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The global sales of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) still grow in a double-digit percentage range. Alongside the aerospace industry, the automotive industry is the biggest driver of this growth. CFRP belong to the group of composite materials, but in fact represent structures made of high-strength fibers embedded in a polymer matrix. Currently CFRPs are no longer used on a large scale in automotive construction, but they are increasingly being used where they offer particular advantages in terms of weight saving, stiffness and strength. Ensuring strength is one of the key challenges. Damage patterns in CFRP are hardly to detect visually and are unknown within conventional materials. Currently there is a lack of measurement concepts for the detection, localization and quantification of damages that can provide the measurement data required for CFRP repair with sufficient uncertainty. This research project addresses the mentioned deficits by means of the conceptual design and experimental validation of an optically tracked ultrasound measurement system. In accordance with the research methodology of Design Science Research, the research results are generated iteratively and validated experimentally with the help of various experimental setups. The design process is coupled with the application area of an CFRP repair shop and the existing knowledge base of measurement technology. The conceptual design of the optically tracked measurement system, consisting of a phased-array ultrasonic measurement system and an optical tracking system, is based on a novel combination and real-time synchronization of the individual measurement systems. For this purpose, a measurement software for recording, visualization and evaluation of the measurement data is developed. The evaluation methodology is based on a sound intensity distribution modeling, novel methods of peakdetection and 3D reconstruction of the ultrasonic measurement data. The concept is validated with the help of calibrated test components. The uncertainty analysis is carried out in three steps with specifically designed test setups, followed by an analysis of the factors influencing the measurement process and the measured variables. The uncertainty analysis of the optical tracking system is performed by reference distance measurements of a coordinate measuring machine and by varying the limits of the parameter space. Subsequently, the influences of the phased array ultrasonic measurement system are analyzed by means of an experimental setup consisting of a linear axis traversing unit and series of measurements in immersion technique and optimized iteratively based on the calculated measurement uncertainty contributions. Ultrasonic measurement and optical tracking are tested in combination to examine the overall system and to optimize the software setting parameters. In the last step, it is shown that the measurement uncertainty can be sufficiently reduced for practical use by using optically measured surface data. The knowledge gained is based on novel algorithms for the model-based evaluation of the 3D reconstructed ultrasonic measurement data as well as the for the first time realized quantification of the hardware-, software- and process-related influencing factors on the uncertainty of the optically tracked ultrasonic measurement system. In addition, a method was developed to reduce the measurement uncertainty by combining ultrasound and surface measurement data for practical use.

Purpose – The presentation summarizes the state-of-the-art in aircraft end-of-life strategies. Methodology – A literature review is the basic research method utilized. A visit to a dismantling site complemented the findings. Journeys and the Internet show examples of special reuse approaches giving aircraft and components a second life. Findings – In the past aircraft went to "boneyards" at their end-of-live where they were simply left on their own. This should be avoided in the future. Instead aircraft are initially parked and stored. If no further operation is possible, aircraft are dismantled. Components and material is recycled as far as possible. The rest is disposed. Research has been done on the topic by Airbus, Boeing, other industrial companies, and academic institutions. The aircraft recycling industry starts to build up now by the launch of several recycling plants. The aircraft recycling market will slowly mature with associations like the Aircraft Fleet Recycling Association (AFRA) and with the publication of guidance material for best practices. The significant higher percentage of composites in modern aircraft types is a challenge for aircraft recycling. Special reuse approaches are only a niche market and not able to cope with the number of aircraft that need to be decommissioned each year. Value – The presentation gives a year 2022 overview on the state-of-the-art of aircraft end-of-life handling with many pictures., Hamburg Aerospace Lecture Series --- Collection of Presentations --- http://www.AeroLectures.de

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022; Aachen : Apprimus Verlag, Ergebnisse aus der Produktionstechnik 44/2022, 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme (2023). = Dissertation, RWTH Aachen University, 2022, The global sales of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) still grow in a double-digit percentage range. Alongside the aerospace industry, the automotive industry is the biggest driver of this growth. CFRP belong to the group of composite materials, but in fact represent structures made of high-strength fibers embedded in a polymer matrix. Currently CFRPs are no longer used on a large scale in automotive construction, but they are increasingly being used where they offer particular advantages in terms of weight saving, stiffness and strength. Ensuring strength is one of the key challenges. Damage patterns in CFRP are hardly to detect visually and are unknown within conventional materials. Currently there is a lack of measurement concepts for the detection, localization and quantification of damages that can provide the measurement data required for CFRP repair with sufficient uncertainty. This research project addresses the mentioned deficits by means of the conceptual design and experimental validation of an optically tracked ultrasound measurement system. In accordance with the research methodology of Design Science Research, the research results are generated iteratively and validated experimentally with the help of various experimental setups. The design process is coupled with the application area of an CFRP repair shop and the existing knowledge base of measurement technology. The conceptual design of the optically tracked measurement system, consisting of a phased-array ultrasonic measurement system and an optical tracking system, is based on a novel combination and real-time synchronization of the individual measurement systems. For this purpose, a measurement software for recording, visualization and evaluation of the measurement data is developed. The evaluation methodology is based on a sound intensity distribution modeling, novel methods of peakdetection and 3D reconstruction of the ultrasonic measurement data. The concept is validated with the help of calibrated test components. The uncertainty analysis is carried out in three steps with specifically designed test setups, followed by an analysis of the factors influencing the measurement process and the measured variables. The uncertainty analysis of the optical tracking system is performed by reference distance measurements of a coordinate measuring machine and by varying the limits of the parameter space. Subsequently, the influences of the phased array ultrasonic measurement system are analyzed by means of an experimental setup consisting of a linear axis traversing unit and series of measurements in immersion technique and optimized iteratively based on the calculated measurement uncertainty contributions. Ultrasonic measurement and optical tracking are tested in combination to examine the overall system and to optimize the software setting parameters. In the last step, it is shown that the measurement uncertainty can be sufficiently reduced for practical use by using optically measured surface data. The knowledge gained is based on novel algorithms for the model-based evaluation of the 3D reconstructed ultrasonic measurement data as well as the for the first time realized quantification of the hardware-, software- and process-related influencing factors on the uncertainty of the optically tracked ultrasonic measurement system. In addition, a method was developed to reduce the measurement uncertainty by combining ultrasound and surface measurement data for practical use., Published by Apprimus Verlag, Aachen

Purpose - The report summarizes the state-of-the-art in aircraft end-of-life strategies. A focus is on latest aircraft types with a high percentage of composite materials. --- Methodology - A literature review is the basic research method utilized. Apart from books, journals, conference proceedings, and dissertations, also technical reports and industrial news have been included into the search results. The field of aircraft end-of-life is still comparatively small, resulting in a manageable amount of literature addressing the topic directly. --- Findings - Research has been done on the topic by Airbus, Boeing, other industrial companies, and academic institutions. A market for recycled material is missing. Regulations about aircraft recycling are strongly needed but are not foreseeable in the near future. Nevertheless, the trend goes to extended producer responsibility. The aircraft recycling industry starts to build up now by the launch of several recycling plants. The aircraft recycling market will slowly mature with associations like the Aircraft Fleet Recycling Association (AFRA) and with the publication of guidance material for best practices. The significant higher percentage of composites in modern aircraft types is a challenge for aircraft recycling. --- Research limitations - The study provides only an overview on the aircraft end-of-life sector. Further research needs to be done on individual specific aspects. --- Value - The paper gives a year 2020 update on the state-of-the-art of aircraft end-of-life handling, including an overview on composite recycling regarding latest aircraft types.

In der vorliegenden Arbeit wird das Thema „Einfluss lagenvariabler Schäftwinkel auf die Verbindungsfestigkeit geklebter Faserverbundreparaturen“ behandelt. Diese Arbeit beschäftigt sich zum einen mit der analytischen und numerischen Simulation von runden, dreidimensionalen Reparaturen in Kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) mit konstantem und lagenvariablem Schäftwinkel. Zum anderen werden Zugproben gefertigt, um die theoretisch erarbeiteten Erkenntnisse experimentell zu überprüfen. In den analytischen und numerischen Modellierungen der unterschiedlichen Reparaturen wird schlüssig gezeigt, dass mit lagenvariablen Schäftungen tatsächlich Spannungsspitzen vermieden werden können. In den anschließenden Zugversuchen konnte allerdings keine Festigkeitssteigerung ermittelt werden. Zum Abschluss werden die Ergebnisse der numerischen und der experimentellen Untersuchungen gegenübergestellt und diskutiert. Dabei werden mögliche Ursachen für die ausbleibende Festigkeitssteigerung im Zugversuch erläutert.

Im Rahmen dieser Arbeit wird auf Grundlage bereits vorhandener Fertigungsverfahren eine optimierte Methodik zur Herstellung von Probekörpern der Norm AECMA EN6066 entwickelt. Ziel dabei ist es, Parameter zu finden, welche bei der Fertigung der Prüflinge Einfluss auf die Lagenausrichtung, konstante Klebschichtdicke, Lagenversatz, sowie das Entstehen von Lufteinschlüssen haben. Durch die Analyse an verstifteten Proben unter Vakuumaufbau bzw. Pro-ben mit Aluminiumanschlägen (ebenfalls Vakuumaufbau), konnten Abhilfemaßnahmen ermittelt werden, welche die Grundlage für die Entwicklung eines optimierten Fertigungsverfahrens bilden. Da neben den Einflüssen durch verwendete Fertigungsaufbauten bzw. Trennmaterialien wie Abreißgewebe, Trennfolie und Lochfolie die Einstellung einer konstanten Klebschicht von großer Bedeutung ist, wurden hierzu Voruntersuchungen durchgeführt. Die Verstiftung der Prüflinge in vergangenen Untersuchungen zeigte, dass Toleranzen in den Bohrungsdurch-messern großen Einfluss auf die exakte Positionierung der Fügeteile haben. Dies bezüglich wurden verschiedene Bohrungsdurchmesser auf einer Probeplatte angefertigt und anschließend vermessen. Sämtliche Ergebnisse der Voruntersuchungen konnten in den möglichen optimierten Fertigungsverfahren getestet werden. Der bisher verwendete Vakuumaufbau verursachte durch die anliegende, einseitige Druckbelastung oftmals fehlerhafte Lagenausrichtung sowie horizontales und vertikales Verschieben der Fügepartner. Daher wurden Aufbauten mit verstifteten Prüfkörpern unter Vakuumsack experimentell untersucht. Weitere Parameter, wie die Wärmedehnung der Aluminiumanschläge sowie das Verhindern der einseitigen Druckbelastung auf die obere Schäftspitze konnte durch weitere Verfahren validiert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fertigung von verstifteten Probekörpern unter Vakuumsack die gewünschten Fertigungsparameter ausreichend erfüllen können. Hierbei findet außerdem eine Variation zwischen der Verwendung von Abreißgewebe und Trennfolie zur Umwicklung statt. Die abschließende Bewertung der Ergebnisse bietet Grundlage für zusätzliches Verbesserungspotential zur Entwicklung eines optimierten Fertigungsverfahrens und gibt einen Ausblick auf weitere Forschungsthemen.

Die in der Luftfahrt stetig zunehmende Verwendung von CFK geht mit einem steigenden Risiko einer Beschädigung einher, was zu erhöhtem Reparaturbedarf führt und folglich eine genaue Be-trachtung und Verbesserung der bisherigen Reparaturverfahren erfordert. Als Alternative zu genie-teten Reparaturen haben sich für kosmetische Reparaturen und Reparaturen an Sekundärstrukturen aus CFK geklebte, geschäftete Reparaturen durchgesetzt. Als ein Aufgabengebiet des Projekts CAIRE, sollen am DLR mittels computergestützter Fräsbearbeitung geschäftete Reparaturen an CFK-Laminaten hergestellt werden, die durch eine lokale Anpassung des Schäftwinkels an die unterschiedlichen Lagenorientierungen eines Laminats geomet-risch und spannungsmechanisch optimiert sind. Dies verspricht höhere Verbindungsfestigkeiten und Bruchspannungen, da vor allem die bei konstantem Schäftwinkel an den Ausläufen entstehenden Spannungsspitzen reduziert werden. Im Verlauf dieser Arbeit wurde der genannte Effekt mittels analytischer, numerischer und experi-menteller Betrachtung untersucht und nachgewiesen. Gleichzeitig wurden die Einflüsse von Temperatur- und Feuchtigkeit, sowie der Klebschichtdicke näher betrachtet.

In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss lagenvariabler Schäftungswinkel auf die Verbindungsfestigkeit geklebter Faserverbundreparaturen untersucht. Zunächst werden die Grundlagen herkömmlicher CFK-Reparaturverfahren und insbesondere die Vorteile geklebter Schäftungsverbindungen bei Zugbelastung vorgestellt. Bei Schäftungen zweier orthotroper Fügepartner entstehen im Gegensatz zu isotropen Werkstoffen versagensinitiierende Schubspannungsspitzen in der Klebschicht. Anhand einfacher mechanischer Modelle wird gezeigt, dass durch eine lagenvariablen Schäftungswinkeländerung diese Spannungsspitzen reduziert werden können. Dazu wird eine von der Steifigkeit der Lagen abhängige ideale Schäftungsgeometrie erstellt. Mithilfe einer Finite-Elemente-Simulation werden verschiedene variable Schäftungsgeometrien untersucht. Zunächst steht dabei die Analyse des Einflusses einzelner Parameter auf den Schubspannungsverlauf in der Klebschicht im Vordergrund. Es werden die Auswirkungen verschiedener Winkeländerungen, Laminataufbauten, Klebschichtgeometrien und erhöhter Umgebungstemperaturen untersucht. Zusätzlich werden die Zugfestigkeiten der einzelnen Geometrien ausgewertet. Ein weiteres Potential der variablen Schäftung besteht in der Verkürzung der Reparaturlänge. Inwiefern dies möglich ist, wird ebenfalls mithilfe der FEM untersucht. Ausgehend von den numerischen Ergebnissen wird ein Couponprobenprogramm zur Prüfung der Schäftungsgeometrien mittels Zugversuch erstellt. Dabei können die in der Simulation gezeigten Tendenzen bestätigt werden. Außerdem wurde eine Korrelation zwischen der Fertigungsqualität der Probekörper und Versagenseintritt festgestellt.