Fertigungstechnik im Flugzeugbau (Referate)

HAW - Flugzeugbau - Professor Lange

HAW - Flugzeugbau - Professor Lange


Kartei Details

Karten 76
Sprache Deutsch
Kategorie Technik
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 09.12.2016 / 07.12.2019
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Polymerisationsverfahren

"Kunststoffe sind makromolekulare organische Verbindungen", aber was sind Makromoleküle?

Makromoleküle sind kettenförmige Verbindungen aus Monomeren, begründet durch
das Bestreben der Kohlenstoffatome in eine stabilere Kette zu gelangen → Polymere

Polymerisationsverfahren

Was ist Polymerisation?

Makromoleküle sind kettenförmige Verbindungen aus Monomeren, begründet durch
das Bestreben der Kohlenstoffatome in eine stabilere Kette zu gelangen → Polymere
Diese Verkettung wird als Polymerisation bezeichnet

Polymerisationsverfahren

Welche drei Formen der Polymerisation gibt es und wodurch zeichnen sie sich aus?

• Additionspolymerisation als Kettenreaktion (Polymerisation) ist die Verknüpfung gleicher Monomermoleküle zu Polymermolekülen
• Additionspolymerisation als Stufenreaktion (Polyaddition) ist die Verknüpfung min. zwei unterschiedlicher Monomermoleküle zu Polymermolekülen
• Kondensationspolymerisation (Polykondensation) ist die Verknüpfung min. zwei unterschiedlicher Monomeren unter Abscheidung eines Spaltproduktes (Kondensats)

Polymerisationsverfahren

Wie werden Kunststoffe unterteilt und wodurch zeichnen sie sich aus?

• Plastomere (=Thermoplaste) lassen sich in bestimmten Temperaturbereichen immer wieder verformen und sind daher schmelzbar und schweißbar. Zwischen den Molekülen wirken Sekundärbindungen (Nebenvalenzbindungen) und mechan. Kräfte, die bei hohen Temperaturen überwunden werden können.
• Duromere (=Duroplaste) können nach ihrer Aushärtung nicht wieder plastisch verformt werden, ausgenommen im Zwischenstadium als Vorpolymer. Zwischen den Polymerketten besteht eine feste chem. Bindung, die das Duromer thermisch stabil macht. Sie sind stark vernetzt. Beispiel: Kunstharze
• Elastomere sind in einem großen Temperaturbereich gummielastisch verformbar aber nur in dem Herstellstadium plastisch verformbar. Begründet ist dies durch eine unvollständige Vernetzung.

Nieten

Nennen Sie die wesentlichen Unterschiede zwischen Kalt- und Warmnieten

Kaltnieten

 

  • Bohrung wird durch Stauchung in Achsrichtung ausgefüllt
  • geringer Reibschluss
  • werden im Flugzeugbau angewendet
  • Lochdurchmesser kleiner 8mm

Warmnieten

  • wird im hellrotwarmen Zustand geschlagen
  • beim Erkalten schrumpft Schaft, dadurch entstehen Zugkräfte zwischen Setz- und Schließkopf
  • Lochdurchmesser größer 8mm

Nieten

Nennen Sie je zwei Vor-und Nachteile des Nietens.

Voteile:

  • Es wird keine Gewinde eingebracht
  • Keine ungünstige Werkstoffbeeinflussungen
  • Kein verziehen der Bauteile
  • Ungleichartige Werkstoffe lassen sich verbinden

Nachteile:

  • Die Verbindung ist nicht zerstörungsfrei zu lösen
  • Durch Bohrungen werden die Bauteile geschwächt
  • in der Fertigung kostenintensiver als Schweißen
  • Bauteile müssen überlappt oder mit Laschen verbunden werden

Nieten

Welchen Beanspruchungen müssen die zwei unterschiedlichen Köpfe im Hi-Lok Passniet wiederstehen?

Kleiner Kopf =Scherbeanspruchung

Großer Kopf = Scher- und Zugbeanspruchung

Nieten

Wie wird ein Hi-Lok Passniet eingesetzt?

  1. Hi-Lok einschlagen
  2. Collar aufdrehen
  3. Collar abziehen

Nieten

Beschriften Sie die Zeichnung

  1. Bolzen
  2. Zugteil
  3. Klemmlänge
  4. Sollbruchstelle
  5. Schließring (Collar)
  6. Für Scherbeanspruchung
  7. Für Zug- und Scherbeanspruchung

Nieten

Wie wird ein Lockbolt Passniet eingebaut?

  1. Passbolzen von Hand einsetzen
  2. Aufsetzen der Einziehpistole
  3. Einziehen des Bolzens mit dem Werkzeug (nicht für engen Presssitz)
  4. Formen des Schließringes
  5. Abreißen des Zugteils an der Sollbruchstelle und Auswerfen des Zugteils

Nieten

Wodurch zeichnen sich Taper-Lok Passniete aus und wann werden diese eingesetzt?

Der Schaft ist konisch mit Übermaß, wordurch eine Druckspannung erzeugt wird, um die Ermüdungsfestigkeit zu erhöhen.

Der Taper-Lok Passniet wird verwendet zur Übertragung von hohen Zug und Scherkräften (Flügelanschluss)

Nieten

Was sind die wesentlichen Unterschiede zwischen Hi-Lok, Lockbolt und Taper-Lok?

  • Hi-Lok: Collar hat eine Sollbruchstelle
  • Lockbolt: Die Nieten sind mit Sollbruchstelle versehen
  • Taper-Lok: Beim entfernen der Verbindung wird auch das Bauteil zerstört

Fertigung von Fahrwerken

Aus welchen Materialien bestehen:

  • Fahrwerk
  • Reifen
  • Felge
  • Bremsscheibe

Fahrwerk:

Aluminium, Stahl, Titan, vereinzelt Verbundwerkstoffe
300M
HP 9-4-30
AF1410
AerMet 100

Reifen:

Gummi (Kautschuk)
Kunstfasern (Nylon, Aramid, Kevlar)
Stahl

Felge:

Aluminiumlegierung (z.B. 2014-T6)

Bremsen:

Carbon/Stahl – Bremsscheiben
Aluminium – Kolbengehäuse
Stahl/Titan – Torsionsrohr, Hitzeschild

Fertigung von Fahrwerken

Wozu dient das Cadmiumbad?

Korrosionsschutz

Fertigung von Fahrwerken

Aus welchen vier Hauptkomponenten besteht ein Flugzeugreifen, wozu dienen diese?

1. Futter – Kunstkautschuk – Dichtigkeit

2. Mantelschicht mit Verstärker – Stahl – Reifensitz auf der Felge

3. Seitenwände – Gummi – Schutz vor seitlichen Beschädigungen

4. Lauffläche – Kontakt zur Straße

Fertigung von Fahrwerken

Wie wird ein Reifen Vulkanisiert? Was passiert bei diesem Prozess?

Rohling wird in eine Heizform gelegt. Die Membran wird mit heißem unter hohem Druck befindlichen Wasser beanschlagt.

im Thermoplast werden Doppelbindungen aufgebrochen, es entstehen Schwefelbindungen zwischen den Molekülketten -> Elastomer

 

Fertigung von Fahrwerken

Wie wird CFC gefertigt?

Kurze Kohlenstofffaserstränge werden mit einem Kunstharz getränkt und geformt. Daraufhin werden sie verpresst und ausgehärtet. Bei hohen Temperaturen carbonisiert und graphitisiert man den Faserverbund. Durch die erste Carbonisierung kann bis zu 40% der Matrixmasse reduziert werden → mehrfache Wiederholung.

Fertigung von Fahrwerken

Was sind die Vor- und Nachteile von CFC?

Vor- und Nachteile von Kohlenstofffaser verstärktem Kohlenstoff (CFC)

Vorteile:

  • hohe spezifische Festigkeit
  • hohe spezifische Steifigkeit
  • Temperaturbeständig (bis zu 3000°C)
  • hohe Temperaturwechselfestigkeit
  • Gewichtsersparnis gegenüber Stahlbremsscheiben

Nachteile:

  • Scherempfindlich
  • hohe Herstellungskosten
  • lange Produktionsdauer

Schweißverfahren im Flugzeugbau

Wie wird der Begriff des Schweißes laut DIN 1910-100 definiert?

  • unlösbare Verbindung von Bauteilen
  • Anwendung vonWäreme und/oder Druck
  • mit oder ohne Schweißzusatzstoffen
  • Energie wird von Außen zugeführt
  • Fügeprozess von zwei oder mehr Teilen

Schweißverfahren im Flugzeugbau

Wodurch zeichnet sich das Laserstrahlschweißen aus?

  • Laser bringt Material über die Schmelztemperatur
  • hohe Energiedichte = tiefe und dichte Nacht
  • kleine Wärmeeinflusszone = kleiner thermischer Verzug
  • Metalldampf/-plasma absorbiert Laserenergie
  • Schutzgas umspült die Schweißstelle
  • Plasmabildung wird gemindert
  • Schutz vor Oxidation, Feuchtigkeit & Verschmutzung
  • typisches Schutzgas: Argon, Helium

Schweißverfahren im Flugzeugbau

Nennen Sie je zwei Vor- und Nachteile des Laserstrahlschweißens.

Voteile:

  • hohe Schweißgeschwindigkeit
  • geringe, konzentrierte Wärmeeinleitung
  • schmale Wärmeeinflusszone
  • geringer thermischer Verzug
  • schmale, tiefe und saubere Schweißnähte
  • schwer erreichbare Stellen schweißbar
  • schweißen mit Abstand von max. 500mm möglich

Nachteile

  • hohe Investitionskosten
  • gesicherter Arbeitsraum nötig
  • nur kleine Spaltbreite möglich

Schweißverfahren im Flugzeugbau

Wodurch kennzeichnetet sich das Rührreibschweißen?

  • oder: Reibrührschweißen
  • gehört zu den Pressschweißverfahren
  • besonders geeignet für Leichtmetalle
  • mechanischer Schweißprozess
  • gut automatisierbar
  • rotierendes, profiliertes Werkstück wird in den Stoß gepresst
  • Reibung erhitzt das Metall bis kurz unter die Solidustemperatur
  • Fließspannung sinkt im Fügebereich
  • plastische Umformung und Vermischung der Bauteile
  • Rotationsbewegung + Vorschub

Schweißverfahren im Flugzeugbau

Nennen Sie je zwei Vor- und Nachteile des Rphrreibschweißens

Vorteile

  • Prozesstemperatur unter dem Schmelzpunkt
  • keine nachteiligen Gefügeänderungen
  • Riss- und porenbildung bleibt aus
  • hohe reproduzierbarkeit und Automatisierbarkeit
  • Festigkeit des Ausgangswerkstoffes erreichbar
  • geringer thermischer Verzug
  • Umwelt- und Mitarbeiterschonender Prozess

Nachteile:

  • hohe Prozesskräfte nötig
  • stabile Spanntechnik nötig
  • keine schwer erreichbaren Stellen schweißbar
  • Werkzeugverschleiß hoch
  • nicht alle Verbindungsstöße möglich
  • Endlochproblematik

Kunststoffverarbeitung

Was sind die wichtigsten Urformverfahren? Nennen Sie 3.

  • Spritzgieße
  • Extrusion
  • Kalandieren
  • Pressen
  • Schäumen
  • Blasformen

Kunststoffverarbeitung

Wodurch zeichnet sich das Spritzgießen aus?

  • Granulat wird durch Reibungswärme plastifiziert (aufgeschmolzen)
  • Aus Plastifiziergerät in Hohlraum
  • Verdichten und kühlen
  • Automatisches Auswerfen des Werkstücks
  • Hohe Stückzahl von komplizierten Formteilen
  • Hohe Stückkosten für Formwerkzeuge

Kunststoffverarbeitung

Was ist beim Spritzgießen von Thermoplasten zu berücksichtigen?

  • Geschlossenes Werkzeug wird durch die Spritzeinheit der Spritzgießmaschine befüllt
  • Temperierung nötig (Auswerfen erst nach der Erstarrung)

Kunststoffverarbeitung

Welche Oberflächenbehandlungsverfahren für thermoplastische Kunststoffe gibt es? Nennen Sie drei.

  • Bedrucken/ Kennzeichnung
  • IMD In-Mould-Decoratio
  • Lasermarkierung
  • Lackierung
  • Verchromung oder Metallisierung

Pullvermetallurgie

Was umfasst das Gebiet der Pulvermetallurgie?

Herstellen von metallischem Pulver und Herstellen von Bauteilen aus Pulver

Pulvermetallurgie

Wann verwendet man die Pulvermetallurgie?

  • Herstellbarkeit von Formen mit engen Toleranzen
  • Erzeugen von Werkstoffen mit spezifischen Eigenschaften
  • sehr gute Werkstoffausnutzung und geringer Energiebedarf
  • einbaufertige Ausformung

Pulvermetallurgie

Was ist das Ziel der Formgebung und Nennen Sie zwei Verfahren?

Erzeugen eines Presskörpers (Grünling), der gerade fest genug ist um nicht von alleine auseinander zu fallen

- Matritzenpressen

- Isostatisches Pressen

Pulvermetallurgie

Welche zwei Arten des Pressens gibt es und wodurch zeichnen sich diese aus?

- einseitiges Pressen: nur der Oberstempel wird zum Verdichten des Pulvers in die Matrize gefahren (Nachteil: Dichteunterschied)

- zweiseitiges Pressen: Ober- und Unterstempel werden zum Verdichten des Pulvers in die Matrize gefahren (Dichteunterschied geringer)

Pulvermetallurgie

Wodurch zeichnet sich das Isostatische Pressen aus? Was ist der Vorteil dieser Pressart?

Metallpulver wird in eine flexible Form gegeben und in einer Druckkammer allseitig durch den Pressdruck über das Druckmedium bedruckt

-> Vorteil: gleichmäßige Verdichtung

Pulvermetallurgie

Was ist Sintern?

  • eine Wärmebehandlung des Grünlings bei ca. 80% der Schmelztemperatur
  • Erzeugung eines neuen Gefüges mit angestrebten Festigkeitswerten durch initiierte Diffusionsprozesse im Ofen

Pulvermetallurgie

Wozu dient die Nachbearbeitung?

  • geometrische Genauigkeit erhöhen durch das Kalibrieren
  • lokale Dichteerhöhung
  • globale Dichteerhöhung

Pulvermetallurgie

Nennen sie zwei Anwendungsbeispiele.

  • Verdichterschaufeln
  • Bremsscheiben
  • passive Kühlelemente (Wärmesenken) in der Luftfahrtelektronik

Pulvermetallurgie

Bennen Sie die unterschiedlichen Sinterstadien.

Anfangsstadium
Mittleres Stadium
Spätstadium