DE102017104463B3 - Leichtbaukonstruktion und Verfahren - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Leichtbaukonstruktion (10) mit einem Profilbauteil (12) und einem Verbindungselement (14) zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem Profilbauteil (12) und dem Verbindungselement (14) vorgeschlagen, wobei das Profilbauteil (12) mit dem Verbindungselement (14) durch eine Klebeverbindung (16) verbindbar ist, welche in einem zwischen dem Profilbauteil (12) und dem Verbindungselement (14) ausgebildeten Ringraum (18) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leichtbaukonstruktion mit einem Profilbauteil und einem Verbindungselement zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem Profilbauteil und dem Verbindungselement. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Leichtbaukonstruktion.
  • Aus dem Stand der Technik sind diverse Möglichkeiten zum Verbinden von Bauteilen wie Profilschienen miteinander zu einer Gesamtstruktur bekannt. Beispiele hierfür sind Gerüstkonstruktionen, Stützkonstruktionen und Versteifungen für vielfältige Anwendungen. Beispiele können im Messebau gefunden werden, wo modulare Konstruktionen schnell auf- und abgebaut werden müssen, sowie in der Robotik, im Bauwesen und in vielen anderen Anwendungsgebieten.
  • Zum Stand der Technik werden folgende Dokumente genannt: DE 198 05 653 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbindung hoch- und höchstfester Profile. Die Verbindung beruht dabei auf der Materialauswahl sowie der Materialbehandlung und der Materialvorbereitung, geeigneten Verbindungsmaterialien und Verbindungsmedien sowie der physikalischen und/oder chemischen Behandlung der zu verbindenden, hoch- und höchstfesten Profile und Verbindungsmaterialien und -medien. Die EP 1 580 389 A2 betrifft einen Eckverbindung für auf Gehrung geschnittene Hohlprofile von Fenstern, Türen oder dergleichen, der mit seinen Schenkeln in die Profilenden der Hohlprofile eingreift. In Richtung der Gehrungsfuge ist ein Verteilungskanal vorgesehen, in den ein einspritzbarer Klebstoff eingebracht werden kann, wofür eine Einspritzöffnung im Bereich der Gehrungsfuge vorgesehen ist. Ähnliche Verbindungen sind der EP 2 754 840 A2 sowie der DE 101 18 791 A1 zu entnehmen.
  • Derartigen Konstruktionen ist gewöhnlich gemein, dass sie entweder schwer sind oder aufwendig unter Verwendung diverser Befestigungsmittel zusammengebaut werden müssen.
  • Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, eine Leichtbaukonstruktion anzugeben, durch welche es möglich ist, Profilbauteile mit Verbindungselementen schnell, einfach und sehr haltbar zusammenzufügen.
  • Die Aufgabe wird hinsichtlich der Leichtbaukonstruktion durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Leichtbaukonstruktion weist dabei ein Profilbauteil und ein Verbindungselement zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem Profilbauteil und dem Verbindungselement, wobei das Profilbauteil mit dem Verbindungselement durch eine Klebeverbindung verbindbar ist, welche in einem zwischen dem Profilbauteil und dem Verbindungselement ausgebildeten Ringraum ausgebildet ist.
  • Dabei weist das Verbindungselement zumindest eine Öffnung auf, welche sich von einer äußeren Oberfläche zu der inneren Oberfläche des Verbindungselements erstreckt und in den Ringraum mündet, und durch welche ein die Klebeverbindung bildender Klebstoff in den Ringraum einbringbar ist. Die Anordnung der Öffnung in der Wandung des Verbindungselementes hat den Vorteil, dass die Steckverbindung vollständig vormontiert werden kann und abschließend nur noch der Klebstoff eingespritzt werden muss. Wenn der Klebstoff über den nach außen offenen Ringraum zugeführt würde, welcher nach dem Befüllen erst verschlossen wird, ist eine bestimmte Orientierung oder ein komplexes Werkzeug zur Befüllung notwendig. Durch die Öffnung kann jedoch eine sehr einfache Befüllung erfolgen.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf ein Ende des Verbindungselementes eine Kappe aufsteckbar ist, welche von dem Profilbauteil durchgriffen ist. Die Kappe ist eine sehr einfache und kostengünstige und dabei zuverlässige Maßnahme zum Abschließen des Ringraumes gegenüber der Umgebung.
  • Dabei weist die Kappe eine Dichtlippe auf, welche Dichtlippe an der äußeren Oberfläche des Profilbauteils anliegt und den Ringraum abdichtet. Die Dichtlippe ist vorzugsweise einstückig mit der Kappe ausgebildet. Alternativ kann auch eine separate, mit der Kappe verbindbare Dichtlippe vorgesehen sein, z.B. in Form eines O-Rings. Die Kappen sind elastisch und passen sich über ein Rechteck- oder U-Profil an die Form des Verbindungselementes an.
  • Das Verfahren zum Herstellen einer Leichtbaukonstruktion umfasst die Schritte: Aufstecken der Kappe auf das Ende des Verbindungselements, Einstecken des Profilbauteils unter Durchgreifen der Kappe in das Verbindungselement, und Einbringen von Klebstoff durch die zumindest eine Öffnung in dem Verbindungselement in den Ringraum.
  • Die erfindungsgemäße Leichtbaukonstruktion ist einfach und kostengünstig herstellbar und kann durch entsprechende Dimensionierung der verwendeten Komponenten, Anpassung der Materialien und Materialstärken sowie durch vielgestaltige geometrische Auslegungsformen optimal an die jeweilige Anwendungssituation angepasst werden. Weiterhin sind Up- und Downscaling für Anwendungen in verschiedenen Größenordnungen problemlos möglich. Die einzelnen Komponenten sind ebenfalls jeweils einfach herstellbar, da es sich bei den Profilbauteilen um Standardkomponenten handelt. Die Ergänzung durch ein System von Verbindungselementen macht die Leichtbaukonstruktion äußerst flexibel in der Anwendung.
  • Die Klebeverbindung ist sehr einfach herstellbar und kann gewöhnlich vor Aushärten des Klebstoffs noch Raum für Korrekturen in der Position der Komponenten zueinander lassen. Moderne Klebstoffe erfüllen hohe Festigkeits- und Beständigkeitsforderungen, auch unter widrigen Umweltbedingungen wie feuchten, heißen, kalten, sauren oder anderen materialfeindlichen Bedingungen.
  • Die Leichtbaukonstruktion ist weiterhin in einfacher Weise durch andere Anbauteile erweiterbar, welche angefügt werden können.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten und weitere Merkmale gehen aus den untergeordneten Ansprüchen hervor.
  • Bevorzugt ist der Ringraum zwischen einer äußeren Oberfläche des Profilbauteils und einer inneren Oberfläche des Verbindungselements ausgebildet. Durch eine geeignete Dimensionierung kann dann eine große Klebeoberfläche zur Verfügung gestellt werden, welche für eine sichere Anbindung zwischen den Klebepartnern sorgt.
  • Bevorzugt ist das Profilbauteil zumindest teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet. Faserverstärkte Kunststoffe bilden heutzutage die Basis für Leichtbauteile jeglicher Art, sind in nahezu beliebiger Form und Abmessung herstellbar und zeichnen sich durch hohe Festigkeit und Steifigkeit aus.
  • Besonders bevorzugt umfasst die Faserverstärkung Langfasern und/oder Kurzfasem, wobei die Langfasern ein Gelege, Gewebe, Gestricke oder Gewirke oder eine Kombination daraus bilden, wobei die Kurzfasern in wirrer oder gerichteter Form vorliegen, und wobei der Kunststoff eine Matrix mit einem Epoxidharz ist. Je nach Anordnung der Fasern können bestimmte Werte wie Biege- oder Torsionssteifigkeit, Reißfestigkeit, Zähigkeit usw. optimal für die jeweilige Anwendung ausgewählt werden. Die Wahl des Matrixmaterials kann die Oberflächenbeschaffenheit, Härte usw. beeinflussen und so ebenfalls eine Anpassung an die jeweilige Anwendungssituation unterstützen.
  • Vorteilhafterweise ist das Verbindungselement zumindest teilweise aus einem Faserverbund, insbesondere aus einem sheet moulding compound gebildet. Diese Grundstruktur ermöglicht leichtes Formen der Verbindungselemente in die gewünschte, auch komplexere Form für das jeweilige Anwendungsfeld.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kappe aus einem thermoplastischen Material im Spritzgussverfahren hergestellt. Thermoplaste sind elastische Materialien mit wählbarer Glasübergangstemperatur, welche sich so sehr gut eignen, für besondere Anwendungszwecke beispielsweise in sehr warmer oder sehr kalter Umgebung in Schlüsselpositionen verwendet zu werden. Sie sorgen so für eine zuverlässige Abdichtung und zügige Verklebungsprozesse.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Profilbauteil ein mehreckiges Querschnittsprofil aufweist, wobei die Anzahl der Ecken bevorzugt acht beträgt. Profile mit mehreckigen Querschnittsformen weisen gute Formschlusseigenschaften auf und sorgen so für mechanische Stabilität der Leichtbaukonstruktion.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die Seitenlängen des Profilbauteils gleich sind. Symmetrische Profile sind stets bevorzugt, da beim Einbau keine Orientierung beachtet und somit eine schnelle und effiziente Handhabung möglich ist. Dies ist besonders für den Bereich automatisierter Produktion von Interesse, da Verfahrensschritte gespart werden können.
  • Bevorzugt weist das Verbindungselement an der inneren Oberfläche einen ersten Wandstärkenabsatz auf, welcher eine Einschubtiefe des Profilbauteils im Verbindungselement definiert. Durch eine geeignete Positionierung des Wandstärkenabsatzes kann bereits im unverklebten Zustand eine hohe mechanische Festigkeit erzielt werden, welche die Ausrichtung der Leichtbaukonstruktion erleichtert und die Fertigstellung mit den Verklebungen schnell und effizient ermöglicht.
  • Vorteilhafterweise kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Verbindung zwischen dem Profilbauteil und dem Verbindungselement hergestellt werden, die formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig ist. Je nach Anforderung an die Festigkeit der Verbindung können die einzelnen Aspekte betont werden oder entfallen. Stoffschluss kann mittels entsprechender Klebstoffe erzielt werden, welche eine strukturelle Verbindung auf molekularer Ebene ermöglichen und somit eine besonders innige Verbindung schaffen. Eine geeignete Wahl der Fertigungstoleranzen kann die Aspekte des Form- und Kraftschlusses fördern.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren ohne Beschränkung der Allgemeinheit näher beschrieben. In den Figuren zeigen:
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines mit einem Verbindungselement verbundenen Profilbauteils gemäß der Erfindung,
    • 2A einen Querschnitt durch einen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Profilbauteils,
    • 2B eine schematische perspektivische Darstellung sowie eine teilweise geschnittene Darstellung einer Kappe zur Verwendung mit einem erfindungsgemäßen Verbindungselement, und
    • 3A - 3B stark schematisierte geschnittene Darstellungen eines Verbindungselements mit einem darin eingesteckten Profilbauteil im nicht verklebtem und im verklebten Zustand.
  • In 1 ist zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leichtbaukonstruktion 10 in einer perspektivischen, schematischen Ansicht dargestellt. Die Leichtbaukonstruktion 10 umfasst im Ausführungsbeispiel ein Profilbauteil 12 sowie ein Verbindungselement 14.
  • Das Profilbauteil 12 ist dabei rohrförmig ausgebildet und durch ein sehr großes Verhältnis zwischen Länge und Querschnittsabmaßen charakterisiert. Statisch gesehen kann das Profilbauteil 12 als Stab oder Balken in einem Fachwerk definiert werden.
  • In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Profilbauteil 12 achteckig ausgebildet. Die zwischen den Ecken liegenden Seiten sind dabei alle gleich lang, das Achteck ist somit gleichförmig ausgebildet. Alternativ ist es auch möglich, das Profilbauteil 12 mit mehr oder weniger Ecken auszubilden. In 2A ist beispielsweise ein sechseckiges Profilbauteil 12 dargestellt, welches ebenfalls gleich lange Seiten aufweist. In Extremfällen können beispielsweise auch dreieckige Profile oder Profile mit sehr vielen Ecken, welche sich einer nahezu runden Form annähern, verwendet werden. Die Seiten können dabei jeweils gleichlang oder unterschiedlich lang sein.
  • In 1 ist weiterhin ein Verbindungselement 14 dargestellt, welches im Ausführungsbeispiel einen ebenfalls achteckigen Querschnitt aufweist, der in Anzahl der Ecken und der Seitenlängen mit dem jeweils verwendeten Profilbauteil 12 übereinstimmt. Dadurch ist sichergestellt, dass das Profilbauteil 12 in das Verbindungselement 14 formschlüssig einsteckbar ist.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 zeigt dabei ein rechtwinkelig abgebogenes gleichschenkeliges Verbindungselement 14. Mittels diesen können somit zwei Profilbauteile 12 in einem rechten Winkel miteinander verbunden werden. Hierzu wird in jedes der beiden offenen Enden des Verbindungselements 14 ein Profilbauteil 12 eingesteckt und wie im Folgenden näher beschrieben durch eine Klebeverbindung fixiert.
  • Die Verbindungselemente 14 können in einer Vielfalt von Formen vorliegen. So können beispielsweise gerade Formen vorgesehen sein, welche als Zwischenstücke für eine Verlängerung eines Profilbauteils 12 dienen können. Die beiden eingesteckten Profilbauteile 12 erstrecken sich dann entlang einer Mittelachse der Profilbauteile 12. Weiterhin sind beliebige Knickwinkel des Verbindungselements 14 denkbar, wobei die Profilbauteile 12 beispielsweise unter einem Winkel von 45° oder auch von mehr als 90° zueinander geneigt sein können. Es ist zudem möglich, nur ein offenes Ende des Verbindungselements 14 vorzusehen, welches dann als Abschlusskappe für ein Profilbauteil 12 dienen kann.
  • Des Weiteren ist es möglich, dass nicht nur zwei Einsteckmöglichkeiten für ein Profilbauteil 12 vorhanden sind, so wie in 1 dargestellt, sondern dass beispielsweise in Form eines Dreibeins drei Profilbauteile 12 unter rechten Winkeln miteinander verbunden werden können. Ebenso sind Verbindungen von drei Profilbauteilen 12 unter drei Einsteckpositionen möglich, welche in einer Ebene angeordnet sind, sodass sich eine flächige Fachwerkstruktur ergibt, bei der je ein Profilbauteil 12 in horizontaler und vertikaler Richtung orientiert sind und das dritte Profilbauteil 12 den dazwischenliegenden Winkel halbiert. Zum Aufbau von rechtwinkeligen Strukturen ist es theoretisch möglich, dass insgesamt sechs Profilbauteile 12, welche in den drei Raumrichtungen senkrecht zueinander orientiert sind, über ein Verbindungselement 14 miteinander verbunden werden. Beliebige Zwischenformen und schiefwinkelige Fachwerkskonstruktionen 10 sind weitere mögliche Ausführungsformen.
  • Weiterhin ist es denkbar und möglich, dass nicht die Profilbauteile 12 in das Verbindungselement 14 eingesteckt werden, sondern dass umgekehrt der Innendurchmesser der Profilbauteile 12 größer als der Außendurchmesser des Verbindungselements 14 ist und dass somit das Verbindungselement 14 in das Profilbauteil 12 eingeschoben wird. Auch in diesem Fall können die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungsvarianten sowie die nachstehend beschriebene Klebeverbindung realisiert werden.
  • An den Verbindungselementen 14 bzw. an den Profilbauteilen 12 können weitere Elemente angeordnet werden, welche in den nachfolgenden Figuren nicht näher dargestellt sind. So können beispielsweise Kabelhalterungen, Anschraubpunkte und Halteplatten vorgesehen sein, um eine Kombination mit weiteren technischen Geräten zu ermöglichen.
  • In Bezug auf die Materialstärken der verwendeten Profilbauteile 12 kann sich das Verhältnis einer Wandstärke t des Profilbauteils 12 zu einer Höhe h, welche dem Durchmesser des Profilbauteils 12 entspricht, in einem Bereich von 1 zu 2 bis 1 zu 50 bewegen. Bevorzugt liegt das Verhältnis bei 1:10 bis 1:20. Dies ist in 2A schematisch anhand eines Profilbauteils 12 mit gleichseitig sechsseitigem Querschnitt dargestellt.
  • Nachfolgend wird nunmehr die Herstellung einer Verbindung zwischen einem Profilbauteil 12 und einem Verbindungselement 14 wie in 1 dargestellt erläutert.
  • Die Klebeverbindung 16, welche in der dargestellten Ausführungsform zwischen einer äußeren Oberfläche 20 des Profilbauteils 12 und einer inneren Oberfläche 22 des Verbindungselements 14 erzeugt wird, wird durch Einbringen von vorzugsweise flüssigem Klebstoff in einen zwischen den genannten Oberflächen der Verbindungspartner ausgebildeten Ringraum 18 hergestellt. Hierzu ist es einerseits notwendig, dass eine innere Form des Verbindungselements 14 so ausgebildet ist, dass die äußere Oberfläche 20 des Profilbauteils 12 nicht in vollflächige Anlage an der inneren Oberfläche 22 des Verbindungselements 14 anliegt. Wäre dies der Fall, wäre es nicht möglich, ausreichend Klebstoff einzubringen, um eine haltbare Verbindung herzustellen, da die vollflächige Benetzung der Oberflächen 20, 22 nicht gewährleistet wäre.
  • Daher ist die innere Form des Verbindungselements 14 leicht konisch ausgeführt, so dass das Einführen des Profilbauteil 12 bis zu einem bestimmten Punkt möglich ist und gleichzeitig nahe einem offenen Ende 24 des Verbindungselements 14 ein Spalt zwischen dem Profilbauteil 12 und dem Verbindungselement 14 offen bleibt, welcher den bereits vorstehend angesprochenen Ringraum 18 bildet. Der Ringraum 18 ist dann mit flüssigem Klebstoff auszufüllen. Damit der Klebstoff nicht auslaufen kann, wird auf eine Kante 25 des offenen Endes 24 des Verbindungselements 14 eine Kappe 26 aufgeschoben, welche einen im Wesentlichen rechteckigen oder U-förmigen Querschnitt aufweist, sich über die gesamte Kante 25 des offenen Endes 24 des Verbindungselements 14 umfänglich erstreckt und im zusammengesteckten Zustand der Leichtbaukonstruktion 10 von dem Profilbauteil 12 durchgriffen wird. Die Kappe 26 erfüllt somit eine Abdichtungsfunktion des Ringraums 18 gegenüber der Umgebung. In 2B ist eine derartige Kappe 26 sowie deren Querschnitt stark schematisiert für ein Profilbauteil 12 mit einer gleichseitigen achteckigen Form dargestellt.
  • Um die Abdichtungsfunktion weiter zu verbessern, kann an einem inneren Umfang der Kappe 26 eine Dichtlippe 28 vorgesehen sein, welche der äußeren Oberfläche 20 des Profilbauteils 12 zugewandt ist und beim Einschieben des Profilbauteils 12 in das Verbindungselement 14 umgeklappt wird und sodann in dichtender Anlage an dem Profilbauteil 12 anliegt. Die Dichtlippe 28 ist ebenfalls in 2B schematisch angedeutet.
  • Betrachtet man nun die Fig. 3A und 3B, so sind in den stark schematisierten Schnittzeichnungen sowohl der Ringraum 18 als auch die Kappe 26 sowie weiterhin zumindest eine Öffnung 30 in einer Wandung des Verbindungselements 14 erkennbar, durch welche der flüssige Klebstoff in den Ringraum 18 eingebracht werden kann. Die zumindest eine Öffnung 30 erstreckt sich dabei von einer äußeren Oberfläche 32 des Verbindungselements 14 zu dessen innerer Oberfläche 22 und mündet in den Ringraum 18 ein. Der Klebstoff muss ausreichend flüssig sein, um zu erreichen, dass der Ringraum 18 gleichmäßig mit dem Klebstoff geflutet wird. Bevorzugt ist dabei pro Verbindung zwischen einem Verbindungselement 14 und einem Profilbauteil 12 eine Öffnung 30 vorgesehen, mithin in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 pro Schenkel des Verbindungselementes 14 je eine Öffnung 30. Es können jedoch auch mehr Öffnungen 30 vorgesehen sein, sofern dies für die Einbringung des Klebstoffs zweckdienlich ist. Ist mehr als eine Öffnung 30 vorhanden, muss entsprechend beachtet werden, dass der bereits in den Ringraum 18 eingebrachte Klebstoff nicht wieder austritt, wenn weiterer Klebstoff an einer anderen Position eingebracht wird.
  • Aus den 3A und 3B geht weiterhin ein erster Wandstärkenabsatz 34 hervor, welcher die Einstecktiefe des Profilbauteils 12 in das Verbindungselement 14 definiert. Der erste Wandstärkenabsatz 34 ist an der inneren Oberfläche 22 des Verbindungselements 14 ausgebildet und im Wesentlichen ringförmig. Der erste Wandstärkenabsatz 34 sollte tief genug im Inneren des Verbindungselements 14 liegen, damit das Profilbauteil 12 weit genug in das Verbindungselement 14 eingeschoben werden und somit ein zuverlässiger Formschluss erzielt werden kann.
  • Wie aus den 3A und 3B weiterhin ersichtlich, kann die innere Oberfläche 22 des Verbindungselements 14 einen zweiten Wandstärkenabsatz 35 enthalten, wobei der optionale zweite Wandstärkenabsatz 35 in axialer Richtung betrachtet den Beginn des Ringraumes 18 definieren kann. Dieser zweite Wandstärkenabsatz 35 ist nicht unbedingt notwendig, kann jedoch zu einer verbesserten Passform des Profilbauteils 12 in dem Verbindungselement 14 führen, wenn der Abschnitt, welcher für den Formschluss sorgt, nicht konisch ausgebführt ist. Die axiale Länge des Ringraumes 18 sowie des Abstandes zwischen dem ersten und dem zweiten Wandstärkenabsatz 34, 35 kann je nach den Anforderungen an die Festigkeit der Verbindung gewählt werden.
  • Aus den 3A und 3B ist weiterhin beispielhaft eine zusätzliche Verstrebung 36 erkennbar, welche sich in dem rechtwinklig abknickenden Bereich des Verbindungselements 14 befindet und dem Verbindungselement 14 weitere Stabilität, insbesondere Torsionssteifigkeit, verleiht.
  • Materialseitig ist vorgesehen, dass sowohl die Profilbauteile 12 als auch die Verbindungselemente 14 aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt werden. Die Profilbauteile 12 sind dabei insbesondere aus langfaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Die Matrix besteht aus einem Epoxidharz. Bei den Verstärkungsfasern handelt es sich um Kohlenstofffasern unterschiedlicher textiler Gestalt. Es können sowohl Gelege als auch Gewebe, Gestricke oder Gewirke sowie Kombinationen daraus, beispielsweise in mehreren Lagen, zur Anwendung kommen. Alternativ können auch andere Fasern wie beispielsweise Glasfasern zur Anwendung kommen.
  • Die Verbindungselemente 14 werden aus einem sogenannten sheet moulding compound (SMC) hergestellt. Ein sheet moulding compound ist gekennzeichnet durch plattenförmige, teigartige Pressmassen aus duroplastischen Reaktionsharzen und Glas- oder Kohlenstofffasern zur Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbünden.
  • Die Kappe 26 wird bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff (Thermoplast) insbesondere im Spritzgussverfahren hergestellt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind beliebige Kombinationen der beschriebenen Merkmale möglich.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Leichtbaukonstruktion
    12
    Profilbauteil
    14
    Verbindungselement
    16
    Klebeverbindung
    18
    Ringraum
    20
    äußere Oberfläche des Profilbauteils 12
    22
    innere Oberfläche des Verbindungselements 14
    24
    offenes Ende des Verbindungselements 14
    25
    Kante des offenen Endes 24
    26
    Kappe
    28
    Dichtlippe der Kappe 26
    30
    Öffnung
    32
    äußere Oberfläche des Verbindungselements 14
    34
    erster Wandstärkenabsatz
    35
    zweiter Wandstärkenabsatz
    36
    Verstrebung

Claims (11)

  1. Leichtbaukonstruktion (10) mit einem Profilbauteil (12) und einem Verbindungselement (14) zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem Profilbauteil (12) und dem Verbindungselement (14), wobei das Profilbauteil (12) in das Verbindungselement (14) eingesteckt und mit diesem durch eine Klebeverbindung (16) verbunden ist, welche in einem zwischen dem Profilbauteil (12) und dem Verbindungselement (14) ausgebildeten Ringraum (18) ausgebildet ist, wobei das Verbindungselement (14) zumindest eine Öffnung (30) aufweist, welche sich von einer äußeren Oberfläche (32) zu der inneren Oberfläche (22) des Verbindungselements (14) erstreckt und in den Ringraum (18) mündet, und durch welche ein die Klebeverbindung (16) bildender Klebstoff in den Ringraum (18) einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Ende (24) des Verbindungselementes (14) eine Kappe (26) aufgesteckt ist, welche von dem Profilbauteil (12) durchgriffen ist, wobei die Kappe (26) eine Dichtlippe (28) aufweist, welche Dichtlippe (28) an der äußeren Oberfläche (20) des Profilbauteils (12) anliegt und den Ringraum (18) abdichtet.
  2. Leichtbaukonstruktion (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (18) zwischen einer äußeren Oberfläche (20) des Profilbauteils (12) und einer inneren Oberfläche (22) des Verbindungselements (14) ausgebildet ist.
  3. Leichtbaukonstruktion (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilbauteil (12) zumindest teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist.
  4. Leichtbaukonstruktion (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkung Langfasern und/oder Kurzfasern umfasst, wobei die Langfasern ein Gelege, Gewebe, Gestricke oder Gewirke oder eine Kombination daraus enthält, wobei die Kurzfasern in wirrer oder gerichteter Form vorliegen, und wobei der Kunststoff eine Matrix mit einem Epoxidharz ist.
  5. Leichtbaukonstruktion (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (14) zumindest teilweise aus einem Faserverbund, vorzugsweise aus einem sheet moulding compound gebildet ist.
  6. Leichtbaukonstruktion (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (26) aus einem thermoplastischen Material vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt ist.
  7. Leichtbaukonstruktion (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilbauteil (12) ein mehreckiges Querschnittsprofil aufweist, wobei die Anzahl der Ecken vorzugsweise acht beträgt.
  8. Leichtbaukonstruktion (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenlängen des Profilbauteils (12) gleich sind.
  9. Leichtbaukonstruktion (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (14) an der inneren Oberfläche (22) einen ersten Wandstärkenabsatz (34) aufweist, welcher eine Einschubtiefe des Profilbauteils (12) im Verbindungselement (14) definiert.
  10. Leichtbaukonstruktion (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Profilbauteil (12) und dem Verbindungselement (14) stoffschlüssig und gegebenenfalls formschlüssig und/oder gegebenenfalls kraftschlüssig ist.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Leichtbaukonstruktion (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: Aufstecken der Kappe (26) auf das Ende (24) des Verbindungselements (14), Einstecken des Profilbauteils (12) unter Durchgreifen der Kappe (26) in das Verbindungselement (14), und Einbringen von Klebstoff durch die zumindest eine Öffnung (30) in dem Verbindungselement (14) in den Ringraum (18) wobei die Kappe (26) eine Dichtlippe (28) aufweist, welche Dichtlippe (28) an der äußeren Oberfläche (20) des Profilbauteils (12) anliegt und den Ringraum (18) abdichtet.
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