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Die Erfindung betrifft ein Erzeugnis mit wenigstens einem Webwerk in Form eines Halbzeuges aus mit einem Reaktionsharz behafteten Fasersträngen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Erzeugnis mit wenigstens einem zu einem Karosserie- und/oder Gehäuseteil verpressten Webwerk aus mit einem Reaktionsharz behafteten Fasersträngen.
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Bekannte Erzeugnisse sind als sogenannte Prepregs bezeichnete textile Halbzeuge oder daraus verpresste Fertigerzeugnisse wie hochfeste Platten- und Formteile, deren Formbeständigkeit durch Aushärtung des den Fasersträngen anhaftenden Reaktionsharzes erreicht ist. Das Aushärten des Reaktionsharzes erfolgt regelmäßig durch Aufbau eines für die Verpressung erforderlichen Umformdruckes sowie durch Zuführung von thermischer Energie. Die Webwerke können ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Bei den bekannten Erzeugnissen eingesetzte Faserstränge sind aus Glas, Basalt, Kohlenstoff oder aus Aramiden hergestellt. Im Falle der Prepregs bildet das den Fasersträngen anhaftende Reaktionsharz eine Art Vorimprägnierung der Faserstränge aus. Im Falle der Fertigerzeugnisse bildet das den Fasersträngen anhaftende Reaktionsharz eine Art Vergussmasse aus. Auch wenn sich mit den bekannten Erzeugnissen große Gewichtseinsparungen erreichen lassen, hinsichtlich ihrer Festigkeitswerte stehen sie metallischen Lösungen insbesondere wegen ihrer geringen Bruchdehnung um einiges nach. Das hat maßgeblich bei großen Platten- und Gehäuseteilen den Nachteil, dass es bei mechanischer Gewalteinwirkung regelmäßig zu großflächigen Zerstörungen mit sofortigem Bauteilversagen kommt.
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Ein in der Gattungsbezeichnung genanntes Webwerk ist in der Weberei als solches vorbekannt. Beispielsweise bei der Herstellung von Papiermaschinensieben wird so in der
DE 697 31 391 T2 und auch in der
DE 21 26 995 A vorgegangen. Die
DE 697 31 391 T2 verwendet dabei Garne aus Polyesterharz.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Erzeugnisse der eingangs genannten Gattungen aufzuzeigen, welche zur Ausbildung sicherheitsrelevanter Bauteile besonders geeignet sind.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Erzeugnis mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 oder 2 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse zeichnen sich jeweils dadurch aus, dass das Webwerk in seiner Webebene verlaufende Schwächungslinien aufweist. Mit den Schwächungslinien sind Sollbruchstellen ausgebildet, die bei einer möglichen Gewalteinwirkung, beispielsweise durch Einbruchwerkzeuge, Geschosse oder Sprengsätze hervorgerufen, lediglich zu partiellen Beschädigungen und damit vorteilhaft nicht zu einem völligen Bauteilversagen führen. Die Schwächungslinien verlaufen vorzugsweise in einem Raster. Es liegt jedoch durchaus im Rahmen der Erfindung, mit den Schwächungslinien solitäre Schwachstellen auszubilden, die an spezielle Anforderungsprofile angepasst sind. Damit ermöglichen die Schwächungslinien die Begrenzung eines sich bei einer Gewalteinwirkung auf das erfindungsgemäße Erzeugnis einstellenden Zerstörungsausmaßes, so dass der Widerstand gegen ein vollständiges Bauteilversagen vorteilhaft erhöht ist.
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Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung sind mit den Fasersträngen einzelne Faserringe ausgebildet, wobei die Faserringe in der Webebene zu Gewebehüllen mit einander verwoben sind, die Gewebehüllen über Verbindungen zu dem Webwerk zusammengesetzt sind und die Schwächungslinien mit den Verbindungen ausgebildet sind. Vorzugsweise weisen die Faserringe Faserstränge mit einander überlappenden Faserenden auf. Die Überlappungen können sich über das Vielfache des Ringumfanges erstrecken, so dass mit den Fasersträngen eines jeden Faserringes eine Faserwicklung ausgebildet ist. Eine solche Faserwicklung ermöglicht die Ausbildung eines beliebig starken Faserringes aus nur einer einzigen Faser. In einem solchen Fall wäre dann mit der einzigen Faser de facto ein ganzer Faserstrang ausgebildet, dessen Faseranzahl der Windungszahl der Faserwicklung entspräche.
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Die Gewebehüllen weisen jeweils genau zwei deckungsgleich übereinander angeordnete Gewebelagen auf, wobei die randseitig aus einer der Gewebelagen austretenden Strangenden mit den randseitig aus der jeweils anderen Gewebelage austretenden Strangenden zu den Faserringen miteinander verbunden sind. Die aus einzelnen Faserringen zusammengesetzten Gewebehüllen weisen entweder quadratische oder in Endlossträngen verlaufende Gewebeflächen auf. In Endlossträngen verlaufende Gewebeflächen werden dann ausgebildet, wenn die in ein und derselben Gewebehülle parallel zueinander verlaufenden Faserringe sämtlichst jeweils einen einseitig fortlaufenden Versatz von der Breite eines Faserringes aufweisen. Quadratische Gewebeflächen werden hingegen ausgebildet, wenn die in ein und derselben Gewebehülle parallel zueinander verlaufenden Faserringe einen wechselseitig fortlaufenden Versatz aufweisen. Bei dieser Anordnung ist die Anzahl der in ein und derselben Gewebehülle nebeneinander angeordneten Faserringe durch die Größe der in derselben Bindung querverlaufenden Faserringe begrenzt. Das aus einzelnen Gewebehüllen zusammengesetzte Webwerk ist lediglich vorzugsweise ein flexibles Flächengebilde in Form eines Halbzeuges. Es liegt durchaus im Rahmen der Erfindung, die Gewebehüllen zu dreidimensionalen Webwerken zusammenzusetzen, um diese dann zu Karosserie- und/oder Gehäuseteilen verpressen zu können. Die die Schwächungslinien ausbildenden Verbindungen sind schwächer ausgeführt als die im Gewebeverbund der Gewebehüllen hergestellten Verbindungen. Die schwächere Ausführung kann sowohl stofflich, beispielsweise über die Auswahl eines Werkstoffes mit anderen Festigkeitswerten, als auch konstruktiv, beispielsweise über die Auswahl einer Verbindungsart mit reduziertem Kraftübertragungsvermögen, hergestellt sein.
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Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung sind mit den Faserringen die Gewebehüllen randseitig begrenzende Anschlussschlaufen ausgebildet. Die Anschlussschlaufen sind durch die endseitigen Faltungen der in der Webebene zusammengelegten Faserringe geschaffen und bilden diejenigen Verbindungsbereiche aus, mit denen die beiden aufeinanderliegenden gewebelagen über ihre randseitig austretenden Strangenden zu den Gewebehüllen miteinander verbunden sind. Zur Ausbildung der Schwächungslinien sind nicht alle Anschlussschlaufen an der Ausbildung der Verbindungen beteiligt. Vorzugsweise weist jedoch jeder Faserring zumindest eine an der Ausbildung der Verbindungen beteiligte Anschlussschlaufe auf.
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Im Falle von Gewebehüllen mit quadratischen Gewebeflächen ist vorgesehen, dass mit den Anschlussschlaufen zwischen den Gewebehüllen ausgebildete Verzahnungen hergestellt sind, dass die Verzahnungen die Anschlussschlaufen durchlaufende Verbindungsriegel aufweisen, und dass die zwischen den Gewebehüllen ausgebildeten Verbindungen wenigstens mit den Verbindungsriegeln hergestellt sind. Zur Anordnung dieser Verbindungsriegel im Webwerk sind die in den Gewebehüllen parallel zueinander verlaufenden Faserringe im wechselseitigen Versatz zueinander angeordnet, so dass zwischen den an den Verbindungen beteiligten Anschlussschlaufen keine Zahnzwischenräume, sondern Zahnlücken ausgebildet sind. Diese Zahnlücken ermöglichen vorteilhaft die Ausbildung überlappungsfreier Verbindungen und damit die Herstellung des erfindungsgemäßen Erzeugnisses mit maximal wenigen und kleinvolumigen Lufteinschlüssen. In diesem Fall bilden die mit den Verbindungsriegeln hergestellten Verbindungen die in dem Webwerk verlaufenden Schwächungslinien aus.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verbindungsriegel zu Faserringen zusammengefaltete Faserstränge. Auf diese Weise weist das mit den Schwächungslinien versehene Webwerk einen maximal homogenen Gewebeaufbau auf. Vorzugsweise sind die zu den Verbindungsriegeln ausgebildeten Faserringe und die zu den Gewebehüllen miteinander verwobenen Faserringe gleich ausgebildet. Grundsätzlich ist es jedoch ebenso möglich, die Verbindungsriegel mit ungefalteten Fasersträngen auszubilden.
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Im Falle der Ausbildung von Gewebehüllen mit in Endlossträngen verlaufenden Gewebeflächen ist vorgesehen, dass mit den Anschlussschlaufen Reißverschlüsse ausgebildet sind, und dass die zwischen den Gewebehüllen ausgebildeten Verbindungen wenigstens mit den Reißverschlüssen hergestellt sind. Zur Ausbildung der Reißverschlüsse sind die in den Gewebehüllen parallel zueinander verlaufenden Faserringe in einem einseitig fortlaufenden Versatz zueinander angeordnet, so dass die an den Verbindungen beteiligten Anschlussschlaufen einander wechselseitig aufnehmen. Das heißt, dass mit den Gewebeschlaufen randseitig der Gewebehüllen verlaufende Reihen ausgebildet sind, in denen aufnehmende Gewebeschlaufen und aufgenommene Gewebeschlaufen einander abwechseln.
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Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung weisen die Faserstränge in den Schwächungslinien ausgebildete Trennstellen auf. Derartige Trennstellen können die Faserstränge gänzlich oder auch nur teilweise durchtrennen.
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Das Reaktionsharz ist vorzugsweise ein Epoxidharz, welches bei den bekannten Prepregs Anwendung findet. Lässt ein für das erfindungsgemäße Erzeugnis vorgesehener Anwendungsbereich eine hohe Schlagbeanspruchung erwarten, kann das Reaktionsharz auch ein Vinylesterharz sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- 1a: eine Draufsicht auf ein Webwerk für ein erfindungsgemäßes Erzeugnis in einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 1b: eine Draufsicht auf ein Webwerk für ein erfindungsgemäßes Erzeugnis in einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 2: eine Draufsicht auf ein Webwerk für das erfindungsgemäße Erzeugnis in einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 3: eine Draufsicht auf eine Gewebehülle für das Webwerk gemäß 2; und
- 4: eine Seitenansicht der Gewebehülle gemäß 3.
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Die 1a und 1b zeigen jeweils eine Draufsicht auf ein Webwerk für ein erfindungsgemäßes Erzeugnis aus mit einem Reaktionsharz behafteten Fasersträngen. Mit den Fasersträngen sind Faserringe 1, 2, 3, 4 ausgebildet, die in einer Webebene, die der Zeichnungsebene entspricht, zu zwei schlauchförmigen Gewebehüllen 5, 6 miteinander verbunden sind. Die Gewebehüllen 5, 6 sind über eine als Schwächungslinie 7a, 7b ausgebildete Verbindung zu dem Webwerk zusammengesetzt. Durch Zusammenfalten ihrer Faserringe 1 bis 4 sind die beiden Gewebehüllen 5, 6 randseitig begrenzende Anschlussschlaufen 8, 9, 10, 11 ausgebildet. Mit diesen Anschlussschlaufen 8 bis 11 ist schließlich gemäß 1a ein Reißverschluss mit abwechselnd ineinandergreifenden Anschlussschlaufen 8, 9, 10, 11 ausgebildet, so dass die zwischen den Gewebehüllen 5, 6 ausgebildete Schwächungslinie 7a mit dem Reißverschluss hergestellt ist. Gemäß 1b ist mit den Anschlussschlaufen 8, 9, 10, 11 ein Steckverschluss mit gleichgerichtet ineinandergreifenden Anschlussschlaufen 8, 9, 10, 11 ausgebildet, so dass die zwischen den Gewebehüllen 5, 6 ausgebildete Schwächungslinie 7b hier mit dem Steckverschluss hergestellt ist. Die in ein und derselben Gewebehülle 5 bzw. 6 parallel zueinander verlaufenden Faserringe 1, 2, 3 bzw. 4 weisen jeweils einen einseitig fortlaufenden Versatz von der Breite eines Faserringes 1 bis 4 zueinander auf, so dass die Gewebehüllen 5, 6 in Endlossträngen verlaufende Gewebeflächen haben.
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Die 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Webwerk für das erfindungsgemäße Erzeugnis in einem dritten Ausführungsbeispiel. Darin besteht das Webwerk ebenfalls aus mit einem Reaktionsharz behafteten Fasersträngen. Mit den Fasersträngen sind auch hier gleiche Faserringe 1, 2, 3, 4 ausgebildet, die in der Webebene zu sechs quadratischen Gewebehüllen 12, 13 miteinander verwoben sind. Die Gewebehüllen 12, 13 sind hier rasterartig über als Schwächungslinien 14, 15 ausgebildete Verbindungen zu dem Webwerk zusammengesetzt. Durch Zusammenfalten ihrer Faserringe 1 bis 4 sind auch in diesem Ausführungsbeispiel die Gewebehüllen 12, 13 randseitig begrenzende Anschlussschlaufen 8, 9, 10, 11 ausgebildet. Mit diesen Anschlussschlaufen 8 bis 11 sind schließlich zwischen den Gewebehüllen 12, 13 ausgebildete Verzahnungen hergestellt und in den Verzahnungen die Anschlussschlaufen 8 bis 11 durchlaufende Verbindungsriegel 16, 17 angeordnet, wobei die zwischen den sechs Gewebehüllen 12, 13 ausgebildeten Schwächungslinien 14, 15 mit genau diesen Verbindungsriegeln 16, 17 hergestellt sind. Die in ein und derselben Gewebehülle 12 bzw. 13 parallel zueinander verlaufenden Fasserringe 1, 2 3 bzw. 4 weisen jeweils einen wechselseitigen Versatz von der Breite eines der Verbindungsriegel 16 bzw. 17 zueinander auf, so dass die Gewebehüllen 12, 13 quadratische Gewebeflächen haben.
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Die 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Gewebehülle 12 für das erfindungsgemäße Webwerk gemäß 2. In diesem Ausführungsbeispiel sind in der Gewebehülle 12 jeweils parallel zueinander verlaufende Faserringe 1, 2 im wechselseitigen Versatz zueinander angeordnet, so dass die Gewebehülle 12 zwei deckungsgleich aufeinanderliegende Gewebeflächen aufweist.
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Die 4 zeigt schließlich eine Seitenansicht der Gewebehülle 12 gemäß 3. Diese Ansicht veranschaulicht, dass die Gewebehülle genau zwei deckungsgleich aufeinander angeordnete Gewebelagen 18, 19 aufweist, wobei die randseitig aus der Gewebelage 18 austretenden Strangenden 20, 21 mit den randseitig aus der anderen Gewebelage 19 austretenden Strangenden 22, 23 zu den Faserringen 1, 2 miteinander verbunden sind.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
