AT511676B1

AT511676B1 - Verbundelement und verfahren zur herstellung eines verbundelementes

Info

Publication number: AT511676B1
Application number: ATA986/2011A
Authority: AT
Original assignee: List Components & Furniture Gmbh
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2015-03-15
Also published as: AT511676A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbundelement (100, 200), umfassend zwei außenliegende Deckschichten (1, 2), welche Deckschichten (1, 2) mittels zumindest einer Verbindungsschicht (3, 4) miteinander verbunden sind, wobei die beiden Deckschichten (1, 2) jeweils im Wesentlichen aus einem Faserverbundmaterial gebildet sind, und wobei die beiden Deckschichten (1, 2) vorgeformt sind, und wobei die zumindest eine Verbindungsschicht (3, 4) eine Klebeschicht ist. Zwischen den beiden Deckschichten (1,2) ist zumindest eine Füllschicht (5, 6) vorgesehen, welche zu den beiden Deckschichten (1, 2) beabstandet ist, wobei der Zwischenraum zwischen den Deckschichten (1, 2) und der zumindest einen Füllschicht (5, 6) mit der Klebeschicht (3,4) ausgefüllt ist. Die zumindest eine Füllschicht (5, 6) ist mittels eines flüssigen Schaumes gebildet, welcher nach dem Aushärten den Innenraum zwischen den beiden Deckschichten (1, 2) im Wesentlichen ausfüllt, und wobei die zumindest eine Füllschicht (5, 6) über je eine Klebeschicht (3, 4) mit den beiden Deckschichten (1, 2) verbunden ist.

Description

Beschreibung

VERBUNDELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES VERBUNDELEMEN¬TES

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verbundelement, umfassend zwei außenliegende Deckschich¬ten, welche Deckschichten mittels zumindest einer Verbindungsschicht miteinander verbundensind, wobei die beiden Deckschichten jeweils im Wesentlichen aus einem Faserverbundmaterialgebildet sind, und wobei die beiden Deckschichten vorgeformt sind, und wobei die zumindesteine Verbindungsschicht eine Klebeschicht ist, und wobei zwischen den beiden Deckschichtenzumindest eine Füllschicht vorgesehen ist, welche zumindest eine Füllschicht zu den beidenDeckschichten beabstandet ist, und wobei der Zwischenraum zwischen den Deckschichten undder zumindest einen Füllschicht mit der Klebeschicht ausgefüllt ist.

[0002] Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbund¬elementes.

[0003] Eingangs erwähnte oder dazu ähnliche Verbundelemente sind beispielsweise bekanntaus der JP 6218740 A, CH 664531 A5, DE 1901828 A1, DE 3038795 A1, EP 0269148 A1sowie der DE 10358295 A1.

[0004] An im Flugzeugbau verwendete Materialien, welche etwa beim Ausbau der Flugzeugka¬binein) zum Einsatz kommen, etwa für die Inneneinrichtung und für Möbelteile wie z.B. Tisch¬platten, werden spezielle Anforderungen gestellt. Solche Materialien sollten möglichst leichtge¬wichtig sein und müssen grundsätzlich Aircraft-tauglich sein, d.h. sie müssen beispielsweise dieBrandprüfung der Luftfahrtnorm FAR 25.853 (a) Appendix F Part 1 (a)(1)(i) erfüllen.

[0005] Je nach Flugzeugtype und Anwendungsbereich der Materialien im Flugzeug sind unter¬schiedliche Prüfungen durchzuführen. Wichtig ist, dass das eingesetzte Material selbstverlö¬schend ist. Wird das Flugzeug für mehr als 19 Passagiere zugelassen, kann z.B. vorgesehensein, dass auch die Rauchgasentwicklung und Toxizität der Materialien untersucht werdenmuss. Wird das Material für statisch relevante Bauteile eingesetzt, müssen auch statischePrüfungen durchgeführt werden, wobei in der Regel die Belastungskräfte jeweils individuellvorgeschrieben werden.

[0006] Weiters sollen diese Materialien relativ einfach und gegebenenfalls auch in Serie produ¬zierbar sein.

[0007] Diese Aufgaben werden mit einem eingangs erwähnten Verbundelemente dadurchgelöst, dass erfindungsgemäß die zumindest eine Füllschicht mittels eines flüssigen Schaumesgebildet ist, welcher nach dem Aushärten den Innenraum zwischen den beiden Deckschichtenim Wesentlichen ausfüllt, wobei die zumindest eine Füllschicht über je eine Klebeschicht mitden beiden Deckschichten verbunden ist.

[0008] Der Vorteil in der Verwendung von Faserbundmaterialien liegt insbesondere in ihrenguten brandhemmenden Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht.

[0009] Vorteilhafterweise sind die beiden Deckschichten mit zumindest einem Formwerkzeug(Form), vorzugsweise jede Deckschicht mit einem eigenen Formwerkzeug, vorgeformt. DasFaserverbundmaterial wird also zu Deckschichten in den Formen vorgeformt.

[0010] Zuerst werden die Deckschichten geformt und ausgehärtet. Anschließend wird der (flüs¬sige) Schaum in die beiden Hälften eingebracht und gemeinsam zu einem geschlossenen Teil„verklebt".

[0011] Die Bauteile erhalten ihre Geometrie/Gestalt, indem die Fasermaterialien in Formeneingelegt und erhitzt werden. Da sich diese Formwerkzeuge in ihrer Form nicht verändernkönnen, erhalten die Bauteile immer die gleichen Abmessungen und die gleiche Gestalt. Aufdiese Weise wird eine hohe Prozesssicherheit erreicht und es sind sehr geringe Toleranzenrealisierbar. Außerdem können die Bauteile/Verbundelemente mit einer deutlichen Ge-

Wichtseinsparung (derzeit von bis zu 20%) hergestellt werden.

[0012] Bauteile, die statisch stärker beansprucht sind, können mit den Verfahren aus demStand der Technik nur realisiert werden, indem mehrere Wabenplatten zusammengeklebt undmehrere Lagen Prepreg (eingesetztes Glasfaserharzmaterial) aufgebracht werden müssen. DieBauteile, z.B. Tischplatten, werden dadurch relativ dick und schwer.

[0013] Mit der vorliegenden Erfindung können solche Bauteile wesentlich leichter und einfacherund mit geringerem Gewicht umgesetzt werden. Die Bauteile werden je nach Anforderung mitunterschiedlichem Anteil an Faserverbundmaterial (Gewebeanteil), in letzterem Fall also miteinem höheren Anteil produziert, und/oder die Prozessparameter (Druck, Temperatur, etc.)werden entsprechend verändert, so dass das Bauteil höheren Anforderungen standhält.

[0014] Durch das geringere Gewicht der Bauteile und somit beispielsweise der Möbel kannauch ein geringeres Gesamtgewicht des Flugzeuges erreicht werden. Dies erlaubt einen kos¬tengünstigeren Betrieb des Flugzeuges für den Kunden, da Treibstoffkosten eingespart werdenkönnen. Gleichzeitig wird durch das geringere Gewicht des Flugzeuges der C02-Ausstoß imFlugbetrieb reduziert und die Reichweite des Flugzeuges erhöht.

[0015] Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn das Faserverbundmaterial in Form einesPrepregs (mit Harz imprägnierte Faserverbundmaterialien) ausgebildet ist.

[0016] Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Deckschichten aus dem Faserverbundma¬terial mittels Nasslaminierverfahren gebildet sind.

[0017] In diesem Fall wird das Faserverbundmaterial in Form eines trockenen Gewebes in dieForm (Formwerkzeug) gelegt und anschließend mit einem Harz durchtränkt und unter Vakuumausgehärtet.

[0018] Prepregs sind bereits mit dem Harz umgeben. Daher sind diese Prepregs klebrig undmüssen gekühlt transportiert und gelagert werden. Wird das Material einmal aufgetaut, muss esinnerhalb einer vorgegebenen Zeit verarbeitet werden, weil das Harz zu reagieren beginnt undaushärtet.

[0019] Beim Nasslaminieren wird das reine, trockene Geweben aufgelegt und das Harz hän-disch auf das Gewebe aufgestrichen.

[0020] Prepregs haben eine gewisse Steifigkeit. Kleine Radien sind damit nicht realisierbar.Dafür ist bei Prepregs die Prozesssicherheit gegeben, da der Harzgehalt immer der gleiche ist.

[0021] Beim Nasslaminieren können kleinere Radien umgesetzt werden. Nasslaminieren istarbeitsintensiver und es müssen Vakuumverfahren angewandt werden. Prepregs können auch„nur" unter Temperatur gepresst werden, d.h. es sind keine Vakuumverfahren bei der Verarbei¬tung notwendig.

[0022] Die Füllschicht in Form eines flüssigen Schaums dient in erster Linie als Ausgleichsmas¬se bzw. Ausfüllmasse zwischen den beiden Deckschichten.

[0023] Bei einer besonders vorteilhaften Variante ist vorgesehen, dass zwischen den beidenDeckschichten zumindest eine Kernschicht (Kernelement) vorgesehen ist, welche aus einemvorgefertigten Bauteil besteht.

[0024] Vorzugsweise ist dabei die zumindest eine Kernschicht zu den beiden Deckschichtenbeabstandet, und der Zwischenraum zwischen den Deckschichten und der zumindest einenKernschicht ist im Wesentlichen mit je einer Füllschicht ausgefüllt und die Füllschichten sind mitden Deckschichten mittels der Klebeschichten verbunden.

[0025] Mit Vorteil ist die zumindest eine Kernschicht aus einer Schaumplatte gebildet ist, wobeies insbesondere von Vorteil ist, wenn die Schaumplatte eine flammgeschützte bzw. selbstverlö¬schende Schaumplatte ist.

[0026] Der Vorteil der Verwendung einer solchen Kernschicht in Form eines vorgefertigtenElementes, vorzugsweise in Form einer Schaumplatte besteht darin, dass diese Elemente vergleichsweise leicht sind und über eine relativ gleichmäßige Dichte verfügen. Füllschichten inForm eines flüssigen Schaums sind in der Regel etwas schwerer und es kann die gleichmäßigeDichte nicht in einem Ausmaß wie bei dem vorgefertigten Element gewährleistet werden.

[0027] Solche Schaumplatten weisen eine üblicherweise, je nach verwendeter Platte, gleich¬mäßige, geringe Dichte auf, sodass vorzugsweise größere Hohlräume mit solchen Schaumplat¬ten gefüllt werden. Füllt man große Hohlräume mit flüssigem Schaum, entstehen unterschied¬lich große Luftblasen, die nicht kontrolliert werden können. Zu große Blasen sind eineSchwachstelle in der Platte. Daher wird vorzugsweise, wenn möglich, eine Schaumplatte (odergegebenenfalls zwei oder mehrere) eingelegt. Die verbleibenden kleinen Hohlräume werden mitdem flüssigen Schaum gefüllt.

[0028] Die gewählte Dichte hängt dabei von dem Einsatzbereich des Teils und den statischenVorgaben ab.

[0029] Die Füllschicht in Form eines flüssigen Schaums dient, wie schon erwähnt, in ersterLinie als Ausgleichsmasse bzw. Ausfüllmasse zwischen den beiden Deckschichten, insbeson¬dere dann, wenn eine Kernschicht vorgesehen ist. Ohne flüssigen Schaum müsste die Kern¬schicht, die ja aus einem festen Bauteil besteht (z.B. Schaumplatte) entsprechend in die Kontu¬ren der vorgefertigten Deckschichten hineingefräst werden, was sehr aufwändig ist, insbeson¬dere bei gebogenen oder generell komplex geformten Verbundelementen. Mit dem flüssigenSchaum können Zwischenräume optimal ausgefüllt werden und bilden dann nach dem Aushär¬ten mit den restlichen Schichten das Verbundelement.

[0030] Als günstig hat es sich weiters erwiesen, wenn für die zumindest eine Klebeschicht einHarz, vorzugsweise ein flammgeschütztes Harz verwendet ist. Das Harz fungiert dementspre¬chend als Kleber. Das Harz wird dazu eingesetzt, die Haftung zwischen den Füllschichten(flüssiger Schaum) und den Deckschichten zu verbessern.

[0031] Weiters ist es von Vorteil, wenn die Deckschichten Glasfasern und/oder Carbonfasern,beispielsweise Glasfaser-Prepregs und/ oder Carbonfaser-Pregpregs, enthalten oder vollstän¬dig daraus gebildet sind.

[0032] Vorzugsweise wird im Rahmen der Erfindung als Faserverbundmaterial Carbon einge¬setzt. Carbon brennt nicht. Mit Carbon können die Teile leichter konstruiert werden als mitGlasfaser.

[0033] Vorzugsweise weist das Fasermaterial, beispielsweise die Prepregs, ein Gewicht proFläche von 70 g/m2 - 400 g/m2, vorzugsweise von zumindest ca. 90g/m2, auf.

[0034] Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass eine der oder beide Deckschich¬ten an ihrer Außenseite mit einer Grundierungsschicht versehen ist/sind, wobei die Grundie¬rungsschicht beispielsweise aus einem Gelcoat gebildet ist.

[0035] Für das Gelcoat kann als Basismaterial dasselbe Material wie in der Verbindungsschichtverwendet werden, wobei dieses Material als Gelcoat etwas härter eingestellt ist als bei einerVerwendung in der Verbindungsschicht. Als Basismaterial wird vorzugsweise ein flammge¬schütztes Harz verwendet.

[0036] Es kann vorgesehen sein, dass die Verbundelemente hochglänzend lackiert werden;damit die Gewebeschichten der Deckschichten nicht in der Lackierung erkennbar sind, kanneine solche Grundierungsschicht vorgesehen sein.

[0037] Weiters von Vorteil ist es, wenn Einbauten, wie Inserts und andere Metallteile, in zumin¬dest die eine Deckschicht eingebaut sind.

[0038] Die Inserts etc. sind mit dem Faserverbundmaterial/Gewebe umwickelt und daher direktin die Deckschicht eingearbeitet. Nach hinten (in das Verbundelement hinein) ragen die Insertsin die Füllschicht (flüssiger Schaum) hinein.

[0039] Der Kern der Bauteile besteht aus gehärtetem (flüssigem) Schaum, wodurch die Stabili¬tät der Bauteile sichergestellt wird. Gleichzeitig können in dem (Faser-)Gewebe-Schaumver- bund sämtliche Metallteile (Inserts) eingebaut werden. Der Einbau dieser Inserts erfolgt dabeigleichzeitig mit dem Einbringen der Gewebe- und Schaummaterialien in die Formen.

[0040] Bisher wurden jene Bereiche am Bauteil, in welche die Inserts eingebaut werden, ausge¬fräst, anschließend mit einem Pottingmaterial gefüllt, danach wieder gefräst und schließlichwerden die Inserts eingeklebt. Ebenso werden zur Erhöhung der Statik in gewissen BereichenMassivholzteile eingebaut.

[0041] All diese Tätigkeiten sind bei der vorgestellten Erfindung nicht mehr notwendig, was eineVerringerung der Produktionsstunden und dadurch eine höhere Produktionsrate erlaubt.

[0042] Beispielhafte Abmessungen für solche Inserts sind: Durchmesser 5mm bis 2 cm, Länge3mm bis 2 cm.

[0043] Der flüssige Schaum wird mit einer beispielhaften Dicke von 0,1mm bis 4mm aufgetra¬gen und sollte so dünn wie möglich aufgetragen werden. Die Dicke hängt u.a. von der Bauteil¬geometrie ab.

[0044] Der Kleber sollte vorzugsweise hauchdünn aufgetragen werden und ist in der Regel mitfreiem Auge nicht sichtbar.

[0045] Die eingangs erwähnten Aufgaben werden weiters mit einem Verfahren zum Erzeugeneines Verbundelementes gelöst, welches gekennzeichnet ist durch die Schritte: [0046] a) Einlegen eines Faserverbundmaterials in eine erste Form und Einlegen eines Faser¬verbundmaterials in eine zweite Form; [0047] b) Aushärten des Faserverbundmaterials in den Formen zu zwei Deckschichten; [0048] c) Aufbringen einer Verbindungsschicht in Form einer Klebeschicht an der Innenseite derDeckschichten; [0049] d) Aufbringen von Füllschichten auf die Klebeschichten an der Innenseite der Deck¬schichten; [0050] e) Zusammenfügen der Deckschichten und Aushärten der Klebeschichten und der Füll¬schichten.

[0051] Nachdem die Deckschichten ausgehärtet sind, wird Schaum eingebracht und die Deck¬schichten werden zusammenfügt. Der Schaum dehnt sich in den jetzt verbundenen Deckschich¬ten aus und füllt die Hohlräume.

[0052] Von Vorteil kann es sein, wenn in einem Schritt aO), vor Schritt a): [0053] aO) Einbauten, wie Inserts etc. zumindest in einer Form zur Formung der Deckschichtenangebracht werden.

[0054] Außerdem kann es zweckmäßig sein, wenn vor dem Einbringen der Deckschichten inihre Formen eine Grundierungsschicht (Gelcoat als Grundierung für den späteren Lackauftrag)in zumindest einer der Formen, vorzugsweise in beiden Formen aufgetragen wird. Schließlichkann es noch günstig sein, wenn in einem Schritt eO), nach Schritt d) und vor Schritt e), zwi¬schen den beiden Deckschichten eine Kernschicht eingebracht wird, welche aus einem vorge¬fertigten Bauteil besteht.

[0055] Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt [0056] Fig. 1 eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Verbundelement in einem schema¬ tischen Vertikalschnitt, und [0057] Fig. 2 eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Verbundelement in einem sche¬ matischen Vertikalschnitt.

[0058] Figur 1 zeigt eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Verbundelementes 100. DasVerbundelement 100 besteht aus zwei außenliegenden Deckschichten 1, 2, welche Deck¬schichten 1,2 mittels Verbindungsschichten 3, 4 miteinander verbunden sind.

[0059] Die beiden Deckschichten 1,2 sind jeweils im Wesentlichen bzw. vollständig aus einemFaserverbundmaterial gebildet, wobei die beiden Deckschichten 1,2 vorgeformt sind, d.h. dassdie beiden Deckschichten 1, 2 beispielsweise mit zumindest einem Formwerkzeug (Form),vorzugsweise jede Decksicht mit einem eigenen Formwerkzeug, zu ihrer gewünschten Formvorgeformt werden. Das Faserverbundmaterial wird also zu Decksichten in den Formen vorge¬formt.

[0060] Bei den Verbindungsschichten 3, 4 handelt es sich um Klebeschichten, mittels welcherdie beiden Deckschichten 1,2 miteinander verbunden sind, wobei die Deckschichten 1, 2 in derRegel allerdings nicht direkt miteinander verbunden werden.

[0061] Unter Umständen können in bestimmten Bereichen die Deckschichten direkt miteinanderverklebt sein, z.B. können an den Kanten eines Bauteils die Deckschichten direkt zusammen¬geklebt sein. Dadurch wird der Bauteil noch stabiler.

[0062] Dies muss aber nicht der Fall sein. Wenn die Bauteilkanten mit einem Furnier belegtwerden sollen, wir der Rand abgeschnitten, damit auf der planen Schnittkante das Furnieraufgeklebt werden kann.

[0063] Vorerst werden also die Deckschichten geformt und ausgehärtet. Zwischen den beidenin ihre gewünschte Position (welche der Form des Verbundelementes entspricht) gebrachtenDeckschichten existiert ein Hohlraum, in welchen Hohlraum Füllmaterialien eingebracht werden.

[0064] Um den entstehenden Hohlraum optimal auffüllen zu können, hat es sich als günstigerwiesen, wenn zwischen den beiden Deckschichten 1, 2 zumindest eine Füllschicht vorgese¬hen ist.

[0065] Wie in Figur 1 zu erkennen ist, sind Füllschichten 5, 6 vorgesehen ist, welche Füllschicht5, 6 zu den beiden Deckschichten 1, 2 beabstandet sind, und wobei der Zwischenraum zwi¬schen den Deckschichten 1,2 und der zumindest einen Füllschicht 5, 6 mit der Klebeschicht 3,4 ausgefüllt ist.

[0066] Vorzugsweise ist dabei die zumindest eine Füllschicht 5, 6 mittels eines flüssigenSchaums gebildet, welcher nach dem Aushärten den Innenraum ausfüllt.

[0067] Die Füllschicht, vorzugsweise in Form eines flüssigen Schaums, dient in erster Linie alsAusgleichsmasse bzw. Ausfüllmasse zwischen den beiden Deckschichten.

[0068] Die vorzugsweise flüssig eingebrachte(n) Füllschicht(n) verbindet/verbinden sich alsonach dem Aushärten über die Verbindungsschichten mit den Deckschichten.

[0069] Bei der Variante wie in Figur 1 dargestellt ist weiters vorgesehen, dass zwischen denbeiden Deckschichten 1, 2 zumindest eine Kernschicht 7 (Kernelement) vorgesehen ist, welcheaus einem vorgefertigten Bauteil besteht.

[0070] Dabei ist die Kernschicht 7 zu den beiden Deckschichten 1, 2 beabstandet, und derZwischenraum zwischen den Deckschichten 1, 2 und der zumindest einen Kernschicht 7 ist imWesentlichen mit den Füllschichten 5, 6 ausgefüllt und die Füllschichten 5, 6 sind mit den Deck¬schichten 1,2 mittels der Verbindungsschichten 3, 4 verbunden.

[0071] Mit Vorteil ist die zumindest eine Kernschicht 7 aus einer Schaumplatte gebildet ist,wobei es insbesondere von Vorteil ist, wenn die Schaumplatte eine flammgeschützte bzw.selbstverlöschende Schaumplatte ist.

[0072] Der Vorteil der Verwendung einer solchen Kernschicht in Form eines vorgefertigtenElementes, vorzugsweise in Form einer Schaumplatte liegt darin, dass diese Elemente ver¬gleichsweise leicht sind und über eine relativ gleichmäßige Dichte verfügen. Füllschichten inForm eines flüssigen Schaums sind in der Regel etwas schwerer und es kann die gleichmäßigeDichte nicht in einem Ausmaß wie bei dem vorgefertigten Element gewährleistet werden.

[0073] Solche Schaumplatten weisen eine üblicherweise, je nach verwendeter Platte, einegleichmäßige, geringe Dichte auf, sodass vorzugsweise größere Hohlräume mit solchen

Schaumplatten gefüllt werden. Füllt man große Hohlräume mit flüssigem Schaum, entstehenunterschiedlich große Luftblasen, die nicht kontrolliert werden können. Zu große Blasen sindeine Schwachstelle in der Platte. Daher wird vorzugsweise, wenn dies vor allem geometrischmöglich ist, eine Schaumplatte (oder gegebenenfalls zwei oder mehrere) zwischen die Deck¬schichten eingelegt, um den Hohlraum auszufüllen. Die verbleibenden kleinen Hohlräume wer¬den mit dem flüssigen Schaum gefüllt.

[0074] Figur 2 zeigt eine weitere Variante eines Verbundelementes 200. Dieses Verbundele¬ment 200 unterscheidet sich von dem Verbundelement 100 aus Figur 1 dadurch, dass hier keinKernelement vorgesehen ist, etwa, weil es die Geometrien, z.B. der kleine Hohlraum zwischenden Deckschichten, nicht sinnvoll möglich macht, ein vorgefertigtes Bauteil einzubringen.

[0075] In diesem Fall ist der Hohlraum lediglich mit der Füllschicht 5, die vorzugsweise in Formeines flüssigen Schaums eingebracht wird, der sich beim Aushärten über die Klebeschichten 3,4 mit den Deckschichten 1,2 verbindet, aufgefüllt.

[0076] Es kann weiters noch vorgesehen sein, dass eine der oder beide Deckschichten an ihrerAußenseite mit einer Grundierungsschicht 8 versehen sind, wobei die Grundierungsschichtbeispielsweise aus einem Gelcoat gebildet ist. In den Figuren 1 und 2 ist eine solche Grundie¬rungsschicht 8 jeweils an der Außenseite der Deckschicht 2 dargestellt.

[0077] Für das Gelcoat kann als Basismaterial dasselbe Material wie in der Verbindungsschicht(siehe weiter unten) verwendet werden, wobei dieses Material als Gelcoat etwas härter einge¬stellt ist als bei einer Verwendung in der Verbindungsschicht. Als Basismaterial wird vorzugs¬weise ein flammgeschütztes Harz verwendet.

[0078] Es kann vorgesehen sein, dass die Verbundelemente hochglänzend lackiert werden;damit die Gewebeschichten der Deckschichten nicht in der Lackierung erkennbar sind, kanneine solche Grundierungsschicht vorgesehen sein.

[0079] Zur Herstellung der Deckschichten 1,2 werden Faserverbundmaterialien verwendet. DerVorteil in der Verwendung von Faserbundmaterialien liegt insbesondere in ihrer Nicht- Brenn¬barkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht.

[0080] Die Bauteile (Verbundelemente) erhalten ihre Geometrie/Gestalt, indem die Fasermate¬rialien in Formen eingelegt und erhitzt werden. Da sich diese Formwerkzeuge in ihrer Formnicht verändern können, erhalten die Bauteile immer die gleichen Abmessungen und die gleicheGestalt. Auf diese Weise wird eine hohe Prozesssicherheit erreicht und es sind sehr geringeToleranzen realisierbar. Außerdem können die Bauteile/Verbundelemente mit einer deutlichenGewichtseinsparung (derzeit von bis zu 20%) hergestellt werden.

[0081] Die Bauteile werden je nach Anforderung mit unterschiedlichem Anteil an Faserver¬bundmaterial (Gewebeanteil), und/oder die Prozessparameter (Druck, Temperatur, etc.) werdenentsprechend verändert, so dass das Bauteil den gewünschten Anforderungen entspricht.

[0082] Durch das geringere Gewicht der Bauteile und somit beispielsweise der Möbel kannauch ein geringeres Gesamtgewicht des Flugzeuges erreicht werden. Dies erlaubt einen kos¬tengünstigeren Betrieb des Flugzeuges für den Kunden, da Treibstoffkosten eingespart werdenkönnen. Gleichzeitig wird durch das geringere Gewicht des Flugzeuges der C02-Ausstoß imFlugbetrieb reduziert und die Reichweite des Flugzeuges erhöht.

[0083] Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn das Faserverbundmaterial in Form einesPrepregs (mit Harz imprägnierte Faserverbundmaterialien) ausgebildet ist.

[0084] Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Deckschichten aus dem Faserverbundma¬terial mittels Nasslaminierverfahren gebildet sind.

[0085] In diesem Fall wird das Faserverbundmaterial in Form eines trockenen Gewebes in dieForm (Formwerkzeug) gelegt und anschließend mit einem Harz durchtränkt und unter Vakuumausgehärtet.

[0086] Prepregs sind bereits mit dem Harz umgeben. Daher sind diese Prepregs klebrig und müssen gekühlt transportiert und gelagert werden. Wird das Material einmal aufgetaut, muss esinnerhalb einer vorgegebenen Zeit verarbeitet werden, weil das Harz zu reagieren beginnt undaushärtet.

[0087] Beim Nasslaminieren wird das reine, trockene Geweben aufgelegt und das Harz hän-disch auf das Gewebe aufgestrichen.

[0088] Prepregs haben eine gewisse Steifigkeit. Kleine Radien sind damit nicht realisierbar.Dafür ist bei Prepregs die Prozesssicherheit gegeben, da der Harzgehalt immer der gleiche ist.

[0089] Beim Nasslaminieren können kleinere Radien umgesetzt werden. Nasslaminieren istarbeitsintensiver und es müssen Vakuumverfahren angewandt werden. Prepregs können auch„nur" unter Temperatur gepresst werden, d.h. es sind keine Vakuumverfahren bei der Verarbei¬tung notwendig.

[0090] Die gewählte Dichte hängt dabei von dem Einsatzbereich des Teils und den statischenVorgaben ab.

[0091] Die Füllschicht 5, 6 (bzw. 5), vorzugsweise in Form eines flüssigen Schaums, dient, wieschon erwähnt, in erster Linie als Ausgleichsmasse bzw. Ausfüllmasse zwischen den beidenDeckschichten 1, 2, insbesondere dann, wenn eine Kernschicht 7 vorgesehen ist. Ohne flüssi¬gen Schaum müsste die Kernschicht, die ja aus einem festen Bauteil besteht (z.B. Schaumplat¬te) entsprechend in die Konturen der vorgefertigten Deckschichten hineingefräst werden, wassehr aufwändig ist, insbesondere bei gebogenen oder generell komplex geformten Verbunde¬lementen. Mit dem flüssigen Schaum können Zwischenräume optimal ausgefüllt werden undbilden dann nach dem Aushärten mit den restlichen Schichten das Verbundelement.

[0092] Als günstig hat es sich weiters erwiesen, wenn für die zumindest eine Klebeschicht 3, 4ein Harz, vorzugsweise ein flammgeschütztes Harz verwendet ist. Das Harz fungiert dement¬sprechend als Kleber. Das Harz wird dazu eingesetzt, die Haftung zwischen den Füllschichten(flüssiger Schaum) und den Deckschichten zu verbessern.

[0093] Weiters ist es von Vorteil, wenn die Deckschichten 1, 2 Glasfasern und/oder Carbonfa¬sern, beispielsweise Glasfaser-Prepregs und/oder Carbonfaser-Pregpregs, enthalten odervollständig daraus gebildet sind.

[0094] Vorzugsweise wird im Rahmen der Erfindung als Faserverbundmaterial Carbon einge¬setzt. Carbon brennt nicht. Mit Carbon können die Teile leichter konstruiert werden als mitGlasfaser.

[0095] Vorzugsweise weist das Fasermaterial, beispielsweise die Prepregs, ein Gewicht proFläche von 70 g/m2 - 400 g/m2, vorzugsweise von zumindest ca. 90g/m2 auf.

[0096] Weiters von Vorteil ist es, wenn Einbauten wie Inserts und andere Metallteile in diezumindest eine Deckschicht 1,2 eingebaut sind.

[0097] Die Inserts etc. sind mit dem Faserverbundmaterial/Gewebe umwickelt und daher direktin die Deckschicht eingearbeitet. Nach hinten (in das Verbundelement hinein) ragen die Insertsin die Füllschicht (flüssiger Schaum) hinein.

[0098] Mit der erfindungsgemäßen Methode werden keine Füllmaterialien (= unnötiges Ge¬wicht) für das Einsetzen von Inserts benötigt.

[0099] Der Kern der Bauteile besteht (unter anderem, je nach Variante) aus gehärtetem (flüssi¬gem) Schaum, wodurch die Stabilität der Bauteile sichergestellt wird. Gleichzeitig können indem (Faser-)Gewebe-Schaumverbund sämtliche Metallteile (Inserts) eingebaut werden. DerEinbau dieser Inserts erfolgt dabei gleichzeitig mit dem Einbringen der Gewebe- und Schaum¬materialien in die Formen.

[00100] Bisher wurden jene Bereiche am Bauteil, in welche die Inserts eingebaut werden,ausgefräst, anschließend mit einem Pottingmaterial gefüllt, danach wieder gefräst und schließ¬lich werden die Inserts eingeklebt. Ebenso werden zur Erhöhung der Statik in gewissen Berei- chen Massivholzteile eingebaut.

[00101] All diese Tätigkeiten sind bei der vorgestellten Erfindung nicht mehr notwendig, waseine Verringerung der Produktionsstunden und dadurch eine höhere Produktionsrate erlaubt.

[00102] Beispielhafte Abmessungen für solche Inserts sind: Durchmesser 5mm bis 2 cm, Län¬ge 3mm bis 2 cm.

[00103] Der flüssige Schaum wird mit einer beispielhaften Dicke von 0,1mm bis 4mm aufgetra¬gen und sollte so dünn wie möglich aufgetragen werden. Die Dicke hängt u.a. von der Bauteil¬geometrie ab.

[00104] Der Kleber 3, 4 sollte vorzugsweise hauchdünn aufgetragen werden und ist in derRegel mit freiem Auge nicht sichtbar.

Claims

Patentansprüche 1. Verbundelement (100, 200), umfassend zwei außenliegende Deckschichten (1, 2), welcheDeckschichten (1, 2) mittels zumindest einer Verbindungsschicht (3, 4) miteinander ver¬bunden sind, wobei die beiden Deckschichten (1, 2) jeweils im Wesentlichen aus einemFaserverbundmaterial gebildet sind, und wobei die beiden Deckschichten (1,2) vorgeformtsind, und wobei die zumindest eine Verbindungsschicht (3, 4) eine Klebeschicht ist, undwobei zwischen den beiden Deckschichten (1, 2) zumindest eine Füllschicht (5, 6) vorge¬sehen ist, welche zumindest eine Füllschicht (5, 6) zu den beiden Deckschichten (1, 2) be-abstandet ist, und wobei der Zwischenraum zwischen den Deckschichten (1, 2) und derzumindest einen Füllschicht (5, 6) mit der Klebeschicht (3, 4) ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Füllschicht (5, 6) mittels eines flüssigen Schaumes gebildet ist, welchernach dem Aushärten den Innenraum zwischen den beiden Deckschichten (1, 2) im We¬sentlichen ausfüllt, wobei die zumindest eine Füllschicht (5, 6) über je eine Klebeschicht (3,4) mit den beiden Deckschichten (1,2) verbunden ist.
2. Verbundelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Deck¬schichten (1, 2) mit zumindest einem Formwerkzeug (Form), vorzugsweise jede Decksichtmit einem eigenen Formwerkzeug, vorgeformt sind.
3. Verbundelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserver¬bundmaterial in Form eines Prepregs ausgebildet ist.
4. Verbundelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deck¬schichten (1, 2) aus dem Faserverbundmaterial mittels Nasslaminierverfahren gebildetsind.
5. Verbundelement (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dasszwischen den beiden Deckschichten (1, 2) zumindest eine Kernschicht (7) vorgesehen ist,welche aus einem vorgefertigten Bauteil besteht, wobei die zumindest eine Kernschicht zuden beiden Deckschichten (1, 2) beabstandet ist, und dass der Zwischenraum zwischenden Deckschichten (1, 2) und der zumindest einen Kernschicht (7) im Wesentlichen mit jeeiner Füllschicht (5, 6) ausgefüllt und die Füllschichten (5, 6) mit den Deckschichten (1, 2)mittels der Klebeschichten (3, 4) verbunden sind.
6. Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass fürdie zumindest eine Klebeschicht (3, 4) ein Harz, vorzugsweise ein flammgeschütztes Harzverwendet ist.
7. Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieDeckschichten (1, 2) Glasfasern und/ oder Carbonfasern, beispielsweise Glasfaser- Pre¬pregs und/oder Carbonfaser-Pregpregs, enthalten oder vollständig daraus gebildet sind.
8. Verbundelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial,beispielsweise die Prepregs, ein Gewicht pro Fläche von 70 g/m2 - 400 g/m2, vorzugsweisevon ca. 90g/m2, aufweisen.
9. Verbundelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diezumindest eine Kernschicht (7) aus einer Schaumplatte gebildet ist.
10. Verbundelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumplatte eineflammgeschützte bzw. selbstverlöschende Schaumplatte ist.
11. Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dasseine der oder beide Deckschichten (1, 2) an ihrer Außenseite mit einer Grundierungs¬schicht versehen ist/sind, wobei die Grundierungsschicht (8) beispielsweise aus einemGelcoat gebildet ist.
12. Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dassEinbauten, wie Inserts und andere Metallteile, in zumindest die eine Deckschicht (1, 2) ein¬gebaut sind.
13. Verfahren zum Erzeugen eines Verbundelementes (100, 200), gekennzeichnet durch dieSchritte: a) Einlegen eines Faserverbundmaterials in eine erste Form und Einlegen einer Faser¬verbundmaterials in eine zweite Form; b) Aushärten des Faserverbundmaterials in den Formen zu zwei Deckschichten (1,2); c) Aufbringen einer Verbindungsschicht in Form einer Klebeschicht (3, 4) an der Innensei¬te der Deckschichten (1,2); d) Aufbringen von Füllschichten (5, 6) auf die Klebeschichten (3, 4) an der Innenseite derDeckschichten (1,2); e) Zusammenfügen der Deckschichten (1, 2) und Aushärten der Klebeschichten (3, 4)und der Füllschichten (5, 6).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt aO), vorSchritt a): aO) Einbauten, wie Inserts etc. zumindest in einer Form zur Formung der Deckschichten (1,2) angebracht werden, und die Einbauten mit dem Faserverbundmaterial umwickeltwerden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringender Deckschichten (1, 2) in ihre Formen eine Grundierungsschicht (8) in zumindest einerder Formen, vorzugsweise in beiden Formen, aufgetragen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einemSchritt eO), nach Schritt d) und vor Schritt e), zwischen den beiden Deckschichten (1,2) ei¬ne Kernschicht (7) eingebracht wird, welche aus einem vorgefertigten Bauteil besteht.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die bei¬den Deckschichten (1, 2) mit zumindest einem Formwerkzeug (Form), vorzugsweise jedeDeckschicht (1,2) mit einem eigenen Formwerkzeug, vorgeformt sind.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dasFaserverbundmaterial in Form eines Prepregs ausgebildet ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dieDeckschichten (1, 2) aus dem Faserverbundmaterial mittels Nasslaminierverfahren gebil¬det sind. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen