DE102011087622A1 - Sandwich composite component i.e. composite plate, for use during manufacturing of rotor blade for wind power plant, has cover layer provided at main surface of core layer, and elongate flexible elements provided in resin channels - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Sandwichverbundbauteil mit einer Kernschicht gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Sandwichverbundbauteils gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.The invention relates to a sandwich composite component with a core layer according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method for producing a sandwich composite component according to the preamble of claim 9.
Ein Sandwichverbundbauteil ist eine Verbundplatte, die aus einem steifen oder flexiblen bzw. formbaren und schadenstoleranten Kern und zug- sowie druckfesten, steifen Deckschichten aufgebaut ist. Das Kernmaterial bzw. die Kernschicht wird dabei in der Regel zwischen zwei Deckschichten eingebracht, wodurch ein leichtes und trotzdem steifes Bauteil entsteht. Die Verbundplatte genügt den Anforderungen allerdings im Allgemeinen nur, wenn die Klebeverbindung zwischen dem Kern und den Deckschichten auch bei extremer Beanspruchung, Überbelastung oder Schlageinwirkung nicht versagt. Eine durch beispielsweise lokales Knittern entstandene Ablösung der Deckschicht führt zu hohem Verlust an Steifigkeit und Festigkeit und schließlich zum Versagen des gesamten Bauteils. Eine korrekte Verbindung des Kerns mit den Deckschichten ist deshalb von größter Wichtigkeit und ein kritischer Teil im Herstellungsprozess des Sandwichverbundbauteils. Die Verbindung des Kernmaterials mit den Deckschichten kann, insbesondere mittels eines Vakuums über ein Harzinfusionsverfahren, Harzinjektionsverfahren oder auch über ein Handlaminierverfahren, insbesondere mittels Epoxidharz oder dergleichen erfolgen.A sandwich composite component is a composite panel constructed of a rigid or flexible and malleable and damage tolerant core and tension and compression resistant rigid cover layers. The core material or the core layer is usually introduced between two cover layers, whereby a lightweight, yet stiff component arises. However, the composite panel generally only meets the requirements if the adhesive bond between the core and the cover layers does not fail even under extreme stress, overloading or impact. A detachment of the cover layer caused, for example, by local wrinkling leads to a high loss of stiffness and strength and finally to the failure of the entire component. A correct connection of the core with the cover layers is therefore of the utmost importance and a critical part in the manufacturing process of the sandwich composite component. The connection of the core material with the cover layers can be effected, in particular by means of a vacuum, via a resin infusion method, resin injection method or else via a hand lamination method, in particular by means of epoxy resin or the like.
Als Kernmaterialien kommen z. B. Schaumstoffe, Kork und/oder Balsaholz in Betracht.As core materials come z. As foams, cork and / or balsa wood into consideration.
Derartige Sandwichverbundbauteile bzw. -elemente finden u. a. Einsatz im Schiff- oder Bootsbau, Flugzeugbau, aber auch beispielsweise bei der Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen.Such sandwich composite components or elements find u. a. Use in shipbuilding or boatbuilding, aircraft construction, but also, for example, in the manufacture of rotor blades for wind turbines.
Ein üblicher Ansatz für das Zubereiten derartiger, insbesondere faserverstärkter Verbundstrukturen umfasst das Anordnen einer Faserverstärkungseinheit innerhalb einer Form, gefolgt vom Imprägnieren oder Infundieren bzw. Durchtränken des Aufbaus mit einem Gemisch eines oder mehrerer Flüssigharze mit einem oder mehreren Aushärtmitteln. Sobald das Imprägnieren oder das Infundieren des Flüssigharz-/Aushärtmittelgemischs in den Aufbau komplett ist, wird das Flüssigharz ausgehärtet, um die endgültige geformte Struktur oder das endgültig geformte Bauteil zu ergeben, typischerweise durch Erhitzen des Aufbaus.A common approach for preparing such fiber reinforced composite structures, in particular, involves placing a fibrous reinforcement unit within a mold, followed by impregnating or infusing the structure with a mixture of one or more liquid resins with one or more curing agents. Once the impregnation or infusion of the liquid resin / curing agent mixture into the assembly is complete, the liquid resin is cured to yield the final molded structure or final molded component, typically by heating the assembly.
Problematisch ist bei den vorstehend beschriebenen Produktionsverfahren, dass das Harz teilweise unkontrolliert durch die Form läuft, wodurch es zu unerwünschten lokalen Anreicherungen und/oder zu örtlichem Harzmangel bzw. Fehlmengen kommen kann. Des Weiteren ist eine sichere Fixierung der Teilelemente in der Form wünschenswert.The problem with the production methods described above is that the resin runs partially uncontrolled through the mold, which can lead to undesirable local enrichments and / or local lack of resin or shortages. Furthermore, a secure fixation of the sub-elements in the mold is desirable.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Kernschicht bzw. deren Elemente zur verbesserten Steuerung des Harzflusses bzw. zum Transport des flüssigen Mediums mit sogenannten Harzkanälen zu versehen. Derartige Harzkanäle werden durch eingefräßte, eingedrückte oder thermisch gepresste Kanäle gebildet, welche entweder zentral in der Platte in Längs- und/oder Querrichtung bzw. in beliebigen Winkeln geschlossen oder auf der Plattenoberseite und/oder Unterseite oder in beliebigem Wechsel geöffnet sind.From the prior art it is known to provide the core layer or its elements for improved control of the flow of resin or for transporting the liquid medium with so-called resin channels. Such resin channels are formed by milled, indented or thermally pressed channels, which are either closed centrally in the plate in the longitudinal and / or transverse direction or at any angle or open on the top and / or bottom or in any alternating.
Durch diese Harzkanäle kann jedoch eine leichte Schwächung der Stabilität der Kernschicht auftreten.By these resin channels, however, a slight weakening of the stability of the core layer may occur.
Die
In der
Die
Die
Ferner betrifft die
Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sandwichverbundbauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, insbesondere während des Harzinfusionsverfahrens, Harzinjektionsverfahrens oder Handlaminierverfahrens einen verbesserten Harzfluss zu ermöglichen, so dass das Sandwichverbundbauteil keine unerwünschten örtlichen Anreicherungen oder Fehlmengen von Harz aufweist, wobei gleichzeitig eine hohe Stabilität gewährleistet sein soll.Proceeding from this, the object of the present invention is to provide a sandwich composite component and a method for its production of the type mentioned above, which avoid the disadvantages of the prior art, especially during the resin infusion process, resin injection process or hand lamination process to allow improved resin flow, so that the sandwich composite component has no undesirable local enrichments or shortages of resin, while at the same time a high stability should be ensured.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Sandwichverbundbauteil mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.This object is achieved by a sandwich composite component with the features mentioned in claim 1.
Dadurch, dass die Harzkanäle zusätzlich mit einem länglichen flexiblen Element versehen werden, wird einerseits ein verbesserter bzw. schnellerer Harztransport ermöglicht und andererseits eine Verstärkung der Stabilität bzw. der Festigkeit des Bauteils erreicht.The fact that the resin channels are additionally provided with an elongated flexible element, on the one hand an improved or faster resin transport is made possible and on the other hand, an increase in the stability and the strength of the component achieved.
Das längliche flexible Element kann ein Schlauch, eine Schnur, eine Faser oder eine Kordel sein. Als Faser bzw. Faserkordeln kommen insbesondere Glasfasern oder Kohlefasern in Betracht. Die länglichen flexiblen Elemente können z. B. durch Verknoten an den Kernelementen befestigt werden. Die länglichen flexiblen Elemente können in Harzkanäle auf der Oberseite und/oder der Unterseite der Kernelemente oder abwechselnd vorgesehen werden.The elongated flexible element may be a hose, a cord, a fiber or a cord. Fiber or fiber cords are, in particular, glass fibers or carbon fibers. The elongated flexible elements may, for. B. be attached by knotting to the core elements. The elongated flexible members may be provided in resin channels on the top and / or bottom of the core members or alternately.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn wenigstens zwei flächenförmige Kernelemente der Kernschicht über wenigstens ein längliches flexibles Element miteinander verbunden sind.It is very advantageous if at least two planar core elements of the core layer are connected to each other via at least one elongated flexible element.
Dadurch können größere Bauteile durch Aneinanderketten gebildet werden. Dies kann sowohl in der Form als auch außerhalb erfolgen. Die einzelnen Teile fügen sich besser aneinander, sodass Fugen reduziert werden und die Produktivität gesteigert wird. Sonach kann auch eine Form des Bauteils vor dem Erzeugen des Geleges vorgegeben werden. Ein Ein- und Ausklappen für einen vereinfachten Transport ist ebenfalls denkbar.As a result, larger components can be formed by chaining together. This can be done both in the form and outside. The individual parts fit better together, reducing joints and increasing productivity. Sonach can also be given a shape of the component before creating the Geleges. A folding and unfolding for a simplified transport is also conceivable.
Mehrere längliche flexible Elemente können mit einer zentralen Zugschnur verbunden sein. Dadurch ist ein Bewegen bzw. Ziehen mehrerer Kernelemente mittels der Zugschnur möglich.Several elongate flexible elements may be connected to a central drawstring. This makes it possible to move or pull several core elements by means of the pull cord.
Wenigstens ein flächenförmiges Kernelement kann Holz niedriger Dichte, insbesondere Balsaholz, Kork und/oder Schaumstoff aufweisen.At least one sheet-like core element may comprise low-density wood, in particular balsa wood, cork and / or foam.
In Anspruch 9 ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sandwichverbundbauteils angegeben.In claim 9, a method for producing a sandwich composite component according to the invention is given.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims. The following is an exemplary embodiment of the invention described in principle with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
In
Das Kernelement
Die länglichen flexiblen Elemente
In
Der Harzfluss ist während des Harzinfusions- oder Harzinjektionsverfahrens oder Handlaminierverfahrens durch die Harzkanäle
Wie in
Die flächenförmigen Kernelemente
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Sandwichverbundbauteils
- – in einem ersten Schritt eine Form vorgesehen; wonach
- – in einem zweiten Schritt in der
Form eine Kernschicht 2 als Gelege aus einer Mehrzahl von an ihren Seitenflächen nebeneinander angeordneten flächenförmigen Kernelementen2.1 –2.4 , welche einen oder mehrere längliche als Ausnehmungen des flächenförmigen Kernelements2.1 –2.4 ausgebildeten Harzkanäle 4 ,4.1 aufweisen, gebildet wird, wobei in wenigstens einem der länglichen Harzkanäle4 ,4.1 wenigstens einlängliches flexibles Element 5 vorhanden ist, und wobei dieKernschicht 2 an wenigstens einer ihrer beiden Hauptflächen mit einer Deckschicht3 versehen wird; und wonach - – in einem dritten Schritt Harz, insbesondere mittels eines Harzinfusionsverfahrens, Harzinjektionsverfahrens oder Handlaminierverfahrens, zugeführt wird bis das Gelege ausreichend durchtränkt ist,
wobei die Kernschicht 2 und die Deckschicht3 verbunden werden, wobei das Harz wenigstens teilweise durch dieHarzkanäle 4 ,4.1 zugeführt wird und wobei der Harzfluss durch dieHarzkanäle 4 ,4.1 und zusätzlich durch die länglichen flexiblen Elemente5 gesteuert wird.
- - In a first step, a form provided; which
- In a second step, in the form of a
core layer 2 as a clutch of a plurality of juxtaposed at their side surfaces sheet-like core elements2.1 -2.4 , which one or more elongated as recesses of the sheet-like core element2.1 -2.4 trainedresin channels 4 .4.1 in at least one of theelongated resin channels 4 .4.1 at least one elongatedflexible element 5 exists, and wherein thecore layer 2 on at least one of its two major surfaces with a cover layer3 is provided; and what - - In a third step, resin, in particular by means of a resin infusion method, resin injection method or Handlaminierverfahrens is supplied until the scrim is sufficiently saturated, wherein the
core layer 2 and the topcoat3 be connected, wherein the resin at least partially through theresin channels 4 .4.1 and wherein the resin flow through theresin channels 4 .4.1 and additionally by the elongatedflexible elements 5 is controlled.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 101, 10
- SandwichverbundbauteilSandwich composite component
- 22
- Kernschichtcore layer
- 2.1–2.42.1-2.4
- Kernelementecore elements
- 33
- Deckschichttopcoat
- 4,4.14,4.1
- Harzkanäleresin canals
- 4.1a4.1a
- erster Teilbereichfirst subarea
- 4.1b4.1b
- zweiter Teilbereichsecond subarea
- 55
- längliches flexibles Elementelongated flexible element
- 66
- Zugschnurdrawstring
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 19715529 C1 [0011] DE 19715529 C1 [0011]
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