DE102011084441A1

DE102011084441A1 - Verfahren zum Herstellen einer Komponente zur Verbindung von Strukturen, Komponente sowie Strukturanordnung

Info

Publication number: DE102011084441A1
Application number: DE102011084441A
Authority: DE
Inventors: Oliver Seack; Alexander Bruns
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-04-18
Also published as: US20130092794A1; US9523168B2; EP2581303A3; EP2581303A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente (210) zur Verbindung von Strukturen (204, 230) an Kreuzungsbereichen (238) derselben, mit folgenden Schritten: Bilden einer ersten Faser (212) mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche mehrere erste Schlaufen (408) umfasst; Bilden einer zweiten Faser (214) mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche mehrere zweite Schlaufen (408') umfasst; und Verschwenken eines ersten Schlaufenabschnitts (218) einer jeweiligen ersten Schlaufe (408) und eines ersten Schlaufenabschnitts (222) einer jeweiligen zweiten Schlaufe (408') derart, dass eine jeweilige erste und eine jeweilige zweite Schlaufe (408, 408') miteinander in Eingriff gelangen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente zur Verbindung von Strukturen, ein Verfahren zum Herstellen einer Strukturanordnung, eine Komponente sowie eine Strukturanordnung.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem allgemein mit 100 bezeichneten Flugzeug gemäß dem Stand der Technik. Das Flugzeug 100 umfasst eine Landeklappe 102. 1 zeigt die Landeklappe 102 entgegen der Flugrichtung des Flugzeugs 100 gesehen. Die Landeklappe 102 ist einmal in gestrichelter Darstellung gezeigt, was ihrem unbelasteten Zustand entspricht. Weiterhin ist die Landeklappe 102 in durchgezogener Linie dargestellt, was ihrem stark übertrieben dargestellten, aufgrund von Luftlasten 104 verformten Zustand entspricht. Die Landeklappe 102 ist mittels zweier Klappenwagen 106, 108 mit einem Flügel 110, welcher lediglich schematisch angedeutet ist, verbunden. Die Klappenwagen 106, 108 ermöglichen ein Verstellen der Landeklappe 102 bezüglich des Flügels 110 aus einer Flugstellung in eine Start- oder Landestellung, wobei die Start- und Landestellung einer Vergrößerung des Auftriebs dienen. In Spannweitenrichtung, also in 1 von links nach rechts, ist der eine Klappenwagen 106 als Festlager und der andere Klappenwagen 108 als Loslager ausgebildet. Die Klappenwagen 106, 108 sind jeweils über eine Auge-Bolzen-Verbindung 112 mit der Landeklappe 102 verbunden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Auge einer jeweiligen Auge-Bolzen-Verbindung 112 in Form eines Beschlags auszubilden, welcher aus Metall gefertigt und mit der Landeklappe 102 verbunden, insbesondere vernietet, ist. Beispielsweise zeigt die Druckschrift DE 10 2007 011 613 A1 einen Beschlag aus Metall zur Lasteinleitung.
Es besteht zunehmend der Bedarf, auch Lasteinleitungselemente, wie beispielsweise das vorstehend beschriebene Auge der Auge-Bolzen-Verbindung 112, aus Faserverbundwerkstoffen, beispielsweise aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), herzustellen, um weiteres Gewicht und Montagekosten einzusparen. Die Druckschrift US 2010/0148008 A1 beschreibt ein entsprechendes Lasteinleitungselement aus Faserverbundwerkstoff, welches in einem RTM(Resin Transfer Molding)-Verfahren hergestellt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum einfachen Herstellen einer Komponente, insbesondere des oberhalb beschriebenen Lasteinleitungselements, ein Verfahren zum einfachen Herstellen einer Strukturanordnung, eine verbesserte Komponente sowie eine verbesserte Strukturanordnung anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10, durch eine Komponente mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11, durch eine Strukturanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente zur Verbindung von Strukturen an Kreuzungsbereichen derselben, mit folgenden Schritten bereitgestellt: Anordnen einer ersten Faser mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche mehrere erste Schlaufen umfasst; Anordnen einer zweiten Faser mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche mehrere zweite Schlaufen umfasst; und Verschwenken eines ersten Schlaufenabschnitts einer jeweiligen ersten Schlaufe und eines ersten Schlaufenabschnitts einer jeweiligen zweiten Schlaufe derart, dass eine jeweilige erste und eine jeweilige zweite Schlaufe miteinander in Eingriff gelangen.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen einer Strukturanordnung, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit den Schritten bereitgestellt: Bereitstellen einer ersten Struktur; Bereitstellen einer zweiten Struktur, welche einen Kreuzungsbereich mit der ersten Struktur bildet; Herstellen einer Komponente gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren; und Verbinden der ersten und zweiten Struktur in dem Kreuzungsbereich mittels der Komponente.
Noch weiterhin wird eine Komponente zur Verbindung von Strukturen an Kreuzungsbereichen derselben, mit einer ersten Faser, welche eine mäanderförmige Gestalt aufweist, die mehrere erste Schlaufen umfasst, und einer zweiten Faser, welche eine mäanderförmige Gestalt aufweist, die mehrere zweite Schlaufen umfasst, wobei sich die ersten und zweiten Schlaufen in einem Kopplungsbereich für einen Eingriff miteinander umschlingen, bereitgestellt.
Noch weiterhin wird eine Strukturanordnung, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit: einer ersten und einer zweiten Struktur, welche einen Kreuzungsbereich miteinander bilden; und der erfindungsgemäßen Komponente, welche die erste und zweite Struktur in dem Kreuzungsbereich miteinander verbindet; bereitgestellt.
Noch weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente zur Verbindung von Strukturen an Kreuzungsbereichen derselben, mit folgenden Schritten bereitgestellt: Anordnen wenigstens eines ersten und eines zweiten flächigen Faserhalbzeugs übereinander; Verbinden der Faserhalbzeuge entlang einer Mittellinie derselben miteinander; und zueinander Verschwenken von Abschnitten des ersten und zweiten Faserhalbzeugs um die Mittellinie zum Bilden der Komponente.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass auf einfache Weise eine Komponente, insbesondere ein Lasteinleitungselement, hergestellt werden kann, indem erste und zweite Schlaufen derart zueinander positioniert und verschwenkt werden, dass sie formschlüssig miteinander gekoppelt sind. Insbesondere kann somit eine Komponente mit einem in etwa kreuzförmigen Querschnitt hergestellt werden, wobei Abschnitte der ersten und zweiten Schlaufen in etwa kreuzförmig angeordnet sind.
Die Anwendung der Verfahren, der Komponente sowie der Strukturanordnung ist nicht auf den Luft- oder Raumfahrtbereich beschränkt. Beispielsweise können diese auch im Bereich der Herstellung von Brücken, Hochhäusern, Masten, Dächern oder sonstigen Flächentragwerken Anwendung finden.
”Faser” meint bevorzugt sowohl eine Einzelfaser sowie ein Bündel von Einzelfasern. Es kann sich bei der ”Faser” um einen Abschnitt einer Endlosfaser handeln. Oder, mit ”Faser” kann eine abgelängte Faser gemeint sein.
Aus den Unteransprüchen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die ersten Schlaufen jeweils umgekehrt U-förmig und die zweiten Schlaufen dazu jeweils U-förmig ausgebildet werden. Dadurch ergeben sich in entgegengesetzte Richtungen weisende geschlossene Schlaufenenden, welche jeweils die ersten Schlaufenabschnitte bilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste und zweite Faser dieselbe Gestalt aufweisen und mit einem Versatz zueinander angeordnet werden, um die U-förmigen und dazu umgekehrt U-förmigen ersten und zweiten Schlaufen zu erzeugen. Dadurch lassen sich die U-Form sowie die umgekehrte U-Form einfach erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die mäanderförmige Gestalt der ersten und/oder zweiten Faser mittels Rollen erzeugt wird, welche senkrecht zur anfänglichen Längsrichtung der ersten und/oder zweiten Faser bewegt werden, wobei bevorzugt weiterhin in der Längsrichtung abwechselnd eine Rolle in die eine Richtung und die andere Rolle in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Mittels der Rollen lässt sich die Meanderform einfach erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der erste Schlaufenabschnitt einer jeweiligen ersten und zweiten Schlaufe an seinem einen Ende geschlossen ausgebildet ist und an seinem anderen Ende an ein Ende eines zweiten Schlaufenabschnitts einer jeweiligen ersten und zweiten Schlaufe anschließt, welcher an seinem anderen Ende offen ausgebildet ist, wobei bevorzugt beim Verschwenken die ersten Schlaufenabschnitte jeweils in einen zweiten Schlaufenabschnitt hineinverschwenkt werden. Dadurch ergibt sich das Ineinandergreifen der ersten und zweiten Schlaufen auf einfache Weise.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass sich die erste und zweite Faser vor dem Verschwenken der ersten Schlaufenabschnitte in zwei zueinander parallelen Ebenen erstrecken. Dadurch ergibt sich ein einfaches Verfahren. „Parallel” meint hier, dass die Ebenen einen Winkel kleiner 20 Grad, bevorzugt kleiner 10 Grad und weiter bevorzugt kleiner 5 Grad miteinander bilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die ersten und zweiten Schlaufenabschnitte der ersten und zweiten Schlaufen nach dem Verschwenken kreuzförmig angeordnet sind. „kreuzförmig” meint hier, dass die Schlaufenabschnitte einen Winkel von 70 bis 110 Grad, bevorzugt von 80 bis 100 Grad und weiter bevorzugt 87 bis 93 Grad jeweils zueinander aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass für das Verschenken der ersten Schlaufenabschnitte diese mittel eines Hakens jeweils gegriffen und bewegt werden. Mittels der Haken lassen sich die Schlaufenabschnitte einfach greifen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste und zweite Faser vor dem Verschwenken der ersten Schlaufenabschnitte miteinander verbunden, insbesondere vernäht oder verklebt, werden, wobei bevorzugt das Verbinden entlang einer Linie, welche eine jeweilige erste und zweite Schlaufe in den ersten und zweiten Schlaufenabschnitt unterteilt, erfolgt. Durch das Verbinden vor dem Verschwenken ergibt sich eine bessere Handhabbarkeit der Komponente beim und nach dem Verschwenken.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Komponente sind die ersten Schlaufen jeweils umgekehrt U-förmig und die zweiten Schlaufen dazu jeweils U-förmig ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Komponente sind erste und zweite Schlaufenabschnitte der ersten und zweiten Schlaufen kreuzförmig angeordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt aus einem Flugzeug gemäß dem Stand der Technik;
2 in schematischer Darstellung eine Strukturanordnung umfassend eine Komponente;
3 eine Detailansicht aus 2;
4–9 jeweils in einer perspektivischen Darstellung verschiedene Verfahrenszustände bei einem ersten Verfahren;
10 die Detailansicht aus 3 gemäß einer Variation; und
11–15 jeweils in einer perspektivischen Darstellung verschiedene Verfahrenszustände bei einem zweiten Verfahren.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
2 zeigt in einer teilweise perspektivischen Ansicht eine Strukturanordnung 200 gemäß einem vergleichsweise allgemein gehaltenen Ausführungsbeispiel.
Die Strukturanordnung 200 ist beispielsweise Bestandteil der in 1 gezeigten Landeklappe 102 und damit Bestandteil des Flugzeugs 100. Grundsätzlich kann die Strukturanordnung 200 aber beispielsweise Bestandteil einer beliebigen Klappe oder Tragflügels sein.
Vorliegend sind die drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen mit X, Y und Z bezeichnet. Dies dient lediglich dem besseren Verständnis der räumlichen Anordnung der verschiedenen Komponenten zueinander. Im Falle der Landeklappe 102 bezeichnet X die Anströmrichtung, Y die Spannweitenrichtung und Z die Hochrichtung.
Die Strukturanordnung 200 umfasst eine im Wesentlichen geschlossene, in 2 gestrichelt angedeutete Kastenstruktur 202. Mit „im Wesentlichen geschlossen” ist gemeint, dass die Kastenstruktur 202 keine oder nur vergleichsweise kleine Durchbrüche in ihren Außenwänden 204, 206 aufweist. Die vordere Außenwand 206 ist in 2 durchsichtig dargestellt, um den Blick auf den Innenraum 208 der Kastenstruktur 202 freizugeben. Die Außenwände 204, 206 bilden gemäß einer Ausführungsform die Außenhaut der Landeklappe 102.
Die Strukturanordnung 200 umfasst weiterhin eine Komponente 210, welche sich aus ersten und zweiten Fasern 212, 214 zusammensetzt, wobei dem besseren Verständnis halber lediglich ein einzelne solche erste Faser 212 und eine einzelne solche zweite Faser 214 gezeigt sind. Die Komponente 210 kann beliebig viele solcher Fasern 212 und 214 umfassen. Die erste und zweite Faser 212, 214 sind der besseren Unterscheidung halber mit kurzen Strichen in entgegengesetzte Richtungen gekennzeichnet.
Eine jeweilige erste Faser 212 und eine jeweilige zweite Faser 214 sind in einem Kopplungsbereich 216 miteinander verbunden. Die Fasern 212, 214 umschlingen einander in dem Kopplungsbereich 216, wie anhand von 3 später näher erläutert wird. Alternativ ist eine jeweilige erste Faser 212 mit einer jeweiligen zweiten Faser 214 mittels eines Nähfadens verbunden, wie anhand von 4 später näher erläutert wird. Anstelle des Nähfadens bestehen auch andere Möglichkeiten zum Verbinden der ersten und zweiten Faser 212, 214, wie beispielsweise das Flechten oder Kleben.
Eine jeweilige erste Faser 212 weist einen ersten Abschnitt 218 und einen zweiten Abschnitt 220 auf. Der erste Abschnitt 218 erstreckt sich beispielsweise in einer horizontalen XY-Ebene, während sich der zweite Abschnitt 220 beispielsweise in einer vertikalen XZ-Ebene erstreckt.
Eine jeweilige zweite Faser 214 weist ebenfalls einen ersten Abschnitt 222 und einen zweiten Abschnitt 224 auf. Der erste Abschnitt 222 erstreckt sich beispielsweise in der horizontalen XY-Ebene, während sich der zweite Abschnitt 224 beispielsweise in der vertikalen XZ-Ebene erstreckt.
Eine jeweilige erste Faser 212 und eine jeweilige zweite Faser 214 sind somit jeweils in Form eines Winkels ausgebildet und derart angeordnet, dass die Abschnitte 218, 220 in jeweils unterschiedlich Richtungen weisen. Insgesamt ergibt sich damit eine kreuzförmige Querschnittsgeometrie.
In 2 ist weiterhin gezeigt, dass die ersten Abschnitte 218, 222 der ersten und zweiten Faser 212, 214 jeweils mit der unteren, sich in der XY-Ebene erstreckenden Außenwand 204 der Kastenstruktur 202 verbunden sind. Genauer gesagt ist bevorzugt der erste Abschnitt 218 der ersten Faser 212 in einen ersten Abschnitt 226 der Außenwand 204 und der zweite Abschnitt 222 der zweiten Faser 214 in einen zweiten Abschnitt 228 der Außenwand 204 integriert, insbesondere eingeklebt. Dazu können die Abschnitte 226, 228 der Außenwand 204 jeweils gabelförmig ausgebildet sein. Es ist jedoch auch eine andere Art der Befestigung der Abschnitte 218, 222 an oder in der Außenwand 204 der Kastenstruktur 202 denkbar.
Der zweite Abschnitt 220 einer jeweiligen ersten Faser 212 bildet einen äußeren Steg aus, welcher sich außerhalb der Kastenstruktur 202 nach unten erstreckt.
Weiterhin bildet der zweite Abschnitt 224 einer jeweiligen zweite Faser 214 einen inneren Steg aus, welcher in den Innenraum 208 der Kastenstruktur 202 nach oben hineinragt. Der innere Steg 222 ist mit einem Tragelement 230 der Strukturanordnung 200 verbunden. Das Tragelement 230 ist beispielsweise als Rippe ausgebildet, welche mit der Kastenstruktur 202 verbunden ist. Das Tragelement 230 kann beispielsweise auch als Holm oder Quersteg ausgebildet sein. Bevorzugt ist der innere Steg 224 in das Tragelement 230 integriert, insbesondere eingeklebt.
Der äußere Steg 220 weist einen Befestigungspunkt 232 für ein Einleiten einer ersten Last 234 in den äußeren Steg 220 auf. Der Befestigungspunkt 232 ist insbesondere als Auge ausgebildet, kann aber auch als eine andere strukturelle Lastübertragung ausgebildet werden, wie z. B. eine Vernietung oder Verklebung. Eine entsprechende Achse des Auges 232 ist mit dem Bezugszeichen 236 bezeichnet.
Die erste Faser 212 leitet die an dem Befestigungspunkt 232 eingeleitete erste Last 234 von dem Befestigungspunkt 232 in den ersten Abschnitt 226 der Außenwand 204 und auf Grund der Kopplung mit der zweiten Faser 214 in das Tragelement 230 sowie den zweiten Abschnitt 228 der Außenwand 204. Eine entsprechende an dem inneren Steg 224 angreifende Reaktionskraft ist mit dem Bezugszeichen 239 bezeichnet. Auf Grund der Kopplung der ersten und zweiten Faser 212, 214 kann aber auch gleichzeitig eine zweite Last 240, beispielsweise eine Biegelast, zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 226, 228 der Kastenstruktur 202 übertragen werden. Ein Abschälen des Auges 232 im Kopplungsbereich 216 wird somit trotz Faserverbundbauweise durch die Kopplung der ersten und zweiten Faser 212, 214 wirksam verhindert.
Die Außenwand 204 bildet mit dem Tragelement 230 einen Kreuzungsbereich 238, in welchen die Komponente 210 bevorzugt eingeklebt ist. Das Einkleben der Abschnitte 218, 222 der Komponente 210 in die Außenwand 204 der Kastenstruktur 202 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen: Die vollständig oder teilweise ausgehärteten Abschnitte 218, 222 können mit der nassen Außenwand 204 ausgehärtet werden. Weiterhin können die vollständig oder teilweise ausgehärteten Abschnitte 218, 222 mit der vollständig oder teilweise ausgehärteten Außenwand 204 strukturell verklebt werden. Noch weiterhin können die trockenen Abschnitte 218, 222 mit der trockenen Außenwand 204 gemeinsam infiltriert und ausgehärtet werden. Ferner können die nassen Abschnitte 218, 222 (Prepreg) mit der nassen Außenwand 204 (Prepreg) verklebt werden.
Weiterhin ist der innere Steg 224 der Komponente 210 bevorzugt ebenfalls in das Tragelement 230 auf eine der Arten eingeklebt, wie vorstehend für die Abschnitte 218, 222 beschriebenen. Der äußere Steg 220 kann in eine in 3 dargestellte Rippe eingeklebt sein.
Andere Möglichkeiten der Anbindung der Komponente 210 an die Außenwand 204 und das Tragelement 230 sind denkbar, beispielsweise ein Verbolzen oder Verschrauben.
3 zeigt eine Detailansicht aus 2 gemäß einer möglichen Ausgestaltung.
3 zeigt, wie sich die erste und zweite Faser 212, 214 in dem Kopplungsbereich 216 umschlingen. Ein Verfahren zum Herstellen einer derart gestalten Komponente 210 wird in Bezug auf die 4 bis 9 nachfolgend erläutert.
Weiterhin ist in 3 dargestellt, dass an die Komponente 210 Faserlagen 300 angelegt sein können, welche die Abschnitte 226, 228 der Außenwand 204, das Tragelement 230 und bevorzugt eine äußere Rippe 302 ausbilden können. Der äußere Steg 220 ist in die Rippe 302 integriert.
Außerdem sind in 3 nochmals die auf die Komponente 210 wirkenden Kräfte 234, 239 und 240 illustriert.
Die 4 bis 9 zeigen jeweils in einer perspektivischen Darstellung verschiedene Verfahrenszustände bei einem Verfahren zum Herstellen der Komponente 210 gemäß 3. 4, 6, 7 und 9 zeigen darüber hinaus ausschnittsweise eine Vorrichtung 400 zum Herstellen der Komponente 210.
Die Vorrichtung 400 umfasst Rollen 402, siehe 4. Eine erste Faser 212, welche noch Teil einer Endlosfaser sein kann, wird in einer Förderrichtung 404 durch die Vorrichtung 400 bewegt. Anfänglich befinden sich die Rollen 402 in einer Ausgangsposition ober- und unterhalb der sich entlang einer Achse 406 erstreckenden Endlosfaser 212. Anschließend werden die oberhalb angeordneten Rollen 402 nach unten und die unterhalb angeordneten Rollen 402 nach oben bewegt, wie durch die Pfeile 504, 504' angedeutet. Dadurch erhält die erste Faser 212 im Bereich der Rollen 402 eine mäanderförmige Gestalt mit einer Vielzahl von umgekehrt U-förmigen ersten Schlaufen 408.
Parallel dazu, davor oder danach wird eine zweite Faser 214 ebenfalls mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche eine Vielzahl von U-förmigen zweiten Schlaufen 408' umfasst, mittels entsprechender Rollen 402 erzeugt, siehe 5.
Die Schlaufen 408 der ersten Faser 212 zeichnen sich, wie in 5 dargestellt, dadurch aus, dass sie jeweils ein geschlossenes Ende 502 umfassen, welches in eine erste Richtung 504 weist (in 5 durch einen Pfeil nach oben angedeutet). Die Schlaufen 408' der zweiten Faser 214 dagegen sind dergestalt, dass diese jeweils ein geschlossenes Ende 502' aufweisen, welches in eine zweite Richtung 504' weist (in 5 durch einen Pfeil nach unten angedeutet), die der ersten Richtung 504 entgegengesetzt ist.
Wie in 5 gezeigt, werden die Fasern 212, 214 in einem weiteren Schritt in parallelen Ebenen 500, 500' in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander angeordnet. Dies kann einfach durch entsprechende Anpassung der jeweiligen Förderrichtung 404, 404' geschehen. Außerdem werden die erste und zweite Faser 212, 214 so zueinander positioniert, dass sich die Schlaufen 408 der ersten Faser 212 und die Schlaufen 408' der zweiten Faser 214 senkrecht zu den Ebenen 500, 500' jeweils direkt gegenüberliegen. Dazu werden bevorzugt die erste und zweite Faser 212, 214 zunächst mit derselben anfänglichen Gestalt erzeugt und anschließend mit einem Versatz zueinander angeordnet.
Die erste und zweite Faser 212, 214 werden anschließend in einen mit Haken 600, 600' ausgestatteten Bereich der Vorrichtung 400 verbracht, wie in 6 gezeigt.
Ein jeweiliger erster Haken 600 greift einen ersten Schlaufenabschnitt 218 (siehe 7) der ersten Schlaufe 408, welcher das geschlossene Ende 502 umfasst, und verschwenkt diesen bezüglich eines zweiten Schlaufenabschnitts 220 der ersten Schlaufe 408, welcher ein offenes Ende 602 der ersten Schlaufe 408 umfasst, um bevorzugt 90 Grad. Der zweite Schlaufenabschnitt 220 wird auf nicht dargestellte Weise, beispielsweise ebenfalls mittels Haken, ortsfest gehalten.
Ein jeweiliger zweiter Haken 600' greift einen ersten Schlaufenabschnitt 222 der zweiten Schlaufe 408', welcher das geschlossene Ende 502' umfasst, und verschwenkt diesen bezüglich eines zweiten Schlaufenabschnitts 224 der zweiten Schlaufe 408', welcher ein offenes Ende 602' der zweiten Schlaufe 408' umfasst, um bevorzugt ebenfalls 90 Grad, siehe 7. Der zweite Schlaufenabschnitt 224 wird auf nicht dargestellte Weise, beispielsweise ebenfalls mittels Haken, ortsfest gehalten. Die ersten Schlaufenabschnitte 218, 222 werden gleichsinnig verschwenkt, beispielsweise wie dargestellt gegen den Uhrzeigersinn.
Beim Verschwenken wird der an seinem Ende 502 geschlossene, erste Schlaufenabschnitt 218 der ersten Faser 212 durch den an seinem Ende 602' offenen, zweiten Schlaufenabschnitt 224 der zweiten Faser 214 und der an seinem Ende 502' geschlossene, erste Schlaufenabschnitt 222 der zweiten Faser 214 durch den an seinem Ende 602 offenen zweiten Schlaufenabschnitt 220 der ersten Faser 212 geschwenkt.
Damit ergibt sich, dass eine jeweilige erste und eine jeweilige zweite Schlaufe 408, 408' miteinander formschlüssig in Eingriff gelangen, indem sie einander umschlingen. Dieser Eingriff findet vorzugsweise entlang einer Mittellinie 700 statt, welche mittig in Bezug auf eine Gesamterstreckung der Schlaufen 408, 408' in der ersten und zweiten Richtung 504, 504' angeordnet ist.
Somit ergibt sich die in 8 dargestellte Komponente 210 mit einem kreuzförmigen Querschnitt, welche hiernach in den Kreuzungsbereich 238, siehe 2, integriert wird.
Wie in 9 gezeigt, können die ersten und zweiten Schlaufen 408, 408' mit Nähfasern 900 insbesondere entlang der Mittellinie 700 vernäht werden, bevor die ersten Schlaufenabschnitte 218, 222 verschwenkt werden. Dazu weist die Vorrichtung 400 zumindest eine Nähnadel 902 auf.
Anstelle des Vernähens könnten die ersten und zweiten Schlaufen 408, 408' auch miteinander verklebt werden, insbesondere mittels eines Thermoplastfadens oder Klebebands.
10 zeigt die Detailansicht aus 3 gemäß einer Variation.
Im Unterschied zu 3 umschlingen sich die erste und zweite Faser 212, 214 in dem Kopplungsbereich 216 nicht, sondern sind mittels einer Nähfaser 1000 miteinander verbunden. Allerdings sind hier auch andere Verbindungstechniken denkbar. Ein Verfahren zum Herstellen einer derart gestalten Komponente 210 wird mit Bezug auf die 11 bis 15 nachfolgend erläutert.
Zunächst werden zwei flächige Faserhalbzeuge 1100, 1102 im Wesentlichen planparallel übereinander angeordnet (siehe 11 und 12). Bei den Faserhalbzeugen handelt es sich beispielweise um Gewebe oder Gelege. Das Faserhalbzeug 1100 umfasst die ersten Fasern 212, während das zweite Faserhalbzeug 1102 die zweiten Fasern 214 umfasst, wie in den 11 und 12 angedeutet.
Anschließend werden, wie in 12 gezeigt, die Faserhalbzeuge 1100, 1102 miteinander mittels einer Nähfaser 1000 unter Verwendung einer entsprechenden Nähmaschine, angedeutet durch eine Nähnadel 1200, miteinander entlang einer Mittellinie 1202 der Faserhalbzeuge 1100, 1102 vernäht. Die vernähten Faserhalbzeug 1100, 1102 sind in 13 dargestellt.
In einem in den 14 und 15 gezeigten weiteren Schritt wird ein Abschnitt 220 des einen Faserhalbzeugs 1100 nach unten und ein Abschnitt 224 des anderen Faserhalbzeugs 1102 nach oben um die Mittelachse 1202, d. h. um die gebildete Naht, verschwenkt, sodass eine Komponente 210 mit einem kreuzförmigen Querschnitt entsteht, wie in den 10 und 15 gezeigt.
Die gebildete Komponente 210 kann hiernach in den Kreuzungsbereich 238, siehe 2, integriert werden.
Obwohl die Erfindung vorliegend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind die für die erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, auf die erfindungsgemäße Komponente sowie auf die erfindungsgemäße Strukturanordnung anwendbar, und umgekehrt. Ferner schließt „ein” vorliegend keine Vielzahl aus.
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Vorrichtung erläutert:

1. Vorrichtung zum Herstellen einer Komponente zur Verbindung von Strukturen an Kreuzungsbereichen derselben, insbesondere zum Ausführen eines Verfahrens mit folgenden Schritten: Anordnen einer ersten Faser mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche mehrere erste Schlaufen umfasst; Anordnen einer zweiten Faser mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche mehrere zweite Schlaufen umfasst; und Verschwenken eines ersten Schlaufenabschnitts einer jeweiligen ersten Schlaufe und eines ersten Schlaufenabschnitts einer jeweiligen zweiten Schlaufe derart, dass eine jeweilige erste und eine jeweilige zweite Schlaufe miteinander in Eingriff gelangen, mit: einer ersten Einrichtung zum Bilden einer ersten Faser mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche mehrere erste Schlaufen umfasst; einer zweiten Einrichtung zum Bilden einer zweiten Faser mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche mehrere zweite Schlaufen umfasst; und einer Verschwenkeinrichtung zum Verschwenken eines ersten Schlaufenabschnitts einer jeweiligen ersten Schlaufe und eines ersten Schlaufenabschnitts einer jeweiligen zweiten Schlaufe derart, dass eine jeweilige erste und eine jeweilige zweite Schlaufe miteinander in Eingriff gelangen.
2. Vorrichtung nach Ausführungsform 1, wobei die erste und/oder zweite Einrichtung mehrere Rollen aufweist, welche senkrecht zur anfänglichen Längsrichtung der ersten und/oder zweiten Faser bewegbar sind, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass in der Längsrichtung abwechselnd eine Rolle in die eine Richtung und die andere Rolle in die entgegengesetzte Richtung bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Ausführungsform 1 oder 2, wobei die Verschwenkeinrichtung dazu ausgebildet ist, die ersten und zweiten Schlaufenabschnitte der ersten und zweiten Schlaufe derart zueinander zu verschwenken, dass diese nach dem Verschwenken kreuzförmig angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 3, wobei die Verschwenkeinrichtung Haken für ein Greifen und Verschwenken eines jeweiligen ersten Schlaufenabschnitts aufweist.

Bezugszeichenliste

100: Flugzeug
102: Landeklappe
104: Windlast
106: Klappenwagen
108: Klappenwagen
110: Flügel
112: Auge-Bolzen-Verbindung
200: Strukturanordnung
202: Kastenstruktur
204: Außenwand
206: Außenwand
208: Innenraum
210: Komponente
212: erster Faser
214: zweiter Faser
216: Kopplungsbereich
218: Abschnitt
220: Abschnitt
222: Abschnitt
224: Abschnitt
226: Abschnitt
228: Abschnitt
230: Tragelement
232: Befestigungspunkt
234: Last
236: Achse
238: Kreuzungsbereich
239: Reaktionskraft
240: Last
300: Faserlagen
302: Rippe
400: Vorrichtung
402: Rolle
404: Förderrichtung
404': Förderrichtung
406: Achse
408: Schlaufe
408': Schlaufe
500: Ebene
500': Ebene
502: Ende
502': Ende
504: Richtung
504': Richtung
600: Haken
600': Haken
602: Ende
602': Ende
700: Mittellinie
900: Nähfaser
902: Nähnadel
1000: Nähfaser
1100: Faserhalbzeug
1102: Faserhalbzeug
1200: Nähnadel
1202: Mittelachse
X: Längsrichtung
Y: Querrichtung
Z: Hochrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007011613 A1 [0003]
US 2010/0148008 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Komponente (210) zur Verbindung von Strukturen (204, 230) an Kreuzungsbereichen (238) derselben, mit folgenden Schritten: Anordnen einer ersten Faser (212) mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche mehrere erste Schlaufen (408) umfasst; Anordnen einer zweiten Faser (214) mit einer mäanderförmigen Gestalt, welche mehrere zweite Schlaufen (408') umfasst; und Verschwenken eines ersten Schlaufenabschnitts (218) einer jeweiligen ersten Schlaufe (408) und eines ersten Schlaufenabschnitts (222) einer jeweiligen zweiten Schlaufe (408') derart, dass eine jeweilige erste und eine jeweilige zweite Schlaufe (408, 408') miteinander in Eingriff gelangen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schlaufen (408) jeweils umgekehrt U-förmig und die zweiten Schlaufen (408') dazu jeweils U-förmig ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Faser (212, 214) dieselbe Gestalt aufweisen und mit einem Versatz zueinander angeordnet werden, um die umgekehrt U-förmigen und dazu U-förmigen ersten und zweiten Schlaufen (408, 408') zu erzeugen.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Gestalt der ersten und/oder zweiten Faser (212, 214) mittels Rollen (402) erzeugt wird, welche senkrecht zur anfänglichen Längsrichtung (406) der ersten und/oder zweiten Faser (212, 214) bewegt werden, wobei bevorzugt in der Längsrichtung (406) abwechselnd eine Rolle (402) in die eine Richtung (504) und die andere Rolle (402) in die entgegengesetzte Richtung (504') bewegt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlaufenabschnitt (218, 222) einer jeweiligen ersten und zweiten Schlaufe (408, 408') an seinem einen Ende (502, 502') geschlossen ausgebildet ist und an seinem anderen Ende an ein Ende eines zweiten Schlaufenabschnitts (220, 224) einer jeweiligen ersten und zweiten Schlaufe (408, 408') anschließt, welcher an seinem anderen Ende (602, 602') offen ausgebildet ist, wobei bevorzugt beim Verschwenken die ersten Schlaufenabschnitte (218, 222) jeweils in einen zweiten Schlaufenabschnitt (220, 224) hineinverschwenkt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste und zweite Faser (212, 214) vor dem Verschwenken der ersten Schlaufenabschnitte (218, 222) in zwei zueinander parallelen Ebenen (500, 500') erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Schlaufenabschnitte (218, 222, 220, 224) der ersten und zweiten Schlaufen (408, 408') nach dem Verschwenken kreuzförmig angeordnet sind.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verschwenken der ersten Schlaufenabschnitte (218, 222) diese mittel eines Hakens (600, 600') jeweils gegriffen und bewegt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Faser (212, 214) vor dem Verschwenken der ersten Schlaufenabschnitte (218, 222) miteinander verbunden, insbesondere vernäht oder verklebt, werden, wobei bevorzugt das Verbinden entlang einer Linie (700) erfolgt, welche eine jeweilige erste und zweite Schlaufe (408, 408') in den ersten und zweiten Schlaufenabschnitt (218, 222, 220, 224) unterteilt.
Verfahren zum Herstellen einer Strukturanordnung (200), insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug (100), mit den Schritten: Bereitstellen einer ersten Struktur (204); Bereitstellen einer zweiten Struktur (230), welche einen Kreuzungsbereich (238) mit der ersten Struktur (204) bildet; Herstellen einer Komponente (210) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und Verbinden der ersten und zweiten Struktur (204, 230) in dem Kreuzungsbereich (238) mittels der Komponente (210).
Komponente (210) zur Verbindung von Strukturen (204, 230) an Kreuzungsbereichen (238) derselben, mit einer ersten Faser (212), welche eine mäanderförmige Gestalt aufweist, die mehrere erste Schlaufen (408) umfasst, und einer zweiten Faser (214), welche eine mäanderförmige Gestalt aufweist, die mehrere zweite Schlaufen (408') umfasst, wobei sich die ersten und zweiten Schlaufen (408, 408') in einem Kopplungsbereich (216) für einen Eingriff miteinander umschlingen.
Komponente nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schlaufen (408) jeweils umgekehrt U-förmig und die zweiten Schlaufen (408') dazu jeweils U-förmig ausgebildet sind.
Komponente nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Schlaufenabschnitte (218, 222, 220, 224) der ersten und zweiten Schlaufen (408, 408') kreuzförmig angeordnet sind.
Strukturanordnung (200), insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug (100), mit: einer ersten und einer zweiten Struktur (204, 230), welche einen Kreuzungsbereich (238) miteinander bilden; und einer Komponente (210) nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13, welche die erste und zweite Struktur (204, 230) in dem Kreuzungsbereich (238) miteinander verbindet.
Verfahren zum Herstellen einer Komponente (210) zur Verbindung von Strukturen (204, 230) an Kreuzungsbereichen (238) derselben, mit folgenden Schritten: Anordnen wenigstens eines ersten und eines zweiten flächigen Faserhalbzeugs (1100, 1102) übereinander; Verbinden der Faserhalbzeuge (1100, 1102) entlang einer Mittellinie (1202) derselben miteinander; und zueinander Verschwenken von Abschnitten (220, 224) des ersten und zweiten Faserhalbzeugs (1100, 1102) um die Mittellinie (1202) zum Bilden der Komponente (210).