DE102014000673B4 - Semi-finished product for manufacturing a honeycomb structure of a composite component and composite component - Google Patents
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Abstract
Halbzeug für die Herstellung einer Wabenstruktur zur Strukturverstärkung eines Verbundbauteils mit einem länglichen Materialstreifen (1), der sich aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Lagen (20, 21) zusammensetzt, die an in Längsrichtung (L) beabstandeten Verbindungsstellen (9) miteinander verbunden sind, wobei die Lagen (20, 21) zwischen unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen (9) relativ zueinander beweglich sind, um die Lagen (20, 21) zur Ausbildung einer Wabe (6) senkrecht zur Längsrichtung (L) in entgegengesetzten Richtungen zu wölben, so dass eine Kette aus sich aneinander reihender Waben (6) ausbildbar ist, wobei zwischen den unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen (9) wenigstens eine Faltlinie (10) in wenigstens einer der Lagen (20, 21) vorgesehen ist, um der Wabe durch die Wölbung eine gewünschte Form zu verleihen, wobei
- sich der Materialstreifen (1) aus wenigstens vier übereinander angeordneten Lagen (20, 21, 22, 23) zusammensetzt, die an den Verbindungsstellen (9) miteinander verbunden sind, sodass die innenliegenden Lagen (22, 23) eine innere Wabe (6) und die anderen Lagen (20, 21) eine äußere Wabe (6) ausbilden können;
- und/oder der Materialstreifen (1) eine Funktionsschicht (18) zwischen den Lagen (20, 21) aufweist, die an den Verbindungsstellen mit den Lagen (20, 21) verbunden ist, wobei die Funktionsschicht (18) einen elektrischen Leiter bildet und im Bereich, in dem die Lagen in Längsrichtung beweglich sind, ein elektrisches oder elektronisches Bauteil (19) aufweist.
Semi-finished product for the production of a honeycomb structure for structural reinforcement of a composite component with an elongate strip of material (1), which is composed of at least two layers (20, 21) arranged one on top of the other, which are connected to one another at connection points (9) spaced apart in the longitudinal direction (L), wherein the layers (20, 21) between immediately adjacent connection points (9) are movable relative to each other in order to curve the layers (20, 21) perpendicular to the longitudinal direction (L) in opposite directions to form a honeycomb, so that a warp from honeycombs (6) arranged in a row, at least one fold line (10) being provided in at least one of the layers (20, 21) between the immediately adjacent connecting points (9) in order to give the honeycomb a desired shape through the curvature , whereby
- the strip of material (1) is made up of at least four layers (20, 21, 22, 23) arranged one on top of the other and connected to one another at the connection points (9), so that the inner layers (22, 23) form an inner honeycomb (6) and the other layers (20, 21) can form an outer honeycomb (6);
- and/or the strip of material (1) has a functional layer (18) between the layers (20, 21) which is connected to the layers (20, 21) at the connection points, the functional layer (18) forming an electrical conductor and has an electrical or electronic component (19) in the area in which the layers are movable in the longitudinal direction.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundbauteile, die zwei Deckschichten umfassen, zwischen denen eine Wabenstruktur angeordnet ist. Derartige Verbundbauteile kommen zum Beispiel bei Kraftfahrzeugen, hier insbesondere im Interieurbereich als Verkleidungsteile, aber auch in der Luftfahrt zum Einsatz. In diesem Zusammenhang werden solche Verbundbauteile regelmäßig auch als Sandwich-Bauteile bezeichnet. Im Speziellen betrifft die vorliegende Erfindung ein Halbzeug zur Herstellung der Wabenstruktur solcher Verbundbauteile und ein solches Verbundbauteil.The present invention relates to composite components which comprise two cover layers between which a honeycomb structure is arranged. Such composite components are used, for example, in motor vehicles, here in particular as paneling parts in the interior area, but also in aviation. In this context, such composite components are regularly referred to as sandwich components. In particular, the present invention relates to a semi-finished product for producing the honeycomb structure of such composite components and such a composite component.
Im Stand der Technik sind Verbundbauteile bekannt, die zwei gegenüberliegende Deckschichten aufweisen, zwischen denen ein Hohlraum definiert ist. Dieser Hohlraum ist vollständig von einem Wabenkern bzw. einer Wabenstruktur ausgefüllt, welcher bzw. welche Schubkräfte überträgt und so die Deckschichten auf Abstand hält. Rein beispielhaft sei diesbezüglich auf die
Die
Die
Nach wie vor bestehen Bestrebungen, das Gewicht derartiger Verbundbauteile weiter zu reduzieren. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung beruht folglich darin, ein Verbundbauteil zu schaffen, das im Vergleich zum Stand der Technik eine weitere Gewichtsreduzierung erlaubt, und ein hierfür geeignetes Halbzeug.Efforts are still being made to further reduce the weight of composite components of this type. The object of the present invention is therefore to create a composite component that allows a further reduction in weight compared to the prior art, and a semi-finished product suitable for this purpose.
Diese Aufgabe wird durch ein Verbundbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und durch ein Halbzeug für die Herstellung einer Wabenstruktur eines Verbundbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a composite component having the features of
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen.Advantageous embodiments of the present invention result from the respective subclaims and the following description and drawings.
Die Idee der vorliegenden Erfindung in Bezug auf das Verbundbauteil liegt darin die Wabenstrukturen, das heißt die Strukturverstärkung des Verbundbauteils, nur gezielt in den Bereichen einzusetzen, in denen es die strukturellen Anforderungen nötig machen, das heißt zum Beispiel in Bereichen der Krafteinleitung, anstatt das gesamte Bauteil unnötig mit einer Wabenstruktur zu verstärken bzw. zu beschweren.The idea of the present invention in relation to the composite component is to use the honeycomb structures, i.e. the structural reinforcement of the composite component, only in a targeted manner in those areas in which the structural requirements make it necessary, i.e. for example in areas of force application, instead of the entire To strengthen or weigh down the component unnecessarily with a honeycomb structure.
Dementsprechend schlägt die vorliegende Erfindung ein Halbzeug für die Herstellung einer Wabenstruktur eines Verbundbauteils bzw. Sandwichbauteils vor. Typisch für Halbzeuge ist, dass ein Verarbeitungsschritt der Zuschnitt ist und dieser Zuschnitt dann zum eigentlichen Fertigteil weiter verarbeitet wird. Somit stellt ein Halbzeug ein „halbfertiges Material“ als ein wichtiges Element einer rationellen und kostengünstigen Fertigung dar. Das Halbzeug der Erfindung weist einen länglichen Materialstreifen auf, dessen Länge die Breite und Höhe deutlich und um ein Vielfaches übersteigt. Vorzugsweise ist der Materialstreifen weiterhin flach, das heißt die Dimension in Querrichtung ist deutlich größer als seine Dicke bzw. Höhe. Der Materialstreifen setzt sich aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Lagen zusammen, die jeweils entsprechend lang und flach gestaltet sind. Diese Lagen sind an in Längsrichtung beabstandeten Verbindungsstellen miteinander verbunden, während sie zwischen unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen unverbunden bzw. lose sind. Anders ausgedrückt sind die Lagen zwischen unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen relativ zueinander beweglich. Durch eine Relativbewegung zweier unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen, zum Beispiel durch Stauchen des Materialstreifens, wird es möglich, die Lagen zur Ausbildung einer Wabe senkrecht zur Längs- und Querrichtung in entgegengesetzten Richtungen zu wölben. Durch Vorsehen mehrerer Verbindungsstellen kann aus dem Halbzeug eine Kette aus sich aneinander reihenden Waben ausgebildet werden, aus der auf kostengünstige Art und Weise eine Wabenstruktur herstellbar ist. Des Weiteren ist ein solches Halbzeug sehr leicht in der Fertigung handhabbar und führt damit zu einer rationellen und kostengünstigen Fertigung einer Wabenstruktur. Ferner kann mittels eines solchen Halbzeugs die Wabenstruktur effizient nur bereichsweise, das heißt partiell, in dem zwischen zwei Deckschichten definierten Hohlraum eines Verbundbauteils platziert werden.Accordingly, the present invention proposes a semi-finished product for producing a honeycomb structure of a composite component or sandwich component. It is typical for semi-finished products that a processing step is the cutting and this cutting is then further processed into the actual finished part. Thus, a semi-finished product represents a “semi-finished material” as an important element of rational and cost-effective production. The semi-finished product of the invention has an elongated strip of material, the length of which significantly exceeds the width and height by a multiple. The strip of material is preferably also flat, ie the dimension in the transverse direction is significantly greater than its thickness or height. The strip of material is composed of at least two layers arranged one on top of the other, each of which has a correspondingly long and flat design. These plies are joined together at longitudinally spaced joints while being unjoined or loose between immediately adjacent joints. In other words, the layers are movable relative to one another between immediately adjacent joints. A relative movement of two immediately adjacent connection points, for example by upsetting the strip of material, makes it possible to curve the layers perpendicularly to the longitudinal and transverse direction in opposite directions to form a honeycomb. By providing several connection points, a chain of honeycombs arranged in a row can be formed from the semi-finished product, from which a honeycomb structure can be produced in a cost-effective manner. Furthermore, such a semi-finished product is very easy to handle in production and thus leads to rational and cost-effective production of a honeycomb structure. Furthermore, by means of such a semi-finished product, the honeycomb structure can be efficiently placed only in regions, ie partially, in the cavity of a composite component defined between two cover layers.
Um den Waben eine gewünschte Form, insbesondere eine mehreckige, besonders bevorzugt eine hexagonale Form, zu verleihen, ist es vorgesehen, zwischen unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen wenigstens eine Faltlinie in wenigstens einer der Lagen vorzusehen. Soll eine hexagonale Form der Waben erreicht werden, werden zwischen unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen in jeder der Lagen zwei Faltlinien vorgesehen, die bevorzugt zueinander und/oder zu der jeweiligen Verbindungsstelle den gleichen Abstand aufweisen. Darüber hinaus verlaufen die Faltlinien in Querrichtung, das heißt senkrecht zur Längserstreckung der Lagen bzw. des Materialstreifens. Die Faltlinien können durch definierte Materialkompression der Lagen, durch Ausdünnungen mittels Materialentnahme oder durch das Vorsehen eines flexibleren anderen Materials im Bereich der Faltlinie realisiert werden.In order to give the honeycomb a desired shape, in particular a polygonal shape, particularly preferably a hexagonal shape, provision is made for at least one fold line to be provided in at least one of the layers between immediately adjacent connection points. If a hexagonal shape of the honeycomb is to be achieved, two fold lines are provided between immediately adjacent connection points in each of the layers, which preferably face one another and/or the respective Joint have the same distance. In addition, the fold lines run in the transverse direction, ie perpendicular to the longitudinal extension of the layers or the strip of material. The fold lines can be realized by defined material compression of the layers, by thinning out by removing material or by providing a different, more flexible material in the area of the fold line.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Lagen deckungsgleich sein, so dass die jeweiligen Stirnseiten der Waben auf einer ebenen Fläche, zum Beispiel einer Deckschicht des Verbundbauteils, platzierbar und gut verbindbar sind.According to one embodiment of the present invention, the layers can be congruent, so that the respective end faces of the honeycomb can be placed and easily connected on a flat surface, for example a cover layer of the composite component.
Des Weiteren kann es bevorzugt sein, dass die Lagen an den Verbindungsstellen in Querrichtung gesehen nur punktuell, zum Beispiel in Querrichtung nur mittig, verbunden sind. Es ist aber auch denkbar die Lagen an den Verbindungsstellen über die gesamte Breite in Querrichtung linear oder flächig mit einer Erstreckung in Quer- und Längsrichtung miteinander zu verbinden.Furthermore, it can be preferred that the layers are connected only at certain points at the connection points, for example only centrally in the transverse direction, as seen in the transverse direction. However, it is also conceivable to connect the layers to one another linearly or over the entire width in the transverse direction at the connection points with an extension in the transverse and longitudinal directions.
Um benachbarte Waben voneinander beabstanden zu können, sind die Lagen bei einer Ausführungsform an den Verbindungsstellen über eine vorgegebene Länge in Längsrichtung miteinander verbunden. Dies kann sowohl flächig als auch punktuell oder linear erfolgen. Dadurch weisen die Verbindungsstellen eine Erstreckung in Längsrichtung auf, die bei ausgebildeten Waben den Abstand der einzelnen Waben zueinander vorgibt. Vorteilhafterweise kann der Abstand so gewählt werden, dass zwischen zwei benachbarten Waben eine weitere Wabe einer weiteren separaten Wabenstruktur platziert werden kann, das heißt Waben verschachtelt werden können. Zum Beispiel kann der Abstand dem Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Faltlinien in einer der Lagen entsprechen.In order to be able to space adjacent honeycombs from one another, in one embodiment the layers are connected to one another at the connection points over a predetermined length in the longitudinal direction. This can be done over an area as well as selectively or linearly. As a result, the connection points have an extension in the longitudinal direction, which specifies the spacing of the individual honeycombs from one another when the honeycombs are formed. Advantageously, the distance can be selected such that a further honeycomb of a further separate honeycomb structure can be placed between two adjacent honeycombs, ie honeycombs can be nested. For example, the spacing may correspond to the spacing between two immediately adjacent fold lines in one of the plies.
Für das partielle Platzieren der Wabenstruktur zwischen den Deckschichten einer Verbundplatte ist es nötig, dass die Waben relativ zueinander bewegbar sind, das heißt zwischen den einzelnen Waben eine gewisse Flexibilität bzw. Biegsamkeit vorliegt. Dies gilt sowohl in einer Richtung parallel zur Querrichtung des Materialstreifens als auch in einer Richtung senkrecht dazu. In der Richtung senkrecht dazu kann die Biegsamkeit dadurch gewährleistet werden, dass das Material selbst eine gewisse Flexibilität bzw. Biegsamkeit aufweist. Um die Biegsamkeit in einer Richtung parallel zur Querrichtung, das heißt um eine Achse senkrecht zu den Lagen bzw. Längs- und Querrichtung, zu verbessern, ist es gemäß einer Ausführungsform bevorzugt, die Lagen im Bereich der Verbindungsstellen in Querrichtung zu verjüngen. Vorteilhafterweise wird die Verjüngung durch wenigstens eine Kerbe bzw. Schwächung oder auch Materialaussparung in dem Materialstreifen realisiert.For the partial placement of the honeycomb structure between the cover layers of a composite panel, it is necessary for the honeycombs to be movable relative to one another, that is to say there is a certain degree of flexibility or pliability between the individual honeycombs. This applies both in a direction parallel to the transverse direction of the material strip and in a direction perpendicular thereto. In the direction perpendicular thereto, flexibility can be ensured by the material itself having a certain degree of flexibility or flexibility. In order to improve flexibility in a direction parallel to the transverse direction, ie about an axis perpendicular to the layers or longitudinal and transverse directions, it is preferred according to one embodiment to taper the layers in the transverse direction in the region of the connection points. Advantageously, the tapering is realized by at least one notch or weakening or material cutout in the material strip.
Um die durch die Waben bereitgestellte Steifigkeit weiter zu erhöhen, kann es gemäß einer Ausführungsform vorteilhaft sein, das Halbzeug so zu gestalten, dass Doppelwaben ausbildbar sind. Unter einer Doppelwabe ist diesbezüglich zu verstehen, dass eine außen liegende Wabe und eine innen liegende Wabe gebildet werden, wobei die außen liegende Wabe die innen liegende Wabe umgibt. Selbstverständlich ist es auch denkbar Dreifach-, Vierfach- oder weitere Mehrfachwaben auf diese Art und Weise zu erzeugen. Dementsprechend setzt sich der Materialstreifen erfindungsgemäß aus wenigstens vier übereinander angeordneten Lagen zusammen, die an den Verbindungsstellen miteinander verbunden sind, wobei jeweils zwei der Lagen zur Ausbildung einer Wabe senkrecht zur Längsrichtung in entgegengesetzten Richtungen wölbbar sind.In order to further increase the rigidity provided by the honeycombs, according to one embodiment it can be advantageous to design the semi-finished product in such a way that double honeycombs can be formed. In this respect, a double honeycomb is to be understood as meaning that a honeycomb on the outside and a honeycomb on the inside are formed, with the honeycomb on the outside surrounding the honeycomb on the inside. Of course, it is also conceivable to produce triple, quadruple or other multiple combs in this way. Accordingly, the material strip is composed according to the invention of at least four layers arranged one above the other, which are connected to one another at the connection points, with two of the layers being archable perpendicular to the longitudinal direction in opposite directions to form a honeycomb.
Insbesondere bei der Verwendung der oben beschriebenen Halbzeuge für Verbundbauteile in Verkleidungsteilen für Fahrzeuginterieurbereiche und bei Verwendung transparenter, teiltransparenter oder transluzenter bzw. teiltransluzenter Deckschichten des Verbundbauteils ist es denkbar, die Wabenstruktur teilweise zu beleuchten. Auch die Integration anderer elektrischer Bauteile in die Wabenstruktur ist möglich. Vor diesem Hintergrund ist es erfindungsgemäß vorgesehen, eine Funktionsschicht in dem Materialstreifen vorzusehen, die zwischen den Lagen, zum Beispiel als Mittellage bzw. Mittelschicht, angeordnet ist. Die Funktionsschicht wird gleichermaßen an den Verbindungsstellen mit den Lagen verbunden und bildet einen elektrischen Leiter. Der elektrische Leiter kann als flexible Leiterplatte oder auch als Folie ausgestaltet sein. In dem Bereich, in dem die Lagen in Längsrichtung beweglich sind, das heißt in dem Bereich, in dem die Wabe ausgebildet wird, ist ein elektrisches oder elektronisches Bauteil, zum Beispiel ein Leuchtmittel, bevorzugt eine LED, vorgesehen.Particularly when using the above-described semi-finished products for composite components in paneling parts for vehicle interiors and when using transparent, partially transparent or translucent or partially translucent cover layers of the composite component, it is conceivable to partially illuminate the honeycomb structure. The integration of other electrical components into the honeycomb structure is also possible. Against this background, it is provided according to the invention to provide a functional layer in the material strip, which is arranged between the layers, for example as a middle layer or middle layer. The functional layer is also connected to the layers at the connection points and forms an electrical conductor. The electrical conductor can be designed as a flexible printed circuit board or as a film. In the area in which the layers are movable in the longitudinal direction, ie in the area in which the honeycomb is formed, an electrical or electronic component, for example a light source, preferably an LED, is provided.
Ist ein Leuchtmittel vorgesehen, kann das Leuchtmittel ein- oder beidseitig senkrecht zur Längs- und Querrichtung des Materialstreifens abstrahlen. Im Halbzeug sind die LEDs zwischen den Lagen, die die Wabe bilden, gut geschützt und werden erst beim Aufwölben bzw. Ausbilden der Waben sichtbar bzw. zugänglich. Beim Ausbilden der Waben wechselt die Funktionsschicht durch das Zusammenschieben der Verbindungspunkte bzw. Stauchen des Materialstreifens und der damit verbundenen Verkürzung der Strecke zwischen den Verbindungsstellen seine Gestalt. Zum Beispiel kann sich eine S-Form ausbilden.If an illuminant is provided, the illuminant can radiate on one or both sides perpendicular to the longitudinal and transverse direction of the material strip. In the semi-finished product, the LEDs are well protected between the layers that form the honeycomb and only become visible or accessible when the honeycomb arches or forms. When the honeycomb is formed, the functional layer changes its shape as a result of the connection points being pushed together or the material strip being compressed and the distance between the connection points being shortened as a result. For example, an S-shape can form.
Wird das Verbundbauteil mit transparenten, teiltransparenten oder transluzenten Deckschichten ausgestaltet und sollen die Wabenstrukturen als dekoratives Element dienen, ist es auch denkbar, die Lagen hinsichtlich Material, Farbgebung und/oder Oberflächenbeschaffenheit unterschiedlich zu gestalten. Dabei können sowohl die Lagen unterschiedlich gestaltet sein als auch die entgegengesetzten Seiten der Einzellagen. Sind die Lagen aus einem unterschiedlichen Material gebildet, kann dies auch hinsichtlich der Steifigkeit der Verbundbauteile einen Einfluss haben.If the composite component with transparent, partially transparent or translucent top layers designed and the honeycomb structures are intended to serve as a decorative element, it is also conceivable to design the layers differently in terms of material, color and/or surface finish. The layers can be designed differently, as can the opposite sides of the individual layers. If the layers are made of a different material, this can also affect the rigidity of the composite components.
Schließlich liegt zur leichten Handhabung des Halbzeugs der Materialstreifen bevorzugt in Rollenform, zum Beispiel aufgerollt auf einer Spule, vor.Finally, for easy handling of the semi-finished product, the strip of material is preferably in the form of a roll, for example rolled up on a spool.
Verbundbauteile mit einer ersten Deckschicht und einer zur ersten Deckschicht in einem Abstand angeordneten zweiten Deckschicht, so dass zwischen den Deckschichten ein Hohlraum definiert ist, in dem eine Wabenstruktur angeordnet ist, sind im Stand der Technik gut bekannt. Wie es eingangs erwähnt wurde, belegt die Wabenstruktur im Stand der Technik jedoch den gesamten Hohlraum. Bei der vorliegenden Erfindung hingegen wird die Wabenstruktur nur gezielt in den Bereichen eingesetzt, in denen es die strukturellen Anforderungen nötig machen. Dementsprechend ist die Wabenstruktur nur in einem Teilbereich des Hohlraums vorgesehen, so dass der Hohlraum Bereiche mit Wabenstruktur und Bereiche ohne Wabenstruktur aufweist. Wird das Verbundbauteil beispielsweise aus einer Richtung betrachtet, in der dem Betrachter eine der Deckschichten zugewandt ist, gibt es in dieser Aufsicht Abschnitte, in denen die Wabenstruktur vorgesehen ist, und Abschnitte, in denen keine Wabenstruktur vorliegt. Dadurch wird das Verbundbauteil im Vergleich zu einem Verbundbauteil, in dem die Wabenstruktur den gesamten Hohlraum ausfüllt, in seinem Gewicht weiter reduziert. Anders ausgedrückt wird zwischen den Deckschichten ein erstes Volumen definiert. Ein zweites Volumen ist definiert durch die Wabenstruktur, wobei das zweite Volumen sowohl die Wände der Waben als auch den durch die Wände eingeschlossenen Raum einschließt. Erfindungsgemäß ist das erste Volumen größer als das zweite Volumen.Composite components having a first cover layer and a second cover layer arranged at a distance from the first cover layer so that a cavity is defined between the cover layers in which a honeycomb structure is arranged are well known in the prior art. However, as mentioned at the outset, the prior art honeycomb structure occupies the entire cavity. In the case of the present invention, on the other hand, the honeycomb structure is only used in a targeted manner in those areas in which the structural requirements make it necessary. Accordingly, the honeycomb structure is only provided in a partial area of the cavity, so that the cavity has areas with a honeycomb structure and areas without a honeycomb structure. For example, when the composite member is viewed from a direction in which one of the skin layers faces the observer, there are portions where the honeycomb structure is provided and portions where the honeycomb structure is not provided in this plan view. As a result, the weight of the composite component is further reduced in comparison to a composite component in which the honeycomb structure fills the entire cavity. In other words, a first volume is defined between the cover layers. A second volume is defined by the honeycomb structure, the second volume enclosing both the walls of the honeycombs and the space enclosed by the walls. According to the invention, the first volume is larger than the second volume.
Vorteilhafterweise wird die Wabenstruktur aus einem Halbzeug, wie es oben beschrieben wurde, gebildet.The honeycomb structure is advantageously formed from a semi-finished product as described above.
Dementsprechend kann ein solches Halbzeug zur Herstellung eines solchen Verbundbauteils verwendet werden.Accordingly, such a semi-finished product can be used to produce such a composite component.
Zum Herstellen eines Verbundbauteils, wie es oben beschrieben wurde, kann eine erste Deckschicht bereitgestellt und der Materialstreifen eines Halbzeugs, wie es oben erläutert wurde, zugeführt werden. Durch Stauchen des Materialstreifens werden die Waben ausgebildet, indem sich die Lagen zwischen unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen senkrecht zur Längs- und Querrichtung in entgegengesetzte Richtungen wölben. Die so ausgebildeten Waben bzw. ausgebildete Kette an Waben werden bzw. wird auf der ersten Deckschicht platziert und mit dieser verbunden. Ferner wird eine zweite Deckschicht auf der der ersten Deckschicht gegenüberliegenden Seite mit den Waben verbunden. Der Verbund kann zum Beispiel durch ein Zwei-Komponenten-Klebesystem hergestellt werden. Das heißt, die Wabe bzw. die Stirnseite der Wabe wird mit einer Komponente behandelt und die Deckschicht wird entsprechend mit der anderen kompatiblen Komponente versehen. Durch den Kontakt der Komponenten reagieren diese in der Zeit aus. Es sind aber auch andere Verbundsysteme auf Kleberbasis oder Basis anderer bekannter Verbindungsverfahren denkbar.To produce a composite component, as described above, a first cover layer can be provided and the material strip of a semi-finished product, as explained above, can be supplied. The honeycombs are formed by upsetting the strip of material in that the layers between immediately adjacent connection points curve in opposite directions perpendicular to the longitudinal and transverse directions. The honeycombs formed in this way or the chain of honeycombs formed are placed on the first cover layer and connected to it. Furthermore, a second cover layer is bonded to the honeycombs on the side opposite the first cover layer. The composite can be produced, for example, by a two-component adhesive system. This means that the honeycomb or the end face of the honeycomb is treated with one component and the cover layer is provided with the other compatible component accordingly. When the components come into contact, they react over time. However, other composite systems based on adhesives or other known connection methods are also conceivable.
Ferner können die einzelnen Wabenketten nach Bedarf zugeschnitten bzw. zurechtgeschnitten werden. Furthermore, the individual honeycomb chains can be cut or trimmed as required.
Bevorzugterweise werden Bereiche mit strukturell erhöhten Anforderungen gezielt verstärkt, das heißt in diesen Bereichen werden mehrere Waben positioniert. Anders ausgedrückt werden gemäß dem Lastfall und dem damit verbundenen Kräftefluss innerhalb des Verbundbauteils die Wabenketten gezielt positioniert, um ein Deformieren oder Knicken des Verbundbauteils zu vermeiden.Areas with structurally increased requirements are preferably reinforced in a targeted manner, ie several honeycombs are positioned in these areas. In other words, according to the load case and the associated flow of forces within the composite component, the honeycomb chains are specifically positioned in order to avoid deformation or buckling of the composite component.
Auch ist es möglich, dass Wabenketten, das heißt Wabenstrukturen, auf schon dreidimensional verformte Bauteile bzw. Deckschichten gezielt aufgebracht werden. Genauso ist das gezielte und definierte Verformen des gesamten Verbundbauteils selbst möglich. Dabei kann durch die gezielte Auslegung bzw. lokale Positionierung und Ausrichtung der Wabenstrukturen bzw. Wabenketten ein Verformen begünstigt und gesteuert werden.It is also possible for honeycomb chains, ie honeycomb structures, to be specifically applied to components or cover layers that are already three-dimensionally deformed. The targeted and defined deformation of the entire composite component itself is also possible. Deformation can be favored and controlled by the targeted design or local positioning and alignment of the honeycomb structures or honeycomb chains.
Bevorzugterweise liegen in dem Hohlraum eine Vielzahl beabstandeter Wabenketten vor. Dabei ist zu berücksichtigen, dass auch mehrere Wabenketten aneinander angrenzend und gegebenenfalls in Kontakt miteinander positioniert werden können, es aber zumindest eine weitere Wabenkette, die im Abstand zu diesen anderen Wabenketten angeordnet ist, gibt. Auch diese weitere Wabenkette kann sich aus mehreren in Kontakt befindlichen Wabenketten zusammensetzen. Anders ausgedrückt kann es mehrere Wabengruppen geben, die zumindest abschnittsweise in dem Hohlraum voneinander beabstandet sind. Jede der Wabengruppen kann eine oder mehrere Wabenketten umfassen.Preferably, there are a plurality of spaced honeycomb chains within the cavity. It must be taken into account here that a plurality of honeycomb chains can also be positioned adjacent to one another and possibly in contact with one another, but there is at least one further honeycomb chain which is arranged at a distance from these other honeycomb chains. This additional honeycomb chain can also be composed of several honeycomb chains that are in contact. In other words, there can be several honeycomb groups that are spaced apart from one another at least in sections in the cavity. Each of the honeycomb groups can include one or more honeycomb chains.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, die alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben genannten Merkmale umgesetzt werden können, sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich.Other features and advantages of the present invention, alone or in combination can be implemented with one or more of the above features are evident from the following description of preferred embodiments.
Diese erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.This is done with reference to the accompanying drawings.
In den Zeichnungen zeigt
-
1 ein Halbzeug gemäß einer Ausführungsform; -
2 einen Teil des Materialstreifens des Halbzeugs aus1 beim Stauchen des Materialstreifens; -
3 eine perspektivische Ansicht desHalbzeugs aus 1 , bei dem mit dem Ausbilden der Waben an einem Ende begonnen wurde; -
4 einen Teil des Materialstreifens mit aufgefalteten Waben eines Halbzeugs; -
5 eine Explosionsdarstellung eines Verbundbauteils; -
6 ein Verbundbauteil, bei dem in einem Teilbereich entlang der Linie 4 die erste Deckschicht entfernt ist, von schräg oben; -
7 eine Vergrößerung desVerbundbauteils aus 6 , bei dem in einem Teilbereich entlang der Linie 4 die Deckschicht entfernt ist; -
8 einen Teilabschnitt eines Materialstreifens eines Halbzeugs einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; -
9 einen Teilabschnitt eines Materialstreifens eines Halbzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 a semi-finished product according to an embodiment; -
2 part of the material strip of thesemi-finished product 1 when upsetting the strip of material; -
3 a perspective view of thesemi-finished product 1 , in which the formation of the honeycombs was started at one end; -
4 part of the strip of material with unfolded honeycombs of a semi-finished product; -
5 an exploded view of a composite component; -
6 a composite component, in which the first cover layer has been removed in a partial area alongline 4, viewed at an angle from above; -
7 an enlargement of thecomposite component 6 , in which the cover layer is removed in a partial area along theline 4; -
8th a partial section of a strip of material of a semi-finished product of an embodiment according to the present invention; -
9 a section of a strip of material of a semi-finished product according to a further embodiment of the present invention.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
Das Halbzeug umfasst einen länglichen Materialstreifen 1. Dieser setzt sich, wie es am besten aus
Die Lagen sind an Verbindungsstellen 9 miteinander verbunden. Die Verbindungsstellen 9 weisen dabei eine Dimension D in Längsrichtung L auf, die eine vorbestimmte Strecke bzw. einen vorbestimmten Abstand definiert. Zwischen zwei unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen 9 sind die Lagen 20, 21 unverbunden, das heißt relativ zueinander beweglich.The layers are connected to one another at connection points 9 . The connection points 9 have a dimension D in the longitudinal direction L, which defines a predetermined distance or a predetermined distance. The
Ferner sind in den Lagen 20, 21 jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen 9 jeweils zwei Faltlinien 10 vorgesehen. Diese verlaufen in Querrichtung von einer Seite der Lagen 20, 21 zur gegenüberliegenden Seite. Sie können beispielsweise durch eine Materialkompression oder Materialentnahme, zum Beispiel durch Ritzen, gebildet sein.Furthermore, two
Der Materialstreifen 1 ist auf einer Spule 2 aufgerollt, die um eine Achse 3 drehbar ist. In
Indem der Materialstreifen 1 gestaucht wird, das heißt unmittelbar benachbarte Verbindungsstellen 9 aufeinander zubewegt werden, können sich die Lagen 20, 21 in entgegengesetzten Richtungen senkrecht zur Längserstreckung L und zur Querrichtung Q wölben, wodurch sich Waben 6 bilden.By compressing the
Dabei verkürzt sich der Abstand zwischen den unmittelbar benachbarten Verbindungsstellen 9. Dieser Vorgang ist am besten in
Ferner verläuft die Symmetrieebene 11 zwischen den beiden Lagen 20, 21. Vorteilhafterweise wird der Abstand zwischen den Faltlinien 10 zueinander sowie den Faltlinien 10 und dem Beginn der Verbindungsstellen 9 gleich gewählt. Weiter ist es bevorzugt, auch den Abstand D, in dem die Lagen 20, 21 an der Verbindungsstelle in Längsrichtung verbunden sind, gleich groß zu gestalten. Dadurch wird es möglich, auch zwei parallele Wabenketten zu verschachteln und so eine großflächigere Wabenstruktur zu ermöglichen.Furthermore, the plane of
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, wie sie in
Des Weiteren kann es notwendig sein, die Waben 6 senkrecht zur Querrichtung Q zu biegen, um sie gegebenenfalls an ein dreidimensional konturiertes Bauteil anzupassen bzw. um das Verbundbauteil leichter verformen zu können. Hierfür kann es vorteilhaft sein, die Lagen 20, 21, wie es in der Ausführungsform in
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, wie sie in
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
Das Verbundbauteil weist eine erste Deckschicht 7 und eine zweite Deckschicht 13 auf. Zwischen diesen Deckschichten 7, 13 ist ein Hohlraum definiert, in dem eine Wabenstruktur angeordnet ist. Die Wabenstruktur wird durch mehrere Wabenketten 8 bzw. Bänder gebildet, die aus dem zuvor beschriebenen Halbzeug gebildet sind. An den jeweiligen Enden können die Waben 6 entsprechend zugeschnitten sein, wie es in
Die einzelnen Wabenketten 8 werden vorteilhafterweise so gelegt, dass in Bereichen der Krafteinleitung gezielt eine hohe Wabendichte vorliegt. Bei dem dargestellten Verbundbauteil ist dies im Bereich des Lochs 14 der Fall. Dort ist eine Wabenkette 8 gebildet aus dem Materialstreifen 1 des Halbzeugs in einem Kreis 15 um die Öffnung 14 in drei Reihen gelegt. Dabei greifen die Waben 6, wie es am besten aus
Wird eine transparente Deckschicht 13 verwendet, so ist der Verlauf der Wabenketten 8 durch die Deckschicht 13 zu erkennen (siehe
Der Verbund zwischen den Wabenketten 8 und den Deckschichten 7, 13 kann auf beliebige Art und Weise erfolgen, zum Beispiel durch die Verwendung von Klebern, bevorzugt Zwei-Komponenten-Klebern, wie es eingangs bereits erwähnt wurde.The connection between the
Zum Herstellen des Verbundbauteils wird zunächst der Materialstreifen 1 von der Rolle 2 abgerollt und durch Stauchen des Materialstreifens die Wabenkette 8 gebildet. Diese wird im Anschluss auf eine der Deckschichten 7 bzw. 13 aufgelegt und damit verbunden. Danach wird die andere der Deckschichten 13, 7 aufgelegt und ebenfalls mit der Wabenkette 8 verbunden, wodurch das Verbundbauteil erzielt wird.To produce the composite component, the strip of
Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Art und Weise abgewandelt werden können. So können beispielsweise die Waben 6 jeweils unmittelbar aneinander angrenzen, ohne dass ein Abstand D zwischen ihnen vorliegt. In diesem Fall ist die Verbindungsstelle 9 linienförmig und verläuft in Querrichtung. Auch ist es möglich, mehr als vier Lagen zu verwenden, um Dreifach- oder Mehrfach-Waben zu erzeugen. Des Weiteren ist es auch denkbar, die Ausgestaltung in
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2014
- 2014-01-22 DE DE102014000673.5A patent/DE102014000673B4/en active Active
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