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Title:
METHOD FOR REPAIRING A FIBRE COMPOSITE COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/023829
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method of repairing a defect in a fibre composite component formed from at least one fibre ply of a fibrous material of a fibre composite and a matrix material of the fibre composite embedding the fibrous material. The method comprises the following steps: removing the defect from the fibre composite component and forming a repair cavity in the fibre composite component, inserting at least one repair fibre layer of a fibrous material into the formed repair cavity of the fibre composite component, and curing the matrix material embedding the fibrous material of the repair fibre ply after introducing the repair fibre ply into the repair cavity of the fibre composite component. At least one repair fibre ply is introduced into the repair cavity, the ply thickness of which is smaller than the ply thickness of the fibre plies of the remaining fibre composite component.

Inventors:
HOLZHÜTER DIRK (DE)
KOSMANN JENS (DE)
KÖRWIEN THOMAS (DE)
MAIER ANTON (DE)
KRUSE-STRACK THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/072165
Publication Date:
February 11, 2021
Filing Date:
August 06, 2020
Export Citation:
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Assignee:
AIRBUS DEFENCE & SPACE GMBH (DE)
AIRBUS OPERATIONS GMBH (DE)
International Classes:
B29C73/10; B29C73/04
Domestic Patent References:
WO2017081456A12017-05-18
Foreign References:
DE102013209179A12014-11-20
EP0258596A21988-03-09
Attorney, Agent or Firm:
GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTGMBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reparieren einer Schadstelle eines Faserverbundbauteils (10), welches aus mindestens einer Faserlage (11 ) eines Fasermaterials eines Fa serverbundwerkstoffes und einem das Fasermaterial einbettenden Matrixmate rial des Faserverbundwerkstoffes gebildet ist, wobei das Verfahren die folgen den Schritte umfasst:

Entfernen der Schadstelle aus dem Faserverbundbauteil (10) und Herstel- len einer Reparaturkavität (12) in dem Faserverbundbauteil (10),

Einbringen von mindestens einer Reparaturfaserlage (13) eines Faserma terials in die hergestellte Reparaturkavität (12) des Faserverbundbauteils (10), und

Konsolidieren des das Fasermaterial der Reparaturfaserlage (13) einbet- tenden Matrixmaterials nach dem Einbringen der Reparaturfaserlage (13) in die Reparaturkavität (12) des Faserverbundbauteils (10), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Reparaturfaserlage (13) in die Reparaturkavität (12) eingebracht wird, deren Lagendicke kleiner ist als die Lagendicke der Faserlagen (11) des übrigen Faserverbundbauteils (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reparaturkavi tät (12) in dem Faserverbundbauteil (10) durch Bildung einer Schäftung im Be reich der Schadstelle hergestellt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reparaturfaser lagen (13) treppenförmig in der Reparaturkavität (12) derart angeordnet wer den, dass die auf eine erste Reparaturfaserlage (13) aufgelegte zweite Repara turfaserlage (13) eine größere Ausdehnung in wenigstens eine Richtung hat als die erste Reparaturfaserlage (13).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass alle in die Reparaturkavität (12) eingebrachten Reparaturfaserlagen (13) eine Lagendicke (d2) aufweisen, die kleiner ist als die Lagendicke (di) der Faserlagen (11) des übrigen Faserverbundbauteils (10).

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass mindestens eine Reparaturfaserlage (13) mit dem Matrixmaterial vor imprägniert ist oder das vor oder nach dem Einbringen der mindestens einen Reparaturfaserlage in die hergestellte Reparaturkavität das Fasermaterial mit dem Matrixmaterial infundiert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass mindestens eine Reparaturfaserlage (13) eine Lagendicke (d2) von weniger als 80%, vorzugsweise weniger als 60%, besonders vorzugsweise von weniger als 40% der Lagendicke (di) der Faserlagen (11) des übrigen Faser verbundbauteils (10) aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass mindestens eine Reparaturfaserlage (13) eine Lagendicke (d2) von weniger als 100 g/m2, vorzugsweise weniger als 75 g/m2, besonders vorzugs weise von weniger als 50 g/m2 aufweist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Faserlagen (11) des übrigen Faserverbundbauteils (10) eine La gendicke (di) von mehr als 100 g/m2, vorzugsweise mehr als 135 g/m2 aufweist.

9. Verfahren nach einem der vorheiyenenuen «iisprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Reparaturfaserlagen (13) derart in die Reparaturkavität (12) einge bracht werden, dass die auf eine erste Reparaturfaserlage (13) aufgelegte zweite Reparaturfaserlage (13) eine von der ersten Reparaturfaserlage (13) verschiedene Hauptfaserrichtung hat.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hauptfa serrichtung durch einen Winkel von +/- 30°, +/- 45°, +/- 60° oder 90° unterschei den.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass ein oder mehrere Deckfaserlagen auf die in die Reparaturkavität ein- gebrachten Reparaturfaserlagen aufgelegt werden. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine

Deckfaserlage eine größere Ausdehnung als die Reparaturkavität in zumindest eine Richtung aufweist und/oder dass zumindest eine Deckfaserlage eine La gendicke aufweist, die kleiner oder gleich einer Reparaturfaserlage der Repara turkavität ist.

Description:
Verfahren zum Reparieren eines Faserverbundbauteils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reparieren einer Schadstelle eines Faser- Verbundbauteils, welches aus mindestens einer Faserlage eines Fasermaterials ei nes Faserverbundwerkstoffes und einem das Fasermaterial einbettenden Matrixma terial des Faserverbundwerkstoffes gebildet bzw. hergestellt ist.

Aufgrund der gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit sind Faserverbundbau- teile, die aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind, heute kaum mehr weg zudenken. Faserverbundwerkstoffe, aus denen derartige Faserverbundbauteile her gestellt werden können, weisen dabei in der Regel zwei wesentliche Hauptbestand teile auf, nämlich zum einen ein Fasermaterial und zum anderen ein das Fasermate rial einbettendes Matrixmaterial. Das Fasermaterial verleiht dem aus einem solchen Faserverbundwerkstoff hergestellten Faserverbundbauteil im Wesentlichen seine lasttragenden Eigenschaften in Richtung der Verstärkungsfaser. Durch Aushärten des das Fasermaterial einbettenden Matrixmaterials werden die Verstärkungsfasern in die vorgegebene Lastrichtung gezwungen und bilden so zusammen mit dem Mat rixmaterial eine integrale Einheit.

Nicht nur bei großskaligen bzw. großflächigen Faserverbundbauteilen werden diese aus mehreren Faserlagen des Fasermaterials schichtweise in Art eines Laminates aufgebaut, wobei die Richtungen der Verstärkungsfasern sich von Faserlage zu Fa serlage unterscheiden können. Durch den lagenförmigen Aufbau eines Faserlamina tes kann in der Bauteilebene eine isotrope Werkstoffeigenschaft angenähert werden, da die Richtung der Verstärkungsfasern nunmehr entsprechend den jeweiligen Fa serlagen variiert. Es können aber auch gezielt anisotrope Werkstoffeigenschaften de finiert werden.

Nachdem das Faserlaminat als Faserpreform aus den einzelnen Faserlagen des Fa sermaterials gebildet wurde, wird das das Fasermaterial einbettende Matrixmaterial meist unter Temperierung und Druckbeaufschlagung ausgehärtet, so dass Faserma terial und Matrixmaterial eine integrale Einheit bilden. Hierbei können trockene Fa sermaterialien verwendet werden, die zu einem späteren Zeitpunkt noch mit dem Matrixmaterial infundiert werden müssen. Es sind aber auch vorimprägnierte Faser materialien, sogenannte Prepregs, bekannt, bei denen das Matrixmaterial bereits vor der Bildung des Faserlaminats bzw. der Faserpreform in das Fasermaterial einge bracht wurde.

Bei der Verwendung von Faserverbundbauteilen an exponierten Stellen, wie bei spielsweise als Hülle für Verkehrsflugzeuge, oder auch an anderen Stellen wird es häufig notwendig, das im Betrieb befindliche Faserverbundbauteil zu reparieren, wenn es eine Schadstelle aufweist. Eine solche Schadstelle kann beispielsweise durch die Einwirkung eines Objektes auf das Faserverbundbauteil mit einer gewissen Kraft entstehen. Eine solche Schadstelle kann neben der Beschädigung der Verstär kungsfasern einer oder mehrerer Faserlagen des Faserverbundbauteils auch die Phänomene aufweisen, bei denen sich einzelne Faserlagen voneinander lösen und nicht mehr durch das ausgehärtete Matrixmaterial zusammengehalten werden.

Aus der DE 10 2011 056 088 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Reparieren ei ner Schadstelle eines Faserverbundbauteils bekannt, wobei hierbei im Bereich der Schadstelle eine Schäftung in das Faserverbundbauteil eingebracht wird, um zu nächst die beschädigten Fasermaterialien aus dem Faserverbundbauteil zu entfer nen. Anschließend werden Z-Stifte im Bereich der Schäftung eingesetzt. Um diese Z- Stifte werden nun Reparaturfaserhalbzeuge drapiert, die in die Schäftung einge- bracht und somit den beschädigten Bereich des Faserverbundbauteils ausfüllen sol len. Die Z-Stifte sollen dabei eine größtmögliche Stabilität und Steifigkeit der reparier ten Stelle erzeugen.

Ein ähnliches Reparaturverfahren ist auch aus der US 5,868,886 bekannt, bei dem im Bereich der zu reparierenden Schadstelle Z-Stifte mithilfe von Ultraschall in die bestehende Basisstruktur des Faserverbundbauteils hineingetrieben werden.

Bei der Reparatur derartiger Schadstellen durch entsprechende Reparaturfaserhalb zeuge werden in der Regel Faserhalbzeuge verwendet, die den Faserhalbzeugen, die für die Fierstellung des Faserverbundbauteils verwendet wurden, entsprechen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass hierbei große Welligkeiten an der Bauteiloberfläche entstehen und darüber hinaus die Reparaturstelle an ihrer Oberfläche meist nicht bündig abschließt, was darauf zurückzuführen ist, dass die an der Reparaturstelle eingesetzten Reparaturfaserhalbzeuge anders als bei der Fierstellung des gesamten Faserverbundbauteils nicht so mit einem Druck beaufschlagt werden können, dass das Faservolumengehalt dem Faservolumengehalt des übrigen Faserverbundbau teils entspricht. Denn durch die Verwendung eines Druckofens (Autoklaven) kann von außen bei der Fierstellung des Faserverbundbauteils ein Druck auf die Oberflä che des Faserverbundbauteils aufgeprägt werden, der zu einem Zusammenpressen der Faserlagen führt und hierdurch den Faservolumengehalt steigert. Bei der Repa ratur müssten die verwendeten Reparaturfaserhalbzeuge in gleicher oder ähnlicher Art und Weise mit einem Druck beaufschlagt werden, was angesichts der Faserver bundstruktur nur schwerlich möglich ist.

Des Weiteren hat sich gezeigt, dass durch eine große Einzellagendicke sich Rein harz- bzw. Klebstoffbereiche ausbilden, die nicht zur Festigkeit beitragen und typi scherweise Bereiche bilden, in denen es zu einem verfrühten Versagen kommt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Reparieren einer Schadstelle eines Faserverbundbauteils anzugeben, bei dem die reparierte Schadstelle eine ähnliche Festigkeit und Steifigkeit aufweist wie das übrige Faserverbundbauteil und darüber hinaus Welligkeiten an der Oberfläche der reparier ten Schadstelle sowie Aufdickungen im Bereich der Schadstelle vermieden werden können.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst. Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Reparieren einer Schadstelle eines Fa serverbundbauteils vorgeschlagen, wobei das Faserverbundbauteil aus einem Faser verbundwerkstoff hergestellt ist. Der Faserverbundwerkstoff weist gattungsgemäß ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial auf, wobei das Fasermaterial in Form von Fa sereinzellagen bereitgestellt wurde. Das Faserverbundbauteil ist demzufolge aus mindestens einer solchen Faserlage des Fasermaterials durch Aushärten des das Fasermaterial einbettenden Matrixmaterials hergestellt. In der Regel wird das Faser verbundbauteil jedoch eine Mehrzahl von Einzelfaserlagen aufweisen, die schicht weise bzw. lagenweise übereinander angeordnet werden.

Gattungsgemäß umfasst dabei das Verfahren zunächst den Schritt des Entfernens der Schadstelle aus dem Faserverbundbauteil, indem eine Reparaturkavität in dem Faserverbundbauteil hergestellt wird. Dies kann gemäß einer Ausführungsform in Form einer Schäftung erfolgen, bei der die Ränder der Reparaturkavität in Richtung Grund der Kavität abgeschrägt sind.

Anschließend wird mindestens eine Reparaturfaserlage eines Fasermaterials in die hergestellte Reparaturkavität des Faserverbundbauteils eingebracht und anschlie ßend das das Fasermaterial einbettende Matrixmaterial konsolidiert (bspw. ausge härtet). Das Matrixmaterial kann dabei dasselbe Matrixmaterial sein, welches auch zur Fierstellung des Faserverbundbauteils verwendet wurde. Denkbar ist aber auch, dass ein anderes Matrixmaterial verwendet wird, das beispielsweise bei geringeren Temperaturen aushärtet.

Das Einbringen der Reparaturfaserlagen kann bspw. durch Verwendung eines zu sätzlichen Klebstoffes erfolgen. Die Reparaturfaserlagen werden dann in die Repara turkavität eingeklebt bzw. miteinander verklebt. Der Klebstoff kann dabei gleiche Ei genschaften wie das verwendete Matrixmaterial aufweisen oder andere Eigenschaf ten, um die Reparatur an vorherrschende Bedingungen anpassen zu können. Demzufolge kann das Faserverbundbauteil an sich aus einem ersten Faserverbund werkstoff aufweisend ein erstes Fasermaterial und ein erstes Matrixmaterial herge stellt sein, während für die Reparatur ein zweiter Faserverbundwerkstoff aufweisend ein zweites Fasermaterial und ein zweites Matrixmaterial verwendet wird. Dabei kön nen das erste Matrixmaterial und das zweite Matrixmaterial gleich sein oder sich von einander unterscheiden.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass mindestens eine Reparaturfaserlage in die Reparaturkavität eingebracht wird, deren Lagendicke kleiner ist als die Lagendi cke der Faserlagen des übrigen Faserverbundbauteils. Demzufolge unterscheiden sich die Faserlagen des Faserverbundbauteils des ersten Faserverbundwerkstoffes von den Faserlagen des Fasermaterials des zweiten Faserverbundwerkstoffes hin sichtlich der Lagendicke derart, dass die Lagendicke der Reparaturfaserlagen kleiner ist als die Lagendicke des Fasermaterials des Faserverbundbauteils. Dabei können unterschiedliche Lagendicken verwendet werden. Die Reparaturfaserlagen können dabei alle die gleiche Lagendicke aufweisen, es kann nur ein Teil der Reparaturfa serlagen die gleiche Lagendicke aufweisen oder alle Reparaturfaserlagen haben eine voneinander verschiedene Lagendicke.

Aufgrund der Tatsache, dass der Lagenaufbau bei einer derartigen Reparatur inner halb der Reparaturkavität nicht mehr dem Lagenaufbau des Faserverbundbauteils im Original entspricht, kann das Reparaturpatch, welches sich innerhalb der Reparatur kavität befindet, viel genauer und flexibler an die vorherrschenden Bedingungen an gepasst werden. Es hat sich dabei gezeigt, dass durch die Verwendung von Repara turfaserlagen, deren Lagendicke kleiner ist als die Lagendicke der Faserlagen des übrigen Faserverbundbauteils, eine bessere Anpassung der Reparatursteifigkeit er reicht werden kann, ohne dass die lasttragenden Eigenschaften des gesamten Bau teils beeinträchtigt werden. An den Rändern der Reparaturkavität bilden sich nun mehr wesentlich kleinere Harznester und Klebstoffnester aus, wodurch sich eine hö here Reparatursteifigkeit ergibt.

Es hat sich des Weiteren gezeigt, dass die Oberflächenwelligkeit durch die Verwen dung von Reparaturfaserlagen mit einer geringeren Lagendicke reduziert werden kann, was sich insbesondere bei laminar umströmbaren Strömungsoberflächen be sonders vorteilhaft auswirkt. Aufgrund der reduzierten Welligkeit wird darüber hinaus die Druckfestigkeit vergrößert. Durch die Verwendung von Reparaturfaserlagen, de ren Lagendicke kleiner ist als die Lagendicke der Faserlagen, können Spannungs konzentrationen an den Ausläufern der Lagen (Original ist verschliffen, Reparatur ist diskret) reduziert werden. Denn die Reparaturkavität ist in der Regel geschäftet, wäh rend die Reparaturfaserlagen stufenförmig vorliegen. Durch die geringere Lagendi cke werden Spannungskonzentrationen aufgrund der Stufenreparatur reduziert.

Außerdem können an einer Faserlage des Faserverbundbauteils mehrere Reparatur faserlagen mit lastoptimierter Lagenorientierung angekoppelt werden, wodurch die mechanischen Eigenschaften der Reparatur verbessert werden. Die geringere Ein zelschichtdicke reduziert dabei die lokale Klebstoffbelastung und erhöht somit die Verbindungsfestigkeit. Die Schadenstoleranz ist aufgrund der größeren Interfaceflä che höher. Fertigungsbedingte Variationen in den Überlappungslängen können durch den Einsatz von Reparaturfaserlagen mit geringeren Lagendicke ausgeglichen und kompensiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Reparaturkavität in dem Faserverbundbauteil durch Bildung einer Schäftung im Bereich der Schadstelle hergestellt.

Durch die Schäftung wird eine Art konisch in Richtung Faserverbundbauteil verlau fende Reparaturkavität erzeugt, in die dann lagenweise die einzelnen Reparaturla gen eingelegt werden.

Gemäß einer Ausführungsform hierzu werden die Reparaturfaserlagen treppenförmig in der Reparaturkavität angeordnet, so dass die auf eine erste Reparaturfaserlage aufgelegte zweite Reparaturfaserlage eine größere Ausdehnung und wenigstens eine andere Richtung hat als die darunterliegende erste Reparaturfaserlage. Demzu folge bildet ein Lagenaufbau aus Reparaturfaserlagen an den Lagenenden (Lagen ausläufer) eine stufen- oder treppenförmige Geometrie, die nicht der Geometrie der Reparaturkavität entspricht. Durch die Reduzierung der Einzelschichtdicke der Repa raturfaserlagen werden die negativen Eigenschaften der stufen- oder treppenförmige Geometrie in den Randbereichen reduziert. Gemäß einer Ausführungsform sind alle in die Reparaturkavität eingebrachten Repa raturfaserlagen derart ausgebildet, dass sie eine Lagendicke aufweisen, die kleiner ist als die Lagendicke der Faserlagen des übrigen Faserverbundbauteils. Dabei kön nen unterschiedliche Lagendicken verwendet werden.

Hierdurch wird sichergestellt, dass die Anzahl der Reparaturfaserlagen in der Repa raturkavität größer ist als die Anzahl der Faserlagen des Faserverbundbauteils, die durch Herstellung der Reparaturkavität durchtränkt und somit betroffen sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Reparaturfaserlage mit einem Matrixmaterial bereits vorimprägniert. Mit anderen Worten, bei mindestens einer Reparaturfaserlage, vorzugsweise bei allen Reparaturfaserlagen, deren Lagen dicke kleiner ist als die Lagendicke der Faserlagen des übrigen Faserverbundbau teils, handelt es sich um ein sogenanntes Prepregmaterial. Denkbar ist aber auch, dass vor oder nach dem Einlegen der Reparaturfaserlagen diese mit einem Matrix material in einem Infusionsprozess infundiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform weist mindestens eine der Reparaturfaserlagen eine Lagendicke von weniger als 80 %, vorzugweise weniger als 60 %, besonders vor zugsweise von weniger als 40 %, der Lagendicke der Faserlagen des übrigen Faser verbundbauteils auf. So kann im besten Fall erreicht werden, dass einer Faserlage des Faserverbundbauteils mindestens 1 14, vorzugsweise mindestens 2 oder sogar mehr Reparaturfaserlagen zugeordnet werden oder diesen entsprechen, wodurch die Reparatursteifigkeit verbessert werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform weist mindestens eine Reparaturfaserlage, vorzug weise alle Reparaturfaserlagen, eine Lagendicke von weniger als 100 g/m 2 , vorzugs weise weniger als 75 g/m 2 und besonders vorzugsweise von weniger als 50 g/m 2 , auf.

Dem gegenüberliegend können die Faserlagen des übrigen Faserverbundbauteils gemäß einer Ausführungsform eine Lagendicke von mehr als 100 g/m 2 , vorzugs weise mehr als 135 g/m 2 , aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform werden die Reparaturfaserlagen derart in die Repara turkavität eingebracht, dass die auf eine erste Reparaturfaserlage aufgelegte zweite Reparaturfaserlage eine von der ersten Reparaturfaserlage verschiedene Hauptfa serrichtung hat. Demzufolge unterscheidet sich die Richtung der Verstärkungsfasern (Hauptfasern) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reparaturfaserlagen, so dass bei zwei aufeinanderfolgenden Reparaturfaserlagen sich die Hauptfaserrichtungen unter scheiden. Aufgrund der Tatsache, dass die Reparaturfaserlagen dünner sind als die Faserlagen des Faserverbundbauteils, werden in der Reparaturkavität demnach ei ner Faserlage mehr als eine Reparaturfaserlage zugeordnet, wobei in der Ebene ei ner Faserlage des Faserverbundbauteils in der Reparaturkavität nunmehr Reparatur faserlagen angeordnet sind, die unterschiedliche Faserrichtungen aufweisen. Hier durch wird die Festigkeit und Steifigkeit des Reparaturpatches sowie die Lastübertra gungseigenschaften innerhalb des Reparaturpatches in Bezug auf eine Faserlage deutlich verbessert. Es können aber auch zwei Reparaturfaserlagen mit der gleichen Orientierung übereinander gelegt werden.

Gemäß einer Ausführungsform hierzu können sich die Hauptfaserrichtungen durch einen Winkel von 45° oder 90° unterscheiden. Grundsätzlich können aber beliebige Winkel verwendet werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Deckfaserla gen (auch Cover Ply genannt) auf die in die Reparaturkavität eingebrachten Repara turfaserlagen aufgelegt werden. Hierdurch werden die in die Reparaturkavität einge brachten Reparaturfaserlagen durch die Deckfaserlage abgedeckt, wobei zusätzlich eine verbesserte Lastabtragung der reparierten Stelle erzielt wird.

Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der Deckfaserlagen, vorzugs weise die oberste Deckfaserlage, eine größere Ausdehnung als die Reparaturkavität in zumindest eine Richtung aufweist. Bevorzugterweise weist zumindest eine der Deckfaserlagen eine flächige Ausdehnung auf, die größer ist, als die Reparaturkavi tät an der Oberfläche des Faserverbundbauteils. Hierdurch wird sichergestellt, dass diese zumindest eine Deckfaserlage die Reparaturkavität vollständig bedeckt und da- bei insbesondere im Randbereich die Reparaturkavität überlappt. Die Reparaturfa serlagen kann dabei eine größere Fläche aufweisen, als die Reparaturkavität an der Oberfläche des Faserverbundbauteils. Dabei kann vorgesehen sein, dass dieser Ei genschaft auf alle Deckfaserlagen zutrifft.

Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass zumindest eine Deckfa serlage eine kleinere oder gleiche Lagendicke aufweist als eine der Reparaturfaser lagen in der Reparaturkavität. Bevorzugterweise weist diese Deckfaserlage eine klei nere Lagendicke auf, als sämtliche Reparaturfaserlagen in der Reparaturkavität, oder eine gleiche Lagendicke wie sämtliche Reparaturfaserlagen in der Reparaturkavität, sofern alle Reparaturfaserlagen die gleiche Lagendicke aufweisen. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Abschluss der Reparaturkavität durch die letzte Deckfaser lage einen günstigeren Einfluss auf Statik, Aerodynamik und/oder Optik hat. Dabei kann vorgesehen sein, dass diese Eigenschaft auf alle Deckfaserlagen zutrifft.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 - Schematische Darstellung eines reparierten Faserverbundbauteils.

Figur 1 zeigt ein Faserverbundbauteil 10, das zu Anschauungszwecken lediglich vier Faserlagen 11 eines Fasermaterials eines Faserverbundbauteils aufweist. Die vier Faserlagen sind dabei übereinander angeordnet und durch Aushärten eines das Fa sermaterial der Faserlagen 11 einbettenden Matrixmaterials zu einer integralen Ein heit zusammengeführt. Jede der Faserlagen 11 weist dabei eine Flauptfaserrichtung auf, die sich von Faserlage zu Faserlage unterscheiden kann, um so in der gesamten flächigen Ebene des Faserverbundbauteils 10 eine möglichst gute lasttragende Ei genschaft zu erzielen und zumindest die Eigenschaften isotroper und anisotroper Werkstoffe anzunähern.

Das Faserverbundbauteil 10 wies nun eine Beschädigung in den ersten beiden obe ren Faserlagen 11a und 11 b des Faserverbundbauteils 10 auf, so dass das Faser verbundbauteil 10 repariert werden musste. Hierfür wurde durch Entfernen der Schadstelle eine Reparaturkavität 12 erzeugt, die beispielsweise durch Bohren, Schleifen oder Fräsen hergestellt werden kann. Dabei wurden die ersten drei oberen Faserlagen 11a, 11b und 11c im Bereich der Reparaturkavität 12 entfernt, um so Platz für ein entsprechendes Reparaturpatch zu bilden.

Die Reparaturkavität 12 ist dabei in Form einer Schäftung realisiert, bei der die Rand bereiche in Richtung Grund der Reparaturkavität abgeschrägt sind.

In die so gebildete Reparaturkavität 12 werden nun nacheinander Reparaturfaserla gen 13 eingebracht, um die gebildete Reparaturkavität 12 wieder mit Fasermaterial zu füllen. Die Reparaturfaserlagen 13, die in die Reparaturkavität 12 eingebracht wurden, weisen dabei eine Lagendicke d2 auf, die kleiner ist als die Lagendicke di der Faserlagen 11 des Faserverbundbauteils 10. Unter der Lagendicke einer Faserlage bzw. einer Reparaturfaserlage wird dabei die maximale Ausdehnung des Fasermaterials orthogonal zur Faserlagenebene der Fa serlagen verstanden.

Aufgrund der Tatsache, dass die Reparaturfaserlagen eine geringere Lagendicke d2 aufweisen als die Lagendicke di der Faserlagen 11 des Faserverbundbauteils 10 ha ben, können mehr Reparaturfaserlagen 13 in die Reparaturkavität 12 eingebracht werden, als Faserlagen 11 des Faserverbundbauteils 10 im Bereich der Reparatur kavität 12 aus dem Faserverbundbauteil 10 entfernt wurden.

In einer schematisch idealisierten Form sind in Figur 1 dabei die Reparaturfaserlagen

13 derart ausgebildet, dass zwei in die Reparaturkavität 12 eingelegte Reparaturfa serlagen 13 jeweils einer Faserlage 11 des Faserverbundbauteils 10 entsprechen. Wird nun bei diesen zwei Reparaturfaserlagen 13, die einer Faserlage 11 des Faser verbundbauteils 10 zugeordnet sind, die Hauptfaserrichtung zwischen diesen beiden Reparaturfaserlagen 13 variiert, so kann in Bezug auf eine Faserlage 11 des Faser verbundbauteils 10 an der reparierten Stelle erreicht werden, dass das Patch inner halb der Reparaturkavität 12 eine bessere lasttragende Eigenschaft erzielt und somit mögliche Nachteile der Reparatur ausgeglichen werden können.

Des Weiteren wird durch die geringere Lagendicke d2 gegenüber den Faserlagen 11 des Faserverbundbauteils 10 erreicht, dass in dem Randbereich 14 der Treppenef fekt durch die angrenzenden Reparaturfaserlagen 13 reduziert wird, dadurch die ge ringere Lagendicke eine höhere Lagenauflösung im Randbereich 14 existiert. Hier durch kann das Volumen von Harznestern bzw. Klebstoffnestern in den Randbereich

14 der Reparaturkavität 12 reduziert werden, wodurch ebenfalls die Festigkeit und Steifigkeit des Reparaturpatches erhöht werden kann.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist des Weiteren gezeigt, dass abschließend als obere Decklage 15 ebenfalls eine Reparaturfaserlage aufgelegt wird, die an ihren Enden über die Reparaturkavität 12 hinausragt. Auch die Decklage 15 kann eine La gendicke aufweisen, die geringer ist als die Lagendicke di der Faserlagen 11 des Fa serverbundbauteils, wodurch Sprünge in der äußeren Oberfläche 16 des Faserver- bundbauteils verringert werden können. Dies ist besonders bei aerodynamisch um strömten Oberflächen besonders vorteilhaft, da hierdurch der Luftwiderstand redu ziert werden kann.

Bezugszeichenliste

10 Faserverbundbauteil

11 Faserlagen 12 Reparaturkavität

13 Reparaturfaserlagen

14 Randbereich

15 Decklage

16 äußere Oberfläche di Lagendicke der Faserlagen 11 d2 Lagendicke der Reparaturfaserlagen 13