DE102015002083A1

DE102015002083A1 - Wasserdicht integrierte Leiter in Sandwichbauteilen

Info

Publication number: DE102015002083A1
Application number: DE102015002083.8A
Authority: DE
Inventors: Norbert Staudigel
Original assignee: Diehl Aircabin GmbH
Current assignee: Diehl Aviation Laupheim GmbH
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2016-08-18
Also published as: FR3032650A1; CA2919704C; CA2919704A1; US10286622B2; US20160236780A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils (2) mit einer ersten und einer zweiten Flachseite (12a, b), werden in einem Vormontagezustand (ZV) alle Komponenten (3) des Sandwichbauteils (2) in einer Soll-Lage (LS) relativ zueinander platziert: mindestens eine formgebende Strukturschicht (4) und eine Leiterschicht (6) mit einem elektrischen Leiter (8a–d), und in einem Montageschritt (M) mit Klebstoff (18) verbunden, wobei im Vormontagezustand (ZV) zu beiden Seiten der Leiterschicht (6) als weitere Komponenten (3) zwei gegen Wasserdampf dichte Sperrschichten (10a, b) platziert werden, und derart miteinander verbunden werden, dass sie den Leiter (8a–d) dicht gegen Wasserdampf umschließen. Ein Sandwichbauteil (2) mit den Flachseiten (10a, b), das insbesondere nach obigem Verfahren hergestellt ist, weist mindestens die Strukturschicht (4) und die Leiterschicht (6) mit dem Leiter (8a–d) auf, die zwischen den Flachseiten (12a, b) angeordnet und mit dem Klebstoff (18) verbunden sind, und als weitere Komponenten (3) zu beiden Seiten der Leiterschicht (6) die Sperrschichten (10a, b), die derart miteinander verbunden sind, dass sie den Leiter (8a–d) dicht gegen Wasserdampf umschließen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sandwichbauteil sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Z. B. aus der DE 10 2010 027 005 A1 ist es bekannt, Kabinenbauteile für Flugzeuge in Sandwich-Bauweise zu erstellen – sogenannte Sandwichbauteile – und Elektronikbauteile innerhalb des Sandwich-Aufbaus anzuordnen.
Für manche Sandwichbauteile in Form von Kabinenpanels in Flugzeugen ist wegen Schwitzwassers hinter dem Sandwichbauteil eine elektrische Festigkeit gegen Tropfwasser gefordert. D. h., elektrische Komponenten am oder im Sandwichbauteil haben die entsprechende Festigkeit aufzuweisen. Entsprechende IP-Schutzarten (International Protection) sind hierbei z. B. durch die DIN IEC 60529 „Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code)" definiert. Die elektrische Verkabelung in der Luftfahrt ist z. B. außerdem über die Norm DIN EN 3197 „Luft- und Raumfahrt – Konstruktion und Installation elektrischer und optischer Verkabelung in Luftfahrzeugen" geregelt.
In der Praxis üblich und bekannt war es bisher, Leiter und Elektronik mittels separater Gehäuse, Dichtungen und Ummantelungen vor Nässe zu schützen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Sandwichbauteil und ein verbessertes Herstellungsverfahren anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Bei dem Verfahren wird ein Sandwichbauteil hergestellt. Dieses weist nach der Herstellung eine erste und einen gegenüberliegende zweite Flachseite auf. Das Sandwichbauteil ist insbesondere ein Kabinenpanel für eine Passagierkabine eines Fahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs.
In einem Vormontagezustand werden alle Komponenten des zu erstellenden Sandwichbauteils in einer Soll-Lage relativ zueinander platziert. Die platzierten Komponenten weisen dann also eine bestimmte oder vorgegebene oder Soll-Relativlage zueinander auf. Der Vormontagezustand ist derjenige Zustand, bei welchem die Komponenten des Sandwichbauteils für den späteren Montageschritt vorbereitet bzw. ortsrichtig zueinander platziert bzw. geschichtet werden, insbesondere in ein Sandwichwerkzeug eingelegt werden. ”Alle Komponenten” umfassen hierbei auch weitere, später beziehungsweise weiter unten genannte – auch optionale – Komponenten, welche ebenfalls im Montageschritt zum Sandwichbauteil mitverarbeitet werden.
Eine der Komponenten ist eine formgebende Strukturschicht. Die Strukturschicht ist insbesondere ein Wabenkern. Eine der Komponenten ist eine Leiterschicht mit mindestens einem elektrischen Leiter. Der Leiter ist insbesondere ein Kupferleiter.
Alle Komponenten werden in einem Montageschritt mit Hilfe eines Klebstoffes – insbesondere unter Druck- und/oder Wärmeeinwirkung miteinander verbunden. Der Klebstoff ist insbesondere ein Harz. Im Montageschritt wird so das Sandwichbauteil oder auch Verbundbauteil erzeugt. Dabei bilden sich die erste und eine zweite Flachseite am Bauteil aus. Die Flachseiten begrenzen das Sandwichbauteil zum Außenraum hin. Der Montageschritt ist derjenige Schritt, in welchem die Komponenten des Sandwichbauteils insbesondere in einem Werkzeug verbacken beziehungsweise verklebt werden, um das fertige Sandwichbauteil zu erzeugen.
Im Vormontagezustand werden als weitere Komponenten außerdem zwei Sperrschichten platziert, die jeweils für sich gegen Wasserdampf dicht sind, insbesondere Diffusionssperren sind. Die Sperrschichten sind insbesondere Polyvinylfluoridschichten. Jeweils eine der Sperrschichten wird an jeweils einer Seite der Leiterschicht platziert, welche zur späteren ersten und zur späteren zweiten Flachseite hinweist. Mit anderen Worten werden im Schichtaufbau zwischen den Flachseiten die Sperrschichten zu beiden Seiten der Leiterschicht platziert. Die beiden Sperrschichten bilden weitere Komponenten, welche im Montageschritt mit zum Sandwichbauteil verarbeitet werden. Erste und zweite Sperrschicht können auch zwei Teile einer zum Beispiel gefalteten einstückigen Sperrschicht sein, welche dann zu beiden Seiten der Leiterschicht verläuft. Die Sperrschicht bildet mit anderen Worten eine Diffusionssperre gegen Wasserdampf. Damit ist sie auch insbesondere gegen Wasser in flüssiger Form beständig. Bei dem Werkstoff Polyvinylfluorid (PVF) handelt es sich insbesondere um das Produkt „Tedlar” der Firma ”DuPont”. Tedlar besitzt die Vorzüge, dass es gut verklebt werden kann, brandbeständig und diffusionsdicht ist und für den Einsatz in der Luftfahrt zugelassen ist, d. h. z. B. bestimmte Brandtests bestanden hat. Außerdem ist es gasdicht und erlaubt daher die Führung von Leitern in der Nähe einer Gas- insbesondere Sauerstoffleitung.
Die beiden Sperrschichten werden derart miteinander verbunden, dass sie den Leiter nach dem Montageschritt dicht gegen Wasserdampf umschließen. Die Verbindung erfolgt insbesondere seitlich des Leiters. ”Dichtes Umschließen” bedeutet, dass der Leiter zumindest bis auf solche Stellen umschlossen wird, an denen der Leiter durch die Sperrschichten hindurch gezielt zugänglich bleiben soll, zum Beispiel ein Leiterabschnitt, der später zu kontaktieren ist. Die Verbindung der beiden Sperrschichten miteinander geschieht derart, dass die beiden Sperrschichten entweder unmittelbar verbunden sind, zum Beispiel verschweißt sind, dicht umwickelt sind oder unter Zwischenschaltung einer weiteren Materiallage, z. B. Klebstoff, insbesondere Harz, dicht miteinander verbunden sind. Der Zeitpunkt des Miteinander-Verbindens der beiden Sperrschichten kann zum Beispiel auch vor dem Zeitpunkt des Vormontageschrittes liegen. ”Dichtheit” ist hierbei nicht absolut, sondern stets im Sinne üblicher Grenzwerte, zu verstehen, z. B. gemäß der o. g. Normen.
Der Klebstoff zählt nicht als ”Komponente” im obigen Sinne. Klebstoff wird jedoch insbesondere im Vormontagezustand als eigene Schicht, insbesondere in Form einer Klebstoffplatte, auf oder zwischen andere Komponenten bzw. Schichten des Sandwichbauteils eingelegt. Insbesondere verflüssigt und verteilt sich der Klebstoff im Montageschritt im Sandwichbauteil und härtet schließlich aus.
Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen: Die oben genannte geforderte Festigkeit gegen Tropfwasser für Sandwichbauteile hängt entscheidend von der Einbaulage des Sandwichbauteils im Fahrzeug ab. So kann Tropfwasser z. B. schräg oder senkrecht auf die Bauteiloberfläche bzw. -flachseite auftreffen. Das Bauteil kann zusätzlich Wasserdampf ausgesetzt sein, der sich in der Bauteilumgebung befindet oder das Bauteil kann von einem vollständigen Wasserfilm benetzt sein.
Die Erfindung beruht daher auf der grundlegenden Idee, das Sandwichbauteil in Bezug auf dessen elektrische Elemente nicht nur für Tropfwasser, sondern für eine höhere Schutzklasse, z. B. sprühwasserdicht oder wasserdicht (d. h. dicht bei Untertauchen, z. B. IP65) auszulegen. Der Schutz gegen Tropfwasser jedweder Art, aber auch gegen sonstige Arten von Feuchtigkeit bzw. Wasser ist dann stets gegeben.
Gemäß der Erfindung werden daher die elektrischen Leiter komplett wasserdampfdicht von Polyvinylfluoridschichten umschlossen. So entsteht ein den Leiter umschließender Schutzmantel, welcher sowohl gegen Wasserdampf als auch gegen Wasser in flüssiger Form vollständig dicht ist. Durch den besonderen Schichtaufbau ist es möglich, den Leiter so im Sandwichbauteil einzubetten, dass Wasserdichtheit erreicht ist. Dadurch werden Aufbauten möglich, die der Schutzklasse IP 67 entsprechen, ohne ein zusätzliches Schutzgehäuse vorsehen zu müssen. Gemäß der Erfindung ergibt sich also ein wasserdicht integrierter Leiter im Sandwichbauteil. Die Erfindung besteht unter anderem darin, einen speziellen Schichtaufbau anzugeben, so dass die integrierten Wasserdampfsperren auch wirken und in der Anbindung bzw. Abdichtung von Außenteilen wie Steckern etc.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass ein benötigtes Schutzgehäuse entfällt. Dies führt wiederum zu einer Gewichtseinsparung. Außerdem wird eine Vielzahl von Dichtungen eingespart. Gemäß der Erfindung lassen sich beispielsweise LED-Lichtleisten an Sandwichbauteilen oder ein LED-Sternenhimmel realisieren, indem die im Bauteil integrierten Leiter mit LEDs kontaktiert werden, die dann Licht vom Bauteil abstrahlen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die beiden Sperrschichten während des Montageschritts miteinander verbunden. Die Verbindung geschieht insbesondere mit Hilfe des Klebstoffs. Die Sperrschichten können so im Vormontagezustand einfach beidseitig der Leiterschicht eingelegt werden. In einem einzigen Montageschritt werden diese dann, im Rahmen der sonstigen Fertigung des Sandwichbauteils, miteinander verbunden. Ein separater Verbindungsschritt für die Sperrschichten entfällt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die beiden Sperrschichten dadurch verbunden, dass sie den Leiter in Form von seitlichen Überständen überragen. Die Überstände werden dann dicht miteinander verbunden. Die Verbindung geschieht insbesondere mit Hilfe des Klebstoffs. Die verklebten Überstände sind dabei bezüglich ihrer Dimensionen so bemessen, dass sie ausreichend breit sind, um auch in einem etwa verbleibenden, insbesondere mit Klebstoff gefüllten Spalt zwischen den Sperrschichten zum Leiter hin dicht gegen Wasserdampf zu sein. ”Seitlich” ist bezüglich des Schichtaufbaus als Richtung parallel zu den Flachseiten neben dem Leiter zu verstehen, also nicht zwischen dem Leiter und den Flachseiten. Ein Überstand von z. B. 5 mm Breite ist in der Regel ausreichend, um im Montageschritt zwei Tedlar-Folien wasserdampfdicht mit Hilfe von insbesondere aus einem Prepreg-Bauteil stammenden Harz zu verkleben.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden im Vormontagezustand die Sperrschichten als unmittelbar benachbarte Komponenten beiderseits der Leiterschicht angeordnet. Zwischen Leiterschicht und der jeweiligen beidseitigen Sperrschichten sind also keine weiteren Komponenten vorhanden. Lediglich Elemente, die keine ”Komponenten” gemäß obiger Definition sind, z. B. Klebstoff beziehungsweise eine Klebstoffschicht, können dazwischenliegen. Eine Klebstoffschicht kann beispielsweise im Vormontagezustand gezielt zwischen die Sperrschichten eingelegt werden, falls an der Leiterschicht und/oder den Sperrschichten ansonsten kein Klebstoff zur Verfügung steht, um im Montageschritt die Sperrschicht an der Leiterschicht anzubinden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird im Vormontagezustand eine Leiterschicht als Komponente eingebracht, die eine Trägerschicht enthält. Die Trägerschicht ist insbesondere eine Klebstoff- und/oder Faserschicht. Die Trägerschicht fixiert zumindest im Vormontagezustand den Leiter in der Soll-Lage relativ zu den restlichen Komponenten.
Das Sandwichbauteil enthält in der Regel bzw. in bevorzugten Ausführungsformen ohnehin mindestens eine oder mehrere Faserschichten als weitere Komponenten. Jede Faserschicht verleiht dem Sandwichbauteil im fertigen Zustand zusätzliche mechanische Festigkeit. Die Faserschichten sind in verschiedenen Lagen am bzw. innerhalb des Bauteils vorgesehen, zum Beispiel auch als Abschlussschicht an den jeweiligen Flachseiten, so dass mit anderen Worten die Faserschichten die Flachseite bilden. Die Faserschicht ist zum Beispiel eine Glasfaserschicht, insbesondere Glasgewebe, die insbesondere außerdem Klebstoff enthält. Dann wird sie auch als Prepreg bezeichnet. Die Trägerschicht ist also insbesondere eine Prepreg-Schicht. Ein Prepreg (pre-impregnated fibres, vor-imprägnierte Fasern) ist ein Halbzeug, das in der Regel aus einem reaktiven Harz und Endlosfasern besteht. Die Aushärtung von Prepregs erfolgt bei hohen Temperaturen unter Druck. Im Montageschritt, in der Regel bei einem Erwärmen, verflüssigt sich das Harz der Prepreg-Schicht und bettet die Fasern dieser Schicht ein, bevor das Harz aushärtet. Das verflüssigte Harz breitet sich hierbei auch in die Umgebung der Prepreg-Schicht aus und benetzt beispielsweise anliegende Komponenten, wie die Sperrschicht, den Wabenkern oder den elektrischen Leiter, um diese abschließend im Sandwichbauteil einzubetten oder zu halten beziehungsweise miteinander zu verkleben.
Die Fixierung des Leiters auf der Trägerschicht geschieht insbesondere bereits in einem Vorfertigungs- beziehungsweise Lagerzustand vor dem eigentlichen Vormontagezustand. Der oder die mehreren Leiter sind dadurch in ihrer gewünschten Relativlage auch im Sandwichbauteil vorfixiert und werden im Montageschritt durch den Klebstoff und das Einbetten zwischen weiteren Komponenten endfixiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher im Vormontagezustand als weitere Komponente mindestens eine Faserschicht in das Sandwichbauteil eingebracht, welche als Komponente ebenfalls im Montageschritt mitverarbeitet wird. Die Faserschicht ist insbesondere Bestandteil einer Prepreg-Schicht. In diesem Fall wird im Vormontagezustand dann zusammen mit der Faserschicht auch Klebstoff an der entsprechenden Stelle in das Sandwichbauteil eingebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird im Vormontagezustand zwischen benachbarten Komponenten eine Klebstoffschicht eingebracht. Dies geschieht wie oben beschrieben entweder in Form einer Prepreg-Schicht zusammen mit einer Faserschicht oder auch alternativ hierzu ohne zusätzliche Faserschicht nur durch Einbringen von Klebstoff. Das Einbringen geschieht zum Beispiel in Form von Klebstoffplatten. Diese sind etwa mit einem Prepreg ohne Fasermaterial zu vergleichen. Die Klebstoffschicht führt im fertigen Bauteil zu einem sicheren Halten benachbarter Komponenten aneinander.
In einer Variante dieser Ausführungsform wird die Klebstoffschicht vor dem Vormontagezustand auf eine der anderen Komponenten aufgebracht oder in diese integriert. Nach Art eines Prepregs können hierbei also auch beispielsweise die Leiterschicht oder die Strukturschicht mit Klebstoff verbunden werden, sodass der Klebstoff zusammen mit der entsprechenden Komponente in das Sandwichbauteil eingebracht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in der Sperrschicht und gegebenenfalls in weiteren Elementen des Sandwichbauteils eine Durchbrechung erzeugt. Durch diese Durchbrechung ist nach Herstellung des Sandwichbauteils ein Kontaktabschnitt des Leiters vom Außenraum her zugänglich. An der Sperrschicht wird dann ein die Durchbrechung umgebender Dichtbereich gebildet. Der Dichtbereich ist mit einem Dichtelement dicht gegen Wasserdampf verbindbar. Die Verbindung erfolgt insbesondere nach Fertigstellung des eigentlichen Sandwichbauteils, also nach dem Montageschritt.
Die Erzeugung der Durchbrechung kann insbesondere schon bei der Herstellung der Sperrschicht erfolgen. Im Ergebnis soll zum Beispiel ein Kontaktstecker zur elektrischen Kontaktierung des Kontaktabschnittes entstehen, welcher das Dichtelement dicht fortsetzt, sodass auch im Bereich des Steckers Dichtheit gegen Wasserdampf entsteht. Mit anderen Worten soll zwischen Stecker und Dichtelement kein Wasserdampf durchdringen. Das Dichtelement selbst ist dann ebenfalls dicht gegen Wasserdampf ausgeführt und im Dichtbereich entsprechend dicht mit der Sperrschicht verbindbar beziehungsweise verbunden. So ist auch im Bereich der Durchbrechung beziehungsweise des Kontaktabschnittes der gesamte Leiter zusammen mit dem Kontaktstecker vollständig dicht gegen Wasserdampf umgeben beziehungsweise verschlossen.
Das Dichtelement ist insbesondere eine Vergussmasse, welche nach Fertigstellung des Sandwichbauteils, also nach dem Montageschritt, aufgebracht beziehungsweise mit dem Dichtbereich verbunden wird. Bei dem Dichtelement kann es sich auch um Buchsen- oder Steckerabdichtungen handeln, falls eine Buchse oder ein Stecker am Sandwichbauteil beziehungsweise am Kontaktabschnitt angebracht werden. Die Buchsen- und Steckerdichtungen werden dann ebenfalls dicht am Dichtbereich angebracht.
So ergibt sich die Möglichkeit, den kompletten Leiter auch an Anbindungsstellen vollständig gegen Wasserdampf abzudichten. Die Sperrschichten fungieren gemäß der Erfindung im Aufbau des Sandwichbauteils als Wassersperren und schützen so den Leiter vor Benetzung. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden auch verbleibende verwundbare Bereiche, wie Leiteraustritte, vor Benetzung geschützt.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Sandwichbauteil gemäß Patentanspruch 10. Dieses ist insbesondere ein Kabinenpanel für eine Passagierkabine eines Fahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs. Das Sandwichbauteil weist eine erste und zweite Flachseite auf, die das Sandwichbauteil zum Außenraum hin begrenzen. Das Sandwichbauteil ist insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Im Sandwichbauteil ist mindestens eine formgebende Strukturschicht, insbesondere ein Wabenkern, und mindestens eine Leiterschicht mit mindestens einem elektrischen Leiter, insbesondere einem Kupferleiter, angeordnet. Strukturschicht und Leiterschicht sind als Komponenten zwischen den Flachseiten angeordnet. Alle Komponenten des Sandwichbauteils sind mit Hilfe eines Klebstoffes, insbesondere eines Harzes, miteinander verbunden. Zu beiden Seiten der Leiterschicht, die zur ersten und zweiten Flachseite hin weisen, sind als weitere Komponenten jeweils eine erste und eine zweite, gegen Wasserdampf dichte Sperrschicht, insbesondere eine Polyvinylfluoridschicht, vorhanden. Die beiden Sperrschichten sind, insbesondere seitlich des Leiters, derart miteinander verbunden, dass sie den Leiter dicht gegen Wasserdampf umschließen. Mit anderen Worten ist die erste Sperrschicht zwischen der Leiterschicht und der ersten Flachseite und die zweite Sperrschicht zwischen der Leiterschicht und der zweiten Flachseite angeordnet. Auch die beiden Leiterschichten bilden Komponenten, welche mit Hilfe des Klebstoffs im Sandwichbauteil verbunden sind.
Das Sandwichbauteil wurde sinngemäß – auch in Bezug auf seine Vorteile und bevorzugte Ausgestaltungen – bereits im Zusammenhang mit dem oben genannten Verfahren erläutert. Dies gilt auch für bevorzugte Ausführungsformen, von denen einige im Folgenden nochmals explizit kurz erwähnt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform überragen die beiden Sperrschichten den Leiter in Form von seitlichen Überständen. Die Überstände sind, insbesondere durch den Klebstoff, dicht miteinander verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sperrschichten als unmittelbar benachbarte Komponenten beiderseits der Leiterschicht angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Leiterschicht eine Trägerschicht, insbesondere eine Klebstoff- und/oder Faserschicht. An der Trägerschicht ist der Leiter zumindest in einem oben erläuterten Vormontagezustand in der oben erläuterten Soll-Lage fixiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Sandwichbauteil als weitere Komponente mindestens eine Faserschicht. Auch die Faserschicht ist als Komponente mit Hilfe des Harzes im Sandwichbauteil verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Sperrschicht und gegebenenfalls weiteren Elementen des Sandwichbauteils eine Durchbrechung vorhanden. Durch die Durchbrechung ist ein Kontaktabschnitt des Leiters vom Außenraum des Sandwichbauteils her zugänglich. An der Sperrschicht ist ein die Durchbrechung umgebender Dichtbereich vorhanden. Der Dichtbereich ist mit einem Dichtelement dicht gegen Wasserdampf verbindbar.
Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 ein Sandwichbauteil in einem Vormontagezustand,
2 das Sandwichbauteil aus 1 nach dem Montageschritt und mit aufgebrachten elektrischen Komponenten.
1 zeigt ein noch in der Fertigung befindliches Sandwichbauteil 2 in einem Vormontagezustand ZV, im Beispiel beim Einlegen in ein nicht dargestelltes Montagewerkzeug, in einer nicht maßstabsgetreuen symbolischen Darstellung. Das zu erstellende Sandwichbauteil 2 ist im Beispiel ein Kabinenpanel für eine Passagierkabine eines Flugzeugs. Das Sandwichbauteil weist folgende Komponenten 3 auf:

• Eine formgebende Strukturschicht 4, im Beispiel ein Wabenkern „Wabe (ABS 5035A1-50)” der Dicke d von 5 Millimetern,
• Eine Leiterschicht 6, die elektrische Leiter 8a–d, im Beispiel Kupferleiter, enthält, die sich im Beispiel länglich senkrecht zur Zeichenebene nach Art von Leiterbahnen erstrecken,
• eine erste gegen Wasserdampf und Wasser dichte Sperrschicht 10a, welche zwischen der Leiterschicht 6 und einer späteren ersten Flachseite 12a des Sandwichbauteils 2 angeordnet ist,
• eine zweite Sperrschicht 10b, welche zwischen der Leiterschicht 6 und einer späteren zweiten Flachseite 12b des Sandwichbauteils 2 angeordnet ist.

Die Sperrschichten 10a, b sind gegen Wasserdampf und Wasser dicht und im Beispiel Polyvinylfluoridschichten in Form einer weißen ”Tedlar”-Folie des Herstellers DuPont der Dicke 35 μm. Die elektrischen Leiter 8a–d stellen Kupferpads beziehungsweise Leitungen dar.
Als weitere Komponenten 3 (der Klebstoff 18 ist nicht als solche ”Komponente” zu verstehen) enthält das Sandwichbauteil 2

• eine Trägerschicht 14, die im Beispiel Teil der Leiterschicht 6 ist und wiederum eine Faserschicht 16a sowie Klebstoff 18 in Form eines Harzes enthält. Die Trägerschicht 14 ist ein Prepreg-Bauteil „Glas ABS 5047-01T2” der Dicke 0,1 Millimeter,
• eine weitere Faserschicht 16b mit Klebstoff 18 als Abschlussschicht an der ersten Flachseite 12a, ebenfalls als Prepreg-Bauteil ”ABS 5047-01T2” der Dicke 0,1 Millimeter,
• eine entsprechende Faserschicht 16c mit Klebstoff 18 zwischen der zweiten Sperrschicht 10b und der Strukturschicht 4, wiederum als Prepreg-Bauteil ”Glas ABS 5047-01T2” der Dicke 0,1 Millimeter,
• eine Faserschicht 16d mit Klebstoff 18 zur Bildung der zweiten Flachseite 12b an der entsprechenden Seite der Strukturschicht 4 vorgesehen, wiederum als Prepreg ”Glas (Prepreg) ABS 5047-07T2” der Dicke 0,25 Millimeter.

Die Trägerschicht 14 dient dazu, sowohl im Vormontagezustand ZV als auch während des Montageschritts M, die Leiter 8a–d in einer gewünschten Relativlage bzw. Soll-Lage LS innerhalb bzw. bezüglich der restlichen Bestandteile des Sandwichbauteils 2 zu fixieren. So liegen die Leiter 8a–d auch im fertigen Sandwichbauteil 2 an einer gewünschten Soll-Lage innerhalb dessen beziehungsweise weisen einen gewünschten Sollverlauf auf. Auch die restlichen Bestandteile des Sandwichbauteils 2 werden in entsprechenden Soll-Lagen LS relativ zueinander wunschgemäß platziert bzw. fixiert.
1 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der Klebstoff 18 in Form einer Klebstoffschicht 17, hier als Klebstoffplatte, im Vormontagezustand in den Sandwichaufbau eingebracht wird. Im Beispiel dient diese dazu, die erste Sperrschicht 10a besonders gut an den Leitern 8a–d anzuhaften.
Das Glas-Prepreg enthaltend die Faserschicht 16c dient dazu, die Anhaftung der zweiten Sperrschicht 10b an der Strukturschicht 4 zu gewährleisten.
Sämtliche Dicken d sind in Richtung der Querrichtung 20 quer zu den Flachseiten 12a, b angegeben und in 1 beispielhaft lediglich für die Strukturschicht 4 dargestellt Die Sperrschichten 10a, b bilden die zu der Leiterschicht 6 unmittelbar benachbarten Komponenten des Sandwichbauteils 2, da – insbesondere im fertiggestellten Zustand – keine weiteren ”Komponenten” im Sinne der vorliegenden Anmeldung, sondern lediglich Klebstoff 18 zwischen diesen angeordnet ist.
In einem symbolisch durch einen Pfeil dargestellten Montageschritt M werden sämtliche Komponenten des Sandwichbauteils 2 im nicht dargestellten Werkzeug miteinander unter Wärmeeinwirkung verpresst. Hierdurch wird der jeweilige Klebstoff 18 im Sandwichbauteil 2 zunächst verflüssigt und dann ausgehärtet. Der Klebstoff 18 bindet dabei an benachbarte Elemente bzw. Komponenten des Sandwichbauteils und/oder durchdringt diese zumindest teilweise. Hierdurch bewirkt er deren gegenseitige Anhaftung aneinander. Im Montageschritt M werden auch die elektrischen Leiter 8a–d zumindest teilweise von den benachbarten Komponenten – hier den Sperrschichten 10a, b – und/oder von Klebstoff 18 umschlossen.
2 zeigt das nach dem Montageschritt M entstandene Sandwichbauteil 2. Nach dem Montageschritt M umschließen die beiden Sperrschichten 10a, b die Leiter 8a–d dicht gegen Wasserdampf, da sie im Montageschritt M dicht gegen Wasserdampf miteinander verbunden wurden. Da sich die Leiter 8a–d länglich senkrecht zur Zeichenebene erstrecken, findet die Verbindung der Sperrschichten 10a, b in Richtung des Doppelpfeils 22 zu beiden Seiten seitlich der Leiter 8a–d statt.
Im Beispiel werden die Sperrschichten 10a, b zum Erreichen der Dichtheit im Montageschritt M mit Hilfe des Klebstoffs 18 miteinander verbunden. Die Verbindung geschieht genauer dadurch, dass die Sperrschichten 10a, b die Leiter 8a–d – im Beispiel den Leiter 8a–d zusammen mit seiner Trägerschicht 14, also die gesamte Leiterschicht 6 – in Form von seitlichen Überständen 24a, b überragen.
In der Ausführungsform gemäß 1 wären die Sperrschicht 10a und die Faserschicht 16b in 2 durchgehend dargestellt. 2 zeigt jedoch eine alternative Ausführungsform zu 1, in der in der Sperrschicht 10a und in der Faserschicht 16b Durchbrechungen 26a, b erzeugt bzw. vorhanden sind. Durch die Durchbrechungen 26a, b sind Kontaktabschnitte 28a–c der Leiter 8a–c von einem Außenraum 30 des Sandwichbauteils 2 aus zugänglich. An der Sperrschicht 10a sind Dichtbereiche 32a und 32b gebildet, welche die jeweiligen Durchbrechungen 26a, b umgeben. Ein jeweiliges Dichtelement 34a, b ist mit den Dichtbereichen 32a, b jeweils dicht gegen Wasserdampf und Wasser verbunden. Auch die Dichtelemente 34a, b selbst sind dicht gegen Wasserdampf und Wasser ausgeführt. Das Dichtelement 34a, b ist insbesondere Klebstoff, insbesondere das Produkt ”Scotch Weld 7326”.
In der Durchbrechungen 26a ist ein selbst gegen Wasserdampf dichtes Leuchtelement 36 installiert. Das Leuchtelement 36 enthält zwei elektrische Kontakte 38a, b, die an den elektrischen Leiters 8a, b angeschlossen sind. Außerdem enthält es eine Leuchtdiode 40 zur Abstrahlung von Licht 42, in 2 durch einen Pfeil angedeutet. Das Dichtelement 34a ist derart angeordnet, dass es zwar mit dem Leuchtelement 36 dicht gegen Wasserdampf und Wasser verbunden ist, die Leuchtdiode 40 zur Abstrahlung des Lichts 42 aber frei bleibt. Somit kann ein optisch nicht transparentes Dichtelement 34a verwendet werden, was insbesondere im Flugzeugbau von Vorteil ist, da das Dichtelement beispielsweise Brandhemmer enthalten kann.
Am Leiter 28c ist ein Anschlussstecker 44 mit einem Steckkontakt 46 und einem Gehäuse 48 angebracht. der Leiter 28c ist mit dem Steckkontakt 46 elektrisch verbunden. Der Anschlussstecker 44 ist selbst wasserdampfdicht ausgeführt und ist über das Dichtelement 34b – entsprechend dem Dichtelement 32a wie oben erläutert wasserdampfdicht vergossen, das heißt mit dem Dichtbereich 32b verbunden. Eine nur gestrichelt angedeutete Anschlussbuchse 50 kann wiederum wasserdampfdicht mit dem Anschlussstecker 44 verbunden werden.
Beide in 2 dargestellten Durchbrechungen 26a, b der Sperrschicht 10a sind also wieder wasserdampfdicht abgedichtet bzw. geschlossen. Entsprechend sind alle eventuellen weiteren – auch in 2 nicht dargestellten – Durchbrechungen in und zwischen den Sperrschichten 10a, b verschlossen, so dass durch die Sperrschichten 10a, b und weitere Dichtmittel wie die Dichtelemente 34a, b usw. eine insgesamt wasserdampfdichte Hülle um alle Leiter 8a–c gebildet ist.
Bezugszeichenliste

2: Sandwichbauteil
3: Komponente
4: Strukturschicht
6: Leiterschicht
8a–d: elektrische Leiter
10a, b: erste, zweite Sperrschicht
12a, b: erste, zweite Flachseite
14: Trägerschicht
16a–d: Faserschicht
17: Klebstoffschicht
18: Klebstoff
20: Querrichtung
22: Doppelpfeil
24a, b: seitliche Überstände
26a, b: Durchbrechungen
28a–c: Kontaktabschnitt
30: Außenraum
32a, b: Dichtbereich
34a, b: Dichtelement
36: Leuchtelement
38a, b: elektrische Kontakte
40: Leuchtdiode
42: Licht
44: Anschlussstecker
46: Steckkontakt
48: Gehäuse
50: Anschlussbuchse
d: Dicke
M: Montageschritt
ZV: Vormontagezustand
LS: Soll-Lage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010027005 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN IEC 60529 „Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code)” [0003]
Norm DIN EN 3197 „Luft- und Raumfahrt – Konstruktion und Installation elektrischer und optischer Verkabelung in Luftfahrzeugen” [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils (2), insbesondere eines Kabinenpanels für eine Passagierkabine eines Fahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, mit einer ersten und einer zweiten Flachseite (12a, b), bei dem – in einem Vormontagezustand (ZV) alle Komponenten (3) des Sandwichbauteils (2) in einer Soll-Lage (LS) relativ zueinander platziert werden, wobei die Komponenten (3) mindestens eine formgebende Strukturschicht (4), insbesondere ein Wabenkern, und mindestens eine Leiterschicht (6) mit mindestens einem elektrischen Leiter (8a–d), insbesondere einem Kupferleiter, umfassen, – in einem Montageschritt (M) alle Komponenten (3) mit Hilfe eines Klebstoffes (18), insbesondere eines Harzes, miteinander verbunden werden, um das Sandwichbauteil (2) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass – im Vormontagezustand (ZV) zu beiden Seiten der Leiterschicht (6), die zur späteren ersten (12a) und zweiten Flachseite (12b) hin weisen, als weitere Komponenten (3) jeweils eine erste (10a) und eine zweite, jeweils gegen Wasserdampf dichte Sperrschicht (10b), insbesondere eine Polyvinylfluorid-Schicht, platziert wird, und – die beiden Sperrschichten (10a, b), insbesondere seitlich des Leiters (8a–d), derart miteinander verbunden werden, dass sie den Leiter (8a–d) nach dem Montageschritt (M) dicht gegen Wasserdampf umschließen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sperrschichten (10a, b) während des Montageschritts (M), insbesondere mit Hilfe des Klebstoffs (18), miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sperrschichten (10a, b) dadurch verbunden werden, dass sie den Leiter (8a–d) in Form von seitlichen Überständen (24a, b) überragen, und die Überstände (24a, b), insbesondere mit Hilfe des Klebstoffs (18), dicht miteinander verbundenen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Vormontagezustand (ZV) die Sperrschichten (10a, b) als unmittelbar benachbarte Komponenten (3) beiderseits der Leiterschicht (6) angeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Vormontagezustand (ZV) eine Leiterschicht (6) eingebracht wird, die eine Trägerschicht (14), insbesondere eine Klebstoff- (17) und/oder Faserschicht (16a–d), enthält, die zumindest im Vormontagezustand (ZV) den Leiter (8a–d) in der Soll-Lage (LS) fixiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Vormontagezustand (ZV) als weitere Komponente (3) mindestens eine Faserschicht (16a–d) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Vormontagezustand (ZV) zwischen benachbarten Komponenten (3) eine Klebstoffschicht (17) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht (17) vor dem Vormontagezustand (ZV) auf eine der Komponenten (3) aufgebracht oder in diese integriert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sperrschicht (10a, b) und gegebenenfalls weiteren Elementen des Sandwichbauteils (2) eine Durchbrechung (26a, b) erzeugt wird, durch die nach Herstellung des Sandwichbauteils (2) ein Kontaktabschnitt (28a–c) des Leiters (8a–d) vom Außenraum (30) her zugänglich ist, und an der Sperrschicht (10a, b) ein die Durchbrechung (26a, b) umgebender Dichtbereich (32a, b) gebildet wird, der mit einem Dichtelement (34a, b) dicht gegen Wasserdampf verbindbar ist.
Sandwichbauteil (2), insbesondere Kabinenpanel für eine Passagierkabine eines Fahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, mit einer ersten (10a) und einer zweiten Flachseite (10b), das insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist, mit mindestens einer formgebenden Strukturschicht (4), insbesondere einem Wabenkern, und mindestens einer Leiterschicht (6) mit mindestens einem elektrischen Leiter (8a–d), insbesondere einem Kupferleiter, die als Komponenten (3) zwischen den Flachseiten (12a, b) angeordnet sind, wobei alle Komponenten (3) mit Hilfe eines Klebstoffes (18), insbesondere eines Harzes, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten der Leiterschicht (6), die zur ersten (12a) und zweiten Flachseite (12b) hin weisen, als weitere Komponenten (3) jeweils eine erste (10a) und eine zweite, jeweils gegen Wasserdampf dichte Sperrschicht (10b), insbesondere eine Polyvinylfluorid-Schicht, vorhanden ist, und die beiden Sperrschichten (10a, b), insbesondere seitlich des Leiters (8a–d), derart miteinander verbunden sind, dass sie den Leiter (8a–d) dicht gegen Wasserdampf umschließen.
Sandwichbauteil (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sperrschichten (10a, b) den Leiter (8a–d) in Form von seitlichen Überständen (24a, b) überragen, und die Überstände (24a, b), insbesondere durch den Klebstoff (18), dicht miteinander verbundenen sind.
Sandwichbauteil (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschichten (10a, b) als unmittelbar benachbarte Komponenten (3) beiderseits der Leiterschicht (6) angeordnet sind.
Sandwichbauteil (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschicht (6) eine Trägerschicht (14), insbesondere eine Klebstoff- (17) und/oder Faserschicht (16a–d), enthält, an der der Leiter (8a–d) zumindest in einem Vormontagezustand (ZV) in einer Soll-Lage (LS) fixiert ist.
Sandwichbauteil (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Komponente (3) mindestens eine Faserschicht (16a–d) vorhanden ist.
Sandwichbauteil (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der in der Sperrschicht (10a, b) und gegebenenfalls weiteren Elementen des Sandwichbauteils (2) eine Durchbrechung (26a, b) vorhanden ist, durch die ein Kontaktabschnitt (28a–c) des Leiters (8a–d) vom Außenraum (30) her zugänglich ist, und an der Sperrschicht (10a, b) ein die Durchbrechung (26a–d) umgebender Dichtbereich (32a, b) vorhanden ist, der mit einem Dichtelement (34a, b) dicht gegen Wasserdampf verbindbar ist.