DE102009027049A1

DE102009027049A1 - Verfahren zur Integration hohlraumbildender Strukturen in Faserverbundschalen

Info

Publication number: DE102009027049A1
Application number: DE102009027049A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Grötzschel
Original assignee: COTESA GmbH
Current assignee: COTESA GmbH
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2029-06-20
Also published as: DE102009027049B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Integration hohlraumbildender Strukturen in Faserverbundschalen, umfassend die Verfahrensschritte: a) Fertigung eines offenen hohlraumbildenden Profils (9), b) Fertigung eines Zwickelbandes (1) als in Breitenrichtung formstabiles Druckstück, wobei die Breite des Zwickelbandes (1) auf das offene hohlraumbildende Profil (9) abgestimmt wird, c) Aufbau eines ungehärteten Schalenlaminats (10), d) Aufsetzen und Positionieren des Zwickelbandes (1) auf dem ungehärteten Schalenlaminat (10), e) Auflegen eines Folienschlauches (11) auf dem Zwickelband (1), f) Positionieren des offenen hohlraumbildenden Profils (9) auf dem Zwickelband (1), wobei die Breite des Zwickelbandes (1) derart abgestimmt ist, dass das Zwickelband (1) an seinen äußeren Rändern (6) durch das Profil (9) gehalten wird, g) Entfalten und Anschmiegen des Folienschlauches (11) zwischen dem Zwickelband (1) und dem offenen hohlraumbildenden Prr-Verbundes (8) aus Zwickelband (1), hohlraumbildendem Profil (9) und Schalenlaminat (10), wobei die einzelnen Elemente (1, 9, 10) des integralen Schale-Stringer-Verbundes (8) miteinander verklebt werden, i) Entformung des Schale-Stringer-Verbundes (8) und Entfernung des Folienschlauches (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Integration hohlraumbildender Strukturen in Faserverbundschalen.
Bei der Herstellung profilversteifter Schalenstrukturen besteht eine Möglichkeit darin, hohlraumbildende Strukturen in Faserverbundschalen zu integrieren. Gegenwärtig finden drei Lösungsprinzipien zur Integration hohlraumbildender Strukturen in Faserverbundschalen Anwendung. Die erste Variante besteht in der Einführung eines in der Struktur verbleibenden Form- und Stützkerns, der eine geringere Dichte als die ihn umgebende Struktur aufweist. Dieser Form- und Stützkern kann zum Beispiel in Form eines Schaumkerns oder eines Formkerns mit spiralförmigem Aufbau gemäß der DE 10 2006 031 326 A1 vorliegen. Eine zweite Variante der Integration hohlraumbildender Strukturen betrifft Formkerne, die nicht in der Struktur verbleiben. So ist in der DE 10 2005 039 906 A1 die Verwendung eines ausschmelzbaren Kerns beschrieben, während gemäß der DE 10 2006 031 323 A1 ein schmelzbarer Formkern durch einen Folieschlauch in die Struktur eingeführt und anschließend wieder entfernt wird. Dagegen ist in der DE 10 2006 031 334 A1 ein elastischer Formkern auf der Basis von Hohlkörpern offenbart. Schließlich ist aus der DE 10 2006 031 335 A1 ein auf- und zusammenklappbarer Faltkern bekannt. Eine dritte Variante betrifft einen nicht in der Struktur verbleibenden Stützkern, der mit einem Druckmedium gefüllt wird. In diesem Zusammenhang seien vor allem druckbeaufschlagte Folieschläuche erwähnt.
Der Nachteil von in der Struktur verbleibenden Kernen besteht darin, dass diese zwingend ein Mehrgewicht und relativ hohe Kosten mit sich bringen. Schaumkerne zeigen gegenwärtig ein kritisches Schadenstoleranzverhalten bei Impactlasten auf. Beim Einsatz nichtverbleibender Formkerne treten einige spezifische Schwierigkeiten auf. So ist gemäß der DE 10 2006 031 323 A1 eine wiederkehrende, aufwändige Herstellung des schmelzbaren Formkerns notwendig. In diesem Zusammenhang stellen wiederverwendbare, für die Entformung faltbare oder elastische Formkerne, wie beispielsweise in der DE 10 2006 031 335 A1 und in der DE 10 2006 031 334 A1 beschrieben, eine sehr interessante Lösung dar. Allerdings sind sowohl die faltbaren Formkerne als auch die elastischen Formkerne hinsichtlich ihrer Abformgenauigkeit und Formstabilität im Härteprozess kritisch zu betrachten. Insbesondere erscheint die Lösung gemäß der DE 10 2006 031 335 A1 in ihrer Anwendbarkeit auf gekrümmte Profilverläufe nur sehr eingeschränkt anwendbar. Alle bis hier genannten Verfahren sind so genannte Co-Curing-Verfahren, das heißt, sie ermöglichen das gleichzeitige Härten von Schale und Profilstruktur. Anstelle separater Abformwerkzeuge für die Herstellung der Profile sind Formwerkzeuge für die Herstellung der Kerne bereitzustellen. Die Anwendung der Co-Curing-Technologie ist in erster Linie eine Strategiefrage: Die integrale Herstellung einer komplexen Schale-Stringer-Struktur in einem „Schuss” stellt einen sehr sensiblen, fehleranfälligen und fehlerintoleranten Prozess dar. Alternativ findet das so genannte Co-Bonding-Verfahren Anwendung. Dafür werden die Profile in der Regel separat hergestellt und geprüft, auf das ungehärtete Schalenlaminat positioniert und dann im Zuge der Schalenhärtung strukturell mit der Schale verklebt. Für dieses Verfahren ist kein Formkern, sondern – im Falle der Herstellung hohler Strukturen – nur ein Medium zur Übertragung des Drucks in den Hohlraum nötig. Hierfür wird das Folieschlauchverfahren eingesetzt. Das zentrale Problem bei diesem Verfahren ist die Ausbildung eines so genannten Druckschattens in den Randbereichen des Hohlraums, im Folgenden als Zwickel bezeichnet, wodurch die Grundstruktur – in der Regel das Schalenlaminat – in den Druckschatten ausweicht. Dieses Phänomen bedeutet eine strukturmechanische Störstelle des Laminats in den Zwickelbereichen und beeinträchtigt damit die innere Bauteilqualität signifikant.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines hinsichtlich der Fehleranfälligkeit und der inneren Bauteilqualität optimierten Verfahrens zur Integration hohlraumbildender Strukturen.
Die Lösung besteht in einem Verfahren zur Integration hohlraumbildender Strukturen in Faserverbundschalen, umfassend die Verfahrensschritte:

a) Fertigung eines offenen hohlraumbildenden Profils,
b) Fertigung eines Zwickelbandes als in Breitenrichtung formstabiles Druckstück, wobei die Breite des Zwickelbandes auf das offene hohlraumbildende Profil abgestimmt wird,
c) Aufbau eines ungehärteten Schalenlaminats,
d) Aufsetzen und Positionieren des Zwickelbandes auf dem ungehärteten Schalenlaminat,
e) Auflegen eines Folieschlauches auf dem Zwickelband,
f) Positionieren des offenen hohlraumbildenden Profils auf dem Zwickelband, wobei die Breite des Zwickelbandes derart abgestimmt ist, dass das Zwickelband an seinen äußeren Rändern durch das Profil gehalten wird,
g) Entfalten und Anschmiegen des Folieschlauches zwischen dem Zwickelband und dem offenen hohlraumbildenden Profil,
h) Härtung des integralen Schale-Stringer-Verbundes aus Schalenlaminat, Zwickelband und hohlraumbildendem Profil, wobei die einzelnen Elemente des integralen Schale-Stringer-Verbundes miteinander verklebt werden,
i) Entformung des Schale-Stringer-Verbundes und Entfernung des Folieschlauches.

Vorzugsweise erfolgt die Entfernung des Folieschlauches durch Herausziehen.
Kern der Erfindung ist die Verwendung des zusätzlichen, in Breitenrichtung formstabilen Druckstücks, des Zwickelbandes. Das Zwickelband wird im Bereich des Hohlraumes als Abdeckung auf das Schalenlaminat aufgebracht, so dass es durch das aufgesetzte, vorgefertigte Profil an seinen Rändern gehalten wird. Gemäß der Konzeption der Erfindung werden damit auch die Druckschattenbereiche, das heißt die Zwickel, durch das formstabile Druckstück abgedeckt. Die Erfindung verhindert somit das Aufwellen des Schalenlaminats im Bereich der bei der Integration hohlraumbildender Profilstrukturen in Schalenlaminaten entstehenden, zum Hohlraum hin offenen Zwickel. Dies bedeutet eine signifikante Verbesserung des Schalenlaminats hinsichtlich seiner realen Tragfähigkeit hin zum der Bauteilsimulation zugrunde liegenden Idealzustand. Damit wird die Aussagekraft von Simulationsrechnungen verbessert, (Un-)Sicherheitsbeiwerte können gesenkt werden, was im Sinne des Leichtbaus zu einem reduzierten Strukturgewicht führt. Durch die Materialeinsparung können in der Folge Materialkosten gespart werden. Die Verbindung der Zwickel durch ein in Breitenrichtung formstabiles Band ermöglicht im Prozess die gleichzeitige, passgenaue und sichere Ablage und Positionierung beider Zwickel zueinander.
In einer besonders bevorzugten Ausführung des Verfahrens besteht das Zwickelband aus einem Zwickelträger, auf dem aus der Ebene des Zwickelträgers heraustretende Vorsprünge ausgebildet sind. Diese Vorsprünge werden im Folgenden auch als Zwickellippen bezeichnet; diese weisen jeweils eine äußere Fläche auf, die für die Kontaktierung der Innenseiten des offenen hohlraumbildenden Profils beim Positionieren des Profils auf dem Zwickelband vorgesehen sind. Des Weiteren weisen die Zwickellippen innere Flächen auf, die mit ihrer Form, vorzugsweise einer gekrümmten Form, für das Anschmiegen des Folieschlauches ausgebildet sind. Die Zwickellippen sind vorzugsweise so geformt, dass sie an den benachbarten Flächen des offenen hohlraumbildenden Profils und des entfalteten Folieschlauches anliegen und somit die Zwickel im Wesentlichen ausfüllen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind die Zwickellippen versteift ausgebildet.
Im einfachsten Fall ist aber auch eine Ausführung ohne Zwickellippen möglich. Dabei muss der bandförmige Zwickelträger ausreichend stabil beziehungsweise zumindest an den entsprechenden Randbereichen versteift ausgebildet sein, um die Bereiche der Druckschatten zu überbrücken. Als bevorzugte Materialien für den Zwickelträger dieser Ausführungsform kommen dünnwandiges GFK- oder CFK-Laminat, Thermoplast und ähnliche Materialien in Frage. Eine in das Zwickelband funktionsintegrierte Positionierung zwischen Zwickelband und Profil ist in diesem Fall nicht mehr gegeben, da die Zwickellippen als Führungselemente nicht vorhanden sind.
Das Zwickelband ist in Längsrichtung vorzugsweise biegeschlaff, das heißt flexibel, ausgebildet. Die biegeschlaffe Ausführung des Zwickelbandes ermöglicht das Mitführen von geraden Zwickelbändern, die als Meterware herstellbar sind, über gekrümmte Schalenbereiche, wie zum Beispiel Radien, Joggles oder Ähnliches.
Das Material des Zwickelbands muss einerseits der Anforderung genügen, dass die Formstabilität während des Härteprozesses erhalten bleibt, andererseits muss eine sehr gute Verklebbarkeit mit den üblichen strukturellen Faser-Matrix-Systemen im Co-Bonding-Verfahren gewährleistet sein. Als Materialien für das Zwickelband, die diesen Anforderungen genügen, kommen Thermoplast, thermoplastisches Prepreg, Duroplast, duroplastisches Prepreg und Elastomer in Frage.
Gemäß einer Ausführung des Verfahrens erfolgt die Härtung des integralen Schale-Stringer-Verbundes in Verfahrensschritt h) in einem Autoklav unter Vakuum. Alternativ kann die Härtung des integralen Schale-Stringer-Verbundes in Verfahrensschritt h) auch durch Ofenhärtung oder durch Vakuuminjektion erfolgen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Tabellen und Figuren.
Es zeigen:
Tab. 1: eine Übersicht über mehrere Verfahren zur Integration hohlraumbildender Strukturen in Faserverbundschalen nach dem Stand der Technik,
1: die Ausbildung eines Druckschattens im Folieschlauchverfahren nach dem Stand der Technik,
2: den Querschnitt eines Zwickelbandes mit Zwickellippen,
2a: den Querschnitt eines Zwickelbandes mit Zwickellippen in einer alternativen Ausführungsform,
2b: den Querschnitt eines Zwickelbandes mit biegeweichen Zwickellippen,
3: die schematische Darstellung des Fertigungsablaufes bis zur Entformung des gehärteten Schale-Stringer-Verbundes bei der Integration hohlraumbildender Strukturen in Faserverbundschalen.
Die Tab. 1 stellt sieben verschiedene Prinzipien zur Integration hohlraumbildender Strukturen in Faserverbundschalen nach dem Stand der Technik gegenüber; bei speziellen Lösungen sind auch die bereits diskutierten Fundstellen zugeordnet. Gegenwärtig finden drei allgemeine Lösungsprinzipien zur Integration hohlraumbildender Strukturen Anwendung, die auch in Tab. 1 dargestellt sind. Die erste Variante beinhaltet einen in der Struktur verbleibenden Form- und Stützkern geringer Dichte, wie in den Positionen 2) und 5) dargestellt. Die zweite Variante besteht in einem nicht in der Struktur verbleibenden Formkern, wobei sich Beispiele dafür in den Positionen 3), 4), 6) und 7) finden. Schließlich kommt in einer dritten Variante zur Integration hohlraumbildender Strukturen ein Lösungsprinzip zur Anwendung, bei dem ein nicht in der Struktur verbleibender Stützkern und ein Druckmedium zum Einsatz kommen. Im Falle des in Position 1) aufgeführten Beispiels wird dazu ein entfaltbarer Folieschlauch verwendet. Die 1 stellt die Ausbildung eines Druckschattens im Folieschlauchverfahren dar. Das Folieschlauchverfahren ist eine Form des Co-Bonding-Verfahrens, bei dem die hohlraumbildenden Profile separat hergestellt und geprüft, auf das ungehärtete Schalenlaminat positioniert und dann im Zuge der Schalenhärtung strukturell mit der Schale verklebt werden. Wie bereits erwähnt, ist für dieses Verfahren kein Formkern, sondern – im Falle der Herstellung hohler Strukturen – ein Medium zur Übertragung des Drucks in den Hohlraum notwendig. Hierfür wird das Folieschlauchverfahren eingesetzt. Das zentrale Problem bei diesem Verfahren ist die Ausbildung eines so genannten Druckschattens (Zwickel) in den Randbereichen des Hohlraums, wodurch die Grundstruktur – in der Regel das Schalenlaminat – in den Druckschatten ausweicht, wie in 1 zu sehen ist. Dieses Phänomen bedeutet eine strukturmechanische Störstelle des Schalenlaminats in den Zwickelbereichen und beeinträchtigt damit die innere Bauteilqualität signifikant.
Kern des erfindungsgemäßen Lösungsansatzes ist die Verwendung eines zusätzlichen Druckstücks, eines in Breitenrichtung formstabilen Zwickelbandes 1. Die 2 zeigt den Querschnitt eines Zwickelbandes 1. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 besteht das Zwickelband 1 aus einem bandförmigen Zwickelträger 2, in dessen Randbereichen jeweils ein Vorsprung angeordnet ist, der aus der Ebene des Zwickelträgers 2 herausragt. Die beiden Vorsprünge werden als Zwickellippen 3 bezeichnet. Gemäß 2 sind die Zwickellippen 3 im Querschnitt im Wesentlichen dreiecksförmig ausgebildet, wobei sie jeweils eine äußeren Fläche 4 und eine innere Fläche 5 aufweisen. Ein Schenkel der Dreiecksform wird durch die äußere Fläche 4 der jeweiligen Zwickellippe 3 gebildet, die am äußeren Rand 6 des Zwickelbandes 1 beginnt und gemäß dem Querschnitt nach 2 in spitzem Winkel zum Zwickelträger 2 nach innen geneigt ausgerichtet ist und dabei eine leichte konkave Krümmung aufweist. Der zweite Schenkel der Dreiecksform der Zwickellippe 3 wird durch die innere Fläche 5 der Zwickellippe 3 gebildet, die gemäß dem Querschnitt des Zwickelbandes 1 nach 2 in spitzem Winkel zum Zwickelträger 2 nach außen geneigt ausgerichtet ist und dabei konkav gekrümmt – allerdings wesentlich stärker als die äußere Fläche 4 der Zwickellippe 3 – ausgebildet ist. Die innere Fläche 5 und die äußere Fläche 4 der jeweiligen Zwickellippe 3 bilden in ihrem Schnittpunkt schließlich die gemeinsame Oberkante 7 der Zwickellippe 3, die im Querschnitt des Zwickelbandes 1 gemäß 2 als Zwickellippenspitze 7 erscheint. Ein im Querschnitt eines Zwickelbandes 1 mit einer alternativen Ausgestaltung der Zwickellippen 3 ist in 2a dargestellt. Dabei besteht das Zwickelband 1 ebenfalls aus einem Zwickelträger 2, der an seinen äußeren Randbereichen Zwickellippen 3 aufweist, die aus der Ebene des Zwickelträgers 2 als Vorsprünge herausragen. Auch in dieser Ausführung verlaufen die äußeren Flächen 4 der Zwickellippen 3 jeweils vom äußeren Rand 6 des Zwickelbandes 1 bis zu einer Zwickellippenspitze 7, wobei die äußere Fläche 4 auch in spitzem Winkel zum Zwickelträger 2 nach innen geneigt ist und eine leichte konkave Krümmung aufweist. Die Krümmungen sind dabei entsprechend dem Radius des Profils ausgebildet, da sie als Kontaktflächen zu der Innenseiten des Profils dienen. Die jeweilige Zwickellippenspitze 7, die im Querschnitt gemäß 2a zu sehen ist, ist Teil der gemeinsamen Oberkante 7 der äußeren Fläche und der inneren Fläche 5 der Zwickellippe 3. Die innere Fläche 5 der Zwickellippe 3 ist gemäß der Ausführung in 2a im Gegensatz zu der oben beschriebenen Variante nach innen geneigt ausgerichtet, wenn auch in weniger spitzem Winkel als die äußere Fläche 4 der Zwickellippe 3. In Folge dessen ragen die Zwickellippen 3 gemäß 2a hakenförmig aus der Ebene des Zwickelträgers 2 heraus. Die innere Fläche 5 des Zwickelträgers 2 verläuft von der Zwickellippenspitze 7 bis zu einem Zwickellippenbasisbereich 3.1, der annähernd parallel zur Ebene des Zwickelträgers 2 ausgerichtet ist, dabei aber etwas höher als dieser liegt. Der Übergangsbereich von der inneren Fläche 4 der Zwickellippe 3 zur Ebene der Zwickellippenbasis 3.1 ist konkav abgerundet. Der Zwickellippenbasisbereich 3.1 ist wie der gesamte Bereich der jeweiligen Zwickellippe 3.1 versteift beziehungsweise aufgedickt ausgebildet, um die Hohlräume in den Zwickelbereichen zu überbrücken und das Aufwölben der Lagen des Schalenlaminats zu verhindern. Der Zwickellippenbasisbereich 3.1 endet nach innen an einem schrägen Übergangsbereich 3.2, der die Verbindung vom höher gelegenen Zwickellippenbasisbereich 3.1 zur niedriger gelegenen Ebene des Zwickelträgers 2 herstellt.
In einer weiteren Ausführungsvariante, die in 2b dargestellt ist, dienen die Zwickellippen 3 lediglich als Führungselemente. Sie sind schmiegsam, das heißt biegeweich, ausgeführt, um einen Toleranzbereich im Falle schwankender Öffnungsbreite des offenen hohlraumbildenden Profils zu realisieren und werden durch den sich entfaltenden Folieschlauch an das Profil gedrückt. Im Gegensatz zu den anderen Ausführungsvarianten sind die äußeren Ränder 6 offen ausgebildet, das heißt nicht durch die Zwickellippen 3 überdeckt, wobei die Zwickellippen 3 im Vergleich zu den anderen Ausführungsbeispielen (2 und 2a) nach innen versetzt sind und die nun offenen Randbereiche 6.1 des Zwickelbandes 1 schmal zulaufend mit einem leichten Gefälle in Richtung äußerer Rand 6 ausgebildet sind. Die schmal zulaufenden, offenen Randbereiche 6.1 des Zwickelbandes 1 ermöglichen eine gewisse Schwankungsbreite beim Aufsetzen des Profils. Der gesamte Bereich der jeweiligen Zwickellippe 3 und des zu dieser benachbarten offenen Randbereiches 6.1 ist versteift beziehungsweise aufgedickt ausgebildet, um die Hohlräume in den Zwickelbereichen zu überbrücken und das Aufwölben der Lagen des Schalenlaminats zu verhindern.
Die 3 zeigt mit dem schrittweisen Aufbau eines Schale-Stringer-Verbundes 8 einen wesentlichen Teil eines Verfahrens zur Integration hohlraumbildender Strukturen in Faserverbundschalen. Nach der in 3 nicht dargestellten vorherigen Fertigung des offenen hohlraumbildenden Profils 9 in Verfahrensschritt a) und des Zwickelbandes 1 in Verfahrensschritt b), wobei die Breite und die Form des Zwickelbandes 1 auf die Maße des Profils 9 abgestimmt werden, erfolgt der schrittweise Aufbau des Schale-Stringer-Verbundes 8. Dieser beginnt in Verfahrensschritt c) mit dem Aufbau des ungehärteten Schalenlaminats 10. Dann erfolgt in Verfahrensschritt d) das Aufsetzen und das Positionieren eines Zwickelbandes 1 auf dem ungehärteten Schalenlaminat 10, wobei das Zwickelband 1, gemäß 2 und 3 aus einem Zwickelträger 2 mit Zwickellippen 3 bestehend, als in Breitenrichtung formstabiles Druckstück ausgebildet ist. In Verfahrensschritt e) wird ein Folieschlauch 11 auf dem Zwickelband 1 aufgelegt, worauf in Verfahrensschritt f) das Positionieren des vorgefertigten offenen hohlraumbildenden Profils 9 auf dem Zwickelband 1 genannt wird, wobei die Breite des Zwickelbandes 1 derart abgestimmt ist, dass das Zwickelband 1 an seinen Rändern 6 durch das Profil 9 gehalten wird. Es erfolgt schließlich in Verfahrensschritt g) das Entfalten und Anschmiegen des Folieschlauches 11 zwischen dem Zwickelband 1 und dem hohlraumbildenden Profil 9. Die Zwickellippen 3 sind gemäß der Darstellung in 3 so ausgebildet, dass sie den Zwickelbereich 12 optimal ausfüllen können. Dabei richtet sich die Gestalt und die Ausrichtung der äußeren Flächen 4 der Zwickellippen 3 nach der Form und Ausrichtung der sie im Zwickelbereich 12 kontaktierenden Innenflächen 13 des hohlraumbildenden Profils 9, während die inneren Flächen 5 der Zwickellippen 3 so ausgebildet sind, dass sich der Folieschlauch 11 beim Entfalten in den Zwickelbereichen 12 optimal an die inneren Flächen 5 der Zwickellippen 3 anschmiegt.
In Verfahrensschritt h) erfolgt die dann die Härtung des integralen Schale-Stringer-Verbundes 8 aus Zwickelband 1, hohlraumbildenden Profil 9 und Schalenlaminat 10, wobei die einzelnen Elemente 1, 9, 10 des integralen Schale-Stringer-Verbundes 8 miteinander verklebt werden.
Im Anschluss daran werden in Verfahrensschritt i) der Schale-Stringer-Verbund 8 und der Folieschlauch 11 entformt und der Folieschlauch 11 wird entfernt. Vorzugsweise erfolgt die Entfernung durch Herausziehen des Folieschlauches 11 aus dem Schale-Stringer-Verbund 8.

1: Zwickelband, Element des integralen Schale-Stringer-Verbundes 8
2: Zwickelträger
3: Zwickellippe
3.1: Zwickellippenbasisbereich, Zwickellippenbasis
3.2: Übergangsbereich
4: äußere Flächen der Zwickellippe 3
5: innere Flächen der Zwickellippe 3
6: äußerer Rand des Zwickelbandes 1
6.1: offene Randbereiche des Zwickelbandes 1
7: Oberkante der Zwickellippe 3, Zwickellippenspitze
8: Schale-Stringer-Verbund
9: hohlraumbildendes Profil, Profil, Element des integralen Schale-Stringer-Verbundes 8
10: Schalenlaminat, Element des integralen Schale-Stringer-Verbundes 8
11: Folieschlauch
12: Zwickelbereich
13: Innenflächen des hohlraumbildenden Profils 9
a): Verfahrensschritt
b): Verfahrensschritt
c): Verfahrensschritt
d): Verfahrensschritt
e): Verfahrensschritt
f): Verfahrensschritt
g): Verfahrensschritt
h): Verfahrensschritt
i): Verfahrensschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006031326 A1 [0002]
- DE 102005039906 A1 [0002]
- DE 102006031323 A1 [0002, 0003]
- DE 102006031334 A1 [0002, 0003]
- DE 102006031335 A1 [0002, 0003, 0003]

Claims

Verfahren zur Integration hohlraumbildender Strukturen in Faserverbundschalen, umfassend die Verfahrensschritte: a) Fertigung eines offenen hohlraumbildenden Profils (9), b) Fertigung eines Zwickelbandes (1) als in Breitenrichtung formstabiles Druckstück, wobei Breite des Zwickelbandes (1) auf das offene hohlraumbildende Profil (9) abgestimmt wird, c) Aufbau eines ungehärteten Schalenlaminats (10), d) Aufsetzen und Positionieren des Zwickelbandes (1) auf dem ungehärteten Schalenlaminat (10), e) Auflegen eines Folieschlauches (11) auf dem Zwickelband (1), f) Positionieren des offenen hohlraumbildenden Profils (9) auf dem Zwickelband (1), wobei die Breite des Zwickelbandes (1) derart abgestimmt ist, dass das Zwickelband (1) an seinen äußeren Rändern (6) durch das Profil (9) gehalten wird, g) Entfalten und Anschmiegen des Folieschlauches (11) zwischen dem Zwickelband (1) und dem offenen hohlraumbildenden Profil (9), h) Härtung des integralen Schale-Stringer-Verbundes (8) aus Zwickelband (1), hohlraumbildendem Profil (9) und Schalenlaminat (10), wobei die einzelnen Elemente (1, 9, 10) des integralen Schale-Stringer-Verbundes (8) miteinander verklebt werden. i) Entformung des Schale-Stringer-Verbundes (8) und Entfernung des Folieschlauches (11).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwickelband aus einem bandförmigen Zwickelträger (2) besteht, auf dem aus der Ebene des Zwickelträgers (2) heraustretende Vorsprünge in Form von Zwickellippen (3) ausgebildet sind, deren äußere Flächen (4) für das Kontaktieren der Innenseiten (12) des hohlraumbildenden Profils (9) beim Positionieren des hohlraumbildenden Profils (9) auf dem Zwickelband (1) vorgesehen sind und deren innere Flächen (5) für das Anschmiegen des Folieschlauches (11) ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwickelband (1) allein aus einem bandförmigen Zwickelträger (2) besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwickelband (1) den Boden des Hohlraums zwischen hohlraumbildendem Profil (9) und Zwickelband (1) vollständig bedeckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwickelband (1) den Boden des Hohlraums zwischen hohlraumbildendem Profil (9) und Zwickelband (1) nur teilweise, zumindest jedoch in den Zwickelbereichen (12), bedeckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwickelband (1) in Längsrichtung flexibel ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für das Zwickelband (1) Thermoplast, thermoplastisches Prepreg, Duroplast, duroplastisches Prepreg oder Elastomer vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung des integralen Schale-Stringer- Verbundes (8) in Verfahrensschritt h) in einem Autoklav unter Vakuum erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung des integralen Schale-Stringer-Verbundes (8) in Verfahrensschritt h) durch Ofenhärtung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung des integralen Schale-Stringer-Verbundes (8) in Verfahrensschritt h) durch Vakuuminjektion erfolgt.