils die untere, parallel zur Oberfläche des Außenhaut-Blechteils
20 verlaufende Kante der Ausnehmung 23 des Spants 22 mit der oberen Kante der Stringer
21 verbinden und auf Wunsch auch weitergeführt werden können.
Das Aufbringen des Spants 22 erfolgt erfindungsgemäß bevorzugt derart, dass der Spant 22 zunächst auf die Stringer 21 in den Ausnehmungen 23 aufgelegt wird, wobei die Unterkante in die Nut 28 eingebracht wird. Die Nut 28 ist dabei derart tief ausgestaltet, dass keinesfalls Luft zwischen Spant 22 und Stringer 21 im Bereich der Ausnehmungen 23, in dem die Schweißnähte 29 angebracht werden sollen, verbleibt, sondern dass allenfalls Luft unterhalb der Unterkante des Spants 22 innerhalb der Nut 28 verbleibt. Sodann wird der Spant 22 mit den Stringer 21 durch eine Schweißnaht 29 verbunden, vorzugsweise mittels Laserschwei¬ ßen, Laserlöten oder Hybridschweißen. Erst danach wird der Spant 22 mit dem Außenhaut- Blechteil 20 an der Schweißnaht 30, erneut vorzugsweise mittels Laserschweißen oder La¬ serlöten, verbunden.
Die Nuten 27 und 28 können durchgehend oder auch nur abschnittsweise vorgesehen sein. In einer ersten Ausgestaltung weist die Nut, wie in Figur 3a (vor dem Verschweißen) gezeigt, einen rechteckigen Querschnitt auf. Figur 3b zeigt die Schweißnaht 30, die sich nach dem Fügen ergibt. Der Vorteil hierbei ist, dass eine geringe Wärmezufuhr zum Verschweißen er¬ forderlich ist. Figur 3c zeigt eine alternative Schweißnaht 30', die sich ergibt, wenn der in Figur 3a gezeigte und mit 26' bezeichnete Spanten-Sockelbereich wesentlich schmaler ist als der originale Spanten-Sockelbereich 26, was durch die gepunktete Linie angedeutet ist. Beim Schweißen braucht dann nämlich kein zusätzliches Material, also kein Zusatzdraht, verwendet zu werden, sondern es werden die Schultern des Spanten-Sockelbereichs 26' direkt abgeschmolzen. Bei dieser Lösung ergibt sich somit auch ein geringeres Gewicht, und der Prozess wird vereinfacht.
Neben der durch die Nuten erreichbaren Positionsgenauigkeit der Stringer 21 bzw. des Spants 22 ermöglichen diese Nuten im Zusammenhang mit den Sockelbereichen ein ver¬ bessertes Verschweißen, da die Schweißeinheit(en), also beispielsweise ein zum Schweißen verwendeter Laser, nahezu senkrecht bis winkelig (z.B. bis ca. 45°) an die Schweißstelle, wie beispielhaft in Figur 3a gestrichelt für einen Laser 50 ohne integrierte Drahtzufuhr ge¬ zeigt ist, herangeführt werden kann. Die Schweißeinheit muss also nicht, wie üblich, unter einem deutlich geringeren Winkel schräg seitlich zur Schweißstelle herangeführt werden wie dies ebenfalls in Figur 3 für einen Laser 40 gezeigt ist, was zu einer deutlichen Verringerung des sogenannten Zeppelineffekts führt, also weniger Verformungen an der der Schweißstelle gegenüberliegenden Oberfläche des Außenhaut-Blechteils mit sich bringt. Weiterhin kann durch geeignete Nutausbildung der Zusatzdraht zum Fügen entfallen. Eine Verbesserung des Ermüdungsverhaltens ist ebenfalls erreichbar.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass, wie in Figur 3d gezeigt ist, insbesondere bei Strin- gern zur Anbringung in einer Nut 27 eines Stringer-Sockelbereichs 25 einen verbreiterten Fußbereich 21a aufweist, der direkt bis auf den Boden der Nut 27 aufgelegt wird. Mittels symbolisch gezeigter Laserschweißeinheiten 40 kann ein solcher Stringer in die Nut einge¬ schmolzen werden, ohne dass zusätzliches Schweißmaterial eingebracht werden muss.
Eine Ausgestaltung einer Nut 32 mit trichterförmigem Querschnitt ist in Figur 4 gezeigt. Zum Verschweißen bei einem derartigen Querschnitt wird bevorzugt zusätzliches Material, also beispielsweise Pulver, Draht oder Lot, eingebracht, was bevorzugt auch vorab erfolgt. So können beispielsweise Streifen vorab in die Nut eingelegt werden, die dann beim Schweißen mit verschmolzen werden. In der gezeigten Ausgestaltung weist die Unterkante des Spants 22 einen rechteckigen Querschnitt auf, die Unterkante kann jedoch auch keilförmig ange¬ spitzt sein (mit einem dem Winkel des Trichters der Nut 32 angepassten Winkel), um ein Schweißen mit schräg von oben angestellten Laserköpfen zu ermöglichen.
Eine weitere Ausgestaltung mit einer Negativ-Nut 33, die exemplarisch auf einem Spanten- Sockelbereich 26 gezeigt ist, ist in Figur 5a (vor dem Verschweißen) und Figur 5b (nach dem Verschweißen) gezeigt. Der Spant 22 weist dabei eine der Positiv-Nut 33, die beispielsweise als rechteckförmige Erhebung ausgebildet sein kann, korrespondierende Negativ-Nut 22a im Fußbereich auf. Bevorzugt wird in die Lücke zwischen Fußbereich des Spant 22 und Ober¬ fläche der Positiv-Nut 33 bzw. des Spanten-Sockelbereichs 26 Zusatzmaterial zum Ver¬ schweißen mit eingebracht. Mit einer solchen Ausgestaltung kann ggf. das sogenannte Da- mage-Toleranzverhalten der Verbindung verbessert und somit das Fortschreiten von Rissen besser verhindert werden. Die sich bei diesem Schweißverfahren ergebene Schweißnaht 34 ist in Figur 5b gezeigt.
Eine weitere Ausgestaltung von Nuten, die sich insbesondere zum Verschweißen von Strin- gern 21 eignet, ist in Figur 6 gezeigt. Dort sind in die Oberfläche des Stringer-Sockelbereichs 25 zwei parallel, rillenförmig verlaufende Nuten 35 eingebracht, in die entsprechende Vor¬ sprünge 21b im Fußbereich des Stringers 21 eingreifen. Eine derartige Ausgestaltung ist zur 07783
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Erzielung geringer Toleranzabweichungen geeignet. Dabei ergibt sich auch nur ein geringer Materialabtrag, und dieses Verfahren eignet sich auch für Lötverfahren.
Eine weitere Ausgestaltung, die sich ebenfalls bevorzugt zum Anbringen von Stringem eig¬ net, ist in Figur 7a gezeigt. Dabei ist die Oberfläche des Stringer-Sockelbereichs 25 stufen¬ förmig mit einer Stufe 36 ausgebildet. Eine entsprechende Stufe 21b weist der Fuß des Stringers 21 auf. In einem zwischen Fuß des Stringers 21 und Oberfläche des Stringer- Sockelbereichs 25 verbleibenden Spalt kann zum Löten oder Schweißen zusätzliches Mate¬ rial 45 eingebracht werden, so dass nach dem Löten bzw. Schweißen kein Spalt mehr ver¬ bleibt. Es muss hierbei nicht beidseitig geschweißt/gelötet werden, sondern es kann auch nur einseitig in Position I oder Il gelötet werden. Über Spannvorrichtungen (z.B. Druckrollen) kann der Spalt auf Null gesetzt werden, wie dies in Figur 7b gezeigt ist.
Figur 8 zeigt eine Ausgestaltung, bei der zwischen Oberseite des Stringers 21 und Untersei¬ te des darüber verlaufenden Spants 22 ein Luftspalt 60 verbleibt, bei der also der Stringer 21 vollständig in die Nut in dem zugehörigen Stringer-Sockelbereich 25 eingesetzt ist. Zum Ver¬ binden des Stringers 21 mit dem Spant 22 wird deshalb bevorzugt Zusatzmaterial (verfah¬ rensabhängig) eingefügt. Eine derartige Ausgestaltung des Fügeverfahrens erlaubt die Ü- berbrückung dieses Spalts 60. Probleme der weiter oben beschriebenen Doppelpassung können somit durch ein geeignetes Hybridschweißverfahren, z.B. MIG+Laser, oder durch ein Schutzgasverfahren allein mit geregelter Drahtzufuhr behoben werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zur Herstellung von Rumpfteilen eines Flugzeugs verwendet. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch verwendet werden im Transportwesen für Leichtbaukomponenten, wie beispielsweise Scha¬ len, oder auch zur Herstellung von Außenhaut-Blechteilen für Flügelnasen oder Leitwerke bei Flugzeugen.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zur Fertigung eines mit Spanten und Stringern versehenen zylindrisch ge¬ krümmten Blechteils, insbesondere eines Außenhaut-Blechteils eines Flugkörpers, mit den Schritten: a) Einbringen von Taschenbereichen in Bereichen einer Oberfläche eines ebenflächigen Blechteils, in denen keine Spanten und/oder Stringer aufgebracht werden, so dass das Blechteil dort eine geringere Dicke aufweist als in Sockelbereichen, in denen Spanten und/oder Stringer aufgebracht werden, b) Aufbringen von einem oder mehreren im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Stringern auf das ebenflächige Blechteil in erhabenen Stringer-Sockelbereichen zwischen den Taschenbereichen, c) elastisches Verformen des mit den Stringern versehenen Außenhaut-Blechteils, so dass das Blechteil die gewünschte Krümmung aufweist, d) Aufbringen von einem oder mehreren im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zu den Stringern angeordneten, dieselbe Krümmung wie das gekrümmte Blechteil aufwei¬ senden Spanten auf das gekrümmte Blechteil in erhabenen Spanten-Sockelbereichen zwi¬ schen den Taschenbereichen, so dass das Blechteil im gekrümmten Zustand verbleibt.
2. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1 , zur Fertigung eines mit Spanten und Strin¬ gern versehenen zylindrisch gekrümmten Blechteils eines Flugkörpers, insbesondere eines Außenhaut-Blechteils eines Flugkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Stringer und die Spanten auf das Blechteil direkt aufge¬ bracht werden, insbesondere durch ein thermisches Verfahren wie das Laserschweißen, Laserlöten, Laserhybridschweißen oder Elektronenstrahlschweißen aufgeschweißt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanten Ausnehmungen aufweisen an Stellen, an denen sie oberhalb der Stringer verlaufen, und dass die Spanten direkt mit den Stringern verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanten mit den durch die Ausnehmungen verlaufenden Stringern verschweißt oder verlötet werden, insbesondere am dem Stringer zuweisenden, im wesentlichen parallel zum Blechteil verlaufenden Rand einer Ausnehmung mit der diesem Rand zuweisenden Kante des Stringers.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabenen Sockelbereiche zwischen den Taschenberei¬ chen wenigstens teilweise eine Nut aufweisen zum Einbringen einer Kante der dort aufzu¬ bringenden Spanten bzw. Stringer.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut einen trichterförmigen Querschnitt aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Einbringen in die Nut vorgesehene Kante der Span¬ ten bzw. Stringer entsprechend keilförmig angespitzt ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Negativ-Nuten auf dem Blechteil aufge¬ bracht werden, die von entsprechenden Positiv-Nuten der dort aufzubringenden Spanten bzw. Stringer umschlossen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen eines Spants mit folgenden Schritten erfolgt: d1 ) Auflegen des Spantes auf den durch die Ausnehmung verlaufenden Stringer und Ein¬ bringen einer Kante des Spants in die im entsprechenden Spanten-Sockelbereich vorgese¬ hene Nut, d2) Verschweißen oder Verlöten der in die Nut eingebrachten Kante des Spants mit dem Spanten-Sockelbereich und d3) Verschweißen oder Verlöten des dem Stringer zuweisenden, im wesentlichen parallel zum Blechteil verlaufenden Randes einer Ausnehmung des Spants mit der diesem Rand zuweisenden Kante des durch die Ausnehmung verlaufenden Stringers.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschenbereiche Nuten sind, insbesondere durch ein Fräsverfahren, insbesondere ein High-Speed-Fräsverfahren, in Bereiche der Oberfläche des ebenen flächigen Blechteils eingebrachte Nuten.
11. Vorrichtung zur Fertigung eines mit Spanten und Stringern versehenen zylindrisch ge¬ krümmten Blechteils, insbesondere eines Außenhaut-Blechteils eines Flugkörpers, mit: a) Mitteln zum Einbringen von Taschenbereichen in Bereichen einer Oberfläche eines eben¬ flächigen Blechteils, in denen keine Spanten und/oder Stringer aufgebracht werden, so dass das Blechteil dort eine geringere Dicke aufweist als in Sockelbereichen, in denen Spanten und/oder Stringer aufgebracht werden, b) Mitteln zum Aufbringen von einem oder mehreren im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Stringem auf das ebenflächige Blechteil in erhabenen Stringer- Sockelbereichen zwischen den Taschenbereichen, c) Mitteln zum elastischen Verformen des mit den Stringem versehenen Außenhaut- Blechteils, so dass das Blechteil die gewünschte Krümmung aufweist, d) Mitteln zum Aufbringen von einem oder mehreren im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zu den Stringem angeordneten, dieselbe Krümmung wie das gekrümmte Blechteil aufweisenden Spanten auf das gekrümmte Blechteil in erhabenen Spanten-Sockelbereichen zwischen den Taschenbereichen, so dass das Blechteil im gekrümmten Zustand verbleibt.
12. Zylindrisch gekrümmtes Blechteil, wobei auf das gekrümmte Außenhaut-Blechteil in erhabenen Sockelbereichen zwischen Taschenbereichen, in denen das Außenhaut-Blechteil eine geringere Dicke aufweist als in den Sockelbereichen, ein oder mehrere im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Stringer und ein oder mehrere im wesentlichen parallel zu¬ einander und senkrecht zu den Stringem angeordnete Spanten aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stringer und die Spanten auf das Blechteil direkt aufge¬ bracht sind, insbesondere durch ein thermisches Verfahren wie Laserschweißen, Laserlöten, Laserhybridschweißen oder Elektronenstrahlschweißen aufgeschweißt sind.
13. Blechteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil ein Außenhaut-Blechteil eines Flugkörpers, ins¬ besondere des Rumpfes, des Leitwerks oder der Flügelnase eines Flugzeugs, ist.
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