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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffteils,
bei dem zwischen Faserwerkstofflagen ein Kern gelegt wird und das
Fasergelege mit Harz infiltriert wird, wobei der Kern durch eine
Zellstruktur mit einer Mehrzahl von in Richtung mindestens einer
Faserwerkstofflage offenen Zellen gebildet wird, welche an dem offenen Ende
mit einem öder
mehreren Deckel verschlossen werden, um das Eindringen von Harz
in Zellräume
zu verhindern.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff,
bei welchem zwischen Faserwerkstofflagen ein Kern angeordnet ist und
das mittels Harzinfiltration hergestellt ist, wobei der Kern eine
Zellstruktur aufweist mit einer Mehrzahl von Zellen und die Zellstruktur
mit einem oder mehreren Deckeln für in Richtung einer Faserwerkstofflage
offene Enden der Zellen versehen ist, um das Eindringen von Harz
in Zellräume
zu verhindern.
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Faserverbundwerkstoffteile
lassen sich in sogenannten Prepreg-Verfahren herstellen, bei denen
vorimprägnierte
Faserlagen aufeinander aufgelegt werden und anschließend in
einem Temperatur- und Druckzyklus eine Konsolidierung durchgeführt wird.
Solche Prepreg-Verfahren sind kostenintensiv.
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Bei
den sogenannten Harzinfiltrationsverfahren wird ein Faserhalbzeug
mit Harz infiltriert, um eine Harzimprägnierung zu erreichen. Bei
einem aus der
DE 201
02 569 U1 bekannten Verfahren wird beispielsweise das Faserhalbzeug
auf einer Form in einem Vakuumraum unterhalb einer Vakuumfolie positioniert
und durch Unterdruckbeaufschlagung dieses Vakuumraums relativ zum Umgebungsdruck
wird eine Harzinfiltrierung des Faserhalbzeugs erreicht. Anschließend wird
ebenfalls eine Konsolidierung des Harzes durchgeführt.
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Mittels
der genannten Verfahren lassen sich Faserverbundwerkstoffteile herstellen,
welche ein im Vergleich zu gleichgeformten metallischen Teilen niedriges
Gewicht aufweisen mit vergleichbaren mechanischen Eigenschaften.
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Aus
der
DE 696 05 884
T2 bzw.
EP
0 770 472 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Platte aus
Verbundmaterial mit einem Kern aus offenen Zellen, wenigstens einer
aus Fasern und Harz gebildeten Haut und einer dichten Membran, eingefügt zwischen
den Kern und die Haut, bekannt.
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Der
Erfindung liegt ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren die
Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für ein Faserverbundwerkstoffteil
zu schaffen, welches auf einfache und kostengünstige Weise durchführbar ist
und mit dem sich Faserverbundwerkstoffteile mit optimierten Eigenschaften
herstellen lassen.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß der oder
die Deckel mit Löchern
versehen werden, so daß bei
der Harzinfiltration Harz durch ausgewählte Zellen hindurch von der
Oberseite des Kerns zur Unterseite fließen kann.
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Zellstrukturen
wie beispielsweise Wabenstrukturen weisen bei hoher mechanischer
Stabilität ein
geringes Gewicht auf. Durch den oder die Deckel auf der Zellstruktur
wird verhindert, daß während der Herstellung
Harz in die Zellräume
eindringen kann, d. h. es wird verhindert, daß sich die Zellen mit Harz
füllen
können.
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Erfindungsgemäß lassen
sich dadurch Faserverbundwerkstoffe mittels Harzinfiltrationsverfahren
herstellen, wobei gleichzeitig ein Zellstrukturkern zur Gewichtsersparnis
einsetzbar ist. Es lassen sich somit leichte Bauteile mit hoher
mechanischer Stabilität
herstellen. Durch den oder die Deckel wird verhindert, daß sich die
gasgefüllten
Kavitäten
des Zellstrukturmaterials mit Harz füllen, was sonst zu einer starken
Gewichtserhöhung
des Bauteils führen
würde.
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Nach
Verschluß mit
dem Deckel können
die Zellen gasgefüllt
und insbesondere luftverfüllt
sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß zuvor oder anschließend die
Zellen evakuiert werden. Beispielsweise kann ein Deckel semipermeabel
ausgebildet sein und luftdurchlässig
mindestens in einer Richtung sein aber undurchlässig für Harz. Während der Harzinfiltration
in einem Vakuumraum kann dann Luft aus den Zellen gesaugt werden,
während
das Eindringen von Harz in die Zellen verhindert ist.
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Erfindungsgemäß ist es
vorgesehen, daß der
oder die Deckel mit Löchern
versehen werden, so daß bei
der Harzinfiltration Harz durch ausgewählte Zellen hindurch von der
Oberseite des Kerns zur Unterseite fließen kann. Dadurch wird insbesondere
die Harzverteilung auf der Unterseite des Kerns, d. h. für die untere
Faserwerkstofflage, verbessert. Die Löcher werden dabei so angebracht,
daß die
entsprechend ausgebildeten Harzfließkanäle minimiert sind, um die durch
Harzfüllung
der entsprechenden Zellen bewirkte Gewichtszunahme zu minimieren.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn die Zellstruktur eine im wesentlichen flache
Oberseite und Unterseite aufweist, so daß sich ein Deckel an ihr auf einfache
Weise anordnen läßt.
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Es
kann dabei vorgesehen sein, daß Oberseite
und Unterseite parallel zueinander sind. Dadurch läßt sich
insbesondere die Zellstruktur auf einfache Weise herstellen.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Deckel sich über eine
Mehrzahl von Zellen erstreckt, d. h. wenn die Abdeckelung der Zellstruktur
dadurch erfolgt, daß ein
zusammenhängender
Deckel auf diese aufgelegt wird und nicht jede Zelle mit einem eigenen,
individuellen getrennten Deckel versehen ist. Ein solcher Kern läßt sich
auf einfache und kostengünstige
Weise herstellen. Insbesondere lassen sich bekannte Zellstrukturen
wie Wabenstrukturen nachträglich
mit einem Deckel versehen, so daß sich auf einfache Weise ein
für Harzinfiltrationsverfahren
geeigneter Kern ausbilden läßt.
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Vorteilhafterweise
erstreckt sich dabei ein Deckel im wesentlichen über eine gesamte, einer Faserwerkstofflage
zugewandten Seite der Zellstruktur und deckt so entsprechend die
Zellen an ihrem zu der Faserwerkstofflage offenen Ende hin ab. Dadurch wird
eine optimale Gewichtsersparnis erreicht, da das Eindringen von
Harz in Zellräume
minimiert ist.
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Insbesondere
ist dabei ein Deckel so angeordnet und ausgebildet, daß Kräfte von
ihm auf die Zellstruktur übertragbar
sind. Es lassen sich dann also Kräfte während der Herstellung oder
auch an einem fertiggestellten Bauteil durch die Zellstruktur hindurch
ableiten, um so optimierte mechanische Eigenschaften für das hergestellte
Faserverbundwerkstoffteil zu erhalten. Bei entsprechender Ausbildung
der Zellstruktur, beispielsweise als Wabenstruktur, läßt sich
also bei hoher Gewichtsersparnis ein optimiertes Bauteil ausbilden.
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Weiterhin
ist es besonders günstig,
wenn ein Deckel mechanisch stabil ist, so daß über ihn Kräfte ableitbar sind und insbesondere
auf die Zellstruktur ableitbar sind.
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Es
ist dann ferner günstig,
wenn das Material für
einen Deckel gleiche oder ähnliche
mechanische Kennwerte hat wie das Material der Zellstruktur, um eine
optimale Anpassung zwischen Deckel und Zellstruktur zu erhalten,
um so wiederum einen optimierten Kern ausbilden zu können.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verbindung eines Deckels
mit der Zellstruktur vakuumdicht ist. Bei Harzinfiltrationsverfahren
wird oftmals das Harz in das Faserhalbzeug durch Unterdruckbeaufschlagung
eingesaugt. Damit ein Einsaugen in Zellräume verhindert ist, muß entsprechend eine
vakuumdichte Verbindung des Deckels mit der Zellstruktur vorgesehen
werden.
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Es
kann je nach Material vorgesehen sein, daß ein Deckel auf die Zellstruktur
aufgelötet
oder aufgeschweißt
wird. Auf besonders einfache und kostengünstige Weise läßt sich
die Verbindung dadurch herstellen, daß der Deckel auf der Zellstruktur aufgeklebt
wird.
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Insbesondere
wird für
einen Deckel das gleiche Material verwendet wie für die Zellstruktur.
Zellstrukturen lassen sich beispielsweise aus Phenolpapier, Nomex-Papier,
Aramid-Papier, Thermoplasten, Aluminium oder anderen geeigneten
Metallen herstellen.
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Es
hat sich als besonders einfach und kostengünstig in der Herstellung erwiesen,
wenn ein Deckel aus Phenolpapier hergestellt wird und beispielsweise
mittels Phenolharz auf die Zellstruktur aufgeklebt wird. Ein derartiger
Kern weist die erforderliche mechanische Stabilität auf, um
ihn bei Harzinfiltrationsverfahren als Zwischenlage zwischen Faserwerkstofflagen
einsetzen zu können.
Ein solcher Deckel weist nur ein sehr geringes Gewicht auf, läßt sich
auf einfache Weise verarbeiten und auch auf einfache Weise mit der
Zellstruktur verbinden.
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Bei
einer Variante einer Ausführungsform wird
ein Deckel durch ein Schaumstoffmaterial und insbesondere ein geschlossenporiges
Schaumstoffmaterial gebildet. Mit einem solchen Deckel lassen sich
auch größere offene
Seiten einer Zelle zu einer Faserwerkstofflage hin überbrücken.
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Beispielsweise
kann es auch vorgesehen sein, daß ein Deckel aus Nomex-Papier hergestellt wird,
welches ein aramidähnliches
Material ist. Die Deckschicht kann auch direkt aus Aramid-Papier
hergestellt sein.
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Weiterhin
ist es beispielsweise möglich,
einen Deckel aus Aluminium oder einem anderen Metall herzustellen.
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Es
ist auch möglich,
einen Deckel aus thermoplastischen Kunststoffen herzustellen.
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Die
Zellen der Zellstruktur können
grundsätzlich
dadurch gebildet sein, daß verschiedene zellbildende
Elemente zusammengesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn
die Zellen der Zellstruktur zusammenhängend sind, d. h. insbesondere wenn
die Zellstruktur ein in sich zusammenhängendes Gebilde ist. Eine derartige
Zellstruktur läßt sich auf
einfache Weise verarbeiten und ebenso auf einfache Weise mit einer
Deckelung versehen.
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Um
eine optimierte Kraftableitung erreichen zu können, d. h. um eine punktuelle
Kraftbelastung der Zellstruktur weitgehend zu verhindern, weist
diese vorteilhafterweise in einem Muster angeordnete Zellen auf.
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Es
kann dabei vorgesehen sein, daß eine Zelle
einer Zellstruktur zu einer einzigen Faserwerkstofflage hin offen
ist, beispielsweise zu einer unteren Faserwerkstofflage oder zu
einer oberen Faserwerkstofflage hin.
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Es
kann aber auch vorgesehen sein, daß eine Zelle zu einer oberen
Faserwerkstofflage und einer unteren Faserwerkstofflage hin offen
ist.
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Insbesondere
ist die Zellstruktur eine Wabenstruktur. Eine Wabenstruktur weist
hervorragende mechanische Eigenschaften auf; insbesondere läßt sich
eine hohe mechanische Stabilität
bezüglich Kraftbeaufschlagung
auf Zellstrukturoberseiten und -unterseiten erreichen. Dadurch wiederum
lassen sich Bauteile, wie beispielsweise Tragflügel für ein Flugzeug, mit hoher mechanischer
Stabilität
ausbilden, während
durch die Deckelung der Zellen der Zellstruktur eine hohe Gewichtsersparnis
erreicht ist.
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Es
kann ferner vorgesehen sein, daß Seitenflächen der
Zellstruktur mit einer Dichtung oder einem Deckel zur Verhinderung
des Eindringens von Harz in Zellen versehen werden. Die den Faserwerkstofflagen
zugewandten Deckel verhindern das Eindringen von Harz von oben und
unten in die Zellräume,
während
die seitlichen Dichtungen bzw. Deckel das Eindringen von Harz in
seitliche Randzellen verhindern. Dadurch wiederum läßt sich
eine Gewichtsersparnis erreichen. Eine Dichtung läßt sich
beispielsweise durch das unter dem Begriff "Potting" bekannte Verfahren herstellen, bei
dem Randzellen beispielsweise einer Wabenstruktur mit einer randseitigen
Dichtungsschicht versehen werden.
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Bei
einem Harzinfiltrationsverfahren wird üblicherweise einer Faserwerkstofflage
Harz über
eine Fließhilfe
und insbesondere ein Fließgewebe
zugeführt.
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Es
ist dabei grundsätzlich
möglich, über eine solche
Fließkanalbildung
einer unteren Faserwerkstofflage Harz durch den Kern hindurch fließhilfefrei zuzuführen. Dadurch
läßt sich
eine glattere Unterseite erreichen, als wenn eine Fließhilfe vorgesehen wird.
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Der
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der eingangs
genannten Art zu schaffen, welches möglichst leicht ist.
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Diese
Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Bauteil
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der
Kern eine Mehrzahl von zwischen an den Kern grenzenden Faserwerkstofflagen
sich erstreckenden Harzkanälen
aufweist.
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Dieses
Bauteil weist die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
erläuterten
Vorteile auf.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen wurden bereits im Zusammenhang mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
erläutert.
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Es
ist vorgesehen, daß beim
fertigen Bauteil der Kern eine Mehrzahl von zwischen an den Kern grenzenden
Faserwerkstofflagen sich erstreckenden Harzkanälen aufweist. Diese sind dadurch
entstanden, daß in
den oder die Deckel entsprechende Löcher eingebracht wurden (gegebenenfalls
auch noch in die Zellstruktur), so daß während der Harzinfiltration
Harz durch den Kern hindurch zu einer unter Faserwerkstofflage fließen konnte.
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Insbesondere
ist es günstig,
wenn die Zellen der Zellstruktur zusammenhängend sind. Dadurch läßt sich
auch eine optimale Kraftübertragung
bzw. Kraftableitung in dem hergestellten Bauteil erreichen, so daß wiederum
eine hohe mechanische Stabilität des
Bauteils erreicht ist.
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Ferner
ist es günstig,
wenn die Zellstruktur eine Wabenstruktur ist, um entsprechend bei
hoher Gewichtsersparnis optimierte mechanische Eigenschaften zu
erhalten.
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Ferner
ist es günstig,
wenn Seitenflächen
der Zellstruktur abgedichtet und/oder abgedeckelt sind, um während der
Herstellung ein Befüllen
von randseitigen Zellen mit Harz weitgehend zu verhindern.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Variante einer Ausführungsform
ist ein Deckel aus Phenolpapier hergestellt. Dieses Material ist
leicht, und ein Deckel läßt sich
auf einfache und kostengünstige
Weise herstellen, da das Material leicht zu verarbeiten ist und auch
die Verbindung beispielsweise mit einer Wabenstruktur durch Verklebung
möglich
ist, wobei diese Verbindung wiederum auf einfache Weise vakuumdicht
herstellbar ist.
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Eine
alternative Materialwahl ist für
einen Deckel, daß dieser
aus Nomex-Papier
hergestellt ist. Weitere Beispiele für Deckelmaterialien sind Aluminium
oder Aramid-Papier.
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Es
kann auch vorgesehen sein, daß ein
Deckel aus einem geschlossenporigen Schaumstoffmaterial hergestellt
ist. Dadurch lassen sich insbesondere größere Abstände zwischen Auflageflächen der Zellstruktur
für den
Deckel überbrücken, d.
h. es lassen sich Zellstrukturen mit großen Zellenöffnungen abdecken.
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Insbesondere
ist dabei das Bauteil gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang
mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung
der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Anordnung zur Herstellung eines
Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff;
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2 eine
schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Kerns in Explosionsdarstellung,
wobei eine Zellstruktur des Kerns eine Wabenstruktur ist;
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3 eine
seitliche Schnittansicht des Kerns gemäß 2;
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4 eine
zweite Ausführungsform
eines Kerns;
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5 eine
dritte Ausführungsform
eines Kerns und
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6 eine
vierte Ausführungsform
eines Kerns.
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Bauteile
aus Faserverbundwerkstoffen lassen sich über Harzimprägnierungsverfahren
(Harzinjektionsverfahren, Harzinfiltrationsverfahren) herstellen.
In 1 ist schematisch eine entsprechende Anordnung
gezeigt:
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Auf
einer insbesondere beheizbaren Form 10 ist eine untere
Faserwerkstofflage 12 als Faserhalbzeug positioniert. Es
kann dabei vorgesehen sein, daß unterhalb
der unteren Faserwerkstofflage 12 zu der Form 10 hin
ein Verteilergewebe 14 als Fließhilfe angeordnet ist, in dem
Fließkanäle gebildet sind, über die
dem Faserhalbzeug 12 Harz zur Imprägnierung zuführbar ist.
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Es
kann weiterhin noch vorgesehen sein, daß zwischen dem Verteilergewebe 14 und
der Form 10 eine Trennfolie angeordnet ist (in der Zeichnung nicht
gezeigt), um ein fertiges Bauteil leichter von der Form 10 lösen zu können.
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Auf
der unteren Faserwerkstofflage 12 ist ein Kern 16 angeordnet,
welcher eine Zellstruktur 18 mit einer Mehrzahl von insbesondere
zusammenhängenden
Zellen 20 umfaßt,
die gasgefüllt
sind und insbesondere luftgefüllt
sind. Die Zellstruktur 18 ist dabei zu der unteren Faserwerkstofflage 12 hin
mit einem Deckel 22 versehen.
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Auf
dem Kern 16 ist eine obere Faserwerkstofflage 24 positioniert,
welche ebenfalls ein Faserhalbzeug ist; der Kern 16 ist
also ein Sandwich-Kern. Der Kern 16 ist mit einem Deckel 26 in
Richtung der oberen Faserwerkstofflage 24 versehen.
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Wie
weiter unten noch beschrieben wird, sind die Deckel 22 und 26 fest
mit der Zellstruktur 18 verbunden, um einerseits das Eindringen
von Harz in gasgefüllte
Zellräume
der Zellen 20 zu verhindern, und zwar von der Oberseite
her, d. h. von der oberen Faserwerkstofflage 24 her (Deckel 26)
als auch von der unteren Faserwerkstofflage 12 her (Deckel 22).
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Auf
der oberen Faserwerkstofflage 24 ist wiederum eine Lage
Verteilergewebe 28 angeordnet, welche ebenfalls Fließkanäle aufweist, über die
der oberen Faserwerkstofflage 24 Harz zu deren Harzimprägnierung
zuführbar
ist.
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Die
beschriebene Anordnung der Faserwerkstofflagen 12, 24 mit
den Verteilergeweben 14 und 28 ist beispielsweise
in einem Vakuumraum 30 angeordnet, welcher mittels einer
Vakuumfolie 32 gebildet ist, welche über Dichtungen 34, 36 so
gegenüber
der Form 10 abgedichtet ist, daß in dem Vakuumraum 30 ein
Unterdruck gegenüber
dem Umgebungsdruck erzeugbar ist. Durch diesen Unterdruck läßt sich
in den Vakuumraum zu den Verteilergeweben 14 und 28 geführtes Harz
in das Faserhalbzeug 12 und 24 einsaugen.
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Entsprechende
Zuführungsvorrichtungen
für das
Harz in den Vakuumraum 30 und Unterdruckbeaufschlagungsvorrichtungen
für diesen
Vakuumraum 30 sind in 1 nicht
gezeigt.
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Nach
der Harzinfiltrierung des Faserhalbzeugs
12 und
24 wird
das Harz insbesondere unter Temperaturbeaufschlagung ausgehärtet. Ein
entsprechendes Verfahren ist in der
DE 201 02 569 U1 bschrieben, auf die hiermit
ausdrücklich
Bezug genommen wird.
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Das
Faserhalbzeug kann aber auch durch Harzinjektionsverfahren mit Harz
infiltriert, wobei ein Überdruck
gegen den Umgebungsdruck ansteht, d. h. das Harz in das Faserhalbzeug
gepreßt
wird.
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Der
Kern 16 ist aufgrund der Zellstruktur 18 nicht
massiv ausgebildet. Die gasgefüllten
Kavitäten der
Zellen 20 (deren Füllung,
insbesondere Luft, eine erheblich kleinere Dichte aufweist als die
Dichte des Imprägnierungsharzes
oder die Dichte des Materials des Faserhalbzeugs) erlauben es damit,
Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen herzustellen, die ein geringeres
Gewicht aufweisen, als wenn anstatt des Kerns 16 ebenfalls
eine oder mehrere Faserwerkstofflagen vorgesehen wären.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
eines Kerns, welche in 2 als Ganzes mit 38 bezeichnet ist,
ist die Zellstruktur durch eine Wabenstruktur 40 gebildet,
welche eine Mehrzahl von regelmäßig angeordneten
Wabenzellen 42 umfaßt.
Diese Wabenzellen sind zusammenhängend,
d. h. eine Wand 44 einer Zelle bildet gleichzeitig eine
Wand einer Nachbarzelle. Die Zellen sind im wesentlichen parallel
zu einer Normalenrichtung der Wabenstruktur 40 orientiert,
wobei eine Oberseite 46 und eine Unterseite 48 im
wesentlichen flach sind und dabei noch insbesondere parallel zueinander
ausgerichtet sind.
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Die
Wabenzellen 42 erstrecken sich zwischen der Oberseite 46 und
der Unterseite 48 und sind dabei zu diesen jeweiligen Seiten 46, 48 offen. Eine
solche Wabenstruktur 40 weist bei relativ geringem Gewicht
eine hohe mechanische Stabilität
auf.
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Um
das Eindringen von Harz während
der Herstellung des Faserverbundwerkstoffteils in die Wabenzellen 42 zu
verhindern, ist auf der Oberseite der Deckel 22 auf der
Wabenstruktur 40 angeordnet und auf der Unterseite 48 der
Deckel 26. Die Deckel 22, 26 sind dabei
so ausgebildet, daß sie
leicht sind und für
das Harz auch bei Unterdruckbeaufschlagung im Vakuumraum 30 undurchlässig sind,
so daß eine
vakuumdichte Verbindung zu der Wabenstruktur 40 hergestellt
ist, wobei auf eine gute Verbindbarkeit zur Wabenstruktur 40 geachtet
wird. Des weiteren ist eine hohe mechanische Stabilität zu gewährleisten, so
daß bei
der Herstellung Kräfte
aufnehmbar und ableitbar sind und auch am fertigen Bauteil Kräfte aufnehmbar
und durch die Wabenstruktur 40 ableitbar sind.
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Vorteilhafterweise überdeckt
ein Deckel 22, 26 im wesentlichen die gesamte
Wabenstruktur 40, d. h. ein Deckel 22, 26 ist
eine zusammenhängende Struktur,
welche eine Mehrzahl von Wabenzellen 42 zu der Faserwerkstofflage 12 hin
(Deckel 26) und der Faserwerkstofflage 24 (Deckel 22)
hin abdeckt. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Deckel 22, 24 aus
Phenolpapier hergestellt sind und mittels Phenolharz mit der Wabenstruktur 40 verklebt werden.
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Weitere
mögliche
Materialien für
die Deckel 22, 26 sind Nomex-Papier oder Aramid-Papier.
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Es
kann auch vorgesehen sein, daß ein
Deckel aus Aluminium hergestellt ist. Sind beispielsweise die Wabenwände 44 ebenfalls
aus Aluminium hergestellt, dann kann solch ein Deckel mit der entsprechenden
Wabenstruktur 40 verschweißt oder verlötet werden.
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Um
das Füllen
von randseitigen Wabenzellen 50 mit Harz zu verhindern,
um so eine Gewichtsersparnis am fertigen Bauteil zu erreichen, kann
es vorgesehen sein, daß Seitenflächen 52a, 52b, 52e, 52d zwischen
der Oberseite 46 und der Unterseite 48 ebenfalls
abgedeckelt sind, d. h. mit einem Deckel versehen sind. Es können auch
alternative Dichtungsmöglichkeiten
vorgesehen sein, wie beispielsweise "Potting", bei dem randseitige Wabenzellen 50 mit
einem Dichtungsmaterial bestrichen werden, welches eine Befüllung der
Zellen 50 mit Harz verhindert.
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Um
eine gleichmäßige Harzimprägnierung der
unteren Faserwerkstofflage 12 zu erhalten, ist es vorgesehen
daß in
die Deckel 22 und 26 versetzt Löcher 54 eingebracht
werden, um Fließkanäle für das Harz
durch den Kern 16 hindurch zu schaffen. Die Anordnung und
die Anzahl der Löcher 54 wird
dabei so gewählt,
daß zum
einen ihre Anzahl minimiert ist, da ja die entsprechenden Zellräume 56 bei
dem fertigen Bauteil mit Harz verfüllt sind, und zum anderen derart,
daß unter
Berücksichtigung
der Eigentränkfähigkeit
des Harzes im Zusammenhang mit dem Faserhalbzeug, den Harzeigenschaften,
der Unterdruckbeaufschlagung und weiteren relevanten Parametern
eine gleichmäßige Harzverteilung
in der unteren Faserwerkstofflage 12 erreicht ist.
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Gegebenenfalls
läßt sich
dabei dann auch auf das Verteilergewebe 14 verzichten,
um so beispielsweise eine glattere Bauteiloberfläche zu erhalten.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
eines Kerns, welcher in 4 als Ganzes mit 58 bezeichnet
ist, ist eine Zellstruktur 60 vorgesehen, welche als Faltkern
beispielsweise aus Nomex-Papier, Phenolpapier oder Aluminium gebildet
ist. Eine Zelle 62 eines solchen Faltkerns hat einen dreieckförmigen Querschnitt
und erstreckt sich zwischen seitlichen Querflächen 64a, 64b der
Zellstruktur 60 und ist zu einer Oberseite 66 oder
zu einer Unterseite 68 hin jeweils offen. Benachbarte Zellen
mit einer gemeinsamen Wand 70 weisen folglich alternierende
offene Enden in Richtung der Faserwerkstofflagen 12, 24 zu auf,
d. h. ist beispielsweise eine Zelle 62 in Richtung der
oberen Faserwerkstofflage 24 hin offen, dann ist die benachbarte
Zelle zu der unteren Faserwerkstofflage 12 hin offen.
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Diese
Zellstruktur wird ebenfalls wiederum wie oben beschrieben mit Deckeln 72, 74 zu
den Faserwerkstofflagen 12, 24 abgedeckelt, um
das Eindringen von Harz über
die entsprechenden offenen Enden zu verhindern. Weiterhin sind für die Querflächen 64a, 64b und
gegebenenfalls auch für
vordere Seitenflächen
Abdichtungen beispielsweise in der Form von Seitendeckeln vorgesehen.
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Bei
einer dritten Ausführungsform,
welche in 5 gezeigt ist und dort als Ganzes
mit 76 bezeichnet ist, ist eine Zellstruktur 78 als
waschbrettartige "Biegestruktur" ausgebildet, welche
einen wellenförmigen
Verlauf hat. Im Gegensatz zu 4, bei welcher
das Material der Zellstruktur 60 gefaltet ist, wird hier
eine scharfe Faltkante (Bezugszeichen 71 in 4)
durch Ausbildung von Biegekanten 80 vermieden.
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Im übrigen wird
der Kern 76 abgedeckelt, wie oben bereits anhand des ersten
und des zweiten Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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Bei
einem vierten Ausführungsbeispiel,
welches in 6 gezeigt und dort als Ganzes
mit 82 bezeichnet ist, ist eine Zellstruktur 84 durch Faltwaben 86 gebildet,
wobei im Unterschied zu der Zellstruktur 60 (4)
eine Faltung in verschiedenen Richtungen erfolgt, d. h. es liegen
Faltkanten 88, 90 vor, welche nicht parallel zueinander
sind. (Beim Ausführungsbeispiel
gemäß 4 sind
die Faltkanten 71 parallel zueinander; die Biegekanten
beim Ausführungsbeispiel
gemäß 5 sind
ebenfalls parallel zueinander).
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Zur
Ausbildung des Kerns 82 ist auf und unter der Zellstruktur 84 jeweils
ein Deckel 92, 94 angeordnet. Dieser ist aus einem
insbesondere geschlossenporigen Schaumstoffmaterial hergestellt,
wobei die Deckel 92, 94 entsprechend mit der Zellstruktur 84 verklebt
sind.
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Solche
Schaumstoffdeckel eigenen sich insbesondere dazu, größere offene
Enden zu überbrücken, d.
h. auch Zellen gegenüber
den Faserwerkstofflagen 12, 24 vakuumdicht zu
verschließen,
wenn die Auflagefläche
für den
Deckel verringert ist. Bei einer Wabenstruktur gemäß 2 beispielsweise
weisen die Oberseiten 46 und 48 eine relativ große Auflagefläche für die Deckel 26, 22 auf,
so daß eine
gewisse Biegeelastizität
des Deckels sich nicht störend auswirkt.
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Liegt
allerdings ein relativ großer
Abstand zwischen Auflageflächen
(Faltkanten 71 in 4; Biegekanten 80 in 5;
Faltkanten 88, 90 in 6) vor,
dann kann eine weniger biegeflexible Struktur wie eine Schaumstoffstruktur
als Deckel 92, 94 vorteilhafter sein, um die mechanische
Stabilität
insbesondere auch während
der Herstellung des Bauteils zu gewährleisten.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
lassen sich Bauteile aus einem Faserverbundwerkstoff mittels Harzimprägnierungsverfahren
wie vakuumunterstützte
und autoklavenunterstützte
Harzinjektionsverfahren auch bei Verwendung gasgefüllten Zellstrukturen
herstellen. Es läßt sich
im wesentlichen verhindern, daß sich
Kavitäten
des Zellmaterials mit Harz füllen.
Die eben durch eine Zellstruktur gewünschte Gewichtsersparnis bleibt
also im wesentlichen erhalten. Wenn die entsprechenden Deckel für die Kerne
(Sandwich-Kerne) aus einem Material geringer Dichte hergestellt
sind und ähnliche
mechanische Kennwerte aufweisen wie die Zellstruktur, dann lassen
sich somit Bauteile hoher mechanischer Stabilität aber mit geringerem Gewicht
herstellen.