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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kabinenstrukturbauteil, ein Verfahren zum Herstellen eines Kabinenstrukturbauteils, eine Kabinenanordnung mit einem solchen Kabinenstrukturbauteil sowie ein Verkehrsmittel mit einer solchen Kabinenanordnung.
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HINTERGRUND
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Obwohl auf beliebige Verkehrsmittel anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik im Folgenden in Bezug auf ein Luft- oder Raumfahrzeug näher erläutert.
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Bei Strukturbauteilen für Kabinen, beispielsweise bei den eine Kabinenwand bildenden Verkleidungselementen, kommen oftmals Faserverbundwerkstoffe in Sandwichbauweise zum Einsatz. Diese zeichnen sich durch eine hohe Steifigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht aus. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 100 07 373 C1 ein entsprechendes Sandwichbauteil.
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In einer Kabinenanordnung für ein Luft- oder Raumfahrzeug besteht ein klassischer Wandaufbau einer Kabinenanordnung aus der eine äußere Hülle bildenden Primärstruktur des Flugzeugs, den Verkleidungselementen in Sandwichbauweise und einer zwischen der Primärstruktur und den Verkleidungselementen angeordneten Isolierungsschicht, welche üblicherweise mit einer Glaswollen-Isolierung gebildet ist. Die Glaswollen-Isolierung erfüllt dabei unter anderem thermische Aufgaben, insbesondere um den Komfort für Passagiere in der Kabine zu erhöhen. Beispielsweise bewirkt die Glaswollen-Isolierung, dass Wärme länger in der Flugzeugkabine gespeichert werden kann und die Flugzeugkabine gegen die in der Reiseflughöhe vorliegende kalte Umgebung isoliert ist.
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Üblicherweise wird zudem ein gewisser seitlicher Abstand zwischen Verkleidungselementen und einem Passagiersitz vorgesehen, um einen direkten Kontakt des Passagiers mit der kälteren Kabinenwand bzw. dem Verkleidungselement zu vermeiden und so den Komfort zu erhöhen.
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Die Druckschrift
DE 10 2015 005 945 B3 beschreibt ein Bodenelement für ein Flugzeug mit einem Trägerelement und einer Mehrzahl an dem Trägerelement angeordnete Kaltleiter zum Beheizen des Bodenelements.
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Die Druckschrift
DE 199 18 736 C2 beschreibt ein Plattenbauteil, insbesondere für eine Fußbodenplatte in einem Flugzeug, welches im Wesentlichen aus mehreren Schichten aufgebaut ist und zumindest einen Wabenkern und mindestens eine untere und mindestens eine obere Deckschicht aufweist.
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Die Druckschrift
DE 11 2005 000 939 T5 beschreibt einen Herstellungsartikel mit einem Träger, der eine Fläche aufweist, und einem Heizelement, das die Fläche des Trägers überdeckt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kabinenstrukturbauteil für ein oder in einem Verkehrsmittel anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kabinenstrukturbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 oder 9 und/oder durch eine Kabinenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 und/oder durch ein Verkehrsmittel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
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Demgemäß ist vorgesehen:
- – ein Kabinenstrukturbauteil für ein Verkehrsmittel, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit einer Sandwichstruktur, welche einen Kern und eine erste Deckschicht aufweist, wobei die erste Deckschicht mit einem Heizleiter versehen ist, der zum Beheizen einer mit dem Kabinenstrukturbauteil herstellbaren Kabinenwand angeordnet und ausgelegt ist.
- – ein Verfahren zum Herstellen eines Kabinenstrukturbauteils, insbesondere eines erfindungsgemäßen Kabinenstrukturbauteils, mit den folgenden Verfahrensschritten: Bereitstellen eines für eine Sandwichstruktur geeigneten Kerns und einer ersten Deckschicht; Aufbringen der ersten Deckschicht auf den Kern zur Ausbildung einer Sandwichstruktur; Aufbringen eines Heizleiters auf eine dem Kern abgewandte Außenseite der ersten Deckschicht; und Aufbringen einer den Heizleiter isolierenden Isolationsschicht auf die dem Kern abgewandte Außenseite der ersten Deckschicht.
- – ein Verfahren zum Herstellen eines Kabinenstrukturbauteils, insbesondere eines erfindungsgemäßen Kabinenstrukturbauteils, mit den folgenden Verfahrensschritten: Bereitstellen eines für eine Sandwichstruktur geeigneten Kerns und einer ersten Deckschicht; Versehen der ersten Deckschicht mit einem Heizleiter; und Aufbringen der mit dem Heizleiter versehenen ersten Deckschicht auf den Kern.
- – eine Kabinenanordnung für ein Verkehrsmittel, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, wobei die Kabinenanordnung ein erfindungsgemäßes und/oder ein nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Kabinenstrukturbauteil aufweist, und wobei das Kabinenstrukturbauteil eine Kabinenwand bildet.
- – ein Transportmittel, insbesondere Luft- oder Raumfahrzeug, mit einer Kabine, welche eine erfindungsgemäße Kabinenanordnung aufweist.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, zur Verbesserung des Komforts und der Platzausnutzung in einer Kabine die kabinenseitige Deckschicht eines Kabinenstrukturbauteils, mit welchen eine Kabinenwand herstellbar bzw. gebildet ist, mit Heizleitern zum Beheizen der Kabinenwand zu versehen.
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Ein auf diese Weise in ein Kabinenstrukturbauteil integrierter Heizleiter kann dementsprechend als aktives Heizelement eingesetzt werden und insbesondere überall dort im Verkehrswesen zum Einsatz kommen, wo Sandwichverbunde aus Faserverbundwerkstoffen als Verkleidungselement eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz in Gebieten, wo durch die äußeren klimatischen Bedingungen und entsprechende Kältebrücken Diskomfort im Bereich der Verkleidungselemente durch kalte Oberflächen auftritt. Die applizierten oder integrierten Heizleiter sorgen dafür, dass die ansonsten kalte Oberfläche der Kabinenwand aufgeheizt wird. Insbesondere wird auf diese Weise bei im Bereich der Kabinenwand positionierten Passagiersitzen das sogenannte Phänomen der „kalten Schulter” vermieden, welches ansonsten bei Passagieren durch die kalten Oberflächen bei im Bereich der Kabinenwand positionierten Passagiersitzen auftreten kann. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß vorteilhaft der Reisekomfort gesteigert.
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Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Lösung aufgrund der geringen Umgebungstemperatur von in Reiseflughöhe ungefähr –50°C in der Luftfahrt einsetzbar. Die geringe Umgebungstemperatur in Reiseflughöhe sorgt dafür, dass sich die an der Primärstruktur des Flugzeuges anliegenden Komponenten, wie beispielsweise die mit Sandwichelementen gebildeten Kabinenwände der Flugzeugkabine, abkühlen. Die Kabinenwände strahlen dabei die Kälte auch umgebungsnah ab. Dadurch möglicher Diskomfort, insbesondere in Form einer sogenannten „kalten Schulter”, wird erfindungsgemäß vermieden.
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Speziell zur kälteren Jahreszeit ist dies in gleicher Weise auch auf andere Verkehrsmittel, beispielsweise den Schienenverkehr, übertragbar.
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Überdies ist es erfindungsgemäß nicht notwendig, einen vergrößerten Abstand zwischen Kabinenwand und Passagiersitz vorzusehen. Auf diese Weise kann der in der Kabine zur Verfügung stehende Platz optimal zur Bestuhlung ausgenutzt werden. Insbesondere können so vorteilhaft mehr Passagiersitze innerhalb der Kabine angeordnet werden und so beispielsweise eine maximale Besetzung bzw. Sitzauslegung effektiv ausgeschöpft werden. Somit wird die Wirtschaftlichkeit des Verkehrsmittels erhöht.
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Weiterhin vorteilhaft kann erfindungsgemäß durch die Anwesenheit der Heizleiter auch die Dicke einer Isolierungsschicht zwischen der Primärstruktur und dem Kabinenstrukturteil, beispielsweise die notwendige Menge einer Glaswollen-Isolierung, reduziert werden. Insbesondere können die auf die Sandwichstruktur applizierten Heizleiter die thermischen Aufgaben der Glaswollen-Isolierung teilweise übernehmen. Vorteilhaft wird auf diese Weise ein geringerer Bauraum für die Isolierung benötigt. Ferner kann so vorteilhaft das Gewicht der Isolierung teilweise eingespart werden. Somit trägt die Erfindung zu einem geringeren Gewicht eines Verkehrsmittels bei, was den Energieverbrauch senkt.
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Zur Herstellung kann entweder die erste Deckschicht auf den Kern und anschließend der Heizleiter auf die Deckschicht aufgebracht werden. Alternativ kann aber die erste Deckschicht auch bereits wenn sie noch als Halbzeug vorliegt mit einem Heizleiter versehen werden und erst dann, d. h. gemeinsam mit dem Heizleiter, auf den Kern aufgebracht werden.
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Zum Aufbringen des Heizleiters auf die erste Deckschicht bzw. zum Versehen der ersten Deckschicht mit einem Heizleiter existieren vielfältige Möglichkeiten.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
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Gemäß einer Ausführungsform des Kabinenstrukturbauteils ist der Heizleiter als Kaltleiterelement ausgebildet. Insbesondere ist der Heizleiter dabei zum selbstregulierenden Beheizen der Kabinenwand ausgelegt. Da eine Kabinentemperatur in aller Regel in etwa konstant sein soll, kann der Kaltleiter, insbesondere durch seine chemische Zusammensetzung, von Anfang an auf eine vorbestimmte Temperatur selbstregulierend ausgelegt sein. Somit ist vorteilhaft keine externe Regelung der Heizleistung notwendig. Ferner ist vorteilhaft auch keine Kontrolleinheit oder Sicherung notwendig, welche bei Standardanwendungen von Heizleitern üblicherweise ein Durchbrennen verhindert.
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Bei einer Ausführungsform können als aufgedruckte Kaltleiter sogenannte PTC-Tinten (PTC: Positive Temperature Coefficient) eingesetzt werden. Derartige Tinten weisen einen positiven Temperaturkoeffizienten auf und sind somit bei der Anwendung als Heizleiter selbstregulierend. Deren Temperatur überschreitet daher im Betrieb eine durch die Auslegung bzw. Stoffauswahl vorbestimmte Grenze nicht. Ein Durchbrennen des Heizleiters ist ausgeschlossen. Dies ist unter Sicherheitsaspekten besonders vorteilhaft, vor allem in der Luftfahrt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Heizleiter auf einer inneren Seite der ersten Deckschicht, welche dem Kern zugewandt ist, vorgesehen. Vorteilhaft ist somit keinerlei zusätzliche Isolierung notwendig, da der Heizleiter durch die äußere Deckschicht bereits nach außen isoliert ist.
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Alternativ oder zusätzlich ist der Heizleiter bei einer Ausführungsform auf einer äußere Seite der ersten Deckschicht, welche von dem Kern abgewandt ist, vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass der Heizleiter auf das fertige Sandwichelement in einfacher Weise außen aufgebracht werden kann. Somit ist eine einfache Herstellung ermöglicht. In diesem Fall wird bevorzugt eine den Heizleiter nach außen isolierende Isolierungsschicht vorgesehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Heizleiter auf die erste Deckschicht aufgedruckt. Vorteilhaft kann dabei die verwendete Drucktechnologie angepasst an die benötigte Heizleistung sowie an die Werkstoffeigenschaften der ersten Decksicht eingesetzt werden. Relevante Eigenschaften der ersten Deckschicht können beispielsweise die Rauheit bzw. Oberflächentopologie, die dielektrischen Eigenschaften, die Feuchtigkeitsaufnahme und/oder die Wärmeausdehnung des Werkstoffs sein. Vorteilhaft ist bei aufgedruckten Heizleitern auch die Geometrie des Heizleiters flexibel anpassbar. Insgesamt ist somit ein sehr flexibler Herstellungsprozess zur Herstellung des Heizleiters ermöglicht.
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Bei einer Ausführungsform ist es auch möglich, die Eigenschaften der ersten Deckschicht, beispielsweise durch Optimierung eines in der ersten Deckschicht enthaltenen Harzsystems, gezielt an die Anforderungen der jeweils eingesetzten Drucktechnologie zur Herstellung der Heizleiter anzupassen. Als einsetzbare Drucktechnologie kommen beispielsweise Tintendruckverfahren, wie „Drop-on-Demand” oder „Aerosol-Jet-Druck” infrage.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Heizleiter in die erste Deckschicht integriert vorgesehen. Dabei sind unterschiedlichste Arten der Integration denkbar. Beispielsweise können die Heizleiter in Form von Heizdrähten in die obere Decksicht integriert werden. Vorteilhaft kann somit eine vorgefertigte erste Deckschicht mit bereits integriertem Heizleiter bereitgestellt werden, sodass bei der Herstellung der Sandwichstruktur der Heizleiter bereits integriert vorgesehen ist. Vorteilhaft sind dabei keine nachgelagerten Schritte zum Aufbringen des Heizleiters mehr notwendig. Auch eine zusätzliche Isolation ist in der Regel vorteilhaft nicht mehr nötig.
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Ein Heizleiter kann auf verschiedenste Weise integriert vorgesehen sein. Denkbar ist beispielsweise im Falle eines Faserverbundwerkstoffes der ersten Deckschicht den Heizleiter bereits in eine Faserschicht oder ein Fasergewebe mit einzufügen oder ihn darauf aufzubringen und anschließend eine Harzinfusion vorzunehmen. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine nachträgliche Integration denkbar.
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Gemäß einer Ausführungsform enthält die erste Deckschicht ein Polymer, in welches der Heizleiter eingegossen oder einlaminiert vorgesehen ist. Vorteilhaft ist der Heizleiter auf diese Weise direkt durch die anliegende Polymerschicht nach außen isoliert. Von einer zusätzlichen Isolierung des Heizleiters kann somit abgesehen werden bzw. braucht darauf keine besondere Rücksicht genommen zu werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Heizleiter auf die erste Deckschicht aufgeklebt vorgesehen. Insbesondere kann auf diese Weise der Heizleiter besonders einfach aufgebracht werden, beispielsweise in Form eines auf einem Trägermaterial vorgefertigten und mit einer Klebeschicht versehenen Heizleiters. Darüber hinaus ist es mittels Kleben auch möglich, besonders kostengünstig einen als Meterware verfügbaren Heizleiter in einfacher Weise aufzubringen.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Kabinenstrukturbauteils wird der Heizleiter auf die dem Kern zugewandte Innenseite aufgebracht.
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Alternativ oder zusätzlich wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Heizleiter auf die dem Kern abgewandte Außenseite aufgebracht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Heizleiter auf die erste Deckschicht aufgedruckt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Heizleiter auch aufgeklebt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der Heizleiter in ein Matrixmaterial der ersten Deckschicht eingebettet. Insbesondere wird er derart eingebettet, dass der Heizleiter vollständig mit dem Matrixmaterial bedeckt wird. Das Einbetten kann beispielsweise ein Imprägnieren oder ein Einlaminieren umfassen.
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Das Material der ersten Deckschicht kann insbesondere ein Faserverbundmaterial sein. Beispielsweise kann es sich um ein bereits infiltriertes Faserverbundmaterial oder um eine trockene Faserschicht handeln, welche bei dem Einbetten des Heizleiters infiltriert wird.
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Ein Verfahren zum Herstellen der Deckschicht für ein Kabinenstrukturbauteil, insbesondere für ein erfindungsgemäßes Kabinenstrukturbauteil, weist demnach beispielsweise die folgenden Verfahrensschritte auf: Bereitstellen eines Heizleiters; Anordnen des Heizleiters in einer flächigen Anordnung, insbesondere auf ein zur Ausbildung der Deckschicht vorgesehenes Material; Einbetten des Heizleiters in ein Matrixmaterial, wobei der Heizleiter vollständig mit dem Matrixmaterial bedeckt wird.
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Bei einer Ausführungsform kann ein Schritt des Aushärtens des Matrixmaterials vorgesehen werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Aushärten auch vorerst zurückgestellt werden oder nur teilweise erfolgen. In diesem Fall kann das Matrixmaterial später als Haftvermittler zwischen dem Kern und der ersten Deckschicht fungieren. Dementsprechend wird das Matrixmaterial erst ausgehärtet, wenn die erste Deckschicht auf den Kern aufgebracht ist. Vorteilhaft ist somit kein zusätzlicher Haftvermittler für die Verbindung zwischen der ersten Deckschicht und dem Kern nötig.
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Gemäß einer Ausführungsform einer Kabinenanordnung ist eine Dekorfolie auf die erste Deckschicht aufgebracht, welche als Isolationsschicht ausgebildet und zur Isolation des Heizleiters angeordnet ist. Vorteilhaft ist somit eine Funktionsintegration der Dekorfolie geschaffen. Insbesondere kommt der ohnehin üblicherweise an einer Kabinenwand vorgesehenen Dekorfolie somit eine zusätzliche Funktion zu.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Insbesondere sind sämtliche Merkmale eines Kabinenstrukturbauteils sowie deren Eigenschaften und Vorteile auf ein Verfahren zum Herstellen des Kabinenstrukturbauteils übertragbar, und umgekehrt.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Kabinenstrukturbauteils;
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2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Kabinenstrukturbauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform;
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3A–3C eine schematische Darstellung von Schritten zum Herstellen eines Kabinenstrukturbauteils;
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4A–4C eine schematische Darstellung von Schritten zum Herstellen einer Kabinenwand für eine Kabinenanordnung;
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5 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Kabinenanordnung im Querschnitt;
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6 eine schematische Draufsicht auf ein Luft- oder Raumfahrzeug;
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7A, 7B eine schematische Darstellung von Schritten zum Herstellen einer Deckschicht für ein Kabinenstrukturbauteil; und
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8 eine Anordnung von Heizleitern.
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Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Kabinenstrukturbauteils.
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Das Kabinenstrukturbauteil 1 weist eine Sandwichstruktur 2 mit einem Kern 3 und einer ersten Deckschicht 4 auf. Das Kabinenstrukturbauteil 1, insbesondere dessen Sandwichstruktur 2, kann weitere Elemente und/oder Schichten, beispielsweise eine auf einer der ersten Deckschicht gegenüberliegenden Seite angeordnete zweite Deckschicht, umfassen, welcher hier zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.
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Die erste Deckschicht 4 ist mit einem Heizleiter 5 versehen, der zum Beheizen einer mit dem Kabinenstrukturbauteil 1 herstellbaren Kabinenwand 6 ausgelegt ist. In der hier dargestellten Ausführungsform handelt es sich um einen auf einer äußeren Seite 8 der ersten Deckschicht 4, welche von dem Kern 3 abgewandt ist, angeordneten Heizleiter 5.
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Der Heizleiter 5 ist in der gezeigten Ausführungsform auf die erste Deckschicht 4 aufgedruckt ausgebildet. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Heizleiter auch in anderer Weise auf die erste Deckschicht 4 aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt vorgesehen sein.
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Die erste Deckschicht 4 ist beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus einem reinen Kunststoff gebildet.
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Die zum Aufdrucken des Heizleiters 5 verwendete Drucktechnologie wird abhängig von der benötigten Heizleistung sowie den Werkstoffeigenschaften der ersten Decksicht 4 gewählt. Beispielsweise kann ein „Drop-on-Demand” oder ein „Aerosol-Jet-Druck” Verfahren eingesetzt werden.
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Die Eigenschaften der ersten Deckschicht 4 können auch gezielt, beispielsweise durch Optimierung des Harzsystems eines dafür eingesetzten Kunststoffes, an die Anforderungen der eingesetzten Drucktechnologie angepasst werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Kabinenstrukturbauteils 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Im Unterschied zur Ausführungsform nach 1 sind die Heizleiter 5 hier in die erste Deckschicht 4 integriert vorgesehen. Beispielsweise können die Heizleiter 5 in Form von Heizdrähten in ein in der ersten Deckschicht 4 enthaltenes Harz eingebettet werden. Auf diese Weise werden die Heizleiter von dem Harz auch direkt nach außen hin isoliert.
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Die 3A–3C zeigen eine schematische Darstellung von Schritten zum Herstellen eines Kabinenstrukturbauteils 1.
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3A zeigt das Bereitstellen eines für eine Sandwichstruktur geeigneten Kerns 3 und einer ersten Deckschicht 4.
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In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Kern 3 beispielhaft um einen offenporigen Kern, welcher mit einer Wabenstruktur gebildet ist. Bei weiteren Ausführungsformen können auch andere für Sandwichstrukturen geeignete Kerne, beispielsweise ein Schaumkern, ein Kern mit Kastenstruktur, oder dergleichen eingesetzt werden.
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Bei der ersten Deckschicht 4 handelt es sich um eine flächige Ausbildung, welche beispielsweise einen Faserverbundwerkstoff oder einen reinen Kunststoff aufweist.
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Die erste Deckschicht 4 kann an ihrer dem Kern 3 zugewandten Seite mit einem Haftvermittler beschichtet sein, welcher zur stoffschlüssigen Verbindung der ersten Deckschicht 4 mit dem Kern an dessen offenporiger Stirnseite vorgesehen ist. Beispielsweise kann es sich dabei um ein duroplastisches Harz handeln, welches zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung aushärtbar ist.
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Ferner wird in der dargestellten Ausführungsform eine zweite Deckschicht 15 bereitgestellt. Diese ist insbesondere gleich der ersten Deckschicht ausgebildet und ebenfalls zur stoffschlüssigen Verbindung mit dem Kern mit einem Haftvermittler versehen. Die zweite Deckschicht 15 ist zum Aufbringen auf eine weitere der ersten Deckschicht 4 abgewandte offenporige Stirnseite des Kerns 3 vorgesehen.
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3B zeigt eine Sandwichstruktur 2, welche durch Aufbringen der ersten Deckschicht 4 auf den Kern 3 sowie gegenüberliegendes Aufbringen der zweiten Deckschicht 15 auf den Kern 3 und Aushärten des Haftvermittlers gebildet ist. Eine derartige Verbindung einer Sandwichstruktur ist dem Fachmann bekannt und wird hier daher nicht näher beschrieben.
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3C zeigt das Kabinenstrukturbauteil, wobei ein Heizleiter 5 auf die erste Deckschicht 4 aufgebracht ist. Insbesondere ist der Heizleiter 5 in der in Bezug auf 1 beschriebenen Weise aufgebracht.
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Die erste Deckschicht 4 weist eine dem Kern 3 zugewandte innere Seite 7 und eine dem Kern 3 abgewandte äußere Seite 8 auf, wobei der Heizleiter 5 auf der äußeren Seite 8 der ersten Deckschicht 4 vorgesehen ist.
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Der Heizleiter 5 erstreckt sich meanderförmig auf der äußeren Seite 8 und bildet so ein flächiges Heizelement aus. Auf diese Weise ist er zum Beheizen einer mit dem Kabinenstrukturbauteil 1 herstellbaren Kabinenwand 6 angeordnet.
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Bei weiteren Ausführungen sind auch andere zum Beheizen einer Kabinenwand 6 geeignete flächige Anordnungen des Heizleiters 5 möglich.
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Die 4A–4C zeigen eine schematische Darstellung von Schritten zum Herstellen einer Kabinenwand für eine Kabinenanordnung.
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4A zeigt ein als Kabinenwand 6 ausgebildetes Kabinenstrukturbauteil 1, welches mit einer Sandwichstruktur 2 gebildet ist.
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4B zeigt das Kabinenstrukturbauteil 1 gemäß 4A, wobei in der in Bezug auf 3C und 1 beschriebenen Weise ein Heizleiter 5 auf die erste Deckschicht 4 der Sandwichstruktur aufgebracht ist. Vorzugsweise wird der Heizleiter 5 dementsprechend auf die erste Deckschicht 4 aufgedruckt. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Heizleiter 5 auch auf die erste Deckschicht 4 aufgeklebt werden.
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Zur Herstellung des aufgedruckten Heizleiters werden vorzugsweise sogenannte PTC-Tinten, welche beispielsweise von der Fa. Henkel unter der Bezeichnung „LOCTITE ECI 8000” vertrieben werden, mittels eines geeigneten Druckverfahrens, beispielsweise Drop-on-Demand oder Aerosol-Jet-Druck, auf die erste Deckschicht 4 aufgedruckt.
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Vorzugsweise wird anschließend eine Isolation des aufgedruckten Heizleiters 5, beispielsweise mittels einer Isolationsschicht 9 vorgesehen.
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4C zeigt das Kabinenstrukturbauteil 1 gemäß 4B, wobei eine Isolationsschicht 9 zur Isolation des Heizleiters 5 auf der ersten Deckschicht 4 aufgebracht wird.
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Bei der Isolationsschicht 9 handelt es sich um eine Dekorfolie 14, welche üblicherweise auf einer eine Kabinenwand 6 bildenden Sandwichstruktur 2 aufgebracht ist. In der dargestellten Ausführungsform wird die Dekorfolie über die gesamte äußere Seite 8 der ersten Deckschicht 4 aufgebracht, sodass sie den Heizleiter 5 vollständig abdeckt.
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Der Dekorfolie 14 kommt hier daher zusätzlich zum Bereitstellen einer für eine Kabinenwand 6 geeigneten Optik und Haptik eine weitere Funktion des Isolierens des Heizleiters 5 zu.
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Bei weiteren Ausführungsformen kann es sich bei der Isolationsschicht 9 auch um eine anstatt einer Dekorfolie 14 oder zusätzlich zu einer Dekorfolie 14 vorgesehene Isolationsschicht 9 handeln.
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5 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Kabinenanordnung 13 im Querschnitt.
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Die Kabinenanordnung 13 weist eine die äußere Hülle eines Verkehrsmittels 10 bildende Primärstruktur 16 sowie eine, insbesondere mit dem Kabinenstrukturbauteil 1 gemäß 4C gebildete, Kabinenwand 6 auf. Zwischen der Primärstruktur 16 und dem Kabinenstrukturbauteil 1 ist eine Isolierungsschicht 17 angeordnet. Beispielsweise handelt es sich dabei um eine Glaswollen-Isolierung.
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Aufgrund der an der Kabinenwand 6 bzw. an der ersten Deckschicht 4 der Sandwichstruktur 2 vorgesehenen Heizleiter 5, welche hier zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind, kann die Isolierungsschicht 17 im Vergleich zu herkömmlichen Kabinenanordnungen dünner ausgebildet werden.
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Zur Herstellung einer Stromversorgung werden die Heizleiter 5 bei der Montage einer Kabinenwand 6 an das Stromnetz des jeweiligen Transportmittels 10 angeschlossen.
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6 zeigt eine Draufsicht auf ein Luft- oder Raumfahrzeug 10.
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In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Luft- oder Raumfahrzeug 10 um ein Passagierflugzeug. Dieses weist einen Rumpf 18 auf, über welchen sich eine in der dargestellten Draufsicht mit gestrichelten Linien angedeutete Kabine 11 erstreckt.
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Die Kabine 11 ist mit einer Kabinenanordnung 13, wie sie in Bezug auf 5 beschrieben ist, ausgebildet und weist dementsprechend in dem Rumpf 11 ein die Kabinenwand 6 bildendes Kabinenstrukturbauteil 1 gemäß 4C auf.
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Die 7A und 7B zeigen eine schematische Darstellung von Schritten zum Herstellen einer Deckschicht 4 für ein Kabinenstrukturbauteil 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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7A zeigt das Bereitstellen eines Heizleiters 5, wobei der Heizleiter 5 in einer flächigen Anordnung auf ein zur Ausbildung der Deckschicht 4 vorgesehenes Material 19 aufgebracht ist.
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Bei dem zur Ausbildung der Deckschicht 4 vorgesehenen Material 19 handelt es sich beispielsweise um Faserlagen, welche zur Ausbildung einer als Faserverbundschicht ausgebildeten ersten Deckschicht 4 vorgesehen sind. Bei weiteren Ausführungen kann es sich auch um ein Prepreg oder eine bereits ausgehärtete Faserverbundschicht handeln. Ferner kann es sich bei einer weiteren Ausführung auch um eine reine Kunststoffschicht handeln.
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Der Heizleiter 5 kann beispielsweise in Form eines als Meterware ausgebildeten Heizdrahtes vorgesehen und flächig auf dem Material 19 angeordnet werden. Beispielsweise kann er flächig in einer gleichmäßigen meanderförmigen Anordnung angeordnet werden. Bei weiteren Ausführungen sind wobei andere zum Beheizen einer Kabinenwand geeignete Anordnungen ebenfalls möglich.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist auch das Aufbringen in einer vorkonfektionierten Form, beispielsweise in einer geeigneten Anordnung aufgeklebt auf ein Trägermaterial, möglich.
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7B zeigt den Heizleiter 5 und das Material 19 gemäß 7A, wobei sie zur Ausbildung einer ersten Deckschicht 4 in ein Matrixmaterial 12 eingebettet sind.
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Zum Einbetten in ein Matrixmaterial 12 kann insbesondere ein Harz eingesetzt werden, wozu beispielsweise eine Vakuuminfusion der Anordnung nach 7A vorgenommen wird. Weiterhin ist es bei weiteren Ausführungsformen denkbar, den Heizleiter 5 in ein Matrixmaterial 12 der ersten Deckschicht 4 einzugießen oder einzulaminieren.
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Das Matrixmaterial 12 der Deckschicht 4 kann nach dem Einbetten ausgehärtet bzw. teilausgehärtet werden. In diesem Fall wird die Deckschicht 4 anschließend mit einem Haftvermittler versehen und kann dann zur Ausbildung einer Sandwichstruktur 2 auf den Kern 3 aufgebracht werden, wie in Bezug auf die 3A und 3B beschrieben.
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Bei einer weiteren Ausführung kann die Deckschicht 4 im noch nicht ausgehärteten bzw. nassen Zustand direkt auf den Kern 3 aufgebracht werden, sodass das Matrixmaterial 12 in Form eines flüssigen Harzes die Stirnseite des Kerns 3 benetzt. In diesem Fall ist kein zusätzlicher Haftvermittler notwendig. Stattdessen kann die Verbindung der ersten Deckschicht 4 mit dem Kern 3 durch Aushärten des in Kontakt mit dem Kern 3 stehenden Matrixmaterials 12 hergestellt werden.
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8 zeigt eine Anordnung von Heizleitern 5.
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Hierbei handelt es sich um eine eine Ausführungsform, wobei eine Kombination aus metallischen Kontakteitern 20 und dazwischen angeordneten und über die metallischen Kontaktleiter 20 kontaktierten Heizleitern 5, welche als PTC-Heizelemente ausgebildet sind.
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Insbesondere handelt es sich sowohl bei den metallischen Kontaktleitern 20 als auch bei den Heizleitern 5 (PTC Elemente) um auf die hier nicht dargestellte erste Deckschicht 4 aufgedruckte Leiterstrukturen, welche alternativ oder ggfs. auch zusätzlich zu den in den 1 bis 4 vorgesehenen Heizleitern 5 vorgesehen sein können.
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Die metallischen Kontaktleiter 20 bilden regelmäßig angeordnete Stege, zwischen welchen die als PTC-Elemente ausgebildeten Heizleiter 5 angeordnet und damit kontaktiert sind.
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Vorzugsweise übertrifft ein Widerstand der PTC-Elemente den Widerstand der metallischen Kontaktleiter 20 um ein Vielfaches. Daher geben lediglich die PTC-Heizelemente eine Heizleistung ab und wirken dementsprechend als Heizleiter 5.
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Die metallischen Kontaktleiter 20 dienen vorwiegend zur elektrischen Kontaktierung der als PTC-Elemente ausgebildeten Heizleiter 5 und bewirken aufgrund ihres geringeren Widerstandes selbst keine oder nur eine vernachlässigbare Heizleistung.
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Bei einer Ausführungsform können die Kontaktleiter 20 bei geeigneter Auslegung und Anordnung zusätzlich zur gleichmäßig flächigen Verteilung der durch die Heizleiter 5 generierten Heizwärme über die erste Deckschicht 4 durch Wärmeleitung beitragen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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Insbesondere kann es sich bei einem Verkehrsmittel, in welchem die Kabinenanordnung 13 bzw. das Kabinenstrukturbauteil 1 eingesetzt wird, auch um ein Landfahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug oder Straßenfahrzeug, handeln.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kabinenstrukturbauteil
- 2
- Sandwichstruktur
- 3
- Kern
- 4
- erste Deckschicht
- 5
- Heizleiter
- 6
- Kabinenwand
- 7
- innere Seite
- 8
- äußere Seite
- 9
- Isolationsschicht
- 10
- Luft- oder Raumfahrzeug
- 11
- Kabine
- 12
- Matrixmaterial
- 13
- Kabinenanordnung
- 14
- Dekorfolie
- 15
- zweite Deckschicht
- 16
- Primärstruktur
- 17
- Isolierungsschicht
- 18
- Rumpf
- 19
- Material
- 20
- Kontaktleiter
