Mit steigendem Anteil an Faserverbundwerkstoffen (FVW) in Flugzeugstrukturen steigt auch die Notwendigkeit, geschäftete Klebereparaturen schnell und zuverlässig durchzuführen. Derzeit werden solche Reparaturen manuell ausgeführt, mit hohem zeitlichen Aufwand und fertigungstechnischem Risiko. Mit dem Projekt Rapid Repair wurde eine durchgängigen Prozesskette zur schnellen und reproduzierbaren Durchführung von Schaffungen mittels eines Roboters entwickelt. Es wurden an Versuchsbauteilen 6 automatisierte Schaffungen mit dem Roboter und zum Vergleich 3 Schaffungen manuell durchgeführt. Die Ausführung und Qualität der Schaffungen im automatisierten Prozess sind dabei als gleichwertig oder besser zu bewerten, im Tiefenbereich liegen sie jedoch teilweise noch außerhalb der definierten Toleranz. Bezüglich des Zeitaufwandes wurde eine deutliche Verbesserung mit dem automatisierten System erzielt (>70%). Dieser Wert steigt mit zunehmender Komplexität des Bauteils und der Schaffung wie z.B. bei variierendem Schäftwinkel. Als weitere Möglichkeit zur Optimierung des Reparaturprozesses wurde von Cassidian die Herstellung einer Kopie der Reparaturstelle durch Abformtechniken erarbeitet, was zwar einen gewissen Mehraufwand darstellt, aber durch eine Parallelisierung von Arbeitsschritten insgesamt eine Verkürzung der Durchlaufzeit ermöglicht. Zur Beschleunigung des Reparaturprozesses wurde zusätzlich untersucht, ob durch Angelieren der Reparaturwerkstoffe diese unempfindlich gegenüber der während der Aushärtung aus dem Basislaminat austretenden Feuchte gemacht und damit zeitaufwändiges Rücktrocknen gespart werden kann. Hier konnte zwar die prinzipielle Machbarkeit des Verfahrens nachgewiesen werden, die angestrebte systematische Lösung konnte jedoch durch Überlagerung von Werkstoffeinflüssen des Reparaturlaminates nicht erreicht werden. Versuchsergebnisse von Eurocopter bestätigen aber die grundsätzliche Funktion dieses Verfahrens. Durch Kombinationen der aufgezeigten Maßnahmen kann eine deutliche Verkürzung der Durchlaufzeit bei einer Reparatur (>50 %) erreicht werden, was somit eine schnellere Verfügbarkeit des Luftfahrzeuges ermöglicht. Einen weiteren Schwerpunkt bildete das Thema Kontaminationsdetektion, wofür EADS-IW den Unterauftrag erhielt. Es wurde ein Demonstrator auf Metalloxid-Sensorenbasis mit Heizeinheit entwickelt (Elektronische Nase). Kontaminationen durch Skydrol, Kerosin und Feuchte konnten damit auf verschiedenen Laminaten nachgewiesen und differenziert werden. Hierzu wurde eine Schutzrechtanmeldung eingereicht. Die Weiterentwicklung der automatisierten Schäfteinheit zum mobilen Einsatz am Flugzeug, sowie die Fortführung der Kontaminationsdetektion mittels Elektronischer Nasen sind Inhalte im Luftfahrtforschungsprogramm IV 4 CAIRE (Composite Adaptable Inspection and Repair).

With the continuous increase of composite structures in aerospace, the necessity to repair those structures will increase, too. Bonded scarf repairs are very often the only viable solution to restore structural integrity in order to avoid costly component replacement. State of the art of performing a scarf is a manual process with high effort in time and labour including high manufacturing risk, in particular for complex part contours and lay-up variations. Within the project Rapid Repair, an automated repair process chain was developed for producing fast and reproducible scarfs by a robot. On test components, 6 automated scarfs were performed and 3 manual scarfs for comparison. The execution and quality of the scarfs performed by the automated process are equivalent or better than those produced manually. In view of the scarfing depth, the values produced with the robot are slightly outside the defined tolerances. With the automated system, a significant reduction in time could be achieved (>70%). This value rises with increasing complexity of the component and the scarf, e.g. varying scarfing ratio. Tests on small scarfed samples show that the automated produced scarfs behave equal or higher with regard to strength than manually produces scarfs. As a further possibility to speed up the repair process, Cassidian investigated tooling to produce a copy of the repair area by a male and a female counterpart tool. This technique requires more effort, however it allows doing repair steps in parallel, which results in a reduction of the total repair lead time. Another possibility to accelerate the repair process is the semi-curing of the repair materials instead of re-drying the substructure. The repair patch is staged up to a level where moisture cannot create porosity in the repair materials, thus time-consuming redrying of the substructure can be avoided. Within the project Rapid Repair, this principle of the semi-cured repair patches could be proven. The detailed test work was superimposed by repair material effects and showed unclear results. Test results from Eurocopter however confirmed the basic function of this procedure. A noticeable reduction of the operating time and the lead time of the repair up to approximately 50% can be achieved by combinations of the shown measures which results in a higher availability of the aircraft. The workpackage contamination detection was subcontracted to EADS-IW. A demonstrator was developed on metallic oxide sensor basis with a heating unit (electronic nose). Contaminations by Skydrol, jet fuel and moisture could be detected herewith and differentiated on different laminates. A patent is pending on this detection method. The further development of the automated scarfing unit to a mobile equipment for application on aircraft in addition to the continuation of contamination detection by means of electronic nose are contents in the follow-on aviation research programme IV 4 project CAIRE (Composite Adaptable Inspection and Repair).