Abschlussarbeit (Bachelor/Master) - Debonding on Demand

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Im Flugzeugbau ist Leichtbau von zentraler Bedeutung. Hier spielen sowohl der konstruktive Leichtbau als auch der werkstoffliche Leichtbau eine wichtige Rolle. Neben Leichtmetalllegierungen auf Aluminium- oder Titanbasis, kommen vermehrt Faser-Verbund-Kunststoffe (FVK) zum Einsatz. So wurden in der Vergangenheit bereits primäre Strukturelemente wie bspw. Rumpf, Flügel oder Seitenleitwerk aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) entwickelt und erfolgreich in die Serienfertigung von Großraumflugzeugen eingeführt. Zwar bestanden dabei hohe mechanische Anforderungen an die FVK, die Anforderungen hinsichtlich Temperaturbeständigkeit waren aber moderat. Zukünftig wird der Einsatz von FVK auch in Antriebselementen (Triebwerk) angestrebt. Hier tritt eine wesentlich höhere Temperaturbelastung auf (Dauergebrauchstemperatur ≥ 250°C mit kurzzeitig auftretenden Spitzentemperaturen bis ca. 300°C) und es besteht die Notwendigkeit FVK-Strukturen mit metallischen Strukturelementen des Triebwerks stoffschlüssig durch Kleben zu verbinden. Dies erfordert neben einer entsprechend hochtemperaturbeständigen Matrix des FVK auch entsprechend temperaturbeständige Klebstoffe. Um zusätzlich den Aspekt einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft zu berücksichtigen, indem entsprechende geklebte Strukturen im Reparaturfall oder an ihrem Nutzungsende demontier- und recycelbar sein sollen, wird die Forderung erhoben, dass diese Klebungen kontrolliert und effizient getrennt werden können. Wie bei allen luftfahrttechnischen Bauteilen wird eine uneingeschränkte Sicherheit und höchste Zuverlässigkeit derart geklebter FVK/Metall-Hybridbauweisen gefordert. 

Im Rahmen der Abschlussarbeit soll zunächst durch Studium entsprechender Fachliteratur recherchiert werden, welche innovativen Technologien unter den o.g. Randbedingungen existieren, um eine kontrollierte Trennung (Debonding) von hochtemperaturbeständigen FVK/Metall-Hybridklebverbindungen effizient zu ermöglichen. 

Im experimentellen Teil der Arbeit soll die Verwendung von Blähgraphit als Klebstoffadditiv für den Debonding-Prozess untersucht werden. Verfahrensspezifischen Parameter, die Einfluss auf die Trennbarkeit der Klebverbindung haben können, wie z.B. Gewichtsanteil des Additivs, Höhe und Dauer der thermischen Stimulation etc., sind zu identifizieren, gezielt zu variieren und zu bewerten. Eine Versuchsmatrix, die alle erforderlichen Parameter enthält, ist zu planen und selbständig abzuarbeiten. Dafür stehen nach Absprache die Labore des Fraunhofer IFAM zur Verfügung. Eine Diskussion der gewonnenen Erkenntnisse ist durchzuführen. Die Ergebnisse der Arbeit sind in geeigneter Weise schriftlich zu dokumentieren.