DE102014223317A1

DE102014223317A1 - Fiber composite material and fastener

Info

Publication number: DE102014223317A1
Application number: DE102014223317.8A
Authority: DE
Inventors: Carlo Burkhardt
Original assignee: OBE Ohnmacht and Baumgartner GmbH and Co KG
Current assignee: OBE Ohnmacht and Baumgartner GmbH and Co KG
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-05-19
Also published as: WO2016075295A1

Abstract

Es wird ein Faserverbundwerkstoff (1) mit – mindestens zwei übereinanderliegenden Faserschichten (5/2, 5/3), und – wenigstens einem Befestigungselement (3), das – einen zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten angeordneten, vorzugsweise eingeklebten Fußabschnitt (7) und – mindestens einen diesem zugeordneten und mit diesem verbundenen Verankerungsabschnitt (11) aufweist, der durch eine Lücke (15) in einer Schicht zugänglich ist, vorgeschlagen. Er zeichnet sich dadurch aus, dass die an den Schichten anliegende Oberfläche (23) des Fußabschnitts (7) zumindest bereichsweise strukturiert ausgebildet ist.It is a fiber composite material (1) with - at least two superimposed fiber layers (5/2, 5/3), and - at least one fastener (3), which - arranged between two superimposed layers, preferably glued foot portion (7) and - at least an associated with this and associated with this anchoring portion (11) which is accessible through a gap (15) in a layer proposed. It is distinguished by the fact that the surface (23) of the foot section (7) bearing against the layers is structured at least in regions.

Description

Die Erfindung betrifft einen Faserverbundwerkstoff gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5, ein Befestigungselement nach Anspruch 11 sowie ein Befestigungselement nach Anspruch 12. The invention relates to a fiber composite material according to the preamble of claims 1 and 5, a fastening element according to claim 11 and a fastening element according to claim 12.

Faserverbundwerkstoffe sind bekannt und werden vielfältig eingesetzt. Faserverbundwerkstoffe mit oder aus Glasfasern werden beispielsweise bei der Herstellung von leichten und stabilen Schiffen verwendet, Faserverbundwerkstoffe mit oder aus Kohlefasern werden insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Maschinenbau und der Fahrzeugindustrie eingesetzt. Die hier angesprochenen Faserverbundwerkstoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine hohe Festigkeit aufweisen und dass die aus den Faserverbundwerkstoffen hergestellten Produkte vergleichsweise leicht sind. Kohlefasern sind industriell hergestellte Fasern, die zu zirka 95 % aus Kohlenstoff bestehen und gegenüber Glasfasern eine höhere Festigkeit bei geringerem Gewicht aufweisen. Dabei bestehen derartige Verbundwerkstoffe üblicherweise aus einem Gelege, in dem Kohlefaserbündel zu flächigen Gewirken verarbeitet sind, wobei die einzelnen Bündel bis zu fünfzigtausend Einzelfasern enthalten können und eine Einzelfaser einen Durchmesser von etwa 5 bis 10 µm aufweist. Bei industriellen Gelegen liegen die Fasern vorzugsweise gestreckt, um eine optimale Festigkeit des fertigen Faserverbundwerkstoffs zu erreichen, wobei das Gelege in unterschiedlicher Richtung (0°, ±45° oder 50°) zur Produktionsrichtung ausgerichtet sind und eine Grammatur von 150 bis 60 g/m² aufweisen. Bei der Herstellung von Konstruktionselementen oder Funktionskomponenten wird ein zugeschnittenes Gelege in mehreren Lagen übereinander gelegt und beispielsweise mittels eines Vorform-Prozesses mithilfe eines Heizwerkzeugs in eine stabile, dreidimensionale Form gebracht. Mehrere derartiger vorgeformter Rohlinge können zu einem größeren Bauteil zusammengefügt werden, um beispielsweise großflächige Bauteile, beispielsweise Karosserieelemente von Fahrzeugen- oder Kabinenelemente von Flugzeugen oder dergleichen zu realisieren. Nach dem Konfektionieren und Vorformen werden Rohlinge unter einem hohen Druck einem Injektionsverfahren unterworfen, bei dem vorzugsweise flüssiges Harz und Härter in die Rohlinge injiziert werden. Durch die Verbindung der Fasern mit dem Harz und durch einen anschließenden Aushärtevorgang erhält das Material seine Steifigkeit und damit seine gewünschten Eigenschaften. Der Aushärtevorgang kann in einem separaten Ofen oder auch mithilfe von geheizten Pressen durchgeführt werden, die hohe Zuhaltekräfte von beispielsweise bis zu 5.500 t realisieren und bei denen vorzugsweise ein genau definierter Zeit-, Druck- und/oder Temperaturverlauf realisiert wird. Bei der Verbindung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen untereinander und/oder mit Elementen aus Metall, beispielsweise Stahl oder Aluminium wird zwischen Klebeverbindungen und mechanischen Befestigungen unterschieden. Dabei hat sich herausgestellt, dass Klebeverbindungen den Nachteil haben, dass sie unlösbar sind, was insbesondere im Fall einer Reparatur oder Wartung zu Problemen führen kann. Überdies können lange Trocknungszeiten des Klebstoffs verlängerte Herstellungszyklen und erhöhte Fertigungskosten bedingen. Häufig werden daher mechanische Befestigungselemente bevorzugt, weil mithilfe dieser geometrisch sehr genau definierte Verbindungsstellen realisiert werden können und die genannten Trocknungszeiten entfallen. Aber auch die Verwendung von Befestigungselementen weist Nachteile auf. Insbesondere kann es passieren, dass der Faserverbundwerkstoff beschädigt wird, insbesondere beim Bohren von Löchern zur Einbringung der Befestigungselemente oder beim Anziehen oder Lösen von Schrauben zur Anbringung von Befestigungselementen. Hier treten besonders bei Einsatz hoher Drehmomente Beschädigungen auf. Auch bei Verwendung von aus Faserverbundwerkstoffen hergestellten Bauteilen, die mittels mechanischer Befestigungselemente miteinander verbunden sind, können Beschädigungen des Faserverbunds unter Zug- oder Scherbelastung eintreten, wobei der Faserverbund seinen Zusammenhalt verlieren kann, was zu Delaminierung von einzelnen Lagen untereinander oder zum Ausbrechen von Befestigungselementen führen kann. Ein Versagen einer Verbindung mittels Befestigungselementen kann bereits bei statischer Beanspruchung eintreten, insbesondere aber bei dynamischen Wechsel- und/oder Schwingungsbelastungen. Fiber composites are known and used in many ways. Fiberglass or fiberglass composites are used, for example, in the manufacture of light and sturdy ships, fiber composites with or from carbon fibers are used in particular in the aerospace industry, mechanical engineering and the automotive industry. The fiber composites discussed here are characterized by the fact that they have a high strength and that the products produced from the fiber composites are comparatively light. Carbon fibers are industrially produced fibers that are about 95% carbon and have higher strength and less weight than glass fibers. In this case, such composites usually consist of a scrim in which carbon fiber bundles are processed into sheet-like knitted fabrics, wherein the individual bundles can contain up to fifty thousand individual fibers and a single fiber has a diameter of about 5 to 10 microns. In industrial applications, the fibers are preferably stretched to achieve optimum strength of the finished fiber composite, with the fabrics oriented in different directions (0 °, ± 45 ° or 50 °) to the production direction and having a grammage of 150 to 60 g / m ² have. In the fabrication of structural or functional components, a tailored scrim is laid in multiple layers and placed in a stable, three-dimensional shape by means of a preforming process using a heating tool, for example. Several such preformed blanks can be assembled into a larger component, for example, to realize large-area components, such as body parts of vehicle or cabin elements of aircraft or the like. After fabrication and preforming, blanks are subjected to an injection process under high pressure, preferably injecting liquid resin and hardener into the blanks. By combining the fibers with the resin and then curing, the material obtains its rigidity and thus its desired properties. The curing process can be carried out in a separate oven or by means of heated presses, realize the high clamping forces of, for example, up to 5,500 t and in which preferably a well-defined time, pressure and / or temperature profile is realized. In the connection of components made of fiber composites with each other and / or with elements made of metal, such as steel or aluminum, a distinction is made between adhesive joints and mechanical fastenings. It has been found that adhesive bonds have the disadvantage that they are insoluble, which can lead to problems especially in the case of repair or maintenance. In addition, long drying times of the adhesive can result in extended manufacturing cycles and increased manufacturing costs. Frequently therefore mechanical fasteners are preferred because using these geometrically very well-defined joints can be realized and eliminates the said drying times. But the use of fasteners has disadvantages. In particular, it may happen that the fiber composite material is damaged, in particular when drilling holes for the introduction of the fasteners or when tightening or loosening screws for attaching fasteners. This is where damage occurs, especially when using high torques. Even when using components made of fiber composite materials, which are connected to each other by means of mechanical fasteners, damage to the fiber composite under tensile or shear stress occur, the fiber composite can lose its cohesion, which can lead to delamination of individual layers with each other or for breaking fasteners , Failure of a connection by means of fasteners can occur even under static stress, but especially in dynamic alternating and / or vibration loads.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Faserverbundwerkstoff zu schaffen, der mindestens ein hier angesprochenes Befestigungselement aufweist und der die hier angesprochenen Nachteile zumindest deutlich reduziert. The object of the invention is therefore to provide a fiber composite material having at least one fastener addressed here and at least significantly reduces the disadvantages mentioned here.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Faserverbundwerkstoff der oben genannten Art vorgeschlagen, der die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist und mindestens zwei übereinanderliegende Faserschichten sowie wenigstens ein Befestigungselement umfasst, das mit einem zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten angeordneten Fußabschnitt versehen ist, außerdem mindestens einem diesem zugeordneten Verankerungsabschnitt aufweist. Der Faserverbundwerkstoff zeichnet sich dadurch aus, dass die an den Schichten des Faserverbundwerkstoffs anliegende Oberfläche des Fußabschnitts zumindest bereichsweise strukturiert ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung sichert insbesondere beim Verkleben des Befestigungselementes einen besonders guten Halt des Fußabschnitts innerhalb der übereinanderliegenden Schichten des Faserverbundwerkstoffs. Das Einkleben des Befestigungselements kann mittels eines Harzes geschehen, der auch bei der Herstellung des Faserverbundwerkstoffs verwendet wird oder aber mittels eines geeigneten Klebstoffs. To solve this problem, a fiber composite material of the above type is proposed which has the features mentioned in claim 1 and at least two superposed fiber layers and at least one fastening element which is provided with a arranged between two superimposed layers foot portion, also at least one associated anchoring portion having. The fiber composite material is distinguished by the fact that the surface of the foot section abutting the layers of the fiber composite material is structured at least in regions. This embodiment ensures a particularly good grip of the foot section within the superimposed layers of the fiber composite material, in particular during bonding of the fastening element. The gluing of the fastener can by means of a resin done, which is also used in the production of the fiber composite material or by means of a suitable adhesive.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Faserverbundwerkstoffs ist vorgesehen, dass die Strukturierung des Fußabschnitts Widerhaken und/oder Klebetaschen aufweist, durch die die Verankerung des Fußabschnitts im Faserverbundwerkstoffs besonders sicher ausgeführt werden kann, sodass eine Delaminierung des Faserverbundwerkstoffs auch unter hohen Belastungen des Befestigungselements mit großer Sicherheit vermieden werden kann. In a particularly preferred exemplary embodiment of the fiber composite material, it is provided that the structuring of the foot section has barbs and / or adhesive pockets, by which the anchoring of the foot section in the fiber composite material can be carried out particularly reliably, so that a delamination of the fiber composite material with great safety even under high loads of the fastening element can be avoided.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Faserverbundwerkstoffs ist vorgesehen, dass die Strukturierung der Oberfläche des Fußabschnitts an die Oberfläche der angrenzenden Faserschicht angepasst ist. Faserverbundwerkstoffe der hier angesprochenen Art können Faserbündel aufweisen, die sich in der Anzahl der Einzelfasern unterscheiden und damit verschiedene Durchmesser aufweisen. Bei Anpassung der Strukturierung der Oberfläche des Fußabschnitts an die Oberfläche der angrenzenden Faserschicht wird sichergestellt, dass die an dem Fußabschnitt angrenzenden Schichten des Faserverbundwerkstoffs dort sicheren Halt finden und eine sehr stabile Verbindung zwischen Faserverbundwerkstoff und Befestigungselement realisiert wird. In a further preferred embodiment of the fiber composite it is provided that the structuring of the surface of the foot section is adapted to the surface of the adjacent fiber layer. Fiber composites of the type discussed here may have fiber bundles which differ in the number of individual fibers and thus have different diameters. When the structuring of the surface of the foot section is adapted to the surface of the adjacent fiber layer, it is ensured that the layers of the fiber composite material adjoining the foot section find a secure hold there and a very stable connection between the fiber composite material and the fastening element is realized.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird auch ein Faserverbundwerkstoff der oben genannten Art vorgeschlagen, der die Merkmale des Anspruchs 4 aufweist und sich dadurch auszeichnet, dass der Fußabschnitt des Befestigungselements in mindestens einem Randabschnitt einen Auslaufbereich aufweist, der den Raum zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten, die den Fußabschnitt umschließen, vorzugsweise lückenlos ausfüllt. Es hat sich herausgestellt, dass bei herkömmlichen Befestigungselementen im angrenzenden Verbundwerkstoff Hohlräume entstehen, welche eine Delaminierung der den Hohlraum umgebenden Schichten fördert.. Dier hier vorgeschlagene Ausgestaltung des Befestigungsabschnitts vermeidet derartige Hohlräume und stell sicher, dass aneinandergrenzende, übereinanderliegende Schichten im Bereich des Fußabschnitts sicher aneinanderliegen und gut miteinander verklebt sind, sodass eine Delaminierung mit hoher Sicherheit vermieden wird. To solve this problem, a fiber composite material of the above type is proposed, which has the features of claim 4 and is characterized in that the foot portion of the fastener in at least one edge portion has a discharge area, the space between two superimposed layers, the foot portion enclose, preferably completely filled. It has been found that with conventional fasteners in the adjacent composite cavities arise, which promotes delamination of the cavity surrounding layers .. The here proposed embodiment of the attachment portion avoids such cavities and make sure that adjacent, superimposed layers in the foot well abut each other and are glued together well, so that a delamination with high security is avoided.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses Faserverbundwerkstoffs ist vorgesehen, dass das Befestigungselement mittels mindestens eines Metallpulverspritzgussverfahrens und/oder eines generativen Fertigungsverfahrens und/oder eines Feingussverfahrens herstellbar ist. Ein derartiger Faserverbundwerkstoff zeichnet sich dadurch aus, dass es auf relativ einfache und kostengünstige Art möglich ist, zumindest Bereiche der Oberfläche des Fußabschnitts, die an den Schichten des Faserverbundwerkstoffs anliegen, strukturiert auszubilden und eine sichere Verankerung des Befestigungselements innerhalb des Faserverbundwerkstoffs zu gewährleisten. In a preferred embodiment of this fiber composite material, it is provided that the fastening element can be produced by means of at least one metal powder injection molding process and / or a generative production process and / or a precision casting process. Such a fiber composite material is characterized in that it is possible in a relatively simple and cost-effective manner, structured at least form parts of the surface of the foot section, which rest against the layers of the fiber composite material and to ensure a secure anchoring of the fastener within the fiber composite material.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Further embodiments and advantages emerge from the remaining subclaims.

Aufgabe der Erfindung ist es außerdem ein Befestigungselement zu schaffen, welches zur Verwendung mit Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist und die oben genannten Nachteile vermeidet. The object of the invention is also to provide a fastener, which is designed for use with fiber composite material and avoids the disadvantages mentioned above.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Befestigungselement nach Anspruch 10 vorgeschlagen, welches einen zwischen zwei übereinanderliegende Schichten des Faserverbundwerkstoffs liegenden Fußabschnitt und mindestens einen mit diesem verbundenen Verankerungsabschnitt aufweist. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die an den Schichten anliegende Oberfläche des Fußabschnitts zumindest bereichsweise strukturiert ausgebildet ist und somit eine feste Verbindung zwischen dem Faserverbundwerkstoff und dem Befestigungselement ermöglicht. To solve this problem, a fastener according to claim 10 is proposed, which has a lying between two superimposed layers of the fiber composite foot portion and at least one associated with this anchoring portion. It is characterized by the fact that the surface of the foot portion adjacent to the layers is structured at least in regions and thus enables a firm connection between the fiber composite material and the fastening element.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird auch ein Befestigungselement nach Anspruch 11 vorgeschlagen, welches zur Verwendung mit Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist und sich dadurch auszeichnet, dass es mindestens einen Fußabschnitt aufweist, welcher in mindestens einem Randabschnitt einen Auslaufbereich aufweist, der den Raum zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten, die den Fußabschnitt umschließen, vorzugsweise lückenlos ausfüllt. Eine derartige Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Faserverbundwerkstoff auch bei hohen Belastungen nicht delaminiert. To solve this problem, a fastener is also proposed according to claim 11, which is designed for use with fiber composite material and is characterized in that it has at least one foot portion having in at least one edge portion a discharge area, the space between two superposed layers, the enclose the foot section, preferably completely filled. Such a configuration is characterized in that the fiber composite material does not delaminate even at high loads.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Prinzipskizze eines Faserverbundwerkstoffs mit einem Befestigungselement im Längsschnitt. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. The single FIGURE shows a schematic diagram of a fiber composite material with a fastener in longitudinal section.

Von dem Faserverbundwerkstoff 1 ist hier lediglich ein Bereich wiedergegeben, der ein Befestigungselement 3 aufweist. Es ist ohne weiteres nachvollziehbar, dass ein Faserverbundwerkstoff 1, der beispielsweise ein Bauteil eines Kraftfahr- oder Luftfahrzeugs darstellt, auch mehrere Befestigungselemente aufweisen kann. From the fiber composite material 1 Here only one area is reproduced, which is a fastener 3 having. It is readily comprehensible that a fiber composite material 1 , which represents, for example, a component of a motor vehicle or aircraft, may also have a plurality of fastening elements.

Der Faserverbundwerkstoff 1 kann eine Anzahl von Schichten 5 aufweisen, wobei deren Anzahl angepasst ist an die gewünschte Festigkeit des aus dem Faserverbundwerkstoff 1 hergestellten Bauteils. Dabei kann dieses auch unterschiedliche Bereiche aufweisen, die einen Faserverbundwerkstoff mit unterschiedlich vielen Schichten umfassen. The fiber composite material 1 can be a number of layers 5 whose number is adapted to the desired strength of the fiber composite material 1 manufactured component. This can also be different areas comprising a fiber composite material with different numbers of layers.

Beispielhaft weist der hier dargestellte Faserverbundwerkstoff zwei durchgehende Schichten 5/1 und 5/2 auf, auf denen das Befestigungselement 3 aufliegt. By way of example, the fiber composite material shown here has two continuous layers 1.5 and 5.2 on top of which the fastener 3 rests.

Die Längsschnittdarstellung lässt erkennen, dass das Befestigungselement 3 einen vorzugsweise plattenförmigen Fußabschnitt 7 aufweist, der mit seiner Unterseite 9 auf der oberen der Schicht 5/2 der durchgehenden Schichten 5/1 und 5/2 aufliegt. Dem Fußabschnitt 5 ist ein Verankerungsabschnitt 11 zugeordnet. Es sei hier darauf hingewiesen, dass bei entsprechender Größe des Fußabschnitts 7 auch mehr als ein Verankerungsabschnitt 11 einem Fußabschnitt zugeordnet werden kann. The longitudinal section shows that the fastening element 3 a preferably plate-shaped foot section 7 which, with its underside 9 on the top of the layer 5.2 the continuous layers 1.5 and 5.2 rests. The foot section 5 is an anchoring section 11 assigned. It should be noted here that with appropriate size of the foot section 7 also more than one anchoring section 11 can be assigned to a foot section.

Der Verankerungsabschnitt 11 ragt von dem Fußabschnitt 7 nach oben. Er ist hier beispielhaft zylindrisch ausgebildet und weist eine Längsachse 13 auf. Vorzugsweise sind der Fußabschnitt 7 und der mindestens eine Verankerungsabschnitt 11 einstückig ausgebildet, sodass einerseits die Herstellung des Befestigungselements 3 kostengünstig realisierbar ist und andererseits sich eine sehr belastbare Verbindung zwischen Fußabschnitt 7 und Verankerungsabschnitt 11 einstellt. The anchoring section 11 protrudes from the foot section 7 up. He is here exemplary cylindrical and has a longitudinal axis 13 on. Preferably, the foot section 7 and the at least one anchoring section 11 formed in one piece, so on the one hand the production of the fastener 3 Cost-effective and on the other hand there is a very strong connection between foot section 7 and anchoring section 11 established.

Über den beiden durchgehenden Schichten 5/1 und 5/2 liegen mindestens eine, hier zwei unterbrochene Schichten 5/3 und 5/4. Die Unterbrechung in den unterbrochenen Schichten 5/3 und 5/4 dient dazu, dass der Verankerungsabschnitt 11 ausgehend von dem Fußabschnitt 7 hier nach oben durch eine Lücke 15 in der mindestens einen unterbrochenen Schicht ragen kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die unterbrochenen Schichten 5/3 und 5/4 bis an den Verankerungsabschnitt 11 heranreichen. Möglich ist es auch, dass sich diese noch ein Stück entlang der Außenfläche 17 des Verankerungsabschnitts 11 erstrecken. Over the two continuous layers 1.5 and 5.2 are at least one, here two interrupted layers 5.3 and 4.5 , The break in the interrupted layers 5.3 and 4.5 serves to ensure that the anchoring section 11 starting from the foot section 7 up here through a gap 15 can protrude in the at least one interrupted layer. It is preferably provided that the interrupted layers 5.3 and 4.5 to the anchoring section 11 come close. It is also possible that these are still a bit along the outer surface 17 of the anchoring section 11 extend.

Der Verankerungsabschnitt 11 weist hier einen entlang der Längsachse 13 verlaufenden Hohlraum mit einem Innengewinde 19 auf, in den ein Außengewinde einer Schraube, eines Bolzens oder dergleichen eingreifen kann, um eine feste Verbindung zwischen dem Befestigungselement 3 und einem weiteren Bauteil, auch Faserverbundwerkstoff mit einem Befestigungselement herzustellen. The anchoring section 11 here has one along the longitudinal axis 13 extending cavity with an internal thread 19 in which an external thread of a screw, a bolt or the like can engage to a firm connection between the fastener 3 and another component, also to produce fiber composite material with a fastener.

Das Innengewinde im Verankerungsabschnitt 11 ist lediglich beispielhaft gewählt. Es ist sehr wohl denkbar, in dem Verankerungsabschnitt 11 einen Hohlraum mit einer Bajonettverriegelung zu realisieren. Außerdem kann statt des Hohlraums mit einem Innengewinde 19 oder einer Bajonettverriegelung auf der Außenfläche 17 ein Gewinde am Verankerungsabschnitt 11 realisiert werden, welches von einer Mutter übergriffen wird. The internal thread in the anchoring section 11 is chosen only as an example. It is very conceivable in the anchoring section 11 To realize a cavity with a bayonet lock. In addition, instead of the cavity with an internal thread 19 or a bayonet lock on the outside surface 17 a thread on the anchoring section 11 be realized, which is attacked by a mother.

Denkbar ist es schließlich auch, an dem Verankerungsabschnitt 11 ein Innengewinde oder einen Bajonettverschluss in einem Hohlraum zu realisieren und zusätzlich ein Außengewinde auf der Außenfläche 17, beispielsweise um eine Sicherungsmutter anbringen zu können. Finally, it is also conceivable, at the anchoring section 11 to realize an internal thread or a bayonet closure in a cavity and in addition an external thread on the outer surface 17 For example, to attach a locknut.

Grundsätzlich ist es bei der Ausgestaltung des Faserverbundwerkstoffs 1 und des mindestens einen Befestigungselements 3 möglich, den Verankerungsabschnitt 11 auf verschiedene Weise zu realisieren. Hier wurde beispielhaft ein zylindrisch ausgebildeter Verankerungsabschnitt 11 erwähnt. Denkbar ist es auch, diesen mit einer mehreckigen Außenkontur zu realisieren und unabhängig von der Ausgestaltung der Außenfläche 17 ein Innengewinde oder einen Bajonettverschluss oder dergleichen zu realisieren. Basically, it is in the design of the fiber composite material 1 and the at least one fastener 3 possible, the anchoring section 11 to realize in different ways. Here is an example of a cylindrically formed anchoring section 11 mentioned. It is also conceivable to realize this with a polygonal outer contour and regardless of the design of the outer surface 17 to realize an internal thread or a bayonet closure or the like.

Schließlich ist es möglich, den Verankerungsabschnitt 11 so auszubilden, dass er ausgehend von dem Fußabschnitt 7 durch eine Lücke 15 aus dem Faserverbundwerkstoff 1 herausragt und beispielsweise einen Flansch aufweist, der beispielhaft plattenförmig ausgebildet ist und im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 21 des Faserverbundwerkstoffs 1 verläuft. Auch Kombinationen eines Innengewindes oder dergleichen mit einem derartigen Flansch sind möglich. Finally, it is possible the anchoring section 11 form so that it starts from the foot section 7 through a gap 15 from the fiber composite material 1 protrudes and, for example, has a flange which is exemplified plate-shaped and substantially parallel to the surface 21 of the fiber composite material 1 runs. Combinations of an internal thread or the like with such a flange are possible.

Der Fußabschnitt 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und liegt zwischen mindestens zwei Schichten des Faserverbundwerkstoffs 1, wobei vorzugsweise eine Schicht an der Unterseite 9 des Fußabschnitts 7 durchgehend ausgebildet ist und eine darüberliegende Schicht den Fußabschnitt 7 übergreift und eine Lücke 15 aufweist, durch die mindestens ein Verankerungsabschnitt 11 hindurchragt. The foot section 7 is formed in this embodiment substantially plate-shaped and is located between at least two layers of the fiber composite material 1 , wherein preferably a layer at the bottom 9 of the foot section 7 is formed continuously and an overlying layer of the foot section 7 overlaps and a gap 15 through which at least one anchoring section 11 protrudes.

Das hier dargestellte Befestigungselement 3 zeichnet sich dadurch aus, dass es zumindest einen an einer Schicht des Faserverbundwerkstoffs 1 anliegenden Bereich aufweist, dessen Oberfläche strukturiert ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist beispielhaft die Oberseite 23 des Fußabschnitts 7 strukturiert ausgebildet. Dabei ist es sehr wohl möglich, stattdessen oder auch auf der Unterseite 9 des Fußabschnitts 7 eine hier dargestellte Strukturierung zu realisieren. The fastener shown here 3 is characterized by the fact that there is at least one on a layer of the fiber composite material 1 has adjacent region whose surface is structured. In the embodiment shown here is an example of the top 23 of the foot section 7 structured formed. It is very possible, instead or on the bottom 9 of the foot section 7 to realize a structuring shown here.

Die Strukturierung an der Oberseite 23 dient dazu, eine besonders gute Haftoberfläche an dem Befestigungselement 3 auszubilden, an welcher die angrenzenden Schichten, hier also zumindest die unterbrochene Schicht 5/3 guten Halt findet. Wenn auch auf der Unterseite 9 des Fußabschnitts 7 eine Strukturierung vorgesehen ist, findet diese einen guten Halt auf der anliegenden durchgehenden Schicht 5/2. The structuring at the top 23 serves to provide a particularly good adhesive surface on the fastener 3 form at which the adjacent layers, so here at least the interrupted layer 5.3 good grip. Albeit on the bottom 9 of the foot section 7 a Structuring is provided, this finds a good grip on the adjacent continuous layer 5.2 ,

Ein Faserverbundwerkstoff 1 mit mindestens einem Befestigungselement 3 wird besonders bevorzugt, bei dem das Befestigungselement 3 einen Fußabschnitt 7 umfasst, der auf seiner Oberseite 23 eine Strukturierung aufweist. Damit wird die unmittelbar auf den Oberseite 3 aufliegende unterbrochene Schicht 5/3 besonders gut an der Oberseite 3 befestigt. Dies hat den Vorteil, dass trotz der Unterbrechung der Schicht 5/3, die gegebenenfalls von einer weiteren unterbrochenen Schicht 5/4 überdeckt wird, ein Aufplatzen des Faserverbundwerkstoffs 1 mit hoher Sicherheit vermieden wird. Grundsätzlich ist nämlich davon auszugehen, dass im Bereich der Lücke 5 hohe Kräfte wirken, die ein Aufplatzen der mindestens einen unterbrochenen Schicht, also eine Delaminierung fördert. A fiber composite material 1 with at least one fastening element 3 is particularly preferred, in which the fastening element 3 a foot section 7 that covers on its top 23 has a structuring. This will be directly on the top 3 Overlying interrupted layer 5.3 especially good on the top 3 attached. This has the advantage that, despite the interruption of the layer 5.3 if necessary from another interrupted layer 4.5 is covered, a bursting of the fiber composite material 1 is avoided with high security. In principle, it can be assumed that in the area of the gap 5 high forces act, which promotes bursting of the at least one interrupted layer, so a delamination.

Der Fußabschnitt 7 des Verankerungsabschnitts 11 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und kann, senkrecht zur Längsachse 13 gesehen, kreisrund oder mehreckig ausgebildet sein. Er kann auch eine freie Kontur aufweisen und beispielsweise mehr oder weniger langestreckt sein, insbesondere in der Richtung, in der bevorzugt Kräfte in den Faserverbundwerkstoff 1 eingeleitet werden. Der Fußabschnitt 7 kann auch eine Gitterstruktur aufweisen, so dass in dessen Bereich die durchgehende Schicht 5/2 und die angrenzende untere oder obere Schicht 5/3 zumindest bereichsweise miteinander verbunden sein können. The foot section 7 of the anchoring section 11 is substantially plate-shaped and can, perpendicular to the longitudinal axis 13 seen to be circular or polygonal. It may also have a free contour and, for example, be more or less elongated, in particular in the direction in which forces are preferably in the fiber composite material 1 be initiated. The foot section 7 may also have a lattice structure, so that in its area the continuous layer 5.2 and the adjacent lower or upper layer 5.3 at least partially connected with each other.

Darüber hinaus sei hier darauf hingewiesen, dass der Verankerungsabschnitt 11 nur beispielhaft im Wesentlichen senkrecht zum Fußabschnitt 7 verläuft. Er kann auch unter einem Winkel dazu verlaufen, um schräg zur Oberfläche 21 verlaufende Schrauben oder dergleichen aufnehmen zu können. In addition, it should be noted here that the anchoring section 11 only by way of example substantially perpendicular to the foot section 7 runs. It can also be angled at an angle to the surface 21 to be able to record running screws or the like.

Der Fußabschnitt 7 weist mindestens einen Randabschnitt auf, der einen Auslaufbereich 25 zeigt, nämlich eine Verjüngung. Er weist nach außen, also mit zunehmenden Abstand zur Längsachse 13, eine sich verjüngende Dicke auf, sodass am Ende 27 des Auslaufbereichs 25 vorzugsweise keinerlei Hohlraum existiert und die aneinander angrenzenden Schichten 5/2 und 5/3 lückenlos ineinander übergehen. Die angrenzenden Schichten neigen also nur sehr wenig, wenn überhaupt, im Bereich des Endes 27 zum Delaminieren, sodass auch bei Belastungen des Befestigungselements 3 der Faserverbundwerkstoff 1 auch bei Einleitung hoher Scher- und/oder Zugkräfte unversehrt bleibt und das Befestigungselement 3 nicht ausreißt. The foot section 7 has at least one edge portion, which has a discharge area 25 shows, namely a rejuvenation. He points outward, so with increasing distance to the longitudinal axis 13 , a tapering thickness on, so in the end 27 of the outlet area 25 preferably no cavity exists and the adjacent layers 5.2 and 5.3 seamlessly merge. The adjacent layers therefore tend very little, if at all, in the region of the end 27 for delamination, so that even with loads of the fastener 3 the fiber composite material 1 remains intact even with the introduction of high shear and / or tensile forces and the fastener 3 do not break.

Insbesondere dann, wenn am Ende 27 auch die Unterseite des Fußabschnitts 7 mit einer Strukturierung versehen ist, wird die unten angrenzende durchgehende Schicht 5/2 besonders gut am Fußabschnitt 7 gehalten, sodass am Ende 27 zusätzlich mit hoher Sicherheit eine Delaminierung vermieden wird. Especially if in the end 27 also the bottom of the foot section 7 is provided with a structuring, the bottom adjacent continuous layer 5.2 especially good on the foot section 7 held so in the end 27 In addition, with great certainty, delamination is avoided.

Es zeigt sich hier Folgendes:
Es ist sehr wohl möglich, einen Faserverbundwerkstoff 1 mit mindestens einem Befestigungselement 3 zu realisieren, bei dem der Fußabschnitt 7, wie hier dargestellt, an mindestens einem Randbereich, vorzugsweise umlaufend, einen Auslaufbereich 25 umfasst, sodass an dessen Ende 27 praktisch kein Hohlraum zwischen den angrenzenden Schichten des Faserverbundwerkstoffs 1 existiert. It shows here the following:
It is very possible, a fiber composite material 1 with at least one fastening element 3 to realize where the foot section 7 , as shown here, at least one edge region, preferably circumferentially, a discharge area 25 includes, so at the end 27 virtually no cavity between the adjacent layers of the fiber composite material 1 exist.

Allein durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass auch bei hohen Belastungen des Befestigungselements 3 eine Delaminierung der angrenzenden Schichten, hier der durchgehenden Schicht 5/2 und der angrenzenden unterbrochenen Schicht 5/3 keine Delaminierung eintritt. This design alone ensures that even at high loads of the fastener 3 a delamination of the adjacent layers, here the continuous layer 5.2 and the adjacent interrupted layer 5.3 no delamination occurs.

Stattdessen ist es möglich, einen Faserverbundwerkstoff mit mindestens einem Befestigungselement 3 zu realisieren, dessen Fußabschnitt 7 im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist, wobei die Oberseite 23 des Fußabschnitts 7 und dessen Unterseite 9 bis zum Rand im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, sodass sie eine senkrechte Seitenfläche an dem Ende eines derartig ausgebildeten Fußabschnitts 7 entsteht. Dadurch ergibt sich eine Lücke zwischen dem Ende des Fußabschnitts 7 und den angrenzenden Schichten, die eine Delaminierung der angrenzenden Schichten bei Belastung des Befestigungselements 3 fördern könnte. Instead, it is possible to have a fiber composite material with at least one fastening element 3 to realize its foot section 7 is formed substantially plate-shaped, wherein the top 23 of the foot section 7 and its bottom 9 extend to the edge substantially parallel to each other so that they have a vertical side surface at the end of such a formed foot portion 7 arises. This results in a gap between the end of the foot section 7 and the adjacent layers, which delaminate the adjacent layers when the fastener is loaded 3 could promote.

Wird aber, wie beschrieben, zumindest ein Bereich der Oberseite 23 des Fußabschnitts 7, hier vorzugsweise die komplette Oberseite 23 mit einer Strukturierung versehen, so findet die unmittelbar angrenzende unterbrochene Schicht 5/3 besonders guten Halt an den Fußabschnitt 7. Auch die angrenzende unterbrochene Schicht 5/4 ist somit gut mit dem Fußabschnitt 7 verbunden. Dies gilt auch für weitere darüber liegende unterbrochene Schichten. Durch die gute Verbindung mit dem Fußabschnitt 7 aufgrund der Strukturierung wird verhindert, dass eine Delaminierung im Bereich der Lücke 15 des Faserverbundwerkstoffs 1 eintritt, sodass das Befestigungselement 3 hohe Scher- und/oder Zugkräfte aufnehmen kann. Dies gilt umso mehr, wenn auch die Unterseite des Fußabschnitts 7 strukturiert ist und die anliegende durchgehende Schicht 5/2 besonders gut am Fußabschnitt haftet. But, as described, at least a portion of the top 23 of the foot section 7 , here preferably the complete top 23 provided with a structuring, so finds the immediately adjacent interrupted layer 5.3 particularly good grip on the foot section 7 , Also the adjacent interrupted layer 4.5 is therefore good with the foot section 7 connected. This also applies to other overlying interrupted layers. Due to the good connection with the foot section 7 Due to the structuring it prevents a delamination in the gap area 15 of the fiber composite material 1 enters, so that the fastener 3 can absorb high shear and / or tensile forces. This is even more true, albeit the underside of the foot section 7 is structured and the adjacent continuous layer 5.2 adheres particularly well to the foot section.

Um also eine Delaminierung eines Faserverbundwerkstoffs 1 im Bereich eines Befestigungselements 3, insbesondere im Bereich von dessen Fußabschnitt 7 zu vermeiden, werden hier zwei Lösungsansätze beschrieben:
Zum einen ist es möglich, zumindest einen Bereich der Außenfläche des Fußabschnitts 7, insbesondere aber die Oberseite 23 des Fußabschnitts, an der mindestens eine unterbrochene Schicht 5/3, 5/4 anliegt, mit einer Strukturierung zu versehen. Dadurch wird mit hoher Sicherheit vermieden, dass im Bereich der Lücke und der angrenzenden Abschnitte des Faserverbundwerkstoffs 1 eine Delaminierung auch bei hoher Belastung des Befestigungselements 3 eintritt. So a delamination of a fiber composite material 1 in the region of a fastener 3 , in particular in the area of its foot section 7 to avoid, two solutions are described here:
On the one hand, it is possible, at least a portion of the outer surface of the foot section 7 but especially the top 23 the foot portion, at least one interrupted layer 5.3 . 4.5 is present to provide a structuring. This avoids with great certainty that in the area of the gap and the adjacent sections of the fiber composite material 1 a delamination even under high load of the fastener 3 entry.

Eine Delaminierung kann nach dem zweiten Lösungsansatz auch dadurch erreicht werden, dass der Fußabschnitt 7 nicht parallele Oberseiten 23 und Unterseiten 9 aufweist, die in einer senkrecht verlaufenden Stufe enden, sodass ein Hohlraum zwischen dem Fußabschnitt 7 und den angrenzenden Schichten des Faserverbundwerkstoffs 1 entstehen. Vielmehr ist vorgesehen, dass nach diesem Lösungsansatz der Fußabschnitt 7 mindestens einen Randabschnitt mit einem Auslaufbereich 25 aufweist, der mit einem Ende 27 versehen ist, sodass der Raum zwischen zwei übereinander angeordneten Schichten, die an den Fußabschnitt 7 angrenzen, vorzugsweise lückenlos ausgefüllt ist. Delamination can also be achieved according to the second approach in that the foot section 7 non-parallel tops 23 and subpages 9 having, which terminate in a vertical step, so that a cavity between the foot section 7 and the adjacent layers of the fiber composite 1 arise. Rather, it is provided that after this approach, the foot section 7 at least one edge portion with a discharge area 25 that has one end 27 is provided so that the space between two superimposed layers, which are connected to the foot section 7 adjacent, preferably filled completely.

Auf diese Weise wird mit hoher Sicherheit auch bei starken Belastungen des Befestigungsabschnitts 3 eine Delaminierung des Faserverbundwerkstoffs 1 vermieden. In this way, with high security even with heavy loads on the mounting section 3 a delamination of the fiber composite material 1 avoided.

Insbesondere aber, wenn diese beiden Gesichtspunkte, wie aus der Figur ersichtlich, miteinander kombiniert werden, ergibt sich eine Realisierung eines Faserverbundwerkstoffs 1 mit mindestens einem Befestigungselement 3, die sich durch eine sehr hohe Festigkeit auszeichnet. In particular, however, if these two aspects, as can be seen from the figure, are combined with one another, the result is a realization of a fiber composite material 1 with at least one fastening element 3 , which is characterized by a very high strength.

Der Faserverbundwerkstoff 1 kann Kohlefasern umfassen oder aus diesen bestehen, Glasfasern umfassen oder aus diesen bestehen, Kevlarfasern umfassen oder aus diesen bestehen oder aber auch andere Fasern umfassen oder aus diesen bestehen oder aber auch eine Kombination derartiger Fasern umfassen oder aus einer derartigen Kombination bestehen. The fiber composite material 1 may comprise or consist of carbon fibers, comprise or consist of glass fibers, comprise or consist of Kevlar fibers or else comprise or consist of other fibers or else comprise a combination of such fibers or consist of such a combination.

Besonders bevorzugt werden ein Ausführungsbeispiel des Faserverbundwerkstoffs 1 mit mindestens einem Befestigungselement 3 und ein Ausführungsbeispiel eines Befestigungselements 3, der beziehungsweise das sich dadurch auszeichnet, dass er beziehungsweise es mittels eines Metallpulverspritzgussverfahrens und/oder eines generativen Fertigungsverfahrens und/oder eines Feingussverfahrens herstellbar ist. Derartige Verfahren erlauben eine besonders leichte Formgebung insbesondere des Fußabschnitts 7, sodass entweder Bereiche mit einer Strukturierung realisiert werden können, und/oder aber mindestens ein Randabschnitt mit einem Auslaufbereich 25. Auch ist es bei derartigen Herstellungsverfahren auf einfache Weise möglich, auf mehr als einem Bereich der Außenfläche des Fußabschnitts, insbesondere auf der Oberseite 23, aber auch auf dessen Unterseite 9 eine Strukturierung vorzusehen, damit die angrenzenden Schichten des Faserverbundwerkstoffs sicheren Halt an dem Fußabschnitt 7 des Befestigungselements 3 finden. Particularly preferred are an embodiment of the fiber composite material 1 with at least one fastening element 3 and an embodiment of a fastener 3 , which is characterized in that it or it can be produced by means of a metal powder injection molding process and / or a generative manufacturing process and / or a precision casting process. Such methods allow a particularly easy shaping, in particular of the foot section 7 so that either areas with a structuring can be realized, and / or at least one edge section with a discharge area 25 , It is also possible in such a manufacturing method in a simple manner, on more than one area of the outer surface of the foot portion, in particular on the upper side 23 , but also on its bottom 9 to provide a structuring so that the adjacent layers of the fiber composite secure hold on the foot section 7 of the fastener 3 Find.

Bei derartigen Herstellungsverfahren ist es also auf einfache Weise möglich, zusätzlich oder statt der Strukturierung den Auslaufbereich 25 in mindestens einem Randabschnitt des Fußabschnitts 7 zu realisieren. In such a manufacturing method, it is thus possible in a simple manner, in addition to or instead of structuring the outlet region 25 in at least one edge portion of the foot section 7 to realize.

Claims

Fiber composite material ( 1 ) with - at least two superimposed fiber layers ( 5.2 . 5.3 ), and - at least one fastening element ( 3 ), which is arranged between two superimposed layers, preferably glued foot section ( 7 ) and - at least one associated therewith and associated with this anchoring portion ( 11 ) passing through a gap ( 15 ) is accessible in a layer, characterized in that the surface ( 23 ) of the foot section ( 7 ) is structured at least partially structured.

Fiber composite material according to claim 1, characterized in that the structuring has barbs and / or adhesive pockets.

Fiber composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the structuring on the surface ( 23 ) is adapted to the adjacent fiber layer.

Fiber composite material according to the preamble of claim 1, characterized in that - the foot portion in at least one edge portion has a discharge area ( 25 ), the space between the two superimposed layers, the foot section ( 7 ), preferably completely filled.

Fiber composite material according to one of the preceding claims, characterized that the anchoring section ( 11 ) in one piece with the foot section ( 7 ), the fastening element can be produced by means of a metal powder injection molding process and / or a generative production process and / or a precision casting process.

Fiber composite material according to one of the preceding claims, characterized in that the anchoring section ( 11 ) in one piece with the foot section ( 7 ) is trained.

Fiber composite material according to one of the preceding claims, characterized in that the anchoring section ( 11 ) an internal thread ( 19 ) and / or has an external thread.

Fiber composite material according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the anchoring section ( 11 ) Is part of a bayonet connection.

Fiber composite material according to one of the preceding claims, characterized in that it contains glass and / or carbon fibers and / or Kevlar fibers, preferably made of glass and / or carbon and / or Kevlar fibers.

Fastening element designed for use with fiber composite material according to one of claims 1 to 9, characterized in that the fastening element arranged between two superposed layers, preferably glued foot portion ( 7 ) and at least one associated therewith and associated with this anchoring portion ( 11 ) passing through a gap ( 15 ) is accessible in a layer covering the surface ( 23 ) of the foot section ( 7 ) is structured at least partially structured.

Fastening element according to one of the claims 1 to 9, characterized in that arranged between two superimposed layers, preferably glued foot section ( 7 ) and at least one associated therewith and associated with this anchoring portion ( 11 ) passing through a gap ( 15 ) is accessible in a layer, the foot portion in at least one edge portion a discharge area ( 25 ), the space between the two superimposed layers, the foot section ( 7 ), preferably completely filled.