DE102009020452B4

DE102009020452B4 - Verbundbauteil mit Nanoröhren, Verfahren zu dessen Herstellung, Verwendung des Verbundbauteils in einem Transportmittel und Transportmittel mit diesem Verbundbauteil

Info

Publication number: DE102009020452B4
Application number: DE102009020452.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Luinge Hans; Anne-Lise Maillot
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2029-05-09
Also published as: DE102009020452A1

Abstract

Verbundbauteil (30) umfassend: eine erste Laminatschicht (34a); eine zweite Laminatschicht (34b); wobei zwischen der ersten Laminatschicht (34a) und der zweiten Laminatschicht (34b) Nanoröhren (18a) angeordnet sind; wobei die Nanoröhren (18a) normal zu einer der Laminatschichten (34a, 34b) orientiert sind; und wobei die Enden der Nanoröhren (18a) die erste Laminatschicht (34a) und die zweite Laminatschicht (34b) berühren oder in diese hinein verlaufen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil, ein Verfahren zum Herstellen dieses Verbundbauteils, das Verwenden des Verbundbauteils in einem Transportmittel und ein Transportmittel mit diesem Verbundbauteil.
Technischer Hintergrund
Nach einem Stoß oder Schlag (sog. „Impact”) können bei kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) Delaminationsschäden auftreten, bei denen sich ein Teil der Fasern von dem Material löst, in das die Fasern eingebettet sind. insbesondere die Bauteile von Transportmittel sind aufgrund ihrer Verwendung häufig durch Impacts gefährdet. Typische Impact-gefährdete Bereiche bei einem Flugzeug, einem Helikopter oder einem Schiff sind beispielsweise die Rumpfschale und die Haut-Stringer-Verbindungen.
Eine Delamination kann die strukturelle Integrität und die Festigkeit eines Bauteils vermindern. Dies kann so weit gehen, dass sich das Bauteil bei einer späteren Beanspruchung irreversibel verformt, bricht oder reißt. Besonders problematisch sind Delaminationsschäden, die von außen nicht sichtbar sind, aber das Bauteil schwächen.
Aus der WO2008/028155 A2 ist eine Nanokompositmembran und deren Herstellung bekannt. Die Nanokompositmembran besteht aus einer Schicht von orientierten Kohlenstoffnanoröhren, die in einer Polymermatrix fixiert sind. Die Nanokompositmembran ist ausgeführt, um den schnellen Transport von Molekülen durch die Membran zu gewährleisten.
US 2008/0286564 A1 beschreibt mit Nanoröhrchen verstärkte Zwischenschichten für Verbundstrukturen
US 2008/0277057 A1 beschreibt ein Verbundlaminat mit Dämpfungszwischenschicht sowie dessen Herstellungsverfahren
WO 2005/090072 A1 beschreibt eine mehrschichtige Verbundplatte mit mindestens einer kontinuierlichen Faserschicht aus einem thermoplastischen Polymer-Harz und einer Vielzahl von Endlosfasern.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es ein schadenstolerantes Verbundbauteil bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Verbundbauteil und ein Verfahren zum Herstellen dieses Verbundbauteils und durch die Verwendung des Verbundbauteils in einem Transportmittel mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verbundbauteil mindenstens eine erste Laminatschicht, eine zweite Laminatschicht, wobei zwischen der ersten Laminatschicht und der zweiten Laminatschicht Nanoröhren angeordnet sind, wobei die Nanoröhren normal zu einer der Laminatschichten orientiert sind und wobei die Enden der Nanoröhren die erste Laminatschicht und die zweite Laminatschicht berühren oder in diese hinein verlaufen.
Bei dem Verbundbauteil werden zwischen zwei Schichten des Verbundbauteils Nanoröhren angeordnet, die auf das Verbundbauteil durch Stöße oder Schläge entstehenden Kräfte aufnehmen oder dämpfen können.
Laminate können Schichtstoffe sein, die aus einzelnen, miteinander verbundenen Lagen aufgebaut sein können. In der Kunststofftechnik spricht man von Verbund- oder Faserverbundwerkstoffen. Laminate können aus Verstärkungsfasern und einer Matrix aus Kunstharzen bestehen. Eine Laminatschicht kann eine Lage von Fasern beschreiben. Es ist möglich, dass in den Laminatschichten keine Nanoröhren vorhanden sind, sondern nur zwischen den beiden Laminatschichten. Die Laminatschichten stellen Schichten des Verbundbauteils dar, die miteinander, eventuell indirekt, verbunden sein können. Eine Laminatschicht kann eine Kunststoffschicht, eine Kunststoffplatte, ein Formteil oder auch einen Naturstoff, wie beispielsweise Holz, umfassen. Eine Laminatschicht kann aus verschiedenen Materialien oder verschiedenen Schichten aufgebaut sein.
Die erste Laminatschicht und/oder die zweite Laminatschicht können Außenoberflächen des Verbundbauteils bereitstellen. Die Nanoröhren können zwischen Innenoberflächen der Laminatschichten angeordnet sein.
Nanoröhren, insbesondere Kohlenstoffnanoröhren, im Folgenden auch „nanotubes” (NTs) genannt, können röhrenförmige Gebilde sein, deren Durchmesser kleiner als 100 nm ist. Der Durchmesser kann nur wenige nm betragen. Die Länge der Nanoröhren kann von einigen μm bis zu mehreren mm reichen oder auch bis zu 5 cm, sie wie es in der Literatur beschrieben wird. Die Enden der Nanoröhren können geschlossen oder geöffnet sein, das Innere der Nanoröhren kann leer oder gefüllt sein. Nanoröhren können einzelne Moleküle sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Nanoröhren Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) sein. Kohlenstoff-Nanoröhren können zylindrische Kohlenstoffmoleküle (single wall carbon nanotubes), doppelwandige (double wall carbon nanotubes), mehrwandig (multi wall carbon nanotubes) aber auch „cup-stacked” sein. ”Cup stacked nanotubes” umfassen eine Mehrzahl von ineinander geschachtelten Nanoröhren, deren eines Ende einen geringeren Durchmesser aufweist als das andere Ende und die somit aufeinander gestapelt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verbundbauteil eine Mehrzahl von Laminatschichten, zwischen denen jeweils Nanoröhren angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Nanoröhren eine gemeinsame Orientierung auf. Es ist auch möglich, dass ein großer Teil der Nanoröhren oder im Wesentlichen alle Nanoröhren eine gemeinsame Orientierung aufweisen. Durch eine gemeinsame Orientierungsrichtung einer Vielzahl von Nanoröhren kann das Vermögen der Nanoröhren, Kräfte aus einer bestimmten Richtung aufzunehmen bzw. zu dämpfen, eingestellt werden. Die Orientierungsrichtung einer Nanoröhre kann in Richtung der Zylinderachse oder der Längsrichtung der Nanoröhre definiert werden.
Die Orientierung von elektrisch leitenden Nanoröhren, wie etwa Kohlenstoffnanoröhren, kann signifikant zur elektrischen Leitfähigkeit des Verbundbauteils beitragen. Damit könnte der durch das Verbundbauteil bereitgestellte Blitzschutz für beispielsweise ein Transportmittel, in das das Verbundbauteil verbaut ist, erhöht werden.
erfindungsgemäß sind die Nanoröhren normal zu einer der Laminatschichten orientiert. Bei einer normalen Orientierung können die Nanoröhren einen Winkel zur einer Laminatschicht zwischen 70° bis 90° aufweisen. Mit anderen Worten kann die Orientierung der Nanoröhren im Wesentlichen orthogonal zur Erstreckung wenigstens einer der Laminatschichten verlaufen. Es ist auch möglich, dass die Nanoröhren im Wesentlichen normal zu einer der Laminatschichten bzw. zu beiden Laminatschichten orientiert sind. Auf diese Weise können Scherkräfte, die durch relative Verschiebung der beiden Laminatschichten zueinander entstehen, durch die Nanoröhren aufgenommen werden.
Durch eine Anordnung von Nanoröhren normal zu einer der Laminatschichten ist es eventuell möglich, dass Kräfte, die senkrecht auf die Oberfläche des Verbundbauteils wirken, besonders gut durch die Nanoröhren aufgenommen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können Nanoröhren säulenartig zwischen den Laminatschichten angeordnet sein.
Erfindungsgemäß berühren die Enden der Nanoröhren die erste und die zweite Laminatschicht oder verlaufen in diese hinein.
Dabei kann die Laminatschicht eine Außenoberfläche aufweisen, auf die die Kräfte wirken und eine der Außenoberfläche entgegengesetzte Innenoberfläche, zu der die Nanoröhren normal orientiert sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Nanoröhren in einem Trägermaterial fixiert sein. Dabei können die Nanoröhren zumindest teilweise im Trägermaterial fixiert sein. Ein Abschnitt der Nanoröhren in Längsrichtung der Nanoröhren kann im Trägermaterial eingebettet sein. Das Trägermaterial kann einerseits bei der Herstellung des Verbundbauteils hilfreich sein, da es die Orientierung der Nanoröhren zueinander im Wesentlichen fixieren kann. Andererseits kann das Trägermaterial auch selbst stoßdämpfende Eigenschaften aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Nanoröhren in einem Thermoplast, wie etwa PPS, PES und PPSU, fixiert sein. Ein Thermoplast wird häufig in Verbundbauteilen als Zähmodifikator eingesetzt. Damit können die stoßdämpfenden Eigenschaften des Thermoplasts und die der Nanoröhren miteinander kombiniert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Nanoröhren in einer Duroplast-Folie, insbesondere einer Epoxid-Folien fixiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst wenigstens eine der Laminatschichten Fasern oder Kohlemstofffasern. Es kann auch möglich sein, dass die erste und die zweite Laminatschicht oder die Mehrzahl von Laminatschichten Fasern umfassen. Bei den Fasern kann es sich um einzelne Fasern oder Fäden, aber auch um ein Vlies, ein Gewebe oder eine Fasermatte handeln. Insbesondere bei Faserverbundbauteilen kann eine stoßdämpfende Schicht aus Nanoröhren eine Delamination der Fasern vom Material, in dem sie eingebettet sind, verhindern oder zumindest vermindern.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Fasern Kohlenstofffasern sein. Die Einbringung und Orientierung von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) in kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFKs) kann die Schadentoleranz der CFKs erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Fasern in Harz eingebettet sein. Die Laminatschichten können mittels RTM (Resin-Transfer-Moulding) oder auch mittels VA-RTM (Vacuum-Assisted Resin-Transfer-Moulding) hergestellt sein. Auch die Prepregs-Technologie kann benutzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Nanoröhren in Harz eingebettet sein. Wenn wenigstens eine Laminatschicht Fasern zur Herstellung eines faserverstärktes Formbauteil umfasst, die beim Herstellungsprozess mit Harz getränkt werden, können gleichzeitig auch die Nanoröhren in Harz getränkt oder eingebettet werden. Die Laminatschichten und die Nanoröhren werden durch das teilweise ausgehärtete Harz miteinander verbunden. Mittels des Einbetten der Fasern und der Nanoröhren in Harz kann ein besonders stabiles Verbundbauteil geschaffen werden, bei dem die Fasern zur Stabilität des Verbundbauteils und die Nanoröhren zur Schadenstoleranz des Verbundbauteils beitragen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt von Anordnen von Nanoröhren zwischen einer ersten Laminatschicht und einer zweiten Laminatschicht wobei die Nanoröhren normal zu einer der Laminatschichten orientiert sind und wobei die Enden der Nanoröhren die erste Laminatschicht und die zweite Laminatschicht berühren oder in diese hinein verlaufen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter den Schritt von Fixieren der Nanoröhren in einem Trägermaterial. Es ist auch möglich, dass die Nanoröhren direkt am oder im Trägermaterial gebildet werden.
Das Trägermaterial erleichtert das Anordnen der Nanoröhren zwischen den beiden Laminatschichten, da die Nanoröhren mit dem Trägermaterial gemeinsam bewegt werden können, ohne dass deren relative Orientierung stark verändert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Träger-Folien zwischen den Laminatschichten eingearbeitet. Dies kann als „Interleaving Technique” bezeichnet werden.
kann das Fixieren der Nanoröhren im Trägermaterial auf die folgende Weise erfolgen: Lösen der Nanoröhren in einem Lösungsmittel oder Lösemittel, Filtern der Nanoröhren durch eine Filtermembran, wobei sich die Nanoröhren normal zur Filtermembran orientieren; Fixieren der Nanoröhren in dem Trägermaterial, durch beispielsweise Eingießen der Nanoröhren zumindest abschnittsweise oder durch Befestigen am Trägermaterial, wie etwa durch Kleben; Entfernen der im Trägermaterial fixierten Nanoröhren mit dem Trägermaterial von der Filtermembran.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Nanoröhren in einem Thermoplast oder einem Duroplast bzw. Epoxid fixiert. Damit übernimmt das Thermoplast die Funktion des Trägermaterials zum Fixieren der Nanoröhren, kann aber auch im Verbundbauteil zur Aufnahme von Kräften, um Impactschäden zu vermeiden, verwendet werden.
Durch das Einbringen von Nanoröhren zur Dämpfung von mechanischen Kräften in das Verbundbauteil kann zumindest auf einen Teil von als Zähmodifikator eingesetztem Thermoplast verzichtet werden. Auch die Laminatstärke bzw. die Stärke des Verbundbauteils kann reduziert werden. Damit kann eine weitere Gewichtsreduzierung für das Verbundbauteil erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst wenigstens eine Laminatschicht Fasern oder eine Fasermatte, wobei die Fasern bzw. die Fasermatte und die Nanoröhren, beispielsweise gleichzeitig, in Harz getränkt werden. Danach wird das Harz ausgehärtet, so dass sich die Fasern bzw. die Fasermatte und die Nanoröhren miteinander verbinden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die gesamte Anordnung aus Fasern bzw. Fasermatte und Nanoröhren, die sich in einem Trägermaterial befinden können, mit Harzen infiltriert, beispielsweise während eines RTM-Verfahrens, und das Verbundbauteil durch Aushärten des Harzes erzeugt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung löst sich beim Tränken der Nanoröhren in Harz das Trägermaterial oder ein Teil des Trägermaterials im Harz. Damit kann das Trägermaterial zum Fixieren der Nanoröhren benutzt werden, ohne dass das Trägermaterial im Verbundbauteil zumindest als eigenständige Schicht vorhanden ist.
Durch das Verwenden von in einem Trägermaterial fixierten Nanoröhren zur Herstellung eines Verbundbauteils können die mechanischen Eigenschaften von beispielsweise orientierten Nanoröhren für das verbundbauteil ausgenutzt werden.
Die Erfindung betrifft auch das Verwenden eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils in einem Transportmittel. Mit einem derartigen Verbundbauteil kann Gewicht für das Transportmittel eingespart werden, was sich günstig auf dessen Treibstoffverbrauch auswirken kann.
Bei der Konzeption eines Bauteils für beispielsweise ein Transportmittel müssen zusätzliche Sicherheitsfaktoren mit eingerechnet werden, damit das Bauteil auch bei Schäden seine Funktion weiter ausüben kann. Aus Sicherheitsgründen werden Bauteile beispielsweise mit mehr Material konzipiert, als es eigentlich notwendig wäre. Mit einem schadenstoleranteren Bauteil kann daher Gewicht eingespart werden. Insbesondere bei schadenstoleranteren CFK-Strukturen können die Sicherheitsfaktoren verkleinert werden.
Das Transportmittel kann ein Flugzeug, ein Helikopter, ein Pkw, ein Lkw, ein Zug, ein Wohnwagen oder auch ein Schiff sein. Insbesondere die Bauteile für Außenverkleidung und den Türbereich bei Transportmitteln sind besonders impactgefährdet. Bei Flugzeugen, Hubschraubern und Schiffen sind diese impactgefährdeten Bauteile Bauteile für den Rumpf, wie Rumpfverkleidungen, Stringer und Spanten. Diese Bauteile oder Komponenten hiervon können mit dem oben und im Folgenden beschriebenen Verfahren hergestellt sein.
Die Erfindung betrifft auch ein (beispielsweise oben genanntes) Transportmittel mit einem erfindungsgemäßen Verbundbauteil.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Filtermembran mit Nanoröhren.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Filtermembran aus 1 mit in ein Trägermaterial eingegossenen Nanoröhren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Trägermaterial aus 2 nach Entfernung der Filtermembran gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch Fasermatten zwischen denen Nanoröhren angeordnet sind gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Verbundbauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das den Herstellungsprozess eines Verbundbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibt.
7 zeigt schamtisch ein Flugzeug in Draufsicht mit Verbundbauteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Filtermembran 10 und eine Mehrzahl von Nanoröhren 12, die in einem Lösungsmittel 14 gelöst sind. Das Lösungsmittel 14 wird in Richtung des Pfeils A durch die Filtermembran 10 gedrückt, die Poren 16 aufweist. Dabei ordnen sich die Nanoröhren 18 auf der Filtermembran 10 an. Die Orientierung der Nanoröhren ist dabei im Wesentlichen normal zur Filtermembran 10. Nachdem sich genügend Nanoröhren 18 auf der Filtermembran 10 angeordnet haben, wird das Lösungsmittel 14 entfernt.
Anschließend werden die Nanoröhren 18 in einem Trägermaterial 20 fixiert. Beispielsweise können die Nanoröhren 18 mittels Spin Coating in ein Epoxidharz 20 oder ein Thermoplast 20 eingegossen werden.
Die 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Filtermembran 10 aus 1 mit in ein Trägermaterial 20 eingegossenen Nanoröhren 18. Die Endabschnitte 22 der Nanoröhren 18, die sich an der Filtermembran 10 angelagert haben, werden von dem Trägermaterial 20 umschlossen.
Wenn das Trägermaterial 20, beispielsweise eine Thermoplastfolie oder eine Epoxidfolie, stabilisiert ist (Verdampfen des Lösemittels, Aushärtung, Abkühlung usw.) kann die Filtermembran 10 entfernt werden.
Die 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Trägermaterial 20 aus der 2 nach Entfernung der Filtermembran 10. Die Nanoröhren 18 sind im Trägermaterial 20 fixiert Die meisten der Nanoröhren 18 sind im Wesentlichen orthogonal zur Erstreckung der Trägermaterialfolie 20 ausgerichtet. Es kann aber auch möglich sein, dass ein Teil der Nanoröhren, wie etwa die Nanoröhre 24, in eine andere Richtung orientiert ist. Es ist auch möglich, dass die Nanoröhren, wie beispielsweise die Nanoröhre 26, unterschiedliche Längen und unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Die 4 zeigt schematisch im Querschnitt, wie Nanoröhren 18a und 18b, die jeweils in einer ersten Trägermaterial-Folie 20a und einer zweiten Trägermaterial-Folie 20b fixiert sind, zwischen Fasermatten 28a, 28b und 28c angeordnet sind. Die Nanoröhren 18a im Trägermaterial 20a werden dabei zwischen den Fasermatten 28a und 28b angeordnet. Die Nanoröhren 18b im Trägermaterial 20b werden zwischen der Fasermatte 28b und der Fasermatte 28c angeordnet.
Die Fasermatten 28a, 28b und 28c können aus Kohlenstofffasern bestehen.
Die gesamte Anordnung aus den Fasermatten 28a, 28b, 28c und den Nanoröhren 18a und 18b im Trägermaterial 20a bzw. 20b wird anschließend mit Harz infiltriert und gehärtet. Dies kann beispielsweise in einem RTM-Verfahren erfolgen.
Die 5 zeigt schematisch ein Verbundbauteil 30 im Querschnitt, das aus der in der 4 gezeigten Anordnung entstanden sein kann. Aus den Fasermatten 28a, 28b und 28c sind jeweils eine erste Laminatschicht 34a, eine zweite Laminatschicht 34b und eine dritte Laminatschicht 34c entstanden. Die Nanoröhren 18a sind im Wesentlichen normal zu den beiden Laminatschichten 34a und 34b orientiert. Auch die Nanoröhren 18b sind im Wesentlichen normal zu den Laminatschichten 34b und 34c orientiert. Beim Pressen der Anordnung können die Enden der Nanoröhren 18a und 18b in die Bereiche 32 des Verbundbauteils 30 mit den Fasermatten 28a, 28b und 28c bzw. in die Laminatschichten 34a, 34b und 34c eindringen. Auch ist es möglich, dass die Enden der Nanoröhren 18a und 18b die Laminatschichten 34a, 34b und 34c berühren.
Die Nanoröhren 18a und 18b sowie die Fasermatten 28a, 28b und 28c sind in ein Harz 36 eingegossen.
Das Trägermaterial 20a hat sich beim Eingießen in das Harz 36 aufgelöst. Das Trägermaterial 20b, bei dem es sich um ein Thermoplast handeln kann, ist noch im Verbundbauteil 30 als eigenständige Schicht vorhanden.
Insgesamt weist das Verbundbauteil 30 den folgenden Aufbau auf: Eine mit Fasern, beispielsweise Kohlenstofffasern 28a verstärkte Laminatschicht 34a stellt eine erste Oberfläche 38 des Verbundbauteils 30 bereit. Anschließend folgt eine Schicht 40a aus in Harz 36 eingebetteten Nanoröhren 18a. Daran anschließend folgt eine mit Fasern 28b faserverstärkte Laminatschicht 34b. Daran anschließend weist das Verbundbauteil 30 eine weitere Schicht 42 aus in Harz 36 eingebetteten Kohlenstoffröhren 18b auf. Die Kohlenstoffröhren aus der Schicht 42 ragen in eine weitere Schicht 44, die aus dem Trägermaterial 20b und einem Abschnitt der Nanoröhren 18b gebildet ist. Das Verbundbauteil 30 wird durch eine weitere mit Fasern 28c faserverstärkte Laminatschicht 34c begrenzt, die eine weitere der Oberfläche 28 entgegengesetzte Oberfläche 46 des Verbundbauteils bereitstellt.
Die 6 zeigt ein Flussdiagramm, das den Herstellungsprozess des Verbundbauteils 30 wie beispielsweise in den 1 bis 5 beschreibt.
Im Schritt S10 werden die Nanoröhren 18a, 18b in einem Trägermaterial 20a, 20b fixiert. Dies kann beispielsweise wie in den 1 bis 3 gezeigt erfolgen.
In einem Schritt S12 werden die Nanoröhren 18a, 18b zwischen den Fasermatten 28a, 28b, 28c angeordnet.
In einem Schritt S14 werden die Fasermatten 28a, 28b und 28c sowie die Nanoröhren 18a und 18b in Harz getränkt.
In einem Schritt S16 kann sich das Trägermaterial 20a im Harz 36 lösen.
Im Schritt S18 wird das Harz ausgehärtet, wobei die Nanoröhren 18a und 18b sich mit den gebildeten Laminatschichten 34a, 34b und 34c verbinden.
7 zeigt schematisch ein Transportmittel 100 in der Form eines Flugzeugs in der Draufsicht. Schematisch dargestellt sind Stringer 102 und Spanten 104 des Rumpfs 108 des Flugzeugs 100. Die Stringer 102 und Spanten 104 sind aus Verbundbauteilen mit Nanoröhren, wie dem Verbundbauteil 30, aufgebaut.
Weiter ist in der 7 eine Rumpfplatte 106 schematisch dargestellt, die auch wie das Verbbundbauteil 30 aufgebaut ist.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Verbundbauteil (30) umfassend: eine erste Laminatschicht (34a); eine zweite Laminatschicht (34b); wobei zwischen der ersten Laminatschicht (34a) und der zweiten Laminatschicht (34b) Nanoröhren (18a) angeordnet sind; wobei die Nanoröhren (18a) normal zu einer der Laminatschichten (34a, 34b) orientiert sind; und wobei die Enden der Nanoröhren (18a) die erste Laminatschicht (34a) und die zweite Laminatschicht (34b) berühren oder in diese hinein verlaufen.
Verbundbauteil (30) nach Anspruch 1, wobei die Nanoröhren (18a) eine gemeinsame Orientierung aufweisen.
Verbundbauteil (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanoröhren (18a) in einem Trägermaterial (20a) fixiert sind.
Verbundbauteil (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanoröhren (18a) in einem Thermoplast fixiert sind.
Verbundbauteil (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Laminatschichten (34a, 34b) Fasern (28a, 28b) umfasst.
Verbundbauteil (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fasern (28a, 28b) und die Nanoröhren (18a) in Harz (36) eingebettet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (30), umfassend den Schritt: Anordnen von Nanoröhren (18a) zwischen einer ersten Laminatschicht (34a) und einer zweiten Laminatschicht (34b); wobei die Nanoröhren (18a, b) normal zu einer der Laminatschichten (34a, 34b) orientiert sind; und wobei die Enden der Nanoröhren (18a) die erste Laminatschicht (34a) und die zweite Laminatschicht (34b) berühren oder in diese hinein verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 7, weiter umfassend den Schritt: Fixieren der Nanoröhren (18a) in einem Trägermaterial (20a).
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, weiter umfassend den Schritt: Fixieren der Nanoröhren (18a) in einem Thermoplast.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, weiter umfassend den Schritt: Verbinden der Nanoröhren (18a) mit den Laminatschichten (34a, 34b).
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei wenigstens eine Laminatschicht (34a, 34b) eine Fasermatte (28a, 28b) umfasst, das Verfahren umfassend die Schritte: Tränken der Fasermatte (28a, 28b) und der Nanoröhren (18a) in Harz (36); Aushärten des Harzes (36).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich beim Tränken der Nanoröhren (18a) in Harz das Trägermaterial (20a) im Harz (36) löst.
Verwendung des Verbundbauteils (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Transportmittel (100).
Transportmittel (100) mit einem Verbundbauteil (30, 102, 104, 106) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.