DE102013106660B4

DE102013106660B4 - Behälter als Faserverbund-Hohlkörper und Verfahren hierzu

Info

Publication number: DE102013106660B4
Application number: DE102013106660.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Röstermundt; Markus Kleineberg; Boris Kolesnikov; Matthias Bock; Eric Bünger
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: DE102013106660A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines geschlossenen Behälters als Faserverbund-Hohlkörpers (1) aus einem Faserverbundwerkstoff, bei dem mindestens zwei getrennte Faserverbund-Bauteile (2a, 2b), die zusammengesetzt den geschlossenen Faserverbund-Hohlkörper (1) bilden, aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt werden, wobei die Faserverbund-Bauteile (2a, 2b) an ihren jeweiligen Fügeseiten (4a, 4b) zusammengefügt werden, indem mindestens ein Verbindungselement (8) in einem an die Fügestelle (6) angrenzenden Überlappungsbereich (7) angeordnet wird, so dass das Verbindungselement (8) mit den jeweils zusammengefügten Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) im Überlappungsbereich (7) eine Berührungsfläche (9) besitzt, an der das Verbindungselement (8) mit dem jeweiligen zusammengefügten Faserverbund-Bauteil aneinandergrenzt, wobei im Überlappungsbereich (7) eine Mehrzahl von Stiften (10, 12) so eingebracht werden, dass sie sich von dem angrenzenden Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) in das Verbindungselement (8) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (10) im Überlappungsbereich (7) derart eingebracht werden, dass sie sich durch das angrenzende Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) hindurch bis in das Verbindungselement (8) erstrecken, ohne durch dieses hindurchzugehen, oder dass sie sich durch das Verbindungselement (8) hindurch bis in das angrenzende Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) erstrecken, ohne durch dieses hindurchzugehen, wobei zwischen mindestens einem Verbindungselement (8) und einem angrenzenden Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) eine Verklebung und/oder eine Dichtung (11) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter als Faserverbund-Hohlkörper sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Behälters als Faserverbund-Hohlkörper.
Hohlkörper, insbesondere Behälter, Druckbehälter oder Tanks für Festkörper, Flüssigkeiten oder Gase, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, beispielsweise aus Materialien wie Aluminium und Metall. Aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften von Faserverbund-Werkstoffen, bei minimalem Gewicht eine hohe gewichtsspezifische Festigkeit und Steifigkeit aufzuweisen, bestehen große Bestrebungen darin, derartige Behälter, allgemeiner Hohlkörper, aus einem Faserverbundwerkstoff herzustellen. Durch die aus der Faserorientierung resultierenden anisotropen Eigenschaften der Faserverbundwerkstoffe können dabei die Behälter exakt an die lokale Belastung angepasst werden und ermöglichen so eine optimale Materialausnutzung im Sinne des Leichtbaus.
Derartige Behälter aus einem Faserverbundwerkstoff können dabei nicht nur in der Luft und Raumfahrt zur Gewichtsminimierung eingesetzt werden, sondern ermöglichen auch Kosteneinsparungen im Bereich des Landtransportes, beispielsweise LKWs, bei dem eine Gewichtsreduzierung meist proportional zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauches führt.
Bei einem Faserverbundwerkstoff handelt es sich um einen Werkstoff, bei dem Fasern, meist bereitgestellt durch Faserhalbzeuge wie Gelege oder Gewebe sowie durch Prepregs (vorimprägnierte Halbzeuge) mit einem Matrixsystem infiltriert bzw. getränkt sind, so dass sich bei Aushärten der Matrixsysteme das entsprechende Faserverbund-Bauelement aus dem Faserverbundwerkstoff herstellen lässt. Vor dem Aushärten werden dabei die Fasern in die entsprechende spätere Bauteilform gebracht.
Bei der Herstellung von großen Behältern aus einem Faserverbundwerkstoff werden in der Praxis die Faserhalbzeuge auf einem großen Formwerkzeug, auch Wickelkörper oder Liner genannt, abgelegt, wodurch die Fasern die spätere Bauteilform erhalten. Der Liner ist somit der Platzhalter für den späteren Hohlraum des Hohlkörpers.
Ein solcher Liner besteht meist aus Aluminium und verbleibt in der Regel im Inneren des Behälters. Soll im Zuge von Gewichtseinsparungen auf den permanenten Liner im Inneren des Hohlkörpers verzichtet werden, so kann ein lösbarer Kern genutzt werden, wenn nach dem Wickelverfahren herausgelöst wird. Der Nachteil bei diesem Verfahren besteht jedoch darin, dass die Kosten für den Liner bzw. Wickelkörper, welche anschließend vernichtet wird, sehr hoch sind, da ein derartiger Wickelkörper für das Wickelverfahren geeignet sein muss.
Eine andere Möglichkeit, die insbesondere bei nicht druckbelasteten Behältern angewendet wird, besteht darin, den Behälter nach der Herstellung aufzuschneiden, zu entformen und ihn anschließend wieder zusammenzufügen. Dem Vorteil, dass die verwendeten Liner wieder verwertbar sind, steht der große Nachteil entgegen, dass an den Fügestellen, an denen die beiden Behälterteile wieder zusammengefügt wurden, die Festigkeit und Steifigkeit insbesondere gegen Quer-Zugbeanspruchungen sehr gering ist, so dass die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen, die ja gerade eine hohe Festigkeit und Steifigkeit bezüglich der Zugbeanspruchung haben, widersinnig erscheint. Darüber hinaus weisen die Klebeverbindungen meist keine gleichförmigen Spannungsverläufe auf, so dass hieraus Spannungsspitzen resultieren. Durch das Trennen der gesamten Faser nimmt die Festigkeit des Behälters somit stark ab, so dass seine Druck-Belastbarkeit äußerst gering ist.
Aus der DE 10 2008 039 223 B3 ist eine Faserverbundstruktur aus zwei plattenförmigen Bauteilen bekannt, die mittels Heftklammern miteinander verbunden sind.
Aus der DE 10 2008 057 247 B3 ist ein Paneel in einer Semimonocoque-Bauweise bekannt, wobei auf eine Haut bzw. Beplankung Hut-förmige Stringer aufgesetzt werden, die in Querrichtung jeweils gekrümmte Oberflächen aufweisen.
Aus der DE 10 2009 048 748 B4 ist eine Verbindungsanordnung für Sandwichschalenelemente eines Luftfahrzeuges bekannt, wobei jeweils Z-Profile mit Stegabschnitten und zwei Profilflanken vorgesehen sind, um zwei Sandwichelemente miteinander zu verbinden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Faserverbund-Hohlkörper sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen geschlossenen Faserverbund-Hohlkörpers anzugeben, bei dem der Liner bzw. Wickelkörper nicht im Inneren des Behälters verbleibt, jedoch wieder verwendbar ist und der Behälter an sich dennoch nicht Einbußen im Bereich der Zugbelastbarkeit aufweist, so dass er sich auch für den Einsatz als Druckbehälter eignet.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie dem Faserverbund-Hohlkörper gemäß Anspruch 7 erfindungsgemäß gelöst.
Demnach wird ein Verfahren zum Herstellen eines geschlossenen Behälters als Faserverbund-Hohlkörpers aus einem Faserverbundwerkstoff vorgeschlagen, bei dem mindestens zwei getrennte Faserverbund-Bauteile, die zusammengesetzt den geschlossenen Faserverbund-Hohlkörper bilden, aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt werden. Vorteilhafterweise werden genau zwei Faserverbund-Bauteile zur Bildung des geschlossenen Faserverbund-Hohlkörpers hergestellt. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass mehr als zwei Faserverbund-Bauteile zur Bildung des Faserverbund-Hohlkörpers hergestellt werden, was insbesondere bei sehr großen Behältern vorteilhaft ist.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass die Faserverbund-Bauteile an ihren jeweiligen Fügeseiten zusammengefügt werden, indem mindestens ein Verbindungselement in einem an die Fügestelle angrenzenden Überlappungsbereich angeordnet wird, wobei im Überlappungsbereich eine Mehrzahl von Stiften so eingebracht werden, dass sie sich von dem angrenzenden Faserverbund-Bauteil in das Verbindungselement erstrecken. Der Überlappungsbereich grenzt dabei an die Fügestellen, an denen die Faserverbund-Bauteile über ihre jeweiligen Fügeseiten zusammengefügt wurden und erstreckt sich somit von der Fügestelle aus sowohl in das eine Faserverbund-Bauteil als auch in das andere Faserverbund-Bauteil der beiden zusammengefügten Faserverbund-Bauteile. Das Verbindungselement besitzt zusammen mit den jeweiligen Faserverbund-Bauteilen im Überlappungsbereich eine Berührungsfläche, an der das Verbindungselement mit dem jeweiligen zusammengefügten Faserverbund-Bauteil aneinandergrenzt, so dass sich eine formschlüssige Verbindung zwischen den Faserverbund-Bauteilen und dem Verbindungselement im Überlappungsbereich ergibt. Durch das Einbringen von Stiften in den Überlappungsbereich derart, dass sie sich von dem angrenzenden Faserverbund-Bauteil in das Verbindungselement erstrecken, wird eine stabile Verbindung der beiden Faserverbund-Bauteile hergestellt, da sich die Kraftübertragung durch das Einsetzen von Metallstiften signifikant verbessert.
Mit dem vorliegenden Verfahren zur Herstellung eines geschlossenen Faserverbund-Hohlkörpers wird es möglich, einen Hohlkörper, insbesondere einen fluiddichten Druckbehälter, aus einem Faserverbundwerkstoff herzustellen, ohne dass der benötigte Wickelkörper bzw. Liner während der gesamten Lebensdauer in dem Hohlkörper verbleibt. Es wird darüber hinaus möglich, einen Faserverbund-Hohlkörper herzustellen, bei dem der Wickelkörper bzw. Liner wiederverwendet werden kann, da die einzelnen Faserverbund-Bauteile so hergestellt werden, dass sie sich problemlos entformen lassen. Mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens lassen sich darüber hinaus die einzelnen Faserverbund-Bauteile so zusammenfügen, dass sie eine fest und stabile Verbindung erhalten, die insbesondere auch Zug- und Druckbelastungen standhält, so dass sich derartige Hohlkörper auch für Druckbehälter eignen.
So ist es beispielsweise denkbar, dass die Faserverbund-Bauteile mit Hilfe getrennter Formen einzeln hergestellt werden und anschließend mittels des vorliegenden Verfahrens zusammengefügt werden. Denkbar ist aber auch, dass der Faserverbund-Hohlkörper zunächst einstückig mit Hilfe eines Wickelkörpers bzw. Liners hergestellt wird und zum Entformen aufgetrennt wird, so dass anschließend zwei getrennte Faserverbund-Bauteile zur Bildung des Hohlkörpers vorliegen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es nunmehr auch möglich wird, Hohlkörper bzw. Behälter herzustellen, die im Inneren eine bestimmte Peripherie, wie beispielsweise Rohre oder Leitungen aufweisen. Diese Peripherien lassen sich durch das getrennte Herstellen der Faserverbund-Bauteile und Zusammenfügen der Teile problemlos in das Innere des Hohlkörpers integrieren.
Dabei haben die Erfinder erkannt, dass durch das Einbringen bzw. Einsetzen der Stifte, beispielsweise Metallstifte, die Faserstruktur des Faserverbund-Bauteils nicht signifikant beeinträchtigt wird, so dass ein derartiger Faserverbund-Hohlkörper die entsprechenden Zug- und Druckbelastungen aufnehmen kann. Darüber hinaus haben die Erfinder erkannt, dass trotz des Einsetzens der Stifte die Dichtung erhalten bleibt, so dass ein derartiger Hohlkörper an diesen zusammengesetzten Stellen entsprechend dicht ist.
Unter einem geschlossenen Faserverbund-Hohlkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Hohlkörper verstanden, der keine offenen Seitenflächen aufweist, wie beispielsweise U-förmige Bauteile. Gleichwohl kann der geschlossene Faserverbund-Hohlkörper Öffnungen aufweisen, um so Stoffe, wie beispielsweise flüssige oder gasförmige Stoffe in das Innere des Hohlkörpers einzuleiten oder rauszutransportieren.
Die Fügeseiten der einzelnen Faserverbund-Bauteile sind diejenigen Flächen, an denen die beiden Faserverbund-Bauteile, die zusammengefügt werden sollen, sich gegenüberliegen bzw. angrenzen. Bei einem Hohlkörper, der aus zwei gleichen Faserverbund-Bauteilen zusammengesetzt werden soll, sind die Fügeseiten die Kantenflächen, die sich aus der Dicke des jeweiligen Faserverbund-Bauteils ergeben.
Unter dem Begriff des Aneinanderangrenzens wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass zwei Elemente formschlüssig anliegen, wobei unter dem Angrenzen zweier Elemente auch verstanden wird, dass sich zwischen ihnen ein Hilfswerkstoff, wie beispielsweise ein Kleber oder ein Dichtungsmaterial, befindet. Die Hilfswerkstoffe, wie beispielsweise Kleber, Matrixmaterial oder auch Dichtungsmaterial, können als Bestandteile eines der Elemente betrachtet werden; wodurch sich die Berührungsflächen zum einen aus den an dem einen Element vorgesehenen Hilfswerkstoffen eines der Elemente und der Oberfläche des anderen Elementes ergeben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird mindestens ein Verbindungselement im Überlappungsbereich eines der Faserverbund-Bauteile einstückig mit diesem ausgebildet, wodurch sich eine feste und stabile Verbindung zwischen Verbindungselement und Faserverbund-Bauteil ergibt. Das Verbindungselement grenzt somit im Überlappungsbereich einstückig mit dem Faserverbund-Bauteil an und bildet somit eine innen liegende, einstückig ausgebildete Berührungsfläche.
Mit dieser vorteilhaften Ausführungsform ist es durchaus vorteilhaft, wenn in dem Überlappungsbereich der einstückig ausgebildeten Faserverbund-Bauteile und Verbindungselemente ebenfalls eine Mehrzahl von Stiften eingebracht wird, um so die Zugbelastbarkeit in diesem Bereich weiter zu erhöhen.
Selbstverständlich kann das Verbindungselement auch getrennt von den Faserverbund-Bauteilen hergestellt werden und dann in dem jeweiligen Überlappungsbereich der Faserverbund-Bauteile entsprechend angeordnet werden.
Vorteilhafterweise werden die Faserverbund-Bauteile an ihren jeweiligen Fügeseiten miteinander verklebt. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungselement im Überlappungsbereich mit den über ihre jeweiligen Berührungsflächen angrenzenden Faserverbund-Bauteile verklebt werden, wodurch zum einen eine stabile Verbindung zwischen dem Verbindungselement und den Faserverbund-Bauteilen hergestellt wird und zum anderen gleichzeitig eine entsprechende Dichtung ausgebildet werden kann. Durch das Mischfügen aus Kleben und Stiftverbindung kann die Lebensdauer der Fügung der zusammengefügten Faserverbund-Bauteile um bis zu Faktor 3 verlängert werden, ohne dass ein Festigkeits- und Steifigkeitsverlust des Hohlkörpers festzustellen ist. Vorteilhaft ist zudem, dass bei zuerst gesetzten Stiften die Fügung ausgerichtet ist, so dass auf eine Kleb-Fixiervorrichtung verzichtet werden kann und darüber hinaus die Aushärtzeit des Klebers nicht abgewartet werden muss.
Es ist somit ganz besonders vorteilhaft, wenn die Stifte im Überlappungsbereich zunächst in das Verbindungselement oder das jeweilige Faserverbund-Bauteil eingesetzt werden und das Verbindungselement anschließend in dem Überlappungsbereich angeordnet wird.
Vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Verbindungselement in einem innenseitigen Überlappungsbereich angeordnet wird. Der innenseitige Überlappungsbereich ist dabei bezogen auf den Hohlkörper im Inneren des Hohlkörpers, so dass sich an der äußeren Seite des Hohlkörpers kein Verbindungselement befindet und somit in der Regel im Bereich der Fügestelle die Außenflächen der beiden Faserverbund-Bauteile eben fluchten.
Denkbar ist aber auch, dass das Verbindungselement in einem auf den Hohlkörper bezogenen außenseitigen Überlappungsbereich angeordnet wird, so dass sich im Inneren des Hohlkörpers eine glatte Innenseite ergibt.
Erfindungsgemäß ist das Verbindungselement in einem innenseitigen Überlappungsbereich angeordnet, wobei die Stifte so eingebracht und eingesetzt werden, dass sie sich durch das angrenzende Faserverbund-Bauteil durch den Überlappungsbereich hindurch bis in das Verbindungselement erstrecken, ohne durch das Verbindungselement hindurchzugehen. Dies hat den Vorteil, dass die Stifte nicht durch den gesamten Behälter hindurchgehen, so dass im Bereich der zusammengefügten Faserverbund-Bauteile keine Dichtungsprobleme entstehen.
Erfindungsgemäß ist es auch, dass die Stifte durch das Verbindungselement hindurchgehen und sich bis in das Bauteil erstrecken, ohne durch dieses hindurchzugehen, was insbesondere dann besonders vorteilhaft ist, wenn das Verbindungselement in einem außenseitigen Überlappungsbereich angeordnet wird. Auch bei dieser Anordnung können entsprechende Dichtungsprobleme vermieden werden, wobei durch das Verkleben der Faserverbund-Bauteile im Bereich der Fügestelle eine hinreichende Dichtung entsteht.
Bei den eingebrachten Stiften kann es sich um sogenannte Z-Stifte handeln, die keinen Kopf haben. Bei den Stiften kann es sich aber auch um Bolzen und/oder Heftklammern handeln, wobei der Begriff „Stift” im Sinne der vorliegenden Erfindung zumindest ein Teilelement eines solchen Verbinders meint.
Im Bereich zwischen dem Verbindungselement und dem angrenzenden Faserverbund-Bauteil ist eine Dichtung bzw. ein Dichtungsmaterial und/oder eine Verklebung vorgesehen.
Das Einbringen der Stifte kann beispielsweise derart erfolgen, dass in das Verbindungselement und/oder Faserverbund-Bauteil eine Bohrung vorgenommen wird, in die die Stifte eingesetzt werden. Bei den Stiften kann es sich beispielsweise um Stifte aus einem metallischen Werkstoff handeln.
Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Behälter als Faserverbund-Hohlkörper gemäß Anspruch 7 erfindungsgemäß gelöst, wobei der Faserverbund-Hohlkörper einen an die Fügestelle angrenzenden Überlappungsbereich hat, in dem mindestens ein Verbindungselement angeordnet ist, das mit den jeweils zusammengefügten Faserverbund-Bauteilen im Überlappungsbereich eine Berührungsfläche besitzt, an der das Verbindungselement mit dem jeweiligen zusammengefügten Faserverbund-Bauteil aneinandergrenzt, wobei im Überlappungsbereich eine Mehrzahl von Stiften vorgesehen sind, die sich von dem angrenzenden Faserverbund-Bauteil in das Verbindungselement erstrecken.
Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
Vorteilhafterweise ist das Verbindungselement ringförmig ausgebildet, so dass es im Überlappungsbereich um den Umfang des Faserverbund-Hohlkörpers umlaufend angeordnet ist. Ein solches ringförmiges Verbindungselement kann beispielsweise ein Ringspant sein, der die gesamte Fügestelle der beiden zusammengefügten Faserverbund-Bauteile abdeckt.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 – schematische Darstellung eines zweiteiligen Hohlkörpers;
2 – schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung;.
3 – schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels.
1 zeigt einen Faserverbund-Hohlkörper 1, der aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist oder aus diesem besteht. Bei dem Faserverbund-Hohlkörper 1 handelt es sich um einen zweiteiligen Hohlkörper, der aus einem ersten Faserverbund-Bauteil 2a und einem zweiten Faserverbund-Bauteil 2b gebildet wird. Die beiden Faserverbund-Bauteile 2a, 2b können getrennt voneinander hergestellt werden, beispielsweise mittels eines bekannten Wickelverfahrens oder anderen Fiber Placement- oder Tapelege-Verfahren.
Der geschlossene Hohlkörper 1 weist im Inneren einen Hohlraum 3 auf, in dem beispielsweise Stoffe (Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase) gelagert oder transportiert werden können.
Die beiden Faserverbund-Bauteile 2a, 2b sind an ihren jeweiligen Fügeseiten 4a, 4b zusammengefügt, beispielsweise mittels einer Klebverbindung 5. Durch das Zusammenfügen der beiden Faserverbund-Bauteile 2a, 2b über ihre jeweiligen Fügeseiten 4a, 4b entsteht in diesem Bereich eine Fügestelle 6, an der die beiden Faserverbund-Bauteile 2a, 2b zusammengefügt sind.
Um nun die Zug- und Druckbelastbarkeit des Hohlkörpers 1 zu erhöhen und die Lebensdauer des Hohlkörpers 1 zu verlängern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass in einem an die Fügestelle 6 angrenzenden Überlappungsbereich 7 ein ringförmiges Verbindungselement 8 angeordnet wird, dessen Außenradius entsprechend dem Innenradius des Hohlkörpers 1 entspricht. Das ringförmige Verbindungselement 8 ist dabei im gesamten Bereich der Fügestelle 6 im gesamten Umfang vorgesehen.
Im Überlappungsbereich 7 besitzt das Verbindungselement 8 mit den jeweils zusammengefügten Faserverbund-Bauteilen 2a, 2b eine Berührungsfläche 9, an der das Verbindungselement 8 mit dem jeweiligen zusammengefügten Faserverbund-Bauteil 2a, 2b aneinandergrenzt. Zwischen Verbindungselement 8 und dem jeweiligen Faserverbund-Bauteil 2a, 2b kann des Weiteren ein nicht dargestelltes Klebmaterial vorhanden sein.
Erfindungsgemäß wird nun des Weiteren in dem Überlappungsbereich eine Mehrzahl von Stiften 10 eingebracht, die sich von dem jeweiligen Faserverbund-Bauteil 2a, 2b in das Verbindungselement 8 erstrecken und somit die Kraftübertragung signifikant verbessern. Wie im Ausführungsbeispiel der 1 vorteilhaft dargestellt, gehen die Stifte 10 durch das jeweilige Faserverbund-Bauteil 2a, 2b hindurch und erstrecken sich bis in das Verbindungselement 8, ohne durch dieses jedoch hindurchzugehen. Somit entstehen im Überlappungsbereich 7 keine Dichtungsprobleme.
Das Einbringen der Stifte kann beispielsweise derart erfolgen, dass nach dem Zusammensetzen des Hohlkörpers 1 mit dem Verbindungselement 8 Bohrungen durchgeführt werden, in die dann später die Stifte 10 eingesteckt werden. Denkbar ist aber auch, dass die Stifte 10 zunächst in das Verbindungselement 8 eingebracht werden und dann die beiden Bauteile 2a, 2b zusammengesetzt werden, wodurch eine entsprechende Fixierung während des Aushärtens der Klebverbindung entsteht.
2 zeigen schematisch einen Ausschnitt der Mischfügung gemäß der vorliegenden Erfindung. Zwischen dem Verbindungselement 8 und dem jeweiligen Faserverbund-Bauteil 2a, 2b im Überlappungsbereich 7 ist eine Klebverbindung bzw. Dichtung 11 vorgesehen, um das Verbindungselement 8 mit dem jeweiligen Faserverbund-Bauteil 2a, 2b zu verkleben. Als Metallstift wird im Ausführungsbeispiel der 2 eine Klammer 12 eingebracht, die sich mit einem Klammerbein durch das erste Faserverbund-Bauteil 2a und mit dem anderen Klammerbein durch das zweite Faserverbund-Bauteil 2b bis in das Verbindungselement 8 hindurcherstreckt, wobei der Klammerrücken der Klammer 12 über die Fügestelle 6 geht.
Das Verbindungselement 8 grenzt dabei trotz der Klebverbindung bzw. Dichtung 11 an den Faserverbund-Bauteilen 2a, 2b über eine Berührungsfläche 9 an, da durch die Klebverbindung bzw. Dichtung eine entsprechende Berührungsfläche mit den Faserverbund-Bauteilen 2a, 2b gebildet wird.
3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform, bei der das Verbindungselement 8 im Überlappungsbereich 7 des zweiten Faserverbund-Bauteils 2b einstückig ausgebildet ist, so dass hier keine Klebverbindung notwendig ist. Es bedarf dann nur noch einer entsprechenden gestifteten Verbindung mit dem Faserverbund-Bauteil 2a, was die Produktionsgeschwindigkeit erhöht und Kosten senkt. Allerdings bedarf es für diese Ausführungsform zwei unterschiedliche Werkzeugformen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines geschlossenen Behälters als Faserverbund-Hohlkörpers (1) aus einem Faserverbundwerkstoff, bei dem mindestens zwei getrennte Faserverbund-Bauteile (2a, 2b), die zusammengesetzt den geschlossenen Faserverbund-Hohlkörper (1) bilden, aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt werden, wobei die Faserverbund-Bauteile (2a, 2b) an ihren jeweiligen Fügeseiten (4a, 4b) zusammengefügt werden, indem mindestens ein Verbindungselement (8) in einem an die Fügestelle (6) angrenzenden Überlappungsbereich (7) angeordnet wird, so dass das Verbindungselement (8) mit den jeweils zusammengefügten Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) im Überlappungsbereich (7) eine Berührungsfläche (9) besitzt, an der das Verbindungselement (8) mit dem jeweiligen zusammengefügten Faserverbund-Bauteil aneinandergrenzt, wobei im Überlappungsbereich (7) eine Mehrzahl von Stiften (10, 12) so eingebracht werden, dass sie sich von dem angrenzenden Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) in das Verbindungselement (8) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (10) im Überlappungsbereich (7) derart eingebracht werden, dass sie sich durch das angrenzende Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) hindurch bis in das Verbindungselement (8) erstrecken, ohne durch dieses hindurchzugehen, oder dass sie sich durch das Verbindungselement (8) hindurch bis in das angrenzende Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) erstrecken, ohne durch dieses hindurchzugehen, wobei zwischen mindestens einem Verbindungselement (8) und einem angrenzenden Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) eine Verklebung und/oder eine Dichtung (11) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verbindungselement (8) im Überlappungsbereich (7) eines der Faserverbund-Bauteile (2b) mit diesem einstückig hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenzufügenden Faserverbund-Bauteile an ihren jeweiligen Fügeseiten (4a, 4b) verklebt werden und/oder dass mindestens ein Verbindungselement (8) im Überlappungsbereich (7) mit den über ihre jeweiligen Berührungsflächen (9) angrenzenden Faserverbund-Bauteile verklebt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (10, 12) in das Verbindungselement (8) oder in das jeweilige Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) eingesetzt werden, bevor das Verbindungselement (8) in den Überlappungsbereich (7) zumindest eines der Faserverbund-Bauteile (2a, 2b) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verbindungselement (8) in einem auf den Hohlkörper (1) bezogenen innenseitigen oder außenseitigen Überlappungsbereich (7) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Überlappungsbereich (7) Z-Stifte, Bolzen und/oder Heftklammern als Stifte eingebracht werden.
Behälter als Faserverbund-Hohlkörper (1), mit mindestens zwei an ihren jeweiligen Fügeseiten (4a, 4b) zusammengefügten Faserverbund-Bauteilen (2a, 2b) wobei ein an die Fügestelle (6) angrenzender Überlappungsbereich (7) vorgesehen ist, in dem mindestens ein Verbindungselement (8) angeordnet ist, das mit den jeweils zusammengefügten Faserverbund-Bauteilen (2a, 2b) im Überlappungsbereich (7) eine Berührungsfläche (9) besitzt, an der das Verbindungselement (8) mit dem jeweiligen zusammengefügten Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) aneinandergrenzt, wobei im Überlappungsbereich (7) eine Mehrzahl von Stiften (10, 12) vorgesehen sind, die sich von dem angrenzenden Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) in das Verbindungselement (8) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die im Überlappungsbereich (7) eingebrachten Stifte (10, 12) sich durch das angrenzende Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) hindurch bis in das Verbindungselement (8) erstrecken, ohne durch dieses hindurchzugehen oder dass die im Überlappungsbereich (7) eingebrachten Stifte (10, 12) sich durch das Verbindungselement (8) hindurch bis in das angrenzende Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) erstrecken, ohne durch dieses hindurchzugehen, wobei zwischen mindestens einem Verbindungselement (8) und einem angrenzenden Faserverbund-Bauteil (2a, 2b) im Überlappungsbereich (7) eine Verklebung und/oder Dichtung (11) vorgesehen ist.
Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verbindungselement (8) im Überlappungsbereich (7) eines der Faserverbund-Bauteile (2b) mit diesem einstückig ausgebildet ist.
Behälter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenzufügenden Faserverbund-Bauteile (2a, 2b) an ihren jeweiligen Fügeseiten verklebt sind und/oder dass mindestens ein Verbindungselement (8) im Überlappungsbereich (7) mit den über ihre jeweiligen Berührungsflächen (9) angrenzenden Faserverbund-Bauteile (2a, 2b) verklebt sind.
Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verbindungselement in einem auf den Hohlkörper bezogenen innenseitigen oder außenseitigen Überlappungsbereich (7) angeordnet ist.
Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die im Überlappungsbereich eingebrachten Stifte Z-Stifte (10), Bolzen und/oder Heftklammern (12) sind.
Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für eine durch zwei zusammengefügte Faserverbund-Bauteile gebildete Fügestelle ein ringförmiges Verbindungselement (8) vorgesehen ist, das im Überlappungsbereich (7) um den Umfang des Faserverbund-Hohlkörpers umlaufend angeordnet ist.