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Mit der rasanten Entwicklung der UAV-Technologie nimmt auch die Anwendung vonVerbundwerkstoffeDie Fertigung von UAV-Komponenten durch Verbundwerkstoffe gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dank ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Festigkeit und ihrer Korrosionsbeständigkeit ermöglichen sie eine höhere Leistungsfähigkeit und längere Lebensdauer von UAVs. Die Verarbeitung von Verbundwerkstoffen ist jedoch relativ komplex und erfordert eine präzise Prozesssteuerung sowie effiziente Fertigungstechnologien. In diesem Beitrag wird der effiziente Bearbeitungsprozess von Verbundbauteilen für UAVs detailliert beschrieben.

Verarbeitungseigenschaften von UAV-Verbundbauteilen
Die Bearbeitung von UAV-Verbundbauteilen erfordert die Berücksichtigung der Materialeigenschaften, der Bauteilstruktur sowie Faktoren wie Produktionseffizienz und Kosten. Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch hohe Festigkeit, hohen Elastizitätsmodul, gute Dauerfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus, nehmen jedoch leicht Feuchtigkeit auf, weisen eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf und sind schwer zu verarbeiten. Daher ist eine strenge Kontrolle der Prozessparameter während der Bearbeitung unerlässlich, um die Maßgenauigkeit, Oberflächenqualität und innere Qualität der Bauteile zu gewährleisten.

Erforschung effizienter Bearbeitungsprozesse
Heißpressverfahren zur Dosenformung
Das Heißpressverfahren ist ein gängiges Verfahren zur Herstellung von Verbundbauteilen für UAVs. Dabei wird der Verbundrohling mit einem Vakuumsack auf der Form versiegelt, in eine Heißpresse gegeben und mit Hochtemperatur-Druckgas erhitzt und unter Vakuum (oder ohne Vakuum) verpresst. Vorteile des Heißpressverfahrens sind der gleichmäßige Druck in der Presse, die geringe Porosität des Bauteils, der gleichmäßige Harzanteil und die relativ einfache Formgebung. Es ist hocheffizient und eignet sich für die Herstellung großflächiger, komplexer Oberflächen wie Außenhaut, Wandplatten und Schalen.

HP-RTM-Prozess
Das HP-RTM-Verfahren (Hochdruck-Harzinjektionsverfahren) ist eine optimierte Weiterentwicklung des RTM-Verfahrens und zeichnet sich durch niedrige Kosten, kurze Zykluszeiten, hohe Produktionsvolumina und hohe Qualität aus. Dabei werden die Harzkomponenten unter hohem Druck vermischt und in vakuumversiegelte, mit Faserverstärkung und vorpositionierten Einsätzen versehene Formen eingespritzt. Durch das Füllen der Form mit Harz, die Imprägnierung, Aushärtung und Entformung entstehen die Verbundwerkstoffe. Mit dem HP-RTM-Verfahren lassen sich kleine und komplexe Strukturbauteile mit geringen Maßtoleranzen und verbesserter Oberflächengüte herstellen, wodurch eine hohe Konsistenz der Verbundbauteile erreicht wird.

Heißpress-Formtechnologie
Das Formpressverfahren ohne Heißpressen ist eine kostengünstige Technologie zur Herstellung von Verbundwerkstoffteilen in der Luft- und Raumfahrt. Der Hauptunterschied zum Heißpressverfahren besteht darin, dass das Material ohne äußeren Druck geformt wird. Dieses Verfahren bietet erhebliche Vorteile hinsichtlich Kostenreduzierung, insbesondere bei übergroßen Teilen, und gewährleistet gleichzeitig eine gleichmäßige Harzverteilung und -aushärtung bei niedrigeren Drücken und Temperaturen. Darüber hinaus sind die Anforderungen an die Formwerkzeuge im Vergleich zum Heißpressen deutlich geringer, was die Qualitätskontrolle des Produkts erleichtert. Das Formpressverfahren ohne Heißpressen eignet sich häufig für die Reparatur von Verbundwerkstoffteilen.

Formgebungsprozess
Beim Formpressen wird eine bestimmte Menge Prepreg in den Formhohlraum einer Metallform gegeben. Mithilfe einer Wärmequelle werden eine bestimmte Temperatur und ein bestimmter Druck erzeugt, wodurch das Prepreg im Formhohlraum durch die Wärme erweicht, unter Druck fließt, den Formhohlraum ausfüllt und aushärtet. Die Vorteile dieses Formpressverfahrens liegen in der hohen Produktionseffizienz, der präzisen Produktabmessung und der Oberflächengüte. Insbesondere bei komplexen Verbundwerkstoffprodukten kann in der Regel ein einziger Formvorgang durchgeführt werden, ohne die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs zu beeinträchtigen.

3D-Drucktechnologie
Die 3D-Drucktechnologie ermöglicht die schnelle Bearbeitung und Herstellung von Präzisionsteilen mit komplexen Formen und die personalisierte Fertigung ohne Formen. Bei der Produktion von Verbundbauteilen für UAVs kann die 3D-Drucktechnologie zur Herstellung integrierter Bauteile mit komplexen Strukturen eingesetzt werden, wodurch Montagekosten und -zeit reduziert werden. Der Hauptvorteil der 3D-Drucktechnologie liegt darin, dass sie die technischen Grenzen traditioneller Formgebungsverfahren überwindet, um komplexe Bauteile aus einem Stück herzustellen, die Materialausnutzung zu verbessern und die Fertigungskosten zu senken.

Zukünftig ist mit dem kontinuierlichen technologischen Fortschritt und Innovationen zu rechnen, dass optimierte Produktionsprozesse in der UAV-Fertigung weit verbreitet sein werden. Gleichzeitig ist es notwendig, die Grundlagenforschung und Anwendungsentwicklung von Verbundwerkstoffen zu intensivieren, um die kontinuierliche Weiterentwicklung und Innovation der Verarbeitungstechnologie für UAV-Verbundbauteile voranzutreiben.