DE102015204426A1 - Sandwich component or sandwich semifinished product - Google Patents

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Abstract

Ein Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug mit einem Schichtenaufbau (10; 10') aus zumindest zwei faserverstärkten und eine Kunstharzmatrix aufweisenden Deckschichtelementen (12, 16; 13, 17) und zumindest einem zwischen zwei benachbarten Deckschichtelementen (12, 16; 13, 17) vorgesehenen Kernschichtelement (14; 15), zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eines der Deckschichtelemente (12, 16; 13, 17) und/oder das zumindest eine Kernschichtelement (14; 15) Kanäle (2; 2') aufweist, die das jeweilige Deckschichtelement (12, 16; 13, 17) und/oder das Kernschichtelement (14; 15) quer durchdringen.A sandwich component or sandwich semifinished product having a layer structure (10, 10 ') of at least two fiber-reinforced cover layer elements (12, 16, 13, 17) having a synthetic resin matrix and at least one intermediate layer between two adjacent cover layer elements (12, 16; 13, 17 ), characterized in that at least one of the cover layer elements (12, 16, 13, 17) and / or the at least one core layer element (14, 15) channels (2, 2 '), the the respective cover layer element (12, 16, 13, 17) and / or the core layer element (14, 15) penetrate transversely.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft ein Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sandwich-Bauteils oder Sandwich-Halbzeugs. Schließlich ist die Erfindung auch gerichtet auf die Verwendung eines erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils als kinetische Energie aufnehmendes Crashelement in einem Fahrzeug.The invention relates to a sandwich component or sandwich semifinished product according to the preamble of patent claim 1. It further relates to a method for producing such a sandwich component or sandwich semifinished product. Finally, the invention is also directed to the use of a sandwich component according to the invention as a kinetic energy absorbing crash element in a vehicle.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Herkömmliche Crash-Elemente in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, sind aus plastisch verformbaren Werkstoffen, zumeist Metallen, gebildet und wandeln die kinetische Energie der Kollisionspartner in Verformungsenergie um. Insbesondere bei Seitenkollisionen erfolgt diese Umwandlung durch im Fahrzeugboden und in den Fahrzeugseitenwänden und Fahrzeugtüren vorgesehene Biegeschweller.Conventional crash elements in vehicles, especially in motor vehicles, are made of plastically deformable materials, mostly metals, and convert the kinetic energy of the collision partners into deformation energy. In particular, in the event of side collisions, this transformation takes place by means of flexible rockers provided in the vehicle floor and in the vehicle side walls and vehicle doors.

Das stete Streben nach Senkung des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs hat dazu geführt, dass Metallbauteile von Fahrzeugen zunehmend durch Faserverbundwerkstoffe ersetzt werden. Faserverbundwerkstoffe, wie beispielsweise Kohlefaserverbundwerkstoffe (CFK), können zwar eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen, insbesondere dann, wenn sie als Sandwich-Bauteil ausgeführt sind. Sie weisen jedoch im Vergleich zu Metallwerkstoffen eine äußerst geringe Duktilität auf. Energieaufnehmende Crashelemente, die nicht aus Metall, sondern aus Kunststoffen bestehen, wandeln daher die kinetische Energie der Kollisionspartner nicht in duktile Verformungsenergie, sondern durch Materialfragmentierung in freie Oberfläche um. Dieser Fragmentierungsprozess muss, um möglichst viel Energie umwandeln zu können, sehr wirksam erfolgen; das heißt, dass eine möglichst kleinteilige Fragmentierung der von der Kollision unmittelbar betroffenen Bauteile stattfinden muss. Dies gilt insbesondere für Sandwich-Bauteile, die wegen ihrer hohen Biegesteifigkeit besonders vorteilhaft für tragende Fahrzeugteile, aber auch für großflächige Bauteile, wie beispielsweise Fahrzeugböden, eingesetzt werden.The constant drive for reducing the energy consumption of a vehicle has resulted in vehicle metal components being increasingly replaced by fiber composite materials. Although fiber composites, such as carbon fiber composites (CFRP), may have a high flexural stiffness, especially if they are designed as a sandwich component. However, they have an extremely low ductility compared to metal materials. Energy absorbing crash elements, which are not made of metal, but of plastics, therefore convert the kinetic energy of the collision partners not in ductile deformation energy, but by material fragmentation in the free surface. This fragmentation process must be very effective in order to be able to convert as much energy as possible; This means that the smallest possible fragmentation of the components directly affected by the collision must take place. This is especially true for sandwich components, which are particularly advantageous for load-bearing vehicle parts, but also for large-scale components, such as vehicle floors, used because of their high bending stiffness.

Der Erfinder hat festgestellt, dass Sandwich-Bauteile mit einem Schichtenaufbau aus faserverstärkten Deckschichtelementen und einem dazwischen angeordneten Kernschichtelement dann, wenn sie parallel zu den Verbindungsflächen zwischen den Deckschichtelementen und dem Kernschichtelement mit großen Impulskräften belastet werden, dazu tendieren, zunächst auszubeulen, bevor sie fragmentieren. Insbesondere ein aus Hartschaum bestehendes Kernschichtelement neigt dazu, wenn die einzelnen Schichten im Bereich ihrer Berührungsflächen voneinander separiert werden, zwischen den sich ablösenden Deckschichtelementen gefaltet zu werden, bevor es fragmentiert. Ein solcher Faltungsprozess zehrt nur einen sehr geringen Teil der aufgebrachten kinetischen Energie auf, und führt zu einer Verzögerung des den wesentlichen Anteil der kinetischen Energie abbauenden Fragmentiervorgangs. Der wirksame Abbau der kinetischen Energie erfolgt daher verzögert und zu langsam.The inventor has found that sandwich members having a layered structure of fiber reinforced cover sheet members and a core layer member interposed therebetween, when loaded with large momentum forces parallel to the bonding surfaces between the cover sheet members and the core layer member, tend to initially bulge before they fragment. In particular, a core layer element made of hard foam tends, when the individual layers are separated from one another in the region of their contact surfaces, to be folded between the peeling cover layer elements before it fragments. Such a folding process only consumes a very small part of the applied kinetic energy, and leads to a delay in the fragmentation process that accounts for the substantial portion of the kinetic energy. The effective reduction of kinetic energy is therefore delayed and too slow.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Sandwach-Bauteil oder ein Sandwich-Halbzeug mit einem Schichtenaufbau aus zumindest zwei faserverstärkten Deckschichtelementen und zumindest einem zwischen zwei benachbarten Deckschichtelementen vorgesehenen Kernschichtelement so auszugestalten, dass im Falle des Auftretens von Stoßbelastungen eine wirksamere Aufnahme der Stoßenergie durch das Sandwich-Bauteil beziehungsweise das Sandwich-Halbzeug erfolgt. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sandwich-Bauteils beziehungsweise Sandwich-Halbzeugs anzugeben.The object of the present invention is to design a sand waking component or a sandwich semifinished product having a layer structure of at least two fiber-reinforced cover layer elements and at least one core layer element provided between two adjacent cover layer elements in such a way that more effective absorption of the impact energy by the impact layer occurs in the event of the occurrence of impact loads Sandwich component or sandwich semifinished product takes place. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a method for producing such a sandwich component or sandwich semi-finished product.

Die auf das Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug gerichtete Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The object directed to the sandwich component or sandwich semifinished product is achieved with the features of patent claim 1.

Dazu weist erfindungsgemäß zumindest eines der Deckschichtelemente und/oder das zumindest eine Kernschichtelement Kanäle auf, die das jeweilige Deckschichtelement und/oder das Kernschichtelement quer durchdringen.For this purpose, according to the invention, at least one of the cover layer elements and / or the at least one core layer element has channels which transversely penetrate the respective cover layer element and / or the core layer element.

VORTEILEADVANTAGES

Diese Kanäle, die quer, vorzugsweise rechtwinklig, zum Schichtenaufbau verlaufen, bilden im jeweiligen Schichtelement Sollbruchstellen aus, an denen die angestrebte Fragmentierung einsetzen kann. Die im Versuch beobachtete Ausbeulung oder Materialfaltung wird dadurch verhindert, da die Sollbruchstellen bereits beim Auftreten kleiner Biegespannungen für eine Fragmentierung sorgen.These channels, which run transversely, preferably at right angles, to the layer structure, form predetermined breaking points in the respective layer element, at which point the desired fragmentation can begin. The bulge or material folding observed in the test is thereby prevented, since the predetermined breaking points already provide fragmentation when small bending stresses occur.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Vorzugsweise weisen die Deckschichtelemente Kohlefasern auf, die im fertigen Zustand des Sandwich-Bauteils oder des Sandwich-Halbzeugs in die jeweilige Kunstharzmatrix eingebettet sind. Kohlefasern besitzen nicht nur ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, sondern sind auch besonders für eine hochwirksam energieaufzehrende Fragmentierung geeignet.Preferably, the cover layer elements on carbon fibers, which are embedded in the finished state of the sandwich component or the sandwich semi-finished product in the respective resin matrix. Carbon fibers not only have a high strength-to-weight ratio, but are also great for a highly effective energy-consuming fragmentation suitable.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Kernschichtelement aus einem Hartschaummaterial oder aus einem Weichholz, wie beispielsweise Balsaholz, gebildet ist oder ein solches Hartschaummaterial beziehungsweise Weichholz aufweist.It is particularly advantageous if the core layer element is formed from a hard foam material or from a softwood, such as balsa wood, or has such a hard foam material or softwood.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Kanäle von Durchgangslöchern, vorzugsweise Durchgangsbohrungen, gebildet, die das jeweilige Deckschichtelement beziehungsweise das Kernschichtelement durchdringen. Das Ausbilden der Kanäle als das jeweilige Schichtelement in Querrichtung vollständig durchdringende Durchgangslöcher besitzt den Vorteil, dass die Fragmentierung unabhängig von der Richtung, in die das jeweilige Schichtelement ausbeult, unverzüglich einsetzt.In an advantageous embodiment, the channels of through holes, preferably through holes, formed, which penetrate the respective cover layer element or the core layer element. The formation of the channels as the respective layer element transversely penetrating through holes has the advantage that the fragmentation irrespective of the direction in which the respective layer element bulges immediately sets in.

In bestimmten Anwendungsfällen ist es von Vorteil, wenn die Kanäle nur im Kernschichtelement ausgebildet sind und wenn die Öffnungen der Kanäle vom jeweiligen Deckschichtelement abgedeckt sind. Diese Variante wird bevorzugt, wenn das Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug äußeren Staub- oder Feuchtigkeitseinflüssen ausgesetzt ist, da bei dieser Ausführungsform die Deckschichtelemente die Kanäle verschließen und das Eindringen von Fremdkörpern oder Feuchtigkeit verhindern.In certain applications, it is advantageous if the channels are formed only in the core layer element and if the openings of the channels are covered by the respective cover layer element. This variant is preferred if the sandwich component or sandwich semifinished product is exposed to external dust or moisture influences, since in this embodiment the cover layer elements close the channels and prevent the penetration of foreign bodies or moisture.

In anderen Anwendungsfällen sind die Kanäle im Kernschichtelement und in zumindest einem der Deckschichtelemente ausgebildet. Bei dieser Variante tragen die im Deckschichtelement vorgesehenen Kanäle zur verbesserten Fragmentierung bei. In einer vorteilhaften Ausführung davon sind die Kanäle in beiden Deckschichtelementen und im Kernschichtelement ausgebildet.In other applications, the channels are formed in the core layer element and in at least one of the cover layer elements. In this variant, the channels provided in the cover layer element contribute to improved fragmentation. In an advantageous embodiment thereof, the channels are formed in both cover layer elements and in the core layer element.

Bevorzugterweise sind die Kanäle zumindest in einem Bereich des Sandwich-Bauteils oder Sandwich-Halbzeugs in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet. Dies führt dazu, dass in diesem Bereich eine gleichmäßige Fragmentierung und damit im Kollisionsfall ein kontrollierter Abbau von kinetischer Energie stattfinden kann.Preferably, the channels are arranged at least in a region of the sandwich component or sandwich semifinished product at a uniform distance from one another. This leads to a uniform fragmentation and thus a controlled breakdown of kinetic energy in the event of a collision.

Der Abstand zwischen benachbarten Kanälen kann in anderen Bereichen ebenfalls gleichmäßig aber größer oder kleiner als in benachbarten Bereichen sein. Hierdurch können Bereiche mit unterachiedlich schnell einsetzender Fragmentierung gebildet sein, wodurch es möglich ist, das Bruchverhalten des Sandwich-Bauteils oder Sandwich-Halbzeugs und damit die Intensität des Energieabbaus zu steuern.The spacing between adjacent channels may also be uniform but larger or smaller in other areas than in adjacent areas. This makes it possible to form regions with fragmentation which starts with a rapid rate of fragmentation, as a result of which it is possible to control the fracture behavior of the sandwich component or sandwich semifinished product and thus the intensity of the energy decomposition.

Der auf das Verfahren gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.The directed to the method part of the object is achieved by a method having the features of claim 8.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Sandwich-Bauteils oder eines Sandwich-Halbzeugs, insbesondere eines solchen nach der Erfindung, zeichnet sich aus durch die Schritte

  • – Bereitstellen eines Schichtenaufbaus aus zumindest einem Kernschichtelement und zumindest zwei Deckschichtelementen, die Fasern, insbesondere Kohlefasern, und eine Kunstharzmatrix aufweisen und die auf zwei voneinander abgewandten Seiten des Kernschichtelements angeordnet sind oder werden;
  • – Einbringen von Kanälen in zumindest eines der Deckschichtelemente und/oder in das zumindest eine Kernschichtelement, die das betreffende Deckschichtelement beziehungsweise das Kernschichtelement quer durchdringen, vor oder nach der Bildung des Schichtenaufbaus und vor oder nach dem Vernetzen und Aushärten der jeweiligen Kunstharzmatrix.
This inventive method for producing a sandwich component or a sandwich semi-finished product, in particular one according to the invention, is characterized by the steps
  • - Providing a layer structure of at least one core layer element and at least two cover layer elements, the fibers, in particular carbon fibers, and a synthetic resin matrix and which are arranged on two opposite sides of the core layer element or are;
  • - Introducing channels in at least one of the cover layer elements and / or in the at least one core layer element, which penetrate the respective cover layer element or the core layer element transversely, before or after the formation of the layer structure and before or after crosslinking and curing of the respective resin matrix.

Das Einbringen der Kanäle kann vor dem Zusammenlegen der Schichtelemente des Schichtenaufbaus oder nach dem Zusammenlegen erfolgen, je nachdem ob alle Schichtelemente von den Kanälen durchdrungen sein sollen oder nur einzelne Schichtelemente. Erfolgt das Einbringen der Kanäle nach dem Zusammenlegen der Schichtelemente, durchdringen die Kanäle also alle Schichtelemente des Schichtenaufbaus, so können die Kanäle vor oder nach dem Vernetzen und Aushärten der jeweiligen Kunstharzmatrix eingebracht werden.The introduction of the channels can be done before the collapsing of the layer elements of the layer structure or after folding, depending on whether all the layer elements are to be penetrated by the channels or only individual layer elements. If the introduction of the channels takes place after the layer elements have been folded together, the channels thus penetrate all the layer elements of the layer structure, then the channels can be introduced before or after the crosslinking and curing of the respective synthetic resin matrix.

Vorzugsweise erfolgt das Einbringen der Kanäle durch Nadeln des jeweiligen Schichtelements. Auf diese Weise ist eine schnelle, maschinelle Bearbeitung möglich.The introduction of the channels preferably takes place by needling of the respective layer element. In this way, a fast, machining is possible.

Eine besonders bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bei der Herstellung von Fahrzeugkomponenten, in denen ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Sandwich-Bauteil als kinetische Energie aufnehmendes Crashelement des Fahrzeugs verwendet wird. Diese Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und die damit verbundene Verwendung eines erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils oder Sandwich-Halbzeugs kombinieren den Vorteil des Fahrzeug-Leichtbaus mit einer hochwirksamen Crash-Sicherheit.A particularly preferred application of the method according to the invention takes place in the production of vehicle components in which a sandwich component produced by the method according to the invention is used as the kinetic energy absorbing crash element of the vehicle. This application of the method according to the invention and the associated use of a sandwich component or sandwich semifinished product according to the invention combine the advantage of lightweight vehicle construction with a highly effective crash safety.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert.Preferred embodiments of the invention with additional design details and other advantages are described below with reference to the accompanying drawings and described.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es zeigt:It shows:

1 eine perspektivische Ansicht eines teilweise geschnittenen erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils und 1 a perspective view of a partially cut sandwich component according to the invention and

2 eine der Darstellung in 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils. 2 one of the illustration in 1 corresponding representation of an alternative embodiment of the sandwich component according to the invention.

DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELENPRESENTATION OF PREFERRED EMBODIMENTS

1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Sandwich-Bauteil 1 mit einem Schichtenaufbau 10 aus zwei faserverstärkten und eine Kunstharzmatrix aufweisenden Deckschichtelementen, einem ersten Deckschichtelement 12 und einem zweiten Deckschichtelement 16, zwischen denen sich ein aus Hartschaummaterial oder Weichholz (zum Beispiel Balsaholz) bestehendes Kernschichtelement 14 befindet. Die Deckschichtelemente 12, 16 bestehen beispielsweise aus einem Kohlefaser-Kunstharz-Verbundmaterial und werden bevorzugterweise als Faserhalbzeuge, zum Beispiel als mit Matrixwerkstoff (Kunstharz) vorimprägnierte Fasermatten, auf das Kernschichtenelement 14 aufgebracht. Die Konsistenz dieser auch als ”Prepregs” bezeichneten vorimprägnierten Fasermatten ist leicht klebrig, so dass die Deckschichtelemente 12, 16 an den voneinander abgewandten Seiten 14A, 14B des Kernschichtelements 14 haften. 1 shows a perspective view of a sandwich component 1 with a layer structure 10 of two fiber-reinforced and a resin matrix having cover layer elements, a first cover layer element 12 and a second cover layer element 16 between which there is a core layer element consisting of rigid foam material or softwood (for example balsa wood) 14 located. The cover layer elements 12 . 16 For example, consist of a carbon fiber-resin composite material and are preferably as semi-finished fiber products, for example, as with matrix material (resin) preimpregnated fiber mats, on the core layer element 14 applied. The consistency of these pre-impregnated fiber mats, also referred to as "prepregs", is slightly tacky, leaving the topsheet elements 12 . 16 on the sides facing away from each other 14A . 14B the core layer element 14 be liable.

Dieser Schichtenaufbau 10 aus dem ersten Deckschichtelement 12, dem Kernschichtelement 14 und dem zweiten Deckschichtelement 16 weist eine Vielzahl von Kanäle 2 bildenden Durchgangslöchern 20, 22 auf. Diese Durchgangslöcher 20, 22 durchdringen das erste Deckschichtelement 12, das Kernschichtelement 14 und das zweite Deckschichtelement 16 und münden einerseits in die Außenfläche 12' des ersten Deckschichtelements 12 und andererseits in die Außenfläche 16' des zweiten Deckschichtelements.This layer construction 10 from the first cover layer element 12 , the core layer element 14 and the second cover layer element 16 has a variety of channels 2 forming through holes 20 . 22 on. These through holes 20 . 22 penetrate the first cover layer element 12 , the core layer element 14 and the second cover layer element 16 and lead on the one hand into the outer surface 12 ' of the first cover layer element 12 and on the other hand into the outer surface 16 ' of the second cover layer element.

In 1 ist zu erkennen, dass die Durchgangsfächer 20 in einem ersten Bereich A des Sandwich-Bauteils 1 in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind. Auch in einem zweiten Bereich B des Sandwich-Bauteils 1 weisen die Durchgangslöcher 22 einen gleichen Abstand zueinander auf, wobei dieser Abstand jedoch größer ist als der Abstand zwischen den Durchgangslöchern 20 im Bereich A. Diese Verteilung der Durchgangslöcher 20, 22 bewirkt, dass die Fragmentierung im Bereich A mit dem kleineren Lochabstand schneller und wirksamer, also energieverzehrender, stattfindet als im Bereich B mit dem größeren Lochabstand. Dies zeigt, dass durch die Wahl des Lochabstandes das Fragmentierungsverhalten beeinflusst werden kann.In 1 it can be seen that the passageways 20 in a first region A of the sandwich component 1 are arranged at a uniform distance from each other. Also in a second area B of the sandwich component 1 have the through holes 22 an equal distance apart, but this distance is greater than the distance between the through holes 20 in area A. This distribution of through holes 20 . 22 causes the fragmentation in the area A with the smaller hole spacing faster and more effective, ie energy-consuming, takes place as in the area B with the larger hole spacing. This shows that the choice of the hole spacing can influence the fragmentation behavior.

Bei der in 2 dargestellten alternativen Ausführungsform sind die als Durchgangslöcher 20' ausgebildeten Kanäle 2' nur im Kernschichtelement 15 vorgesehen. Die beiden Deckschichtelemente 13, 17 sind geschlossen ausgebildet und decken die Durchgangslöcher 20' auf beiden voneinander abgewandten Seiten 15A, 15B des Kernschichtelements 15 ab und verschließen diese. Die verbesserte Fragmentierungswirkung ist bei dieser Ausführungsform auf das Kernschichtelement 15 beschränkt. Die geschlossenen Deckschichtelemente 13, 17 verhindern dabei ein Eintreten von Feuchtigkeit und Fremdkörpern in die Durchgangslöcher 20'. Daher kann dieser Ausführungsform beispielsweise für Bodenplatten von Fahrzeugen eingesetzt werden.At the in 2 illustrated alternative embodiment are as through holes 20 ' trained channels 2 ' only in the core layer element 15 intended. The two cover layer elements 13 . 17 are closed and cover the through holes 20 ' on both sides facing away from each other 15A . 15B the core layer element 15 off and close this. The improved fragmentation effect in this embodiment is on the core layer element 15 limited. The closed cover layer elements 13 . 17 prevent the entry of moisture and foreign bodies in the through holes 20 ' , Therefore, this embodiment can be used, for example, for floor panels of vehicles.

Die erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteile und Sandwich-Halbzeuge können zusätzlich den Schichtenaufbau 10' quer durchdringende Zugkraft-Übertragungselemente aufweisen, die Zugkräfte zwischen den beiden Deckschichtelementen 13, 17 übertragen können, wie dies in der parallelen Patentanmeldung des Anmelders (Anmelder-Aktenzeichen 28350) beschrieben ist.The sandwich components and sandwich semifinished products according to the invention can additionally have the layer structure 10 ' have transversely penetrating tensile force transmission elements, the tensile forces between the two cover layer elements 13 . 17 as described in Applicants' co-pending patent application (Applicant's Serial Number 28350).

Die Erfindung ist nicht auf den gezeigten Schichtenaufbau beschränkt. So können an Stelle des einen Kernschichtelements auch mehrere Kernschichtelemente vorgesehen sein, zwischen denen jeweils ein Zwischenschichtelement angeordnet ist, welches vorzugsweise den Deckschichtelementen entspricht. Die Zugkraft-Übertragungselemente erstrecken sich dann ebenfalls durch den gesamten Schichtenaufbau.The invention is not limited to the layer structure shown. Thus, instead of one core layer element, it is also possible to provide a plurality of core layer elements, between each of which an intermediate layer element is arranged, which preferably corresponds to the cover layer elements. The tensile force transmission elements then also extend through the entire layer structure.

Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.The invention is not limited to the above embodiment, which merely serves to generally explain the essence of the invention. Within the scope of protection, the device according to the invention may also assume other than the above-described embodiments. In this case, the device may in particular have features that represent a combination of the respective individual features of the claims.

Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.Reference signs in the claims, the description and the drawings are only for the better understanding of the invention and are not intended to limit the scope.

Claims (10)

Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug mit einem Schichtenaufbau (10; 10') aus zumindest zwei faserverstärkten und eine Kunstharzmatrix aufweisenden Deckschichtelementen (12, 16; 13, 17) und zumindest einem zwischen zwei benachbarten Deckschichtelementen (12, 16; 13, 17) vorgesehenen Kernschichtelement (14; 15), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Deckschichtelemente (12, 16; 13, 17) und/oder das zumindest eine Kernschichtelement (14; 15) Kanäle (2; 2') aufweist, die das jeweilige Deckschichtelement (12, 16; 13, 17) und/oder das Kernschichtelement (14; 15) quer durchdringen.Sandwich component or sandwich semifinished product with a layer structure ( 10 ; 10 ' ) of at least two fiber-reinforced and a resin matrix having cover layer elements ( 12 . 16 ; 13 . 17 ) and at least one between two adjacent cover layer elements ( 12 . 16 ; 13 . 17 ) core layer element ( 14 ; 15 ), characterized in that at least one of the cover layer elements ( 12 . 16 ; 13 . 17 ) and / or the at least one core layer element ( 14 ; 15 ) Channels ( 2 ; 2 ' ), which the respective cover layer element ( 12 . 16 ; 13 . 17 ) and / or the core layer element ( 14 ; 15 ) penetrate across. Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichtelemente (12, 16; 13, 17) Kohlefasern aufweisen, die im fertigen Zustand des Sandwich-Bauteils oder Sandwich-Halbzeugs in die jeweilige Kunstharzmatrix eingebettet sind.Sandwich component or sandwich semifinished product according to claim 1, characterized in that the cover layer elements ( 12 . 16 ; 13 . 17 ) Comprise carbon fibers which are embedded in the finished state of the sandwich component or sandwich semifinished product in the respective resin matrix. Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernschichtelement (14; 15) aus einem Hartschaummaterial oder aus einem Weichholz, vorzugsweise Balsaholz, besteht oder solches aufweist.Sandwich component or sandwich semifinished product according to one of the preceding claims, characterized in that the core layer element ( 14 ; 15 ) consists of a rigid foam material or a softwood, preferably balsa wood, or has such. Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug nach einem der vorliergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (2; 2') von Durchgangslöchern (20, 22; 20'), vorzugsweise Durchgangsbohrungen, gebildet sind, die das jeweilige Deckschichtelement (12, 16; 13, 17) beziehungsweise Kernschichtelement (14; 15) durchdringen.Sandwich component or sandwich semifinished product according to one of the preceding claims, characterized in that the channels ( 2 ; 2 ' ) of through holes ( 20 . 22 ; 20 ' ), preferably through-holes, are formed, which cover the respective cover layer element ( 12 . 16 ; 13 . 17 ) or core layer element ( 14 ; 15 penetrate). Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (2') nur im Kernschichtelement (15) ausgebildet sind und dass die Öffnungen der Kanäle (2') vom jeweiligen Deckschichtelement (13, 17) abgedeckt sind.Sandwich component or sandwich semifinished product according to one of the preceding claims, characterized in that the channels ( 2 ' ) only in the core layer element ( 15 ) are formed and that the openings of the channels ( 2 ' ) of the respective cover layer element ( 13 . 17 ) are covered. Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (2) im Kernschichtelement (14) und in zumindest einem der Deckschichtelemente (12, 16), vorzugsweise in beiden Deckschichtelementen (12, 16), ausgebildet sind.Sandwich component or sandwich semi-finished product according to one of claims 1 to 4, characterized in that the channels ( 2 ) in the core layer element ( 14 ) and in at least one of the cover layer elements ( 12 . 16 ), preferably in both outer layer elements ( 12 . 16 ), are formed. Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (2; 2') zumindest in einem Bereich des Sandwich-Bauteils (1; 1') oder Sandwich-Halbzeugs in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind.Sandwich component or sandwich semifinished product according to one of the preceding claims, characterized in that the channels ( 2 ; 2 ' ) at least in a region of the sandwich component ( 1 ; 1' ) or sandwich semifinished product are arranged at a uniform distance from each other. Verfahren zur Herstellung eines Sandwich-Bauteils oder Sandwich-Halbzeugs, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte – Bereitstellen eines Schichtenaufbaus (10; 10') aus zumindest einem Kernschichtelement (14; 15) und zumindest zwei Deckschichtelementen (12, 16; 13, 17), die Fasern, insbesondere Kohlefasern, und eine Kunstharzmatrix aufweisen und die auf zwei voneinander abgewandten Seiten (14A, 14B; 15A, 15B) des Kernschichtelements (14; 15) angeordnet sind oder werden; – Einbringen von Kanälen (2; 2') in zumindest eines der Deckschichtelemente (12, 16) und/oder in das zumindest eine Kernschichtelement (14; 15), die das betreffende Deckschichtelement (12, 16) beziehungsweise das Kernschichtelement (14; 15) quer durchdringen, vor oder nach der Bildung des Schichtenaufbaus (10; 10') und vor oder nach dem Vernetzen und Aushärten der jeweiligen Kunstharzmatrix.Method for producing a sandwich component or sandwich semifinished product, in particular according to one of the preceding claims, characterized by the steps - providing a layer structure ( 10 ; 10 ' ) of at least one core layer element ( 14 ; 15 ) and at least two cover layer elements ( 12 . 16 ; 13 . 17 ), the fibers, in particular carbon fibers, and a synthetic resin matrix and on two opposite sides ( 14A . 14B ; 15A . 15B ) of the core layer element ( 14 ; 15 ) are or are arranged; - introducing channels ( 2 ; 2 ' ) in at least one of the cover layer elements ( 12 . 16 ) and / or in the at least one core layer element ( 14 ; 15 ), which the relevant cover layer element ( 12 . 16 ) or the core layer element ( 14 ; 15 ) penetrate transversely, before or after the formation of the layer structure ( 10 ; 10 ' ) and before or after crosslinking and curing of the respective resin matrix. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Kanäle (2; 2') durch Nadeln des betreffenden Schichtelements erfolgt.Method according to claim 8, characterized in that the introduction of the channels ( 2 ; 2 ' ) by needling of the relevant layer element. Fahrzeugkomponente mit zumindest einem Sandwich-Bauteil (1; 1'), das nach einem Verfahren gemäß Anspruche 8 oder 9 hergestellt ist, zur Verwendung als kinetische Energie aufnehmendes Crashelement in dem Fahrzeug.Vehicle component with at least one sandwich component ( 1 ; 1' ) made by a method according to claim 8 or 9 for use as a kinetic energy absorbing crash element in the vehicle.
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DE102016204624A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Composite sandwich component for use as a loading floor or parcel shelf of a motor vehicle

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CH681971A5 (en) * 1991-03-26 1993-06-30 Bucher Heinrich Fa Composite material with embedded reinforcement for energy absorbing component - comprises one or more thermoplastic layers and reinforcing metal layer with perforations or grooves, gives easy prod. shaping and optimum absorption
DE10128054A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-12 Inst Konstruktion Und Verbundb Multi-layer bonded board, has a number of passage openings through it, with unbroken reinforcement fibers compressed together to pass around the openings without interruption and with no weak points

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