WO2010142610A1 - Schablone und schablonenset zum einsatz bei der reparatur von verbundwerkstoffen - Google Patents

Schablone und schablonenset zum einsatz bei der reparatur von verbundwerkstoffen Download PDF

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Definitions

  • Stencil and stencil are used in the repair of composite materials
  • the present invention describes a stencil set comprising a plurality of n separated stencils each having a peripheral contour and a central recess surrounding a recess contour, in particular as an aid for the repair of damaged areas in surfaces.
  • Fiber reinforced composites including multi / unidirectional woven fabrics of glass, carbon or aramid fibers, are used in aerospace, boatbuilding, automotive, but also in modeling and sports equipment.
  • the laminate structure comprises a plurality of different fiber-reinforced composite layers, which are bonded together with different fiber orientations oriented relative to one another, whereby an extreme strength can be achieved.
  • EP178294 discloses a method for easy and quick repair of damaged areas, but no tool which simplifies the preparation of the surface.
  • SRMs Structure Repair Manuals
  • the object of the present invention is to provide a template which permits simple and reproducible grinding surface marking in the area of damaged areas in surfaces, in particular of composites, and an exact and reproducible cutting definition of corresponding patches, in particular of composite materials, which are connected to material the prepared surface can be used.
  • Another object of the invention is to provide a stencil set of a plurality of stencils which achieves the abrasive surface marking in different sizes corresponding to each other on the surface to be prepared.
  • the individual stencils are designed such that they can be stowed and transported into one another.
  • the stencil according to the invention as well as the stencil set can be used for repairing damaged areas in a surface of multilayer composite materials which have a laminate structure.
  • the use of the stencil according to the invention can be used for repairing damaged areas in a surface of multilayer composite materials which have a laminate structure.
  • FIG. 1 shows a first template and a first template set, comprising template-like configured templates in a perspective view.
  • Figure 2 shows a sectional view of a surface with an applied template on the outer contour of a marking means is guided along.
  • FIG. 3 a shows a sectional side view of a five-layered laminate structure of composite materials with a damaged area
  • FIG. 3 b shows a sectional side view according to FIG. 3 a with a blister set, which is a flat panel
  • FIG. 3c shows a sectional side view of the ground surface according to FIG. 3a, with a total of five grinding surfaces being applied.
  • FIG. 3d shows a sectioned side view of the prepared surface, as well as patches already to be positioned already cut by means of a template set, while FIG. 3d
  • FIG. 3e shows a sectioned side view of the repaired surface after a material connection of the patches.
  • FIG. 4a shows a perspective view of a second stencil set, wherein the first stencil is disc-shaped and the plurality of second stencils are annular.
  • FIG. 4b shows the second stencil set according to FIG. 4a folded together in a plan view.
  • Figure 5 shows a sectional view of a surface with an applied second template in the central recess a grinding device is moved.
  • Figures 6a to 6c show the Schleif vomkennrace, as well as the Absch leiflui in nerha lb egg ner four-ply surface of fiber-reinforced composite material in a sectional side view shown.
  • a template 1, as well as a stencil set 0, comprising the template 1 and at least one corresponding additional template 1 'and the use for the preparation of flat and curved surfaces 3 are disclosed.
  • a marking of the cut lines on patches 2 made of repair material, preferably in the form of fiber-reinforced composite material, can additionally be carried out with the template 1 and the at least one additional template 1 '.
  • the surfaces 3 shown in the figures represent multilayer surfaces 3 of fiber-reinforced composite materials, which have a so-called laminate structure and are used primarily in aircraft, boat and automobile construction.
  • the egg sentence of the templates 1, 1 'presented here is explained using the example of fiber-reinforced composite materials, their use for solid single-layer surfaces 3 is also possible.
  • the blade 1 is a plate having a peripheral contour 11 and a central recess 10
  • the recess contour 12 delimits the central recess 10, wherein the contact between the recess and the recess is limited to the central recess 10
  • Circumferential contour 11 forms a covering surface 13 of the template 1.
  • the template 1 is formed as a rotationally symmetrical disc with a circular peripheral contour 11.
  • the template 1 as a disc and in forming the base of the
  • the cover surface 13 is annular. It is depending on the purpose but also possible to make the template 1 with a polygonal circumferential contour 11 and a polygonal base of the recess 10.
  • the at least one additional template 1 ' has compared to the template 1 different sized outer circumferential contours 11 and different stepped diameters Di.
  • the diameter Dr of successive additional templates 1 ' is gradually increased.
  • the template 1 with the smallest diameter Di of the entire template set 0 is always referred to here.
  • All additional templates 1 ' have correspondingly stepwise larger diameter D r .
  • a minimum overlap of successive templates 1 or additional templates 1 'of at least half an inch is preferred.
  • the template 1 has a thickness and thereby an edge surrounding the peripheral contour 11 so that a marking means 7, for example a pin 7, can be guided along the edge around the peripheral contour 11 and along the recess contour 12, whereby grinding surface delimiting lines 55 can be produced on the surface 3.
  • a marking means 7, for example a pin 7 can be guided along the edge around the peripheral contour 11 and along the recess contour 12, whereby grinding surface delimiting lines 55 can be produced on the surface 3.
  • Fig. 3 the stepwise repair of a damaged area 4 in a surface 3 of a fiber reinforced composite comprising five different layers of material 30, 31, 32, 33, 34 is shown.
  • the first layer 30 according to the grinding surface marking of the largest, with respect to the diameter, additional template 1 'by means of a grinding device 8 ground.
  • a first grinding surface 50 is abraded according to the marked grinding surface delimiting lines 55.
  • the second layer 31 is ground according to a marked second grinding surface 51 corresponding to the second largest additional template 1 '. This process is repeated accordingly until the third layer 32, the fourth layer 33 and the fifth layer 34 have been graded with different diameters, according to a third grinding surface 52, a fourth grinding surface 53, and a fourth grinding surface 54 have been ground.
  • the template 1, as well as the additional templates 1 ' are likewise used for the reproducible cutting definition of corresponding patches 2, in particular made of composite materials which are suitable for material-bonding connection with the prepared surface 3.
  • the blank definition is carried out on the patches 2 by a marking agent 7 is guided around the peripheral contour 11 of the template 1 and the additional templates 1 ', while the template 1 and the additional templates 1' are held fixed by hand.
  • a cut of the patches 2 After the blank definition, a cut of the patches 2 according to the prior art. After the preparation of the surface and the cutting of the patches 2, the patches 2 are secured in a coherent manner with an adhesive, for example synthetic resin, on the abraded surfaces of the surface 3.
  • the patches 2 can either be impregnated with synthetic resin, or be coated on both sides with synthetic resin, before they are placed on the surface and pressed. Under certain circumstances, a repainting with adhesive, especially with synthetic resin is necessary after the positioning of the patches 2. In order to support the fixation of the patches 2 on thin surfaces 3, the use of a support pad 6 below the surface 3 is helpful.
  • the two composite materials are impregnated with adhesive and glued in different fiber orientations over the ground grinding surfaces.
  • known standard methods for pressing, drying and curing, for example by generating a vacuum in the region of the patches 2 can be carried out.
  • This known Vakuumiermethode uses the outer air pressure for a uniform pressing of the patches 2 on the surface.
  • FIGS. 4a and 4b Another embodiment of the stencil set 0 is shown in FIGS. 4a and 4b.
  • the additional templates 1 ' are at least approximately annular, wherein the central recess 10 is designed to be correspondingly large.
  • the template 1 is annular and has such a large diameter that the template 1 in the recess contour 12 of the following additional annular second template 1 'is flush inserted.
  • Each additional additional template 1 ' can be inserted into the recess contour 12 of the respectively next larger additional template 1'.
  • Each subsequent next larger additional template 1 ' completely surrounds the smaller template 1 or additional template 1'. That's the way it is it is possible to put together the template 1 and the plurality of additional templates 1 'in a plane stencil set 0. It is also possible to make the template 1 as in the first embodiment according to FIG.
  • a grinding device 8 can be inserted directly into the recess 10, the recess 10 transversely and operated there.
  • the user can either hold them by hand or, for example, fix them releasably on the surface 3 with an adhesive tape.
  • FIG. 5 shows an additional template 1 'which is placed on the surface 3 or on the first layer 30 and fixed.
  • the central recess 10 marks the grinding surface without the need for marking with marking means.
  • the first layer 30 can be removed directly with the grinding device 8.
  • the grinding head 80 of the grinding device 8 is moved within the recess 10 on the first layer 30, wherein a region around the damaged area 4 to the second layer 31 in the z-direction is removed.
  • FIGS. 6a to 6c show the further steps of the stencil support and thus for the grinding surface marking and the individual abrading processes.
  • the grinding process directly in the recess 10 of the templates 1, 1' take place.
  • the patches 2 are cut with the template 1 and the plurality of additional templates 1 ', so that on the grinding surfaces adapted patches 2 can be produced.
  • the template 1, as well as the additional templates 1 ' have a defined edge, so that the circumferential contour 11 of the templates 1, 1' defined with the marking means 7 is reversible.
  • the thickness of the templates 1, 1' must be such that the templates 1, 1 'can be fixed stably on the surface 3 or on the patches 2.
  • the first template 1 can optionally be embodied as an annular template 1 or disc-shaped template 1, with the outer circumferential contour 11 of the template 1 corresponding to the recess contour 12 of the following additional template 1 'corresponding to the template blone 1 is completely enveloped by the following additional template 1 'in a plane.
  • the diameter of the template 1 must be at least approximately the diameter of the central recess 10 of the stencil 1 following additional template 1 'correspond.
  • the diameter of the successive additional templates 1 ' is executed stepwise verg rosse rt.
  • the material of the template 1 and the additional templates 1 ' should be chosen to be flexible. For a nestling of the template 1 and the additional templates 1 'on a curved surface 3 is possible.
  • the template 1 and the additional templates 1 'are made of dimensionally stable and chemically neutral materials. Then it is possible to pass along the marking means and the grinding head and the templates 1, 1 'are not chemically attacked during the grinding process.
  • the material used can nevertheless be flexible within narrow limits, flexible and easily deformable according to the curved surfaces.
  • the different sized, stepped running diameter of the templates 1, 1 ' are designed such that a minimum overlap of the next smaller grinding surface is achieved. For example, since the S RM of at least one well-known manufacturer (OEM) requires a minimum overlap of Vi inch, the gradual reduction of the diameter is carried out accordingly.
  • OEM well-known manufacturer

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Abstract

Es wird eine Schablone (1), sowie ein Schablonenset (0), umfassend die Schablone (1) und mindestens eine korrespondierende zusätzliche Schablone (1') und der Gebrauch zur Präparation von ebenen und gekrümmten Oberflächen (3), bevorzugt aus mehreren Schichten von Verbundmaterial offenbart. Neben der Präparation der Oberflächen (3) ist mit der Schablone (1) und der mindestens einen zusätzlichen Schablone (1') auch eine Markierung der Zuschnittslinien auf Flicken aus Reparaturmaterial in Form von faserverstärkten Verbundmaterial zusätzlich durchführbar.

Description

Schablone und Schablonβnsβt zum Einsatz bei der Reparatur von Verbundwerkstoffen
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Schablonenset, umfassend eine Mehrzahl von n separierten Schablonen jeweils mit einer Umfangskontur und einer, von einer Aussparungskontur umgebenden zentrischen Aussparung insbesondere als Hilfsmittel für die Reparatur von Schadstellen in Oberflächen.
Stand der Technik Ve rbu n dwe rkstoffe s i n d h e u tz uta ge a ufg ru n d i h re r h o h e n mechanischen Stabilität bei geringem Gewicht für ei ne Rei he von Anwendungsgebieten interessant. Faserverstärkte Verbundwerkstoffe, unter anderem aus multi-/unidirektionalen Geweben aus Glas-, Kohleoder Aramidfasern werden beispielsweise in der Luftfahrt, im Bootsbau, im Automobilbau, aber auch im Modellbau und im Bereich Sportausrüstung eingesetzt.
Systeme von Verbundwerkstoffen liegen in der Regel in der mehrschichtigen Laminatstruktur, oder in der sogenannten „SandwicrT-Struktur vor. Die Laminatstruktur umfasst eine Mehrzahl unterschiedlicher faserverstärkter Verbundwerkstoffschichten, welche mit unterschiedlichen relativ zueinander ausgerichteten Faserorientierungen miteinander stoffschlüssig verbunden sind, wodurch eine extreme Festigkeit erreichbar ist.
Wenn Schadstellen, beispielsweise durch Einschläge von Gegenständen auf die Oberfläche auftreten, können einzelne Schichten der Laminatstruktur beschädigt werden . Für d i e Repa ratu r solcher Schadstellen beispielsweise im Modellbau existieren Anleitungen, welche eine möglichst sorgfältige Präparation der Oberfläche empfehlen. Diese wird durch Abschleifen der verschiedenen Laminatschichten in unterschiedlichen Tiefen mit unterschiedlichen Schleifflächen unter Benutzung unterschiedlicher Techniken erreicht. Nach dem Schleifen werden Flicken aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen in unterschiedlichen Orientierungen der Fasern in die Schleifflächen mittels Klebstoffen eingeklebt und beispielsweise durch Erzeugung eines Vakuums fest mit dem Werkstück verbunden. Die Flicken sind üblicherweise in Kunstharzen getränkt oder bestrichen, bevor diese im imprägnierten Zustand auf die vorbehandelte Oberfläche gelegt werden und gegebenenfalls mit weiterem Klebstoff bestrichen werden.
Auch ein handwerklich begabter Modellbauer erzielt mit den bisher erhältlichen Anleitungen und Hilfsmitteln nur unbefriedigende Reparaturergebnisse, aufgrund fehlender Präzision der Oberflächenpräparation und nicht exakter Erstellung der Flicken. Spezielle Werkzeuge zur Erleichterung der Reparatur sind unbekannt.
Wie beispielsweise aus der EP1782942 bekannt, kommt in der Luftfahrt der Zeitdruck bei Reparaturen beispielsweise von
Schadstellen in Tragflächen hinzu, da die Flugzeugbetreiber eine möglichst geringe Stillstandzeit ihrer Maschinen fordern, sodass für
Aussenreparaturen nur sehr wenig Zeit bleibt. Die EP178294 offenbart ein Verfahren zur einfachen und schnellen Reparatur von Schadstellen, aber kein Werkzeug, welches die Präparation der Oberfläche vereinfacht.
Um zu gewährleisten, dass die aeordynamischen Eigenschaften nach der Reparatur unverändert sind und die gleichen Lasten aufgenommen werden können, sowie Spannungen durch die Reparaturstelle weiterleitbar sind, wurde in der US6206067 eine Vorrichtung offenbart, welche eine nahezu unsichtbare Reparatur einer Schadstelle in einer Oberfläche erlaubt. Dies ist mit dem Aufbau einer Hülle erreichbar unter welcher Flicken unter Vakuum auf einer vorher präparierten Oberfläche fixierbar sind. Obwohl im Bereich der Luftfahrt ausschliesslich Fachleute tätig sind ist auch dort die Reparatur oft nicht optimal ausgeführt, was oft an der mangel haften Präparation der Oberfläche und der Erstellung geeigneter Flicken zur Reparatur liegt.
Um eben die zu reparierende oftmals gekrümmte Oberfläche reproduzierbar und exakt zu präparieren, wurde eine Vorrichtung gemäss US5207541 vorgeschlagen. Diese Vorrichtung erlaubt die exakte Freilegung unterschiedlicher faserverstärkter
Verbundwerkstoffschichten, in welche anschliessend entsprechende Fl icken ei nklebbar sind . Die Komplexität u n d d i e Grosse der Vorrichtung erschweren den Einsatz einer solchen Vorrichtung in der Aussenreparatur von Flugzeugen. Nicht jeder Reparaturmechaniker wird sich eine solche Vorrichtung für seine täglichen Ausbesserungsarbeiten anschaffen können und für Anwender im semiprofessionellen oder privaten Bereich ist die Vorrichtung unerschwinglich. Der Einsatz einer solchen Vorrichtung ist für besonders schwerwiegende Schadstellen, besonders an stark gekrümmten Oberflächen sinnvoll und von geschulten Fachleuten durch zu führen. Für geringe Schadstellen ist der grosse Aufwand des Transports und der Benutzung dieser Vorrichtung unerwünscht.
Beispielsweise viele Flugzeughersteller bieten sogenannte „Structure Repair Manuals" (SRM) an, in welchen verbindliche Anweisungen zur Reparatur gegeben werden. Eine reproduzierbare und nachvollziehbare Anleitung der im einzelnen durchzuführenden Schritte wird dort aber nicht gegeben, sodass die Reparatu rmechan iker die praktische Ausführung unterschiedliche durchführen können.
Da der Einsatz von faserverstärkten Verbundwerkstoffen in Zukunft weiterhin zunehmen wird, ist es ein Bedürfnis einfache Reparaturen von Schadstellen in faserverstärkten Verbundwerkstoffen reproduzierbar, schnell und sogar durch Nicht-Fachleute zu ermöglichen.
Darstellung der Erfindung Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt eine Schablone zu schaffen, welche die einfache und reproduzierbare Schleifflächenkennzeichnung im Bereich von Schadstellen in Oberflächen, insbesondere von Verbundwerkstoffen und eine exakte und reproduzierbare Zuschnittdefinition entsprechender Flicken, insbesondere aus Verbundwerkstoffen, welche zur stoffschlüssigen Verbindung mit der präparierten Oberfläche eingesetzt werden, erlaubt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Schablonensets aus einer Mehrzahl von Schablonen, welche die Schleifflächenkennzeichnung in unterschiedlichen zu einander korrespondierenden Grossen auf der zu präparierenden Oberfläche erreicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des Schablonensets sind die einzelnen Schablonen derart ausgeführt, dass sie ineinander einsetzbar verstaut und transportiert werden können.
Die erfindungsgemässe Schablone, sowie das Schablonenset können zur Reparatur von Schadstellen in einer Oberfl äche a us mehrschichtigen Verbundwerkstoffen, welche eine Laminatstruktur aufweisen, eingesetzt werden. Darüber hinaus ist auch der Einsatz der
Schablone bzw. des Schablonensets zur Reparatur von
Werkstückoberflächen möglich, welche ebenfal ls m it ei nem oder mehreren Flicken abdeckbar ist. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schablone, sowie zwei Ausführungsbeispiele von Schablonensets werden nachstehend im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei die dargestellte zu reparierende Oberfläche aus mehreren Lagen von faserverstärkten Verbundmaterialien besteht.
Figur 1 zeigt eine erste Schablone und ein erstes Schablonenset, umfassend scheibenartig ausgestaltete Schablonen in einer perspektivischen Ansicht.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer Oberfläche mit einer aufgelegten Schablone an dessen Aussenkontur ein Markierungsmittel entlang geführt wird.
Figur 3a zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer fünflagig ausgestalteten Laminatstruktur von Verbundwerkstoffen mit einer Schadstelle, während
Figur 3b zeigt eine geschnittene Seitenansicht gemäss Figur 3a mit ei nem Scha blonenset, wel ches fü nf pl attena rti ge
Schablonen umfasst und zur Schleifflächenkennzeichnung eingesetzt wird.
Figur 3c zeigt eine geschnittene Seitenansicht der geschliffenen Oberfläche gemäss Figur 3a, wobei insgesamt fünf Schleifflächen angebracht wurden.
Figur 3d zeigt eine geschnittene Seitenansicht der präparierten Oberfläche, sowie zu positionierende bereits mittels Schablonenset zugeschnittene Flicken, während
Figur 3e eine geschnittene Seitenansicht der reparierten Oberfläche nach stoffschlüssiger Verbindung der Flicken zeigt. Figur 4a zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Schablonensets, wobei die erste Schablone scheibenartig und die Mehrzahl zweiter Schablonen ringförmig ausgestaltet ist. Figur 4b zeigt das zweite Schablonenset gemäss Figur 4a in einer Ebene zusammengelegt in einer Aufsicht.
Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung einer Oberfläche mit einer aufgelegten zweiten Schablone in deren zentrischer Aussparung eine Schleifvorrichtung bewegt wird.
Figur 6a bis 6c zeigen die Schleifflächenkennzeichnung, sowie den Absch leifprozess i n nerha l b ei ner vierlag igen Oberfläche aus faserverstärktem Verbundmaterial in einer geschnitten dargestellten Seitenansicht.
Beschreibung
Im Folgenden wird eine Schablone 1, sowie ein Schablonenset 0, umfassend die Schablone 1 und mindestens eine korrespondierende zusätzliche Schablone 1' und der Gebrauch zur Präparation von ebenen und gekrümmten Oberflächen 3 offenbart. Neben der Präparation der Oberflächen 3 ist mit der Schablone 1 und der mindestens einen zusätzlichen Schablone 1' auch eine Markierung der Zuschnittslinien auf Flicken 2 aus Reparaturmaterial, bevorzugt in Form von faserverstärkten Verbundmaterial zusätzlich durchführbar.
Die in den Figuren dargestellten Oberflächen 3 stellen mehrlagige Oberflächen 3 aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen dar, welche eine sogenannte Laminatstruktur aufweisen und vor allem im Flugzeug-, Boots- und Automobilbau eingesetzt werden. Obwohl der Ei nsatz der hier vorgestellten Schablonen 1 , 1 ' am Beispiel von faserverstärkten Verbundwerkstoffen erläutert wird, ist ihr Einsatz für massive einlagige Oberflächen 3 ebenso möglich.
D i e h ie r vorgestel lte Scha blone 1 i st eine Platte mit einer Umfangskontur 11 und einer zentrischen Aussparung 10. Eine
Aussparungskontur 12 begrenzt die zentrische Aussparung 10, wobei d e r Be re i ch zw i sc h e n d e r A u ss pa ru n g s ko nt u r 1 2 u n d d e r
Umfangskontur 11 eine Abdeckfläche 13 der Schablone 1 bildet.
Bevorzugt ist die Schablone 1 als rotationssymmetrische Scheibe mit einer kreisförmigen Umfangskontur 11 ausgebildet. Bei Ausgestaltung der Schablone 1 als Scheibe und bei Formung der Grundfläche der
Aussparung 10 als Kreisfläche ist die Abdeckfläche 13 ringförmig. Es ist je nach Einsatzzweck aber auch möglich die Schablone 1 mit einer mehreckigen Umfangskontur 11 und einer mehreckigen Grundfläche der Aussparung 10 aus zu gestalten.
Wenn Schadstellen 4 mit grosseren Abmessungen repariert werden müssen, ist es vorteilhaft die mindestens eine zusätzliche Schablone 1' zu verwenden, welche in der Gestaltung mit der Schablone 1 übereinstimmen und mit der Schablone 1 das Schablonenset 0 bilden. Der Durchmesser Di einer Schablone 1 und der Durchmesser Dr einer zusätzlichen Schablone 1' sind in Figur 4b exemplarisch für alle möglichen Ausführungsformen gezeigt.
Die mindestens eine zusätzliche Schablone 1' weist im Vergleich zur Schablone 1 unterschiedlich grosse äussere Umfangskonturen 11 und unterschiedlich abgestufte Durchmesser Di auf. Der Durchmesser Dr aufeinander folgender zusätzlicher Schablonen 1' ist stufenweise vergrössert. Als Schablone 1 wird hier immer die Schablone 1 mit dem kleinsten Durchmesser Di des gesamten Schablonensets 0 bezeichnet. Alle zusätzlichen Schablonen 1' weisen entsprechend stufenweise grösser ausgestaltete Durchmesser Dr auf. Bevorzugt ist eine Mindestüberlappung aufeinanderfolgender Schablonen 1 bzw. zusätzlicher Schablonen 1' von mindestens einem halben Zoll.
Wie in Figur 2 erkennbar, weist die Schablone 1 eine Dicke auf und dadurch einen die Umfangskontur 11 umgebenden Rand, sodass ein Markierungsmittel 7, beispielsweise ein Stift 7, entlang des Randes um die Umfangskontur 11 und entlang der Aussparungskontur 12 herum fü h rbar ist, womit Schleifflächenbegrenzungslinien 55 auf der Oberfläche 3 erzeugbar sind.
I n de n F i g u re n 3 a bi s 3e ist die schrittweise Reparatur einer Schadstelle 4 in einer Oberfläche 3 eines faserverstärkten Verbundwerkstoffes, umfassend fünf unterschiedliche Materiallagen 30, 31, 32, 33, 34. Die erste Schablone 1, sowie vier zusätzliche Schablonen 1' werden etwa zentral auf der Schadstelle 4 positioniert und die Umfangskonturen 11 m ittels ei nes Markierungsmittels 7 markiert. Die Ausrichtung der zusätzlichen Schablonen 1' findet anhand der zentrischen Aussparung 10 der zusätzlichen Schablonen 1' relativ zur Aussparung 10 der Schablone 1 und zur Schadstelle 4 statt. Damit ist eine einfache, reproduzierbare und entsprechend bekannter Reparaturanleitungen anforderungsgerechte
Schleifflächenkennzeichnung im Bereich der Schadstelle 4 möglich.
Nach der Markierung und der Entfernung des Schablonensets 0 wird die erste Lage 30 gemäss der Schleifflächenkennzeichnung der grössten, im Bezug auf den Durchmesser, zusätzlichen Schablone 1' mittels einer Schleifvorrichtung 8 abgeschliffen. Gemäss der Schleifflächenkennzeichnung wird eine erste Schleiffläche 50 gemäss der gekennzeichneten Schleifflächenbegrenzungslinien 55 abgeschliffen. In einem weiteren Schritt wird die zweite Lage 31 gemäss einer gekennzeichneten zweiten Schleiffläche 51 entsprechend der zweitgrössten zusätzlichen Schablone 1' abgeschliffen. Dieser Vorgang wird entsprechend wiederholt, bis die dritte Lage 32, die vierte Lage 33 und die fünfte Lage 34 mit jeweils unterschiedlichen Durchmessern abgestuft, gemäss einer dritten Schleiffläche 52, einer vierten Schleiffläche 53, sowie einer vierten Schleiffläche 54 abgeschliffen worden sind.
Die Schablone 1, sowi e d i e zusätzlichen Schablonen 1' werden ebenfalls zur reproduzierbaren Zuschnittdefinition entsprechender Flicken 2, insbesondere aus Verbundwerkstoffen, welche zur stoffschlüssigen Verbindung mit der präparierten Oberfläche 3 geeignet sind, eingesetzt. Dabei erfolgt die Zuschnittdefinition auf den Flicken 2, indem ein Markierungsmittel 7 um die Umfangskontur 11 der Schablone 1 bzw. der zusätzlichen Schablonen 1' herumgeführt wird, während die Schablone 1 bzw. die zusätzlichen Schablonen 1' mit der Hand fixiert gehalten sind.
Nach der Zuschnittsdefinition erfolgt ein Zuschnitt der Flicken 2 gemäss Stand der Technik. Nach der Präparation der Oberfläche und dem Zuschnitt der Flicken 2, werden die Flicken 2 Stoff schlüssig, mit einem Klebstoff, beispielsweise Kunstharz auf den abgeschliffenen Flächen der Oberfläche 3 befestigt. Die Flicken 2 können entweder mit Kunstharz imprägniert sein, oder beidseitig mit Kunstharz eingestrichen werden, bevor sie auf die Oberfläche gelegt und angedrückt werden. Unter Umständen ist nach der Positionierung der Flicken 2 ein nochmaliges Bestreichen mit Klebstoff, insbesondere mit Kunstharz notwendig. Um die Fixierung der Flicken 2 auf dünnen Oberflächen 3 zu unterstützen, ist die Nutzung einer Stützauflage 6 unterhalb der Oberfläche 3 hilfreich.
Zur Erreichung der höchstmöglichen mechanischen Stabilität und Festig ke i t we rde n m e h re re F l i c ke n 2 a u s fa se rve rstä rkte n Verbundwerkstoffen mit Klebstoff imprägniert und in unterschiedlichen Faserorientieru ngen ü berei na nder i n die ausgeschliffenen Schleifflächen geklebt. Nach der Verklebung der unterschiedlichen Flicken 2 können bekannte Standard verfahren zum Andrücken, Trocknen und Aushärten, beispielsweise durch Erzeugung eines Vakuums im Bereich der Flicken 2, durchgeführt werden. Diese bekannte Vakuumiermethode nutzt den äusseren Luftdruck für ein gleichmässiges Anpressen der Flicken 2 auf die Oberfläche 3.
Eine weitere Ausführungsform des Schablonensets 0 ist in Figur 4a und 4b dargestellt. Die zusätzlichen Schablonen 1' sind mindestens annähernd ringförmig ausgeführt, wobei die zentrische Aussparung 10 entsprechend gross ausgeführt ist. Auch die Schablone 1 ist ringförmig ausgeführt und weist einen derart grossen Durchmesser auf, dass die Schablone 1 in die Aussparungskontur 12 der folgenden zusätzlichen ringförmigen zweiten Schablone 1' bündig einführbar ist. Jede weitere zusätzliche Schablone 1' ist in die Aussparungskontur 12 der jeweils folgenden nächst grosseren zusätzlichen Schablone 1' einführbar. Jede folgende nächst grossere zusätzliche Schablone 1' umgibt die kleinere Schablone 1 bzw. zusätzliche Schablone 1' vollständig. So ist es möglich die Schablone 1 und die Mehrzahl der zusätzlichen Schablonen 1' in einem ebenen Schablonenset 0 zusammen zu fügen. Es ist ebenfalls möglich die Schablone 1 wie in der ersten Ausführungsform gemäss Figur 1 aus zu gestalten.
Bei fixierter Schablone 1 bzw. zusätzlicher Schablone 1' kann eine Schleifvorrichtung 8 direkt in die Aussparung 10, die Aussparung 10 querend eingesetzt und dort betrieben werden. Zur Fixierung der Schablonen 1, 1' kann der Benutzer diese entweder von Hand halten oder beispielsweise mit einem Klebeband lösbar auf der Oberfläche 3 fixieren.
In Figur 5 ist eine auf die Oberfläche 3, bzw. auf die erste Lage 30 aufgelegte und fixierte zusätzliche Schablone 1' dargestellt. Die zentrische Aussparung 10 kennzeichnet die Schleiffläche ohne die Notwendigkeit einer Anzeichnung mit Markierungsmitteln. Innerhalb der Aussparung 10 der zusätzlichen Schablone 1' kann die erste Lage 30 direkt mit der Schleifvorrichtung 8 entfernt werden. Der Schleifkopf 80 der Schleifvorrichtung 8 wird innerhalb der Aussparung 10 auf der ersten Lage 30 bewegt, wobei ein Bereich um die Schadstelle 4 bis zur zweiten Lage 31 in z-Richtung entfernt wird.
In den Figuren 6a bis 6c sind die weiteren Schritte der Schablonenauflage und damit zur Schleifflächenkennzeichnung und der einzelnen Abschleifvorgänge dargestellt. Durch das bündige einpassen der unterschiedlich grossen Schablone 1 bzw. zusätzlichen Schablone 1' kann der Schleifvorgang direkt in der Aussparung 10 der Schablonen 1, 1' erfolgen. Auch hier werden die Flicken 2 mit der Schablone 1 und der Mehrzahl von zusätzlichen Schablonen 1' zugeschnitten, sodass auf die Schleifflächen angepasste Flicken 2 erzeugbar sind. Die Schablone 1, sowie die zusätzlichen Schablonen 1' weisen einen definierten Rand auf, sodass das die Umfangskontur 11 der Schablonen 1, 1' definiert mit dem Markierungsmittel 7 umfahrbar ist. Damit ein Schleifvorgang direkt in der Aussparung 10 der Schablonen 1, 1' erfolgen kann muss die Dicke der Schablonen 1, 1' derart sein, dass die Schablonen 1, 1' stabil auf der Oberfläche 3 bzw. auf den Flicken 2 fixierbar sind.
In allen Ausführungsformen kann die erste Schablone 1 wahlweise als ringförmige Schablone 1 oder scheibenförmige Schablone 1 ausgeführt sein, wobei jeweils die äussere Umfangskontur 11 der Schablone 1 mit der Aussparungskontur 12 der folgenden zusätzlichen Schablone 1' korrespond i ert u nd da m it d ie Scha blone 1 von der folgenden zusätzlichen Schablone 1' in einer Ebene vollständig umhüllt ist.
Wie in den Figuren 1 und 4a erkennbar sind die Durchmesser und die äusseren Umfangskonturen 1 1 d e r e rste n m i n d este n s e i n e n korrespondierenden zusätzlichen Schablonen 1' grösser als der Durchmesser und die äussere Umfangskontur 11 der Schablone 1 ausgeführt. Die Durchmesser aufeinander folgender zusätzlicher Schablonen 1' sind aufsteigend vergrössert ausgeführt und auch die Aussparung 10 der zusätzlichen Schablonen 1' weist eine Kreisfläche auf.
Um eine Anordnung der Schablone 1, sowie der mindestens einen zusätzl ichen Schablone 1 ' i n ei nem ebenen zusam menlegbaren Schablonenset 0 zu ermöglichen, muss der Durchmesser der Schablone 1 mindestens annähernd dem Durchmesser der zentrischen Aussparung 10 der auf die Schablone 1 folgenden zusätzl ichen Schablone 1' entsprechen . Damit kann die Umfangskontur 11 der Schablone 1 und/ oder der mindestens einen zusätzlichen Schablone 1' jeweils bündig in die zentrische Aussparung 10 der auf die Schablone 1 und/oder die mindestens eine zusätzliche Schablone 1' folgende zusätzliche Schablone 1' eingeführt werden. Der Durchmesser der aufeinander folgenden zusätzlichen Schablonen 1' ist stufenartig verg rosse rt ausgeführt.
Besonders bevorzugt ist die Schablone 1, sowie die mindestens eine zusätzliche Schablone 1' aus einem transparenten Material hergestellt, sodass die Schadstelle und die Oberfläche 3 während der Markierung sichtbar bleiben.
Um eine exakte Schleifflächenkennzeichnung auf gekrümmten Oberflächen 3 zu ermöglichen, sollte das Material der Schablone 1 und der zusätzlichen Schablonen 1' flexibel gewählt sein. Damit ist ein Anschmiegen der Schablone 1 bzw. der zusätzlichen Schablonen 1' auf eine gekrümmte Oberfläche 3 möglich.
Mit Hilfe der erfindungsgemässen Schablone 1 und der zusätzlichen Schablonen 1' ist es sogar möglich Schadstellen in einer massiven einlagigen Oberfläche zu markieren, ab zu schleifen und mit Flicken 2 aus entsprechend massivem Reparaturmaterial zu reparieren. Dabei können mit Hilfe der Schablone 1 bzw. der zusätzlichen Schablonen 1' grössenabgestufte Schleifflächen unterschiedlich tief eingebracht werden. Anschliessend kann eine Mehrzahl von Flicken 2 stoff- und/oder formschlüssig verbunden auf oder in den Schleifflächen angeordnet werden.
Die Schablone 1 und die zusätzlichen Schablonen 1' sind aus formstabilen und chemisch neutralen Materialien ausgeführt. Dann ist das entlangführen des Markierungsm ittels und des Schleifkopfes möglich und die Schablonen 1, 1' werden auch beim Schleifvorgang nicht chemisch angegriffen. Um die Schablone 1 und die zusätzlichen Schablonen 1' auch auf gekrümmten Oberflächen zur reproduzierbaren Kennzeichnung von Schleifflächen einsetzen zu können, sollte das verwendete Material trotzdem in engen Grenzen flexibel, biegsam und entsprechend der gekrümmten Oberflächen leicht verformbar sein.
Die unterschiedlich grossen, abgestuft ausgeführten Durchmesser der Schablonen 1, 1' sind derart ausgeführt, dass eine Mindestüberlappung der nächst kleineren Schleiffläche erreicht wird. Da beispielsweise das S RM von mindestens einem namhaften Hersteller (OEM) eine Mindestüberlappung von Vi Zoll fordert, ist die stufenweise Verringerung der Durchmesser entsprechend auszuführen.
Bezugszeichenliste
0 Schablonenset
1 Schablone
1' zusätzliche Schablone
10 Aussparung (zentrisch)
11 Umfangskontur (äussere)
12 Aussparungskontur
13 Abdeckfläche
2 Flicken
3 Oberfläche (Mehrschichtig aus Verbundwerkstoffen)
30 erste Lage
31 zweite Lage
32 dritte Lage
33 vierte Lage
34 fünfte Lage
4 Schadstelle
50 erste Schleiffläche
51 zweite Schleiffläche
52 dritte Schleiffläche
53 vierte Schleiffläche
54 fünfte Schleiffläche
55 Schleifflächenbegrenzungslinien
6 Stützauflage
7 Markierungsmittel
8 Schleifvorrichtung 80 Schleifkopf z-Richtung
Di, Durchmesser Schablone/zusätzlicher Schablone Dr

Claims

Patentansprüche
1. Schablonenset (0), umfassend eine Mehrzahl von n separierten Schablonen (1) jeweils mit einer Umfangskontur (11) und einer, von einer Aussparungskontur (12) umgebenden zentrischen Aussparung (10) insbesondere als Hilfsmittel für die Reparatur von Schadstellen (4) in Oberflächen (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der äussere Umfangskontur (11) aufeinander folgender Schablonen (1) stufenartig vom Durchmesser der äusseren Umfangskontur (11) der ersten Schablone (1) bis zum Durchmesser der äusseren Umfangskontur (11) der n-ten Schablone (1') verg rosse rt ist, sodass durch die Umfangskontur (11) und/oder die Aussparungskontur (12) jeder Schablone (1, 1') jeweils eine Schleiffläche (50) auf der Oberfläche (3) und/oder eine Markierung von Zuschnittslinien auf Flicken (2) aus Reparaturmaterial definierbar ist.
2. Schablonenset (0) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Aussparungskontur (12) der n-ten Schablone (1,1') dem Durchmesser der Umfangskontur (11) der benachbarten (n-l)-ten Schablone (1, 1') entspricht.
3. Schablonenset (0) gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangskontur (11) der ersten Schablone (1) bis zur (n-1)- ten Schablone (1') jeweils bündig in die zentrische Aussparung (10) der jeweils folgenden zusätzlichen Schablone (1') einführbar ist und somit ein eben zusammenlegbares Schablonenset (0) aus n Schablonen (1, 1') bildbar ist.
4. Schablonenset (0) gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schablonen (1, 1') einen ausreichend stabilen Rand zur definierten Betätigung eines Schleifkopfes (80) einer Schleifvorrichtung (8) innerhalb der zentrischen Aussparung (10) aufweisen.
5. Schablonenset (0) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die stufenartige Ausgestaltung der Umfangskonturen (11) direkt aufeinander folgender Schablonen (1, 1') von der ersten Schablone (1) bis zur n-ten Schablone (1') ein kegelförmig zusammenlegbares n-lagiges Schablonenset (0) bildbar ist.
6. Schablonenset (0) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablonen (1, 1') aus einem formstabilen und transparentem Kunststoff hergestellt sind.
7. Schablonenset (0) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablonen (1, 1') aus einem geringfügig biegsamen
Kunststoff hergestellt sind.
8. Schablonenset (0) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche der Aussparung (10) eine Kreisfläche mit kreisförmiger Aussparungskontur (12) ist, sodass die definierbare erste Schleiffläche (50) und/oder die Markierung von Zuschnittslinien auf Flicken (2) aus Reparaturmaterial eine Kreisfläche ist.
9. Verwendung eines Schablonesets (0) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schleifkopf (80) einer Schleifvorrichtung (8) die zentrische Aussparung (10) der n Schablonen (1, 1') querend auf die Oberfläche (3) im Bereich der Aussparungen (10) aufsetzbar ist und n Schleifflächen (50) in n Lagen (30) der Oberfläche (3) abschleifbar sind.
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