Lokale strukturelle Reparatur über "supersonic particle depsoition" mittels mobiler Anlage

Abstract

Ziel des HAP 5 im Rahmen von LuFo VI-2 TIRIKA ist die Entwicklung einer mobilen Kaltgasspritzanlage zur in-situ-Reparatur von Flugzeugkomponenten ohne Demontage. Die Untersuchung und Bewertung von Schadstellen sowie die Ermittlung der Prozessparameter für die Reparaturverfahren sind zentrale Aufgaben. Der Arbeitsplan umfasst sechs Arbeitspakete (AP1 bis AP6), die sich mit verschiedenen Aspekten der Technologieentwicklung und Anwendung der Kaltgasspritztechnologie befassen. Um eine möglichst einfache Handhabung im operativen Betrieb zu ermöglichen wurde ein Reparaturhandbuch erstellt, das eine bauteilunabhängige Betrachtung von Reparaturen ermöglicht. Die Schäden werden in funktionale Reparaturen, Lebensdauerverlängerung und strukturelle Reparaturen klassifiziert. Ein Cold-Spray-Koordinator wird eingeführt, um die Qualität und Sicherheit der Reparaturprozesse zu gewährleisten. Weiters wurden die Anforderungen an eine mobile Kaltgasspritzanlage beschrieben, einschließlich allgemeiner Konfiguration, Bauteilhalterung, Robotersystem, Vorbearbeitung, Kaltspray-System, Nachverarbeitung, Gesundheit, Sicherheit und Umwelt, Automatisierung und Prozessüberwachung sowie Umweltbedingungen und Transport. Verschiedene Konzepte wurden basierend auf diesen Anforderungen erarbeitet. Um die Technologie zu maturieren, wurden umfassende experimentelle Versuche und Charakterisierung der Kaltgasspritz-Schichten mit dem Ziel der Verbesserung der Duktilität durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass reines Aluminium im wie-aufgetragenen Zustand eine signifikante Duktilität aufweist. Mechanische Prüfungen, Korrosions- und Blitzschlagtests wurden durchgeführt, um die Eigenschaften der Schichten zu charakterisieren. Diese Ergebnisse wurden mit Reparaturversuche auf Demonstratoren durchgeführt, um die Anwendbarkeit der Technologie zu überprüfen. Dazu wurden bauteilnahe Coupons entworfen und getestet, um verschiedene Aspekte der Reparatur zu untersuchen. The goal of HAP-5 within the LuFo-VI-2 programme is to develop a mobile cold spray system for in-situ repair of aircraft components without disassembly. Investigating and assessing damage sites, as well as determining the process parameters for the repair methods, are central tasks of this project. The work plan comprises six work packages (AP 1 - AP 6) that address various aspects of technology development and the application of the cold spray technology. To enable the simplest possible handling in operational use, a repair manual has been created that provides a component-independent view of repairs. Damages are classified into functional, life-extension, and structural repairs. A Cold-Spray Coordinator is introduced to ensure the quality and safety of the repair processes. Furthermore, the requirements for a mobile cold spray system were described, covering general configuration, component handling, robotic system, pre-processing, cold-spray system, post-processing, health, safety and environment regulations, automation and process monitoring, as well as environmental conditions and transport. Various concepts were developed based on these requirements. To mature the technology, extensive experimental trials and characterization of the cold sprayed layers were carried out with the aim of improving ductility. The results show that pure aluminium in the as-sprayed condition exhibits significant ductility. Mechanical tests, corrosion tests and lightning-strike tests were performed to characterize the properties of the layers. These results were validated in repair trials on demonstrators to verify the applicability of the technology. For this purpose, component-adjacent coupons were designed and tested to investigate various aspects of the repair.