DE102018112850A1 - Bauteil mit verbundenen Faserverbundwerkstoff-Teilelementen sowie Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden der Teilelemente - Google Patents

Bauteil mit verbundenen Faserverbundwerkstoff-Teilelementen sowie Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden der Teilelemente Download PDF

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Abstract

Um Verbindungen von zumindest teilweise aus Faserverbundwerkstoffen gebildeten Teilelementen (16, 18) eines Bauteils (10) für ein Luftfahrzeug (12) mit geringerem fertigungstechnischen Aufwand und der gleichen oder verbesserter Zuverlässigkeit und verbesserter Abdichtung zu schaffen, werden unterschiedliche Falzverbindungen (20) zwischen den Teilelementen (16, 18) vorgeschlagen. Hierzu wird zumindest ein aus Faserverbundwerkstoff gebildeter Kantenbereich (36) des ersten Teilelements (16) zu einem einen Kantenbereich des anderen Teilelements (18) umgreifenden Umschlag (38) umgeformt. Vorzugsweise erfolgt das Umformen insbesondere bei Verwendung von thermoplastischen Materialen unter Erwärmung, vorzugsweise des gesamten Kantenbereichs (36).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bauteil für ein Fahrzeug, umfassend ein erstes Teilelement aus einem Faserverbundwerkstoff und ein mit dem ersten Teilelement verbundenes zweites Teilelement. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden eines aus einem Faserverbundwerkstoff gebildeten ersten Teilelements eines Bauteils für ein Fahrzeug mit einem zweiten Teilelement des Bauteils. Weiter betrifft die Erfindung Verwendungen für ein solches Verfahren und für eine solche Vorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung ein mit einem solchen Bauteil oder mit einer durch Anwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung erhältlichen Verbindung versehenes Luftfahrzeug.
  • Bei der Herstellung von Fahrzeugen und insbesondere Luftfahrzeugen werden im Zuge des Wunsches nach immer leichteren Strukturen vermehrt Bauteile aus Faserverbundwerkstoff eingesetzt. Bei der Herstellung von derartigen Bauteilen, wie z.B. beim Zusammensetzen von Teilelementen von Strukturbauteilen oder bei der Einbindung von Komponenten in eine Struktur, müssen Teilelemente miteinander verbunden werden. Zum Beispiel werden hierzu in der Praxis, beispielsweise bei der Herstellung von Bauteilen des Airbus A350, Faserverbundelemente durch in gebohrte Löcher eingebrachte Nieten miteinander verbunden.
  • In der US 9 963 218 B2 wird eine Verbindung von ineinandergreifenden Faserverbundwerkstoff-Teilelementen von Strukturbauteilen mittels Verklebung vorgeschlagen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung eines aus Verbundwerkstoff gebildeten ersten Teilelements mit einem zweiten Teilelement zum Bilden eines Bauteils fertigungstechnisch einfacher und dennoch mit zumindest der gleichen Zuverlässigkeit oder einer noch verbesserten Zuverlässigkeit zu ermöglichen.
  • Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Bauteil gemäß Anspruch 1. Weiter werden das Verfahren, die Vorrichtung, die Verwendung und das Luftfahrzeug gemäß den Nebenansprüchen vorgeschlagen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt schafft die Erfindung ein Bauteil für ein Fahrzeug, insbesondere Luftfahrzeug, umfassend ein erstes Teilelement aus einem Faserverbundwerkstoff und ein zweites Teilelement, wobei das zweite Teilelement mittels einer Falzverbindung, die einen Umschlag an einer Kante des ersten Teilelements aufweist, mit dem ersten Teilelement verbunden ist.
  • Es ist bevorzugt, dass das zweite Teilelement aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist.
  • Das zweite Teilelement kann aber auch aus einem metallischen Material gebildet sein. Insbesondere kann das zweite Teilelement aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet sein. Bei einer Ausführungsform ist das zweite Teilelement aus einem metallischen Material aus der Gruppe gebildet die
    1. a. Aluminium
    2. b. Titan
    3. c. Edelstahl
    4. d. Magnesium
    5. e. Kupfer

    sowie Legierungen der genannten Metalle a) bis e) enthält.
  • Ein Bauelement mit einem Teilelement, welches ein Metall gemäß einer oder mehrerer der Optionen a, b, c, und d enthält, könnte z.B. ein Teil einer Kabinenstruktur oder Fußbodenstruktur oder ein Übergang zu einer Kabinen- oder FußbodenStruktur sein. Ein Bauelemente mit einem Teilelement, welches ein Metall einer der Optionen a und d entält, könnte z.B. ein Teil einer oder ein Übergang zu einer Systemkomponenten sein, z.B. ein stromleitendes Teil.
  • Es ist bevorzugt, dass der Faserverbundwerkstoff ein thermoplastisches Matrixmaterial aufweist.
  • Die Falzverbindung kann verschieden ausgebildet sein. Insbesondere sind alle Falzverbindungen, wie sie zum Verbinden zweier Metallbleche, z.B. für Konservendosen oder zum Herstellen von Luftkanälen für Gebäudeklimaeinrichtungen, bekannt sind, an noch entsprechend verformbaren Kantenbereichen von Teilelementen aus Faserverbundwerkstoff denkbar.
  • Demnach ist bevorzugt, dass die Falzverbindung eine Falzverbindung aus der Gruppe ist, die eine Falzverbindung mit stehendem Falz, eine Falzverbindung mit liegendem Falz, eine Falzverbindung mit Doppelfalz, eine Falzverbindung mit Deckfalz, eine Falzverbindung mit Stehfalz, eine außenliegende Falzverbindung, eine innenliegende Falzverbindung oder Kanalfalz-Verbindung, eine Pittsburghfalzverbindung und eine Schnappfalzverbindung aufweist.
  • Es ist bevorzugt, dass wenigstens eines der Teilelemente ein Tafelelement oder Paneelelement ist. Vorzugsweise weist somit zumindest eines der Teilelemente eine flächige Erstreckung auf. Das Paneelelement kann eben oder vorzugsweise gekrümmt, z.B. zylindersegmentförmig gekrümmt, ausgebildet sein. Z.B. ist zumindest eines der Teilelemente als Hautelement zum Bilden einer Schale eines Luftfahrzeuges, insbesondere an einem Rumpf oder einem Flügel oder einem Leitwerk ausgebildet.
  • Es ist bevorzugt, dass wenigstens eines der Teilelemente ein Versteifungselement für ein Paneel ist oder aufweist.
  • Es ist bevorzugt, dass wenigstens eines der Teilelemente durch Laminieren von Schichten aus Faserverbundmaterial gebildet ist.
  • Es ist bevorzugt, dass ein Versteifungselement für ein Paneel durch wenigstens einen Teilbereich der Falzverbindung gebildet ist.
  • Es ist bevorzugt, dass das Bauteil ein Bauteil für ein Luftfahrzeug ist. Beispielsweise kann das Bauteil ein Rumpfbauteil, ein Bauteil eines Flügels, ein sonstiges Strukturbauteil oder ein Bauteil, welches ein Strukturelement und eine Systemkomponente oder eine Kabinenkomponente als Teilelemente aufweist oder zwei Systemkomponenten oder zwei Kabinenkomponenten als Teilelemente aufweist, sein. Auch kann das Bauteil ein Bauteil sein, welches eine Systemkomponente und eine Kabinenkomponente als Teilelemente aufweist sein. Alternativ kann das Bauteil ein integrales Bauteil einer Systemkomponente oder Kabinenkomponente mit zwei mittels der Falzverbindung miteinander verbundenen Teilbereichen sein.
  • Bei möglichen Ausgestaltungen können das erste Teilelement und das zweite Teilelement unmittelbar miteinander durch die Falzverbindung verbunden sein. Z.B. ist ein Kantenbereich des zweiten Teilelements - beispielsweise in Form eines Stehfalzes oder eines Doppelfalzes - in dem an dem Kantenbereich des ersten Teilelements gebildeten Umschlag aufgenommen.
  • Bei anderen Ausgestaltungen können Teilelemente des Bauteils auch mittelbar, mittels eines Verbindungselements, z.B. einer Verbindungsleiste oder nach Art eines Deckfalzes, miteinander durch die Falzverbindung verbunden sein.
  • Es ist somit bei einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das Bauteil ein drittes Teilelement aufweist, das mit dem ersten und/oder dem zweiten Teilelement mittels einer Falzverbindung verbunden ist.
  • Selbstverständlich kann das Bauteil weitaus mehr als zwei oder drei Teilelemente aufweisen.
  • Es ist bevorzugt, dass das dritte Teilelement aus Faserverbundwerkstoff gebildet ist.
  • Es ist bevorzugt, dass das zweite und das dritte Teilelement mittels des ersten Teilelements über die Falzverbindung verbunden sind.
  • Das erste Teilelement kann somit ein Verbindungselement zum Verbinden mehrerer anderer Teilelemente des Bauteils sein. Insbesondere kann das erste Teilelement z.B. ein Element sein aus einer Gruppe, die ein Verbindungselement, ein Versteifungselement, ein Versteifungselement mit einem vorspringenden Flansch; ein Versteifungselement mit einer vorspringenden Verstärkungsrippe und ein gewinkeltes Versteifungselement enthält.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Bauteils ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Teilelement mittels des dritten Teilelements über die Falzverbindung verbunden sind.
  • In diesem Fall können das erste und das zweite Teilelement miteinander zu verbindende Hauptteilelemente des Bauteils sein, und das dritte Teilelement kann ein Hilfselement zum Verbinden des ersten und des zweiten Teilelements sein. Z.B. kann das dritte Teilelement ein Verbindungselement zum Verbinden mehrerer anderer Teilelemente des Bauteils sein. Insbesondere kann das dritte Teilelement z.B. ein Element sein aus einer Gruppe, die ein Verbindungselement, ein Versteifungselement, ein Versteifungselement mit einem vorspringenden Flansch; ein Versteifungselement mit einer vorspringenden Verstärkungsrippe und ein gewinkeltes Versteifungselement enthält.
  • Es ist bevorzugt, dass der Faserverbundwerkstoff ausgewählt ist aus einer Gruppe von Faserverbundwerkstoffen, die CF/PPS-Verbundwerkstoff, CF/PEKK-Verbundwerkstoff, CF/PEEK-Verbundwerkstoff, CF/PA-Verbundwerkstoff, Faserverbundwerkstoff mit Kohlenstofffasern in einer thermoplastischen Matrix, Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Metallgitternetz, Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Bronzegitternetz, Fasergewebe in einer Kunststoffmatrix, unidirektionale Fasern einer Kunststoffmatrix, Fasern in einer PEEK-Matrix, Fasern in einer PA-Matrix, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit metallischen Materialien, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Aluminium-Materialien, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Titan-Materialien; Kohlenstofffasergewebe in einer PPS-Matrix, unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PPS-Matrix, mit PEKK imprägniertes oder getränktes Kohlenstofffasergewebe, Kohlenstofffasergewebe in einer PEKK-Matrix, unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PEKK-Matrix, in PEKK eingebettete Kohlenstoffasern mit Bronzegitternetz und Kombinationen der vorgenannten Werkstoffe enthält.
  • Es ist bevorzugt, dass der Faserverbundwerkstoff Fasern aus der Gruppe von Fasern aufweist, die Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, synthetische Fasern, Fasern in einem Fasergewebe, Fasern in einem Fasergelege und unidirektionale Fasern sowie Kombinationen der genannten Fasern enthält.
  • Es ist bevorzugt, dass der Faserverbundwerkstoff ein Matrixmaterial aus einer Gruppe aufweist, die PE, PP, PA, POM, PET, PC, einen transparenten Kunststoff, einen transparenten thermoplastischen Kunststoff, transparentes PC, PETG, PMMA, Kunststofflegierungen, thermoplastische Kunststofflegierungen, einen Hochtemperaturkunststoff, einen thermoplastischen Hochtemperaturkunststoff, PTFE, PVDF, PEI, PEEK und PEKK enthält.
  • Die Teilelemente des Bauteils können aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Teilelement - und gegebenenfalls das dritte Teilelement - aus einem der zuvor erläuterten Faserverbundwerkstoffe gebildet.
  • In Ausgestaltungen des Bauteils sind ein erstes aus Faserverbundmaterial gebildetes Teilelement und ein aus einem metallischen Material gebildetes zweites und/oder ein ein aus einem metallischen Material gebildetes drittes Teilelement mittels einer an dem Faserverbundmaterial-Teilelement ausgebildeten Falzung verbunden.
  • Es ist bevorzugt, dass in wenigstens einem Umschlag der Falzverbindung ein Füllmaterial eingefügt ist.
  • Das Füllmaterial kann zu unterschiedlichen Zwecken dienen, wie weiter unten noch näher erläutert wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines aus einem Faserverbundwerkstoff gebildeten ersten Teilelements eines Bauteils für ein Fahrzeug mit einem zweiten Teilelement des Bauteils, umfassend
    • a) Bereitstellen des ersten Teilelements mit einem zumindest teilweise verformbaren Kantenbereich;
    • c) Herstellen einer Falzverbindung zum Verbinden des ersten und zweiten Teilelements mittels Falten des zumindest teilweise verformbaren Kantenbereichs

    zum Bilden eines Umschlags.
  • Schritt a) kann auf verschiedene Weisen geschehen. Beispielsweise könnte das erste Teilelement mit noch nicht ausgehärteter Matrix bereitgestellt werden. Vorzugsweise wird jedoch der Kantenbereich des ersten Teilelements nach einer Vorfertigung des ersten Teilelements erneut formbar gemacht. Dies ist z.B. bei thermoplastischen Materialien einfach durch Erwärmen möglich.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
  • Herstellen des ersten Teilelements aus Fasern und einer thermoplastischen Matrix.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst: Herstellen des ersten Teilelements durch Laminieren von Lagen aus Faserverbundwerkstoff.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
    • Herstellen des ersten Teilelements im Wesentlichen aus einem oder mehreren der folgenden Faserverbundwerkstoffe:
      • • CF/PPS-Verbundwerkstoff,
      • • CF/PEKK-Verbundwerkstoff,
      • • CF/PEEK-Verbundwerkstoff,
      • • CF/PA-Verbundwerkstoff,
      • • Faserverbundwerkstoff mit Kohlenstofffasern in einer thermoplastischen Matrix,
      • • Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Metallgitternetz,
      • • Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Bronzegitternetz,
      • • Fasergewebe in einer Kunststoffmatrix,
      • • unidirektionale Fasern einer Kunststoffmatrix,
      • • Fasern in einer PEEK-Matrix,
      • • Fasern in einer PA-Matrix,
      • • Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit metallischen Materialien,
      • • Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Aluminium-Materialien,
      • • Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Titan-Materialien,
      • • Kohlenstofffasergewebe in einer PPS-Matrix,
      • • unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PPS-Matrix,
      • • mit PEKK imprägniertes oder getränktes Kohlenstofffasergewebe,
      • • Kohlenstofffasergewebe in einer PEKK-Matrix,
      • • unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PEKK-Matrix,
      • • in PEKK eingebettete Kohlenstoffasern mit Bronzegitternetz,
      • • Kombinationen der vorgenannten Werkstoffe.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
  • Herstellen des ersten Teilelements (16) aus einem Faserverbundwerkstoff, der Fasern aus der Gruppe von Fasern aufweist, die Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, synthetische Fasern, Fasern in einem Fasergewebe, Fasern in einem Fasergelege und unidirektionale Fasern sowie Kombinationen der genannten Fasern enthält.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
  • Herstellen des ersten Teilelements (16) aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Matrixmaterial aus der Gruppe aufweist, die PE, PP, PA, POM, PET, PC, einen transparenten Kunststoff, einen transparenten thermoplastischen Kunststoff, transparentes PC, PETG, PMMA, Kunststofflegierungen, thermoplastische Kunststofflegierungen, einen Hochtemperaturkunststoff, einen thermoplastischen Hochtemperaturkunststoff, PTFE, PVDF, PEI, PEEK und PEKK enthält.
  • Bei einigen Ausgestaltungen ist es ausreichend, dass lediglich der Umformbereich, also z.B. ein zu faltender Bereich, des Kantenbereichs noch formbar ist.
  • Demnach ist bei einer Ausgestaltung vorgesehen, dass Schritt a) umfasst: Bereitstellen des ersten Teilelements mit einem weichen verformbaren zu faltenden Umformbereich des Kantenbereichs.
  • Es ist z. B. vorgesehen, dass Schritt a) umfasst:
  • Bereitstellen des ersten Teilelements aus einem thermoplastischen Faserverbundmaterial und zumindest bereichsweises Erwärmen eines umzuformenden Bereichs des Kantenbereichs.
  • Insbesondere bei einem durch Laminieren und/oder aus mehreren Lagen oder Schichten hergestellten Teilelement haben sich bei Versuchen, bei denen nur der zu formende Bereich zur Erweichung erwärmt worden ist, Schwierigkeiten beim Umfalten aufgrund der unterschiedlichen Biegeradien für die einzelnen Schichten oder Lagen ergeben.
  • Es ist daher bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
  • Bereitstellen des ersten Teilelements so, dass der gesamte Kantenbereich weich und verformbar ist.
  • Insbesondere ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
  • Bereitstellen des ersten Teilelements aus einem thermoplastischen Faserverbundmaterial und Erwärmen des gesamten Kantenbereichs.
  • Im Falle, dass die Bereitstellung des verformbaren Kantenbereichs mittels Erhitzen erfolgt, kann dies durch unterschiedliche Weisen geschehen.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
  • Erwärmen zumindest eines Teilbereichs des Kantenbereichs mittels einer Heizquelle aus der Gruppe von Heizquellen, welche einen Brenner, einen Bunsenbrenner, eine Infrarotheizstrahlungsquelle, einen Laser, einen Maser, eine Induktionsheizquelle, eine Wärmeleitung, eine Plasmaheizquelle, ein in wenigstens ein Teilelement eingebettetes oder eingefügtes Heizelement, ein - vorzugsweise in das Teilelement eingebettetes oder eingefügtes - Heizelement aus Kupfer, ein -vorzugsweise in das Teilelement eingebettetes oder eingefügtes - Heizelement aus Stahl, ein -vorzugsweise in das Teilelement eingebettetes oder eingefügtes - Heizelement aus Aluminium, ein -vorzugsweise in das Teilelement eingebettetes oder eingefügtes - Heizelement aus Kohlenstoff, ein - vorzugsweise in das Teilelement eingebettetes - Heizelement aus Kohlenstofffaser und Kombinationen der voranstehenden Heizquellen oder Heizelementen enthält.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
  • Erwärmen zumindest eines Teilbereichs des Kantenbereichs durch wenigstens eines der Heizverfahren Konvektionsheizen, Strahlungsheizen, Infrarotheizung, Laserheizen, Maserheizen, Induktionsheizen, Heizen mittels Wärmeleitung, Plasmaheizen, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Elemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kupferelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Stahlelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Aluminiumelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kohlenstoffelemente und Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kohlenstofffaserelemente.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
  • Umfalten des Kantenbereichs.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
  • Bilden eines Umschlags an dem Kantenbereich des ersten Teilelements und Einfügen eines Kantenbereichs des zweiten Teilelements in den Umschlag.
  • Wird z.B. nur ein eventuell abgewinkelter Kantenbereich des zweiten Teilelements in den Umschlag des ersten Teilelements eingefügt, so lässt sich damit eine einfache Falzverbindung, z.B. eine Falzverbindung mit Stehfalz oder liegenden Falz erreichen.
  • Insbesondere ist weiter bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
  • Bilden eines Umschlags an dem Kantenbereich des ersten Teilelements, Bilden eines Umschlags an einem Kantenbereich des zweiten Teilelements und ineinander Haken der Umschläge des ersten und zweiten Teilelements.
  • Durch formschlüssiges ineinander Greifen zweier entgegengesetzt gerichteter Umschläge an den Kanten der zu verbindenden Teilelemente lässt sich eine Doppelfalzverbindung erreichen. Diese kann liegend oder stehend oder in einem Kanal ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise werden zunächst die Kantenbereiche der zu verbindenden Teilelemente vorgeformt und insbesondere zumindest der Umschlag an dem ersten Teilelement noch mit eventuell weiterer Öffnung bzw. größeren Biegeradius und kleinerem Biegewinkel ausgebildet, dann werden die Kantenbereiche entweder einfach oder als Doppelfalz mit beidseitigem Umschlag ineinander eingefügt und dann wird weiter vorzugsweise die Falzverbindung z.B. durch Verpressen oder weiteres Formen verengt und konsolidiert.
  • Demnach ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
    • gemeinsames Umformen des Kantenbereichs des ersten Teilelements und eines zumindest teilweise verformbaren Kantenbereichs des zweiten Teilelements.
  • Dies kann insbesondere bei der endgültigen Ausformung der Falzverbindung bei bereits einander formschlüssig erfassenden, z.B. ineinander eingehakten Kantenbereiche geschehen.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
  • Herstellen der Falzverbindung als Falzverbindung ausgewählt aus einer Gruppe, die eine Falzverbindung mit stehendem Falz, eine Falzverbindung mit liegendem Falz, eine Falzverbindung mit Doppelfalz, eine Falzverbindung mit Deckfalz, eine Falzverbindung mit Stehfalz, eine außenliegende Falzverbindung, eine innenliegende Falzverbindung oder Kanalfalz-Verbindung, eine Pittsburghfalzverbindung und eine Schnappfalzverbindung aufweist.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
  • Verbinden des zweiten und eines dritten Teilelements mittels des ersten Teilelements, das mit dem zweiten und dem dritten Teilelement jeweils durch eine Falzverbindung verbunden wird.
  • In diesem Fall wird weiter bevorzugt als erstes Teilelement ein Element aus der Gruppe, die ein Verbindungselement, ein Versteifungselement, ein Versteifungselement mit einem vorspringenden Flansch; ein Versteifungselement mit einer vorspringenden Verstärkungsrippe und ein gewinkeltes Versteifungselement enthält, bereitgestellt.
  • In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Schritt c) umfasst:
  • Verbinden des ersten und des zweiten Teilelements mittels des dritten Teilelements, das mit dem ersten und dem zweiten Teilelement jeweils durch eine Falzverbindung verbunden wird.
  • In diesem Fall wird weiter bevorzugt als drittes Teilelement ein Element aus der Gruppe, die ein Verbindungselement, ein Versteifungselement, ein Versteifungselement mit einem vorspringenden Flansch; ein Versteifungselement mit einer vorspringenden Verstärkungsrippe und ein gewinkeltes Versteifungselement enthält, bereitgestellt.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
  • Ausüben von Druck auf die Falzverbindung.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
  • Konsolidieren und/oder Aushärten der die Falzverbindung bildenden Bereiche des ersten und zweiten Teilelements.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
  • Einfügen eines Füllmaterials in einen die Falzverbindung bildenden Umschlag.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
  • Einfügen eines Füllmaterials in die Falzverbindung.
  • Das Füllmaterial kann eines oder eine Kombination mehrerer der folgenden Füllmaterialien sein:
    • • ein Material zur Versiegelung,
    • • ein Dichtmaterial,
    • • ein Material zum Bilden eines Kantenschutzes,
    • • ein Material zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit,
    • • ein elektrisch leitfähiges Material
    • • ein Material zum Erzielen einer vorgegebenen oder erwünschten mechanischen Eigenschaft der Falzverbindung.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
    Vorformen des Kantenbereichs des ersten Teilelements, Zusammenfügen des ersten Teilelements und des zweiten Teilelements, Endformen der Faltverbindung.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
    Festhalten des Teilelements in einer Halteeinrichtung, so dass der Kantenbereich daraus hervorsteht, und Umbiegen des Kantenbereichs.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
    Falten des gesamten Kantenbereichs in einem Schritt.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt c) umfasst:
    kontinuierliches fortschreitendes Falten des Kantenbereichs entlang seiner Erstreckung.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch den Schritt:
    ba) Bereitstellen des zweiten Teilelements aus Faserverbundmaterial.
  • Das zweite Teilelement kann analog wie das erste Teilelement bereitgestellt werden. Es kann aus dem gleichen oder aus einem unterschiedlichen Material wie das erste Teilelement gebildet sein.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Bereitstellen des zweiten Teilelements mit einem zumindest teilweise verformbaren Kantenbereich.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Herstellen des zweiten Teilelements aus Fasern und einer thermoplastischen Matrix.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Herstellen des zweiten Teilelements durch Laminieren von Lagen aus Faserverbundwerkstoff.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Herstellen des zweiten Teilelements aus einem Faserverbundwerkstoff ausgewählt aus einer Gruppe von Faserverbundwerkstoffen, die CF/PPS-Verbundwerkstoff, CF/PEKK-Verbundwerkstoff, CF/PEEK-Verbundwerkstoff, CF/PA-Verbundwerkstoff, Faserverbundwerkstoff mit Kohlenstofffasern in einer thermoplastischen Matrix, Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Metallgitternetz, Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Bronzegitternetz, Fasergewebe in einer Kunststoffmatrix, unidirektionale Fasern einer Kunststoffmatrix, Fasern in einer PEEK-Matrix, Fasern in einer PA-Matrix, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit metallischen Materialien, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Aluminium-Materialien, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Titan-Materialien; Kohlenstofffasergewebe in einer PPS-Matrix, unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PPS-Matrix, mit PEKK imprägniertes oder getränktes Kohlenstofffasergewebe, Kohlenstofffasergewebe in einer PEKK-Matrix, unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PEKK-Matrix, in PEKK eingebettete Kohlenstoffasern mit Bronzegitternetz und Kombinationen der vorgenannten Werkstoffe enthält.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Herstellen des zweiten Teilelements (18) aus einem Faserverbundwerkstoff, der Fasern aus der Gruppe von Fasern aufweist, die Kohlenstofffasern, Glasfa-sern, Aramidfasern, synthetische Fasern, Fasern in einem Fasergewebe, Fasern in einem Fasergelege und unidirektionale Fasern sowie Kombinationen der ge-nannten Fasern enthält
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Herstellen des zweiten Teilelements (18) aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Matrixmaterial aus der Gruppe aufweist, die PE, PP, PA, POM, PET, PC, einen transparenten Kunststoff, einen transparenten thermoplastischen Kunst-stoff, transparentes PC, PETG, PMMA, Kunststofflegierungen, thermoplastische Kunststofflegierungen, einen Hochtemperaturkunststoff, einen thermoplastischen Hochtemperaturkunststoff, PTFE, PVDF, PEI, PEEK und PEKK enthält;
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Bereitstellen des zweiten Teilelements mit einem weichen verformbaren zu faltenden Umformbereichs an einem mit dem ersten Teilelement zu verbindenden Kantenbereich.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Bereitstellen des zweiten Teilelements so, dass ein gesamter mit dem ersten Teilelement zu verbindender Kantenbereich weich und verformbar ist.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Bereitstellen des zweiten Teilelements aus einem thermoplastischen Faserverbundmaterial und zumindest bereichsweises Erwärmen eines umzuformenden Bereichs eines mit dem ersten Teilelement zu verbindenden Kantenbereichs.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Bereitstellen des zweiten Teilelements aus einem thermoplastischen Faserverbundmaterial und Erwärmen des gesamten mit dem ersten Teilelement zu verbindenden Kantenbereichs.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Erwärmen zumindest eines Teilbereichs eines mit dem ersten Teilelement zu verbindenden Kantenbereichs mittels einer Heizquelle, die ausgewählt ist aus der Gruppe von Heizquellen, welche einen Brenner, einen Bunsenbrenner, eine Infrarotheizstrahlungsquelle, einen Laser, einen Maser, eine Induktionsheizquelle, eine Wärmeleitung, eine Plasmaheizquelle, ein in wenigstens eines der Teilelemente eingebettetes oder eingefügtes Heizelement, ein Heizelement aus Kupfer, ein Heizelement aus Stahl, ein Heizelement aus Aluminium, ein Heizelement aus Kohlenstoff, ein Heizelement aus Kohlenstofffaser und Kombinationen der voranstehenden Heizquellen oder Heizelementen enthält.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt ba) umfasst:
    Erwärmen zumindest eines Teilbereichs eines mit dem ersten Teilelement zu verbindenden Kantenbereichs durch wenigstens eines der Heizverfahren Konvektionsheizen, Strahlungsheizen, Infrarotheizung, Laserheizen, Maserheizen, Induktionsheizen, Heizen mittels Wärmeleitung, Plasmaheizen, Widerstandsheizen mittels eingebetteter oder eingefügter Elemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kupferelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Stahlelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Aluminiumelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kohlenstoffelemente und Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kohlenstofffaserelemente.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Verfahren den Schritt bb) Bereitstellen des zweiten Teilelements aus einem metallischen Material.
  • Vorzugsweise umfasst Schritt bb)
    Herstellen oder Bereitstellen des zweiten Teilements aus einem oder mehreren metallischen Materialien ausgewählt aus einer Gruppe von metallischen Materialen, die Aluminium, Titan, Stahl, Edelstahl, Magnesium, Kupfer und Legierungen der genannten Metalle enthält.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verbinden eines aus einem Faserverbundwerkstoff gebildeten ersten Teilelements eines Bauteils für ein Fahrzeug mit einem zweiten Teilelement des Bauteils, wobei die Vorrichtung umfasst:
    • eine Umformvorbereitungseinrichtung zum Bereitstellen des ersten Teilelements mit einem zumindest teilweise verformbaren Kantenbereich; und
    • eine Falzverbindungseinrichtung zum Herstellen einer Falzverbindung zum Verbinden des ersten und zweiten Teilelements mittels Falten des zumindest teilweise verformbaren Kantenbereichs zu einem Umschlag.
  • Vorzugsweise umfasst die Umformvorbereitungseinrichtung eine Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines ersten Teilelements, das zumindest aus Fasern und einer thermoplastischen Matrix gebildet ist.
  • Vorzugsweise umfasst die Umformvorbereitungseinrichtung eine Heizeinrichtung zum Erwärmen zumindest eines umzuformenden Teilbereichs des Kantenbereichs.
  • Vorzugsweise umfasst die Falzverbindungseinrichtung eine Halteeinrichtung zum Halten des ersten Teilelements.
  • Vorzugsweise umfasst die Falzverbindungseinrichtung eine Umbiegeeinrichtung zum Umbiegen des Kantenbereichs des ersten Teilelements.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen oder/und einer Vorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen zum Herstellen einer Längsverbindung entlang eines Strukturbauteils eines Fahrzeuges, insbesondere Luftfahrzeuges. Vorzugsweise wird eine sich in Fahrtrichtung oder Flugrichtung erstreckende Verbindung geschaffen.
  • So können beispielsweise in Umfangsrichtung benachbarte Paneele eines Rumpfes eines Luftfahrzeuges mittels der Falzverbindung verbunden sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen oder/und einer Vorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen zum Herstellen einer Umfangsverbindung entlang des Umfangs eines Strukturbauteils eines Fahrzeuges, insbesondere Luftfahrzeuges.
  • So können beispielsweise in Flugrichtung benachbarte Paneele an einem Rumpf oder einer Kabine eines Luftfahrzeuges mit der Falzverbindung verbunden sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen oder/und einer Vorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen zum aneinander Koppeln von Rahmenelementen einer Struktur eines Fahrzeuges, insbesondere Luftfahrzeuges.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen oder/und einer Vorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen zum Koppeln eines Versteifungselements an ein Hautelement eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere Luftfahrzeug.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen oder/und einer Vorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen zum aneinander Koppeln von Systemkomponenten eines Fahrzeuges, insbesondere Luftfahrzeuges.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen oder/und einer Vorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen zum Koppeln einer Systemkomponente an eine Struktur eines Fahrzeugs, insbesondere Luftfahrzeugs.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen oder/und einer Vorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen zum Koppeln einer Kabinenkomponente an eine Struktur eines Fahrzeugs, insbesondere Luftfahrzeugs.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen oder/und einer Vorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen zum Integrieren eines Versteifungselements in eine Struktur eines Fahrzeugs, insbesondere Luftfahrzeugs.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen oder/und einer Vorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen zum Integrieren eines Rahmenelements in eine Struktur eines Fahrzeugs, insbesondere Luftfahrzeugs.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Luftfahrzeug, umfassend ein Bauteil nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Luftfahrzeug, umfassend eine durch ein Verfahren nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen erhältliche Falzverbindung.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Luftfahrzeug, umfassend eine durch eine der Verwendungen nach einem der voranstehenden Aspekte erhältliche Falzverbindung.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen gefaltete Strukturen und gefaltete Verbindungen und insbesondere Konzepte für gefaltete Strukturen und gefaltete Verbindungen und mehr insbesondere Konzepte für gefaltete Verbindung für thermoplastische Strukturen.
  • Insbesondere werden Montageverfahren und Verbindungsverfahren für thermoplastische Verbundbauteile vorgeschlagen.
  • Die Verbindung von thermoplastischen Verbundbauteilen stellt hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Verbindungen sowie des Konstruktions- und Fertigungsaufwandes eine Herausforderung dar.
  • Besondere Anwendungen finden die hier vorgestellten Ideen vorzugsweise bei der Herstellung und Anordnung von Rumpfbauteilen für Fahrzeuge wie insbesondere Luftfahrzeuge und mehr insbesondere für Flugzeuge. Auch für Hubschrauber, Raumfahrzeuge, Raumstationen, Raketen, Satelliten oder sonstigen Objekten der Weltraumtechnologie, Landfahrzeugen, fliegenden oder fahrenden Autos usw. kann die Technologie verwendet werden.
  • Insbesondere können bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung in zukünftigen Rumpfschalen von Fahrzeugen und mehr insbesondere Luftfahrzeugen zur optimierten Anordnung und Montage angewandt werden.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen das Verbinden von thermoplastischen Verbundbauteilen, insbesondere mit Verbindungen, die alternativ oder zusätzlich zu Schweißverfahren eingesetzt werden können. Derzeit werden thermoplastische Verbundbauteile für die Luftfahrt klassisch durch Bohren von Löchern und Vernieten miteinander verbunden. Klebeverbindungen werden weniger häufig verwendet und speziell selten in lasttragenden Bereichen. Thermoplastische Schweißverfahren werden derzeit weiterentwickelt und sind Gegenstand aktueller Entwicklungen.
  • Ein Ziel bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung ist, ein neues Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen Materialien basierend auf Faltprinzipien zu verwenden, wie sie bisher bei der Verbindung von metallischen Materialien bekannt sind.
  • Es werden verschiedene Lösungen für eine Falzverbindungstechnologie und für Falzverbindungen vorgeschlagen. Derartige Lösungen sind insbesondere, aber nicht nur, für thermoplastische Materialien geeignet. Thermoplastische Materialien eignen sich hervorragend, da sie zum Umformen lediglich erwärmt werden müssen. Aber auch die Anwendung an anderen Verbundmaterialien, wie beispielsweise Duroplasten, ist möglich, z.B. solange die zu verbindenden Bereiche noch formbar sind.
  • Besonders gute Ergebnisse haben Ausgestaltungen ergeben, bei denen zu verbindende Kantenbereiche aus thermoplastischen Materialien gebildet sind und bei denen die gesamten Kantenbereiche, also sowohl ein zum Falten umzuformender Umformbereich als auch der restliche Bereich bis hin zu der Endkante erwärmt werden.
  • Erste Tests mit den wichtigsten Materialien für thermoplastische Entwicklungen wie
    • • PPS/Kohlenstofffasergewebe
    • • PEKK/Kohlenfasergewebe
    • • PEKK/unidirektionale Kohlefasern
    • • PEKK/unidirektionale Kohlenstofffasern mit Bronzegitter
    haben gute Ergebnisse gezeigt. Die Anwendung auf andere Verbundmaterialien, insbesondere thermoplastische, Materialien, ist ohne weiteres möglich.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen gefaltete Strukturen und Konzepte für Falzverbindungen für thermoplastische Strukturen. Vorzugsweise finden diese Anwendung bei thermoplastischen mechanischen Verfahren zum Vorformen von Bauteilen für Fahrzeuge.
  • Beispielsweise können Vorformen entsprechend verbunden werden, die anschließend zum Bilden eines Endbauteils für Fahrzeuge, insbesondere Luftfahrzeuge verwendet werden.
  • Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung betreffen insbesondere eine verbesserte Herstellung von Verbindungen von Fügepartnern aus Verbundmaterialien.
  • Vorzugsweise wird eine weniger komplexe Prozesskette mit weniger Verfahrensschritten zum Verbinden von Teilelementen geschaffen.
  • Es werden keine Löcher innerhalb von Rumpfbauteilen benötigt. Ein teilweise unter ergonomisch ungünstigen Bedingungen durchzuführendes Anbringen von Bohrlöchern entfällt.
  • Die Möglichkeit, Verbindungen ohne oder mit weniger Bohrlöchern durchzuführen erleichtert darüber hin die Möglichkeiten einer höher automatisierten Fertigung.
  • Im Übrigen können die Herstellung von Falzverbindungen leichter automatisiert werden als die Herstellung bisher bekannter Verbindungen von Verbundbauteilen. Für Automatisierungen und Herstellungen von Falzverbindungen kann auf den Erfahrungsschatz in der Metallverbindungstechnik zurückgegriffen werden, die entsprechend zur Anwendung an Verbundbauteilen angepasst werden können.
  • Die Verbindung mittels Falzverbindungen vermeidet oder verringert spanabhebende Verfahren, so dass die Bildung von Kohlenstoffstaub bei kohlenstofffaserverstärkten Verbundmaterialien verringert ist.
  • Falzverbindungen sind an sich bereits hermetisch besser versiegelt als die bisher bekannten Verbindungen. In der Metalltechnik werden Falzverbindungen zum Beispiel zum hermetischen Absiegeln von Konservendosen oder Blechfässern verwendet. Mit der Falzverbindung können somit fluidddichte Verbindungsstellen auch ohne Dichtmittel einfach geschaffen werden.
  • Die Verbindung mittels Falzverbindungen kommt ohne Abstandhalter oder Unterlegscheiben oder dergleichen aus, so dass gegenüber bisher bekannten Verbindungsverfahren mittels Befestigerelementen Vorlaufzeit eingespart werden kann.
  • Zusätzlich vermeidet das Vermeiden von Bohrlöchern ein Zerschneiden von Fasern, so dass die Verbindungsbereiche bei dem hier vorgeschlagenen Falzverbindungen höhere Strukturfestigkeiten an den verbleibenden zu verbindenden Kantenbereichen als bisher bekannte Verbindungsverfahren bieten.
  • Durch den fehlenden Eingriff in innere Strukturen wird zudem das Risiko von Delaminationen weiter verringert.
  • Durch die Falzverbindung wird ein Formschluss zwischen den zu verbindenden Teilelementen geschaffen. Hiermit wird eine mechanische Verbindung zwischen den Fasern in den unterschiedlichen zu verbindenden Teilen erreicht. Somit wird die Strukturfestigkeit der Verbindung gegenüber bisher bekannten Verbindungen erhöht.
  • Gegenüber Schweißverfahren ergeben sich weiter Vorteile durch weniger aufwändige Fertigung. Es muss weniger Druck auf den Verbindungsbereich ausgeübt werden. Weiter kommen Falzverbindungen mit geringeren Temperaturen als Schweißverbindungen aus.
  • Die Falzverbindungen sind auch zur Verbindung von Teilelementen, die beide aus Verbundmaterialien gebildet sind, geeinet. Es gibt keine Tendenz zu Rissen oder zu Ermüdungserscheinungen. Weiter können einfache hermetisch dichte Verbindungen geschaffen werden.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung nutzen eine Falzverbindung zum Herstellen einer Verbindungsnaht zwischen einzelnen Bereichen eines Bauteils.
  • Vorzugsweise wird zum Verbinden eines aus Faserverbundmaterial gebildeten ersten Teilelements mit einem zweiten Teilelement eine Falzverbindung unter Verwendung eines Umschlages an dem ersten Teilelement eingesetzt.
  • Die sich hier auf Falzverbindungen beziehenden Begriffe sind aus der Technologie von Falzverbindungen für Metallbleche entnommen.
  • In der Metalltechnik wird als Umschlag die Doppelung des Randes eines Blechteils durch Abkanten oder Schwenkbiegen bezeichnet. Entsprechend wird hier als Umschlag die Doppelung des Randes an einer Kante der zu verbindenden Teilelemente, insbesondere durch Abkanten oder Schwenkbiegen oder auch durch Formen des Umschlages gleich bei der Herstellung des Teilelements, bezeichnet. Durch den Umschlag lässt sich die Steifigkeit des mit dem Umschlag versehenen Teilelements erhöhen, so dass auch mit einem dünner ausgeführten Teilelement eine hohe Steifigkeit erreichbar ist. Vorzugsweise entsteht durch den Umschlag eine gerundete Kante.
  • Ein Umschlag kann auch als Doppelung oder als Falz bezeichnet werden.
  • Vorzugsweise werden gefaltete Strukturen und gefaltete Verbindungen mit thermoplastischen Materialien vorgeschlagen.
  • Mögliche Designs von Falzverbindungen und die allgemeinen Prinzipien zum Herstellen von Falzverbindungen können vom Prinzip her aus der Metallblechverbindungstechnik entnommen werden. Beispielsweise erfolgt zum Herstellen der Falzverbindung ein Ankanten des Kantenbereichs des ersten Teilelements, dann eine Einlage des zu verbindenden zweiten Teilelements in dem angekanteten Bereich und dann eine Anpressung der umgeschlagenen Kante auf den eingelegten Bereich des zweiten Teilelements.
  • Als erstes Teilelement und zweites Teilelement werden hier die Verbindungspartner für eine Verbindungsstelle in einem Bauteil, insbesondere für ein Fahrzeug und mehr insbesondere für ein Luftfahrzeug bezeichnet, von denen wenigstens ein Verbindungspartner und vorzugsweise beide Verbindungspartner aus Verbundmaterialien gebildet sind.
  • Die Teilelemente können getrennt hergestellte Elemente sein, die zusammen zu einem Bauteil gefügt werden. Die Teilelemente können aber auch unterschiedliche Bereiche eines integralen Werkstückes sein, zum Beispiel könnte das erste Teilelement ein erster Wandbereich eines Rohres und das zweite Teilelement ein zweiter Wandbereich eines Rohres sein, so dass das Rohr durch Verbindung der Teilelemente in sich geschlossen wird.
  • Die einzelnen Umformschritte zum Umformen der miteinander zu verbindenden Kantenbereiche der Teilelemente können vergleichbar zu denen sein, wie sie bei Metallblechen zum Bilden der unterschiedlichen Falzverbindungen bekannt ist. Unterschiedlich ist, dass die Kantenbereiche aus Verbundmaterialien, insbesondere Faserverbundmaterialien gebildet sind und entsprechend für Faserverbundmaterialien bekannte Umformverfahren verwendet werden. Insbesondere werden bei thermoplastischen Materialien die Kantenbereiche oder zumindest die Umformbereiche erwärmt. Die Erwärmung erfolgt vorzugsweise mit einer Erweichungstemperatur, bei der das thermoplastische Material weich und verformbar, aber noch nicht geschmolzen ist.
  • So können die unterschiedlichen Falzverbindungen wie zum Beispiel ein stehender einfacher Längsfalz, ein liegender einfacher Längsfalz, ein stehender doppelter Längsfalz, ein liegender Längsfalz, ein Deckfalz - d.h. ein Falz mit besonderen Falzstreifen als Verbindungselement -, ein außenliegender Längsfalz, ein innenliegender Längsfalz, ein Randfalz und so weiter ausgebildet werden. Auch eine Verbindung über Eck ist möglich.
  • Zum Beispiel kann der Falz durch Abkanten der zu verbindenden Kantenbereiche von flächenhaft ausgestalteten Teilelementen um circa 90° Grad abgewinkelt werden, wobei einer der Kantenbereiche zum Bilden des Umschlages länger ausgebildet ist als der andere Kantenbereich. Anschließend kann dieser längere Kantenbereich um den als Stehfalz ausgebildeten kürzeren Kantenbereich herum umgeschlagen werden. So entsteht an zwei Tafeln oder Paneelen aus Faserverbundmaterial durch die Falzverbindung auch gleichzeitig ein z.B. nach innen ragendes Versteifungselement aus wenigstens drei Lagen Verbundmaterial.
  • Bei einer anderen Falzform - dem Doppelfalz - werden die Kantenbereiche an dem ersten Teilelement und dem zweiten Teilelement umgeschlagen und die umgeschlagenen Kantenbereiche ineinander gehakt. Anschließend werden die ineinander hakenden Umschläge miteinander verpresst.
  • Tests haben gezeigt, dass die aus der Blechverbindung bekannten Falzverbindungen auch zur Verbindung von Kantenbereichen von Verbundmaterialien und insbesondere thermoplastischen Verbundmaterialien gut geeignet sind.
  • Hierzu wird bei thermoplastischen Materialien zumindest der umzubiegende Umformbereich erwärmt. Die nur teilweise Erwärmung des Kantenbereichs an dem Umformbereich kann bei Ausreichend dünnen und/oder einlagigen Verbundmaterialien eine Option sein.
  • Ist jedoch das erste Teilelement dessen Kantenbereich zu einem Umschlag umzuformen ist, beispielsweise aus mehreren Lagen oder Schichten gebildet, die miteinander laminiert sind, da müssen die im Umschlag außenliegenden Schichten um einen größeren Radius gebogen werden, als die im Umschlag innenliegenden Schichten. So kann sich im Bereich der gerundeten Umschlagskante eine Tendenz zur Delamination der einzelnen Laminate ergeben.
  • Speziell für mehrschichtige Materialien hat sich gezeigt, dass eine Falzverbindung durch Umschlag dennoch sehr gut möglich ist, indem der gesamte Kantenbereich weich und umformbar bereitgestellt wird.
  • Bei thermoplastischen Materialien lässt sich zum Beispiel durch eine gesamte Erwärmung des gesamten Kantenbereichs, also sowohl des Umformbereichs als auch des restlichen Bereichs bis hin zur Kante, eine Falzverbindung mit sehr geringer Delaminationstendenz oder gar keiner Delaminationstendenz erreichen.
  • Demnach ist bevorzugt, dass der gesamte Kantenbereich eines thermoplastischen ersten Teilelements erwärmt wird und anschließend in einem Faltschritt zu einem Umschlag umgebogen wird.
  • Versuche haben ergeben, dass auch mehrschichtige Materialien mit dieser Technik gut durch Falzverbindungen ohne Delaminationen verbindbar sind, wenngleich sich am Innenradius und am Außenradius der entsprechenden runden Umschlagskante sichtbar unterschiedliche Längen ergeben. Die Längenänderung wird durch das entsprechend erweichte Matrixmaterial ermöglicht, ohne dass Delaminationen erkennbar sind.
  • Die Falzverbindungen sind insbesondere für folgende Anwendungen geeignet.
  • Sie können zum Herstellen von Verbindungsnähten, beispielsweise von Längsverbindungen oder Umfangsverbindungen an Bauteilen von Fahrzeugen und insbesondere Luftfahrzeugen verwendet werden.
  • Weiter ist die Kopplung von Rumpfbauteilen mittels der hier vorgeschlagenen Verbindungstechnik möglich.
  • Beispielsweise können Rahmen an Hautelemente gekoppelt werden. Es ist auch möglich, Versteifungselemente, wie beispielsweise Stringer (Längsversteifungen) an Rumpfbauteile zu koppeln.
  • Auch die Kopplung von Systemkomponenten miteinander ist möglich. Zum Beispiel können Komponenten eines Kraftstoffsystems, eines Luftverteilungssystems, von Fluidleitungssystemen, von Gehäusen für elektrische Systeme oder dergleichen und so weiter miteinander verbunden werden.
  • Es ist auch möglich, eine derartige Systemkomponente mittel der hier vorgeschlagenen Verbindungstechnik an die Struktur eines Fahrzeuges anzukoppeln.
  • Bei einer anderen Anwendung ist möglich, Kabinenkomponenten wie zum Beispiel Kabinenverkleidungen, Kabinenwände, Bodenelemente und so weiter mit der Struktur oder untereinander zu verbinden.
  • Wie oben bereits erwähnt, lässt sich durch die Ausbildung einer Falzverbindung, wie beispielsweise eines innenliegenden Falzes, an Kanten der zu verbindenden Teilelemente selbst bereits ein Versteifungselement bilden. Weiter kann ein Verbindungselement zum Verbinden der beiden Teilelemente mittels Falzverbindungen als Versteifungselement ausgebildet werden. So kann durch die hier dargestellte Verbindungstechnik ein Versteifungselement in das Bauteil integriert werden. Es können auch Rahmenelemente in das Bauteil integriert werden.
  • So ist mit der hier dargestellten Verbindungstechnik die Integration von Komponenten in das Bauteil möglich. Z.B. ist eine Integration oder Kopplung von Strukturkomponenten, Systemkomponenten, Kabinenkomponenten, Fußboden-Komponenten, Crashelementen, Brackets, Druckkalotten und/oder deren Komponenten möglich.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in Flugzeugen oder in Helikoptern, bei Raketen und in der Weltraumtechnik oder bei fliegenden und fahrenden Autos verwendet.
  • Bevorzugte Materialien sind neben den oben bereits erwähnten Materialien auch PEEK, PA oder andere thermoplastische Materialien.
  • Auch ist die Verwendung einer Mischung von thermoplastischen Materialien mit metallischen Materialien als Werkstoff für das aus Verbundmaterial gebildete erste Teilelement oder für alle Teilelemente möglich. Als metallische Materialien kommen zum Beispiel Aluminium oder Titan in Betracht.
  • Auch ist möglich, thermoplastische Materialien mittels der hier dargestellten Verbindungstechnik an Metallmaterialien zu verbinden. So ist beispielsweise möglich, ein Paneel aus Thermoplast mittels eines Umschlags an dem Paneel mit einem Verbindungselement oder einem Paneel aus Aluminium oder Titan oder sonstigen Materialien zu verbinden.
  • Es sind zum Beispiel Verbindungen PEKK mit Aluminium, PEKK mit Titan oder PPS mit Titan und so weiter möglich.
  • Vorzugsweise werden zur Herstellung von Falzverbindungen zunächst ein Kantenbereich des ersten Teilelements angekantet und auch ein Kantenbereich des zweiten Teilelements angekantet. Vorzugsweise werden dann die angekanteten Kantenbereiche zusammengefügt. Vorzugsweise erfolgt dann ein vollständiges Umkanten der Kantenbereiche unter Anpressen aneinander.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung kann vor dem endgültigen Umkanten und Konsolidieren der Falzverbindung noch wenigstens ein Füllmaterial in das Innere der Faltverbindung eingefüllt werden. Das Füllmaterial kann zur Herstellung unterschiedlicher gewünschter Eigenschaften dienen. Beispielsweise kann es als Versiegelungsmittel dienen zur weiteren Verbesserung der ohnehin schon bereits guten Dichtheit der Falzverbindung. Es kann je nach Anwendung des Falzbereiches auch unterschiedliche Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften der Falzverbindung geben, die durch entsprechend angepasste Füllmaterialien erreichbar sind. Beispielsweise kann bei der einen Falzverbindung eine größere Elastizität erwünscht sein, während bei der anderen Falzverbindung eine größere Steifigkeit erwünscht ist. Dies kann mit entsprechend ausgeführten Füllmaterialien erreicht werden. Auch kann das Füllmaterial zum Kantenschutz eingesetzt werden, beispielsweise um ein Ende des Falzes zu versiegeln.
  • Zur Bereitstellung des noch umformbaren Kantenbereichs sind unterschiedliche Heiztechniken an thermoplastischen Materialien getestet worden. Ein lokales Heizen nur des Umfaltbereiches ist in erster Linie für einlagige Verbundmaterialien oder für Verbundmaterialien mit nur einer dünnen Faserlage geeignet. Insbesondere bei mehrlagigen Teilelementen aus thermoplastischen Materialien ergibt eine Erhitzung über den gesamten Verbindungsbereich die Möglichkeit des Gleitens der Schichten des Laminats aneinander, was zu effektiven Ergebnissen für Falzverbindungen von mehrlagigen Faserverbundbauteilen führt.
  • Getestet wurden weiterhin verschiedene Heizquellen. Beispielsweise sind Brenner, wie beispielsweise Bunsenbrenner, einsetzbar. Hier ist insbesondere darauf zu achten, dass Oberflächen nicht überhitzen.
  • Bevorzugt sind daher Heizverfahren, die ein gleichmäßiges Erwärmen, insbesondere auch tieferliegender Schichten ohne die Gefahr von Oberflächenüberhitzung erreichen.
  • Möglich sind zum Beispiel Infrarotheizen, Laserheizen, Maserheizen, Induktionsheizen, Konduktionsheizen, Plasmaheizen und Widerstandsheizen. Das Widerstandsheizen erfolgt vorzugsweise mittels eingefügter oder mehr bevorzugt mittels eingebetteter Elemente. Heizelemente, die eingefügt oder eingebettet werden können zum Beispiel aus Kupfer, Stahl, Aluminium oder Kohlenstoff gebildet sein. Insbesondere können eingebettete Kohlenfaserheizelemente zum Heizen dienen.
  • Das Umfalten kann mechanisch oder manuell über die komplette Breite erfolgen. Beispielsweise kann eine Biegemaschine, wie sie vom Prinzip her zur Abkantung von Blechen bekannt ist, mit entsprechenden Anpassungen an die unterschiedlichen handzuhabenden Materialien auch zum Abkanten von entsprechend umformbar bereitgestellten Kantenbereichen von zu verbindenden Verbundmaterialteilen eingesetzt werden.
  • Möglich ist auch ein automatisiertes fortschreitendes Falten. Es ist beispielsweise ein Prozessschritt möglich, wobei ein Kantenbereich mit einem entlang der Kante verfahrenden Werkzeug erwärmt und dann an einer Umformfläche abgekantet wird. Auch ist ein automatisiertes Abkanten über das komplette Teil mittels entsprechender automatischer Kantwerkzeuge möglich. Bei einer anderen Variante wird das erste Teilelement gleich beim Herstellen mit dem Umschlag an der zu verbindenden Kante gefertigt.
  • Die entsprechend mit Umschlag vorgefertigten Teilelemente können dann formschlüssig ineinander gefügt werden. Vorzugsweise erfolgt dann das endgültige Konsolidieren der zusammengefügten Verbindungspartner.
  • Dies kann durch Erhitzen und Ausüben von manuellen Druck auf die formschlüssig zusammengefügten Verbindungspartner und die entsprechende Verbindungszone erreicht werden.
  • Selbstverständlich ist auch hier eine automatisierte endgültige Konsolidierung mit entsprechenden Werkzeugen möglich.
  • Möglich ist auch die Anwendung von Zusatzmaterialien zum Füllen von Lücken, zum Beispiel für eine hermetische Abdichtung von einem Kantenschutz, zur Verbesserung einer elektrischen Leitfähigkeit oder zur Verbesserung von mechanischen Eigenschaften und so weiter.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 eine perspektivische, teils geschnittene Darstellung eines Rumpfsegments eines Luftfahrzeuges, bei dem verschiedene Bauteile mittels Falzverbindungen verbundene Teilelemente aufweisen;
    • 2 einen Schnitt durch eine Verbindungsstelle zwischen einem ersten Teilelement und einem zweiten Teilelement eines Bauteils mit einer ersten Ausführungsform einer Falzverbindung;
    • 3 einen Schnitt durch eine Verbindungsstelle zwischen Teilelementen eines Bauteils mit einer zweiten Ausführungsform einer Falzverbindung;
    • 4 eine schematische Ansicht auf einen Kantenbereich eines ersten Teilelements des Bauteils zur Darstellung eines ersten Schritts eines Verfahrens zum Herstellen einer Falzverbindung;
    • 4-8 Darstellungen von Seiten auf einen Kantenbereich des ersten Teilelements während unterschiedlicher Schritte eines Verfahrens zum Herstellen der Falzverbindung;
    • 9-11 Querschnittsansichten unterschiedlicher Teilelemente, die zum Bilden von Falzverbindungen gefaltet sind;
    • 12-15 eine Schnittdarstellung auf zu verbindende Kantenbereiche eines ersten Teilelements und eines zweiten Teilelements zum Bilden der in 2 dargestellten Falzverbindung;
    • 16 eine Fotografie auf einer Verbindungstelle zwischen einem ersten Teilelement und einem zweiten Teilelement, welches mittels der Falzverbindung gemäß 2 verbunden sind;
    • 17-20 Profilansichten eines ersten Teilelements, eines zweiten Teilelements und eines dritten Teilelements während unterschiedlicher Schritte eines Verfahrens zum Herstellen der Falzverbindung von 3;
    • 21 eine Fotografie auf ein Beispiel einer gemäß 3 ausgebildeten Falzverbindung zwischen aus Faserverbundmaterialien gebildeten Teilelementen;
    • 22-28 perspektivische Darstellungen unterschiedlicher Ausführungsbeispiele von gefalteten Strukturen und damit ausgebildeter Falzverbindungen;
    • 29a-29b Profilansichten eines ersten Teilelements und eines zweiten Teilelements während unterschiedlichen Phasen zum Bilden einer Ausführungsform einer Falzverbindung;
    • 30a-30c Profilansichten eines ersten Teilelements und eines zweiten Teilelements während unterschiedlicher Phasen zum Bilden einer weiteren Ausführungsform der Falzverbindung;
    • 31a-31b Profilansichten eines ersten Teilelements und eines zweiten Teilelements während unterschiedlicher Phasen zum Bilden einer weiteren Ausführungsform der Falzverbindung;
    • 32a-32b Profilansichten auf ein erstes, ein zweites, und ein drittes Teilelement während unterschiedlicher Phasen zum Bilden einer weiteren Ausführungsform der Falzverbindung;
    • 33a-33b Profilansichten eines ersten Teilelements und eines zweiten Teilelements zum Bilden einer weiteren Ausführungsform der Falzverbindung;
    • 34a-34b Profilansichten auf ein erstes, zweites und drittes Teilelement während unterschiedlicher Phasen zum Bilden einer weiteren Ausführungsform der Falzverbindung und
    • 35a-35b Profilansichten eines ersten Teilelements, eines zweiten Teilelements und eines dritten Teilelements während unterschiedlicher Phasen zum Bilden einer weiteren Ausführungsform der Falzverbindung
  • In 1 ist in teils perspektivischer und teils geschnittener Darstellung ein Rumpfsegment 11 mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für Bauteile 10 eines Luftfahrzeuges 12 dargestellt, bei denen an einer Verbindungsstelle 14 wenigstens ein erstes Teilelement 16 und ein zweites Teilelement 18 mittels einer Falzverbindung 20 verbunden sind.
  • Wenigstens das erste Teilelement 16 ist aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet. Der Faserverbundwerkstoff weist vorzugsweise Kohlenstofffasern in einer thermoplastischen Matrix auf.
  • Die Verbindungsstelle 14 mit der Falzverbindung 20 ist beispielsweise eine Längsverbindung 22 zwischen als Tafelelemente oder Paneelelemente ausgebildeten Hautelementen 23 des Rumpfsegments 11. Derartige miteinander verbundene Hautelemente 23 sind somit ein erstes Beispiel für die mittels der Falzverbindung 20 verbundenen Teilelemente 16, 18 eines Bauteils 10 des Luftfahrzeugs 12. Das Bauteil 10 ist dann z.B. als Strukturbauteil 24 zum Bilden eines Rumpfes 26 des Luftfahrzeuges 12 ausgebildet.
  • Andere Beispiele für die Verbindungsstelle 14 sind in Umfangsrichtung laufende Verbindungen 28 zwischen den Hautelementen, die mittels der Falzverbindung 20 verbundene Teilelementen 16, 18 des als Strukturbauteils 24 ausgebildeten Bauteils 10 bilden.
  • Weiter kann die Verbindungsstelle 14 zwischen einer Kabinenkomponente 30 - zum Beispiel dem Boden einer Kabine - und dem Strukturbauteil 24 vorgesehen sein. Hier bildet die Kabinenkomponente 30 das eine der Teilelemente 16, 18 und das Strukturbauteil 24 das andere der Teilelemente 16, 18.
  • Weitere Beispiele für die Teilelemente 16, 18, die mittels der Falzverbindung 20 miteinander zu einem Bauteil verbunden sind, sind ein Hautelement 23 des Strukturbauteils 24 als eines der Teilelemente 16, 18 und ein Versteifungselement 32 wie zum Beispiel ein Stringer oder ein Rahmenelement, als das andere der Teilelemente 16, 18.
  • Weiter ist in 1 eine Fluidleitung 34 als Beispiel für eine Systemkomponente eines Funktionssystems eines Luftfahrzeuges 12 gezeigt, wobei die Fluidleitung 34 an einer Verbindungsstelle 14 mittels der Falzverbindung 20 geschlossen ist. Hier bilden dann unterschiedliche Bereiche der Fluidleitung 34, welche an ihren Kanten miteinander zu verbinden sind, weitere Beispiele für die Teilelemente 16, 18.
  • Bei allen diesen Beispielen ist jeweils wenigstens ein erstes Teilelement 16 aus einem Faserverbundwerkstoff mit einem zweiten Teilelement 18 mittels einer Falzverbindung 20 verbunden, um so ein Bauteil 10 eines Fahrzeugs, insbesondere Luftfahrzeugs 12 zu bilden.
  • Die 2 und 3 zeigen unterschiedliche bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Falzverbindung 20.
  • Bei allen hier dargestellten Ausführungsbeispielen der Falzverbindung, und insbesondere den in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen, ist wenigstens das erste Teilelement 16 wie oben erläutert, aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet. Wenigstens das erste Teilelement 16 weist an einem Kantenbereich 36 einen Umschlag 38 zum Bilden einer Falzverbindung 20 auf.
  • Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Falzverbindung 20 sind das erste Teilelement 16 und das zweite Teilelement 18 unmittelbar mit der Falzverbindung 20 verbunden. Hierzu weist auch das zweite Teilelement 18 an dem mit dem ersten Teilelement 16 zu verbindenden Kantenbereich 40 einen weiteren Umschlag 42 auf. Die Teilelemente 16, 18 sind mit ihren Umschlägen 38, 42 ineinander gehakt und konsolidiert.
  • Bei der Ausführungsform der Falzverbindung 20 gemäß 3 ist das erste Teilelement 16 als Verbindungselement 44 ausgebildet und insbesondere als leistenartiges Verbindungselement 44 geformt, welches an den beiden Längskanten jeweils den Umschlag 38 aufweist. Ähnliche mittels eines Verbindungselements 44 ausgebildete Falzverbindungen werden in der Metallverbindungstechnik auch als Deckfalzverbindung bezeichnet. Das Verbindungselement 44 bildet einen Deckfalz 45, der die umgeformten Kantenbereiche 36, 40, 50 schützend abdeckt.
  • Das mit Umschlag 42 versehene zweite Teilelement 18 lässt sich mittels dem als Verbindungselement 44 ausgebildeten ersten Teilelement 16 mit einem dritten Teilelement 46 verbunden. Auch das dritte Teilelement 46 kann einen Umschlag 48 an dem mit dem zweiten Teilelement 18 zu verbindenden Kantenbereich 50 aufweisen.
  • Das zweite Teilelement 18 und das dritte Teilelement 46 können aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien wie das erste Teilelement 16 gebildet sein. Vorzugsweise sind alle Teilelemente 16, 18, 46 aus einem Faserverbundwerkstoff und mehr bevorzugt aus einem Faserverbundwerkstoff mit thermoplastischer Matrix gebildet.
  • Bei einigen Ausführungsformen enthält der Faserverbundwerkstoff Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern und/oder synthetische Fasern.
  • Bei einigen Ausführungsformen enthält der Faserverbundwerkstoff als Matrix einen thermoplastischen Werkstoff. Bei einigen Ausführungsformen weist das Matrixmaterial wenigstens einen der folgenden thermoplastischen Werkstoffe auf:
    1. a. einen Standardwerkstoff, wie z.B.
      1. i. PE (Polyethylen)
      2. ii. PP (Polypropylen)
    2. b. einen Konstruktionskunststoff, wie z.B.
      1. i. PA (Polyamid, insbesondere PA 6 /PA 6 C / PA 66 / PA 46 /PA 12)
      2. ii. POM (Polyoxymethylen)
      3. iii. PET (Polyethylenterephthalat)
      4. iv. PC (Polycarbonat)
    3. c. einen transparenten Kunststoff, wie z.B.
      1. i. PC (Polycarbonat)
      2. ii. PETG (Polyethylenterephthalat Glycol)
      3. iii. PMMA (Polymethylmethacrylat)
    4. d. eine Kunststofflegierung
    5. e. einen Hochtemperaturkunststoff, wie z.B.
      1. i. PTFE (Polytetrafluorethylen)
      2. ii. PVDF (Polyvinylidenfluorid)
      3. iii. PEI (Polyetherimid)
      4. iv. PEEK (Polyetheretherketon)
      5. v. PEKK (Polyetherketonketon)
  • Bevorzugte Verbundwerkstoffe sind z.B.:
    • • CF/PPS-Verbundwerkstoff,
    • • CF/PEKK-Verbundwerkstoff,
    • • CF/PEEK-Verbundwerkstoff,
    • • CF/PA-Verbundwerkstoff,
    • • Faserverbundwerkstoff mit Kohlenstofffasern in einer thermoplastischen Matrix,
    • • Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Metallgitternetz,
    • • Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Bronzegitternetz,
    • • Fasergewebe in einer Kunststoffmatrix,
    • • unidirektionale Fasern einer Kunststoffmatrix,
    • • Fasern in einer PEEK-Matrix,
    • • Fasern in einer PA-Matrix,
    • • Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit metallischen Materialien,
    • • Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Aluminium-Materialien,
    • • Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Titan-Materialien,
    • • Kohlenstofffasergewebe in einer PPS-Matrix,
    • • unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PPS-Matrix,
    • • mit PEKK imprägniertes oder getränktes Kohlenstofffasergewebe,
    • • Kohlenstofffasergewebe in einer PEKK-Matrix,
    • • unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PEKK-Matrix,
    • • in PEKK eingebettete Kohlenstoffasern mit Bronzegitternetz, und
    • • Kombinationen der vorgenannten Werkstoffe.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind Verbundwerkstoffe mit nichtleitenden Fasern, wie z.B. Glasfasern, an wenigstens einem der Teilelemente 15, 18, 46 insbesondere zum Ausbilden von Bereichen mit elektrischer Isolierung, z.B. bei Systemkomponenten, eingesetzt.
  • Das zweite Teilelement 18 und das dritte Teilelement 46 können auch aus anderen Materialien als das erste Teilelement 16, auch z.B. aus Metall gebildet sein. So ist auch eine konstruktiv einfache und dichte Verbindung eines Faserverbundwerkstoff-Teilelements 16 mit einem Metallteil, z.B. aus einem Aluminiummaterial oder einem Titanmaterial möglich.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind demnach das zweite Teilelement 18 und/oder gegebenenfalls das dritte Teilelement 46 aus einem metallischen Material gebildet. Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite Teilelement und/oder das dritte Teilelement hierzu aus einem metallischen Material aus der Gruppe gebildet die
    1. a. Aluminium
    2. b. Titan
    3. c. Stahl, insbesondere Edelstahl
    4. d. Magnesium
    5. e. Kupfer
    sowie Legierungen der genannten Metalle a) bis e) enthält.
  • Die Falzverbindung 20 kann so ausgebildet sein, wie dies für Falzverbindungen auf dem Gebiet der Verbindung mit Metallblechteilen bekannt ist. Anders als bei Metallblech-Falzverbindungen wird jedoch nicht ein Metall, sondern ein Kantenbereich 36 aus Faserverbundwerkstoff umgefaltet.
  • Zum Bilden der Falzverbindung 20 sind die jeweils umzuformenden Kantenbereiche 36, 40, 50 so vorzubereiten, dass sie sich entsprechend umformen lassen. Hierzu sind vorzugsweise die Teilelemente 16, 18, 46 aus einem thermoplastisch verformbaren Material, also z.B. aus Fasern - insbesondere in einem Gewebe oder unidirektional - in einer thermoplastischen Matrix gebildet. Selbstverständlich können auch noch weitere Materialien in den Teilelementen 16, 18, 46 mit enthalten sein. Insbesondere können auch - hier nicht näher dargestellte Heizelemente oder sonstige Funktionselemente eingebettet sein.
  • Zum Umformen der entsprechenden Kantenbereiche 36, 40, 50 werden diese vorzugsweise bei Ausbildung als thermoplastische Materialien entsprechend vor dem Umformen und/oder während dem Umformen beheizt.
  • Zum Bilden der Falzverbindung 20 gemäß den 2 und 3 werden vorzugsweise zunächst die Kantenbereiche 36, 40, 50 entsprechend vorgeformt, dann werden die Teilelemente 16, 18 bzw. 16, 18, 46 mit ihren Umschlägen ineinander greifend oder ineinander hakend zusammengefügt. Anschließend erfolgt vorzugsweise eine Endformung der Falzverbindung 20 durch endgültiges Formen der Umschläge 38, 42, 48, zum Beispiel durch Anwendung von Wärme und Verpressen. Daraufhin lässt man die Verbindungsstelle 14 aushärten, um so die feste Falzverbindung 20 zu bilden.
  • Das aus den Teilelementen 16, 18 und gegebenenfalls 46 gebildete Bauteil 10 kann zum Beispiel zunächst als Vorform vorliegen und dann anschließend zu einem Strukturbauteil 24, der Kombination aus Kabinenkomponente 30 und Strukturbauteil 24 oder zu der Fluidleitung 34 endgültig ausgeformt werden.
  • Bei einer anderen Ausführungsform ist das Bauteil 10 bis auf die Zusammenfügung der Teilelemente 16, 18, 46 bereits fertiggestellt und wird lediglich durch Herstellung der Falzverbindung 20 noch zusammengesetzt.
  • Die Falzverbindung 20 kann anstelle von oder zusätzlich zu bisher verwendeten Verbindungstechniken mittels Lochbohren und Nieten und/oder anstelle von oder zusätzlich zu einem Verschweißen der Teilelemente 16, 18, 46 eingesetzt werden.
  • Im Folgenden werden anhand der Darstellung in den 4 bis 15 Schritt zum Herstellen der Falzverbindung 20 gemäß den unterschiedlichen Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigen die 4 bis 8 insbesondere die Herstellung des Umschlages 38 an dem Kantenbereich 36 des ersten Teilelements 16 Mit entsprechender Technologie können auch die Umschläge 42, 48 der anderen Teilelemente 18, 46 hergestellt werden. Die weiteren 9 bis 15 zeigen mit diesem Umformverfahren herstellbare Kantenformen und weitere Schritte zum Fertigstellen der Falzverbindung 20.
  • In den 4 bis 8 und 14 und 15 sind insbesondere unterschiedliche Einrichtungen einer Vorrichtung 51 zum Verbinden des ersten Teilelements 16 mit dem zweiten Teilelement 18 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 51 weist eine Umformvorbereitungseinrichtung 59 zum Bereitstellen des ersten Teilelements 16 mit verformbaren Kantenbereich 36 und eine Falzverbindungseinrichtung 64 zum Herstellen der Falzverbindung 20 auf.
  • 4 zeigt die Umformvorbereitungseinrichtung 59 und verdeutlicht einen damit durchführbaren Schritt eines Bereitstellens des ersten Teilelements 16 mit einem weichen verformbaren Kantenbereich 36. Hierzu weist die Umformvorbereitungseinrichtung 59 wenigstens eine Heizeinrichtung 52 zum Erwärmen des Kantenbereichs 36 auf. Die Heizeinrichtung 52 kann z.B. eine oder mehrere der folgenden Heizquellen aufweisen:
    • • einen Brenner, z.B. einen Bunsenbrenner,
    • • eine Infrarotheizstrahlungsquelle,
    • • einen Laser,
    • • einen Maser,
    • • eine Induktionsheizquelle,
    • • eine Wärmeleitung,
    • • eine Plasmaheizquelle,
    • • ein in das Teilelement 16 eingebettetes oder eingefügtes Heizelement, insbesondere
      • o aus Kupfer,
      • o aus Stahl,
      • o aus Aluminium,
      • o aus Kohlenstoff, insbesondere Kohlenstofffaser.
  • Weiter kann die Umformvorbereitungseinrichtung 59 eine nicht näher dargestellte Bereitstelleinrichtung zum Bereitstellen des ersten Teilelements 16, z.B. durch Anliefern des Teilelements 16 von einer Herstellstätte, und eine Auflage 54 oder eine sonstige Einrichtung zum Fixieren des ersten Teilelements 16 aufweisen.
  • In dem Umformvorbereitungsschritt wird das erste Teilelement 16 an der Auflage 54 fixiert und dann mit der Heizeinrichtung 52 zumindest an dem umzufaltenden Teilbereich erwärmt. Insbesondere wenn die Teilelemente 16, 18, 46 aus mehrlagigem Faserverbundmaterial gebildet sind, wird der Kantenbereich 50 insgesamt mittels der Heizeinrichtung 52 erwärmt. Der Kantenbereich 50 wird somit nicht nur in seinem Umformbereich, sondern hin bis zu der Kante 56 hin erwärmt. Das Erwärmen erfolgt auf Erweichungstemperatur, bei dem das Matrixmaterial des Kantenbereichs plastisch verformbar aber noch nicht verflüssigt ist.
  • Die Falzverbindungseinrichtung 64 weist insbesondere, wie in 5 und 6 angedeutet, eine Halteeinrichtung 62 zum Halten des ersten Teilelements 16 und eine Umbiegeeinrichtung 62 zum Umbiegen des Kantenbereichs 36 auf.
  • 5 zeigt eine erste Ausführungsform eines Schritts zum Umformen des Kantenbereichs 36, um so den Umschlag 38 zu bilden. Bei 5 wird hierzu eine Einlage 58 auf das auf einer Auflage 54 aufliegende Teilelement 16 aufgelegt, und der verformbare Kantenbereich 36 um die Einlage 58 herum mittels der Umbiegeeinrichtung 60 verformt.
  • Die Umbiegeeinrichtung 60 kann ein sich entlang des Kantenbereichs 50 erstreckendes Balkenelement aufweisen, welches um eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Schwenkachse schwenkbar ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Umbiegeeinrichtung 60 eine sich entlang des Kantenbereichs 36 bewegende Umformfläche zum Umbiegen des Kantenbereichs 40 aufweisen.
  • Die Einlage 58 kann ein z.B. Formelement sein. Bei einer Ausgestaltung kann die Einlage 58 auch eine bereits entsprechend vorher abgekanteter Kantenbereich 40 des mit ersten Teilelements 16 zu verbindenden anderen Teilelements 18, 46 sein.
  • Die Einlage 58 und die Auflage 54 können Teil der Halteeinrichtung 62 sein.
  • 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für die Falzverbindungseinrichtung 64, wo die Halteeinrichtung 62 die Auflage 54 und eine automatisch bewegbare Haltebacke 66 aufweist. Die Umbiegeeinrichtung 60 ist zum Umfalten des Kantenbereichs 36 zum Bilden des Umschlages 38 um die Haltebacke 66 herum ausgebildet. Die Haltebacke 66 dient somit nur zum Festhalten und Formen des Innenbereichs des Umschlags 38 und wird nach dem Formen des Umschlags 38 entfernt.
  • Zur weiteren Vorgehensweise zum Bilden der Falzverbindung 20 gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Ist die Einlage 58 bereits durch einen Umschlag 42 oder einen Kantenbereich 40 des anderen Teilelements 18 der Falzverbindung 20 gebildet, dann kann in einem nächsten Schritt die Falzverbindung 20 konsolidiert werden. Bei einer anderen Variante, die insbesondere mit der Ausgestaltung nach 6 ausführbar ist, kann zunächst eine noch zum Aufnehmen eines Umschlags 42 oder Kantenbereich 40 des anderen Teilelements aufgeweitete Form des Umschlags 38 des ersten Teilelements 16 konsolidiert werden.
  • Die 7 und 8 zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen für eine Einrichtung für eine solche Konsolidierung der noch aufgeweiteten Form des Umschlags 38 alleine oder bereits der gesamten Falzverbindung 20. Die Einlage 58 kann, wie oben erwähnt, ein durch einen Kantenbereich 40 des Verbindungspartners - z. B. des zweiten Teilelements 18 - gebildeter Falz oder ein Teil des Umschlages 42, 48 des mit dem ersten Teilelement 16 zu verbindenden weiteren Teilelements 18 sein. Anstelle der Einlage 58 kann aber auch die danach zu entfernende Innenform (z.B. ausgebildet als Haltebacke 66) eingeführt sein.
  • Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform wird in offener Konfiguration mittels eines Presselements 68 unter Anwendung von Druck und gegebenenfalls Wärme die erwünschte Form des Umschlages 38 des ersten Teilelements 16 zum Bilden der Falzverbindung 20 erreicht.
  • 8 zeigt ebenfalls eine Ausführungsform der Konsolidierungseinrichtung 70 zum Konsolidieren der Form des Umschlage 38 oder bereits der gesamten Falzverbindung 20, wobei das Konsolidieren in einer geschlossenen Form 72 erfolgt.
  • Die 9 und 10 zeigen unterschiedliche Beispiele für die Profilform des ersten Teilelements 16 im Bereich der Falzverbindung 20. Das erste Teilelement 16 kann z.B. nur an einer Seite mit dem Umschlag 38 versehen sein, wie dies in 9 dargestellt ist. Insbesondere bei der Ausbildung des ersten Teilelements 16 als Verbindungselements 44 ist der Umschlag 38 an beiden gegenüberliegenden Längskanten des ersten Teilelements 16 gebildet, wie dies in 10 dargestellt ist. Das mit dem ersten Teilelement 16 zu verbindende weitere Teilelement 18, 46 kann zum Beispiel eine Form wie in 9 dargestellt aufweisen oder auch eine Form wie in 11.
  • Bei der Verbindung der Teilelemente 16, 18, die beide in 9 dargestellte Konfiguration mit Umschlag 38, 42 aufweisen, entsteht ein Doppelfalz. Es reicht aber auch aus, wenn der Kantenbereich 40 des zweiten Teilelements 18 in den Umschlag 38 des ersten Teilelements 16 eingeführt wird, um so eine Einfachfalz oder eine Stehfalz zu bilden.
  • Das Bilden des Doppelfalzes wird im Folgenden anhand der 12-16 näher erläutert.
  • Hier ist sowohl das erste Teilelement 16 als auch das zweite Teilelement 18 durch die Umformung mit den Schritten gemäß den 4-8 dargestellt jeweils mit dem Umschlag 38, 42 versehen.
  • Wie in 13 dargestellt, werden die Teilelemente 16, 18 mit ihren noch in einer aufgeweiteten Form vorliegenden Umschlägen 38, 42 ineinander gehakt.
  • Anschließend erfolgt in einer Presseinrichtung 74 ein Verpressen der ineinander gehakten Umschläge 38, 42, um so die Falzverbindung 20 zu bilden. Die Presseinrichtung 74 kann eine erste Pressbacke 76 und eine zweite Pressbacke 78 aufweisen. Wenigstens eine der Pressbacken 76, 78 kann beheizt ausgeführt sein. Durch das Verpressen werden die jeweiligen Schenkel der Umschläge 38, 42 aneinander gedrückt und es entsteht eine enge Faltung zwischen den Fügepartnern, die so sowohl formschlüssig als auch reibschlüssig ineinander greifen.
  • 15 zeigt noch eine Variante des in 14 dargestellten Pressschritts zum endgültigen Ausbilden der Falzverbindung 20. Bei der Ausgestaltung der 15 wird ein Füllmaterial 80 zum Füllen der Lücken zwischen den Teilelementen 16, 18 in die Falzverbindung eingefügt. Das Füllmaterial 80 wird zum Erzielen gewünschter Eigenschaften der Falzverbindung ausgewählt, insbesondere zum Erzielen gewünschter mechanischer Eigenschaften, für Dichtzwecke, zum Verbessern einer elektrischen Leitfähigkeit, oder dergleichen.
  • 16 zeigt eine Fotografie eines konkreten Testbeispiels für die gemäß in 13 ineinander gehakten Teilelemente 16, 18. Hier sind deutlich die Ausbildung der Teilelemente 16, 18 aus Faserverbundmaterial durch aufeinander laminierte Faserschichten in einer Matrix zu sehen.
  • Die 17 bis 20 zeigen die entsprechenden Schritte und Einrichtungen der Vorrichtung 51 wie die 12 bis 15, die hier allerdings zum Bilden der in 3 dargestellten Ausführungsform der Falzverbindung 20 ausgestaltet sind. Die Ausbildung ist analog zu der Ausbildung der 12 bis 15, so dass auf die obigen Ausführungen verwiesen werden kann. Auch hier kann gemäß 20 das Füllmaterial 80 zum Füllen der Lücken eingefügt sein.
  • 21 zeigt entsprechend eine Fotografie der gemäß 18 mit ihren Umschlägen 38, 42, 48 ineinander greifenden Teilelemente 16, 18, 46. Auch hier ist die Ausbildung der Teilelemente 16, 18, 46 aus Faserverbundwerkstoff deutlich zu sehen.
  • Die 22 und 23 zeigen unterschiedliche mögliche Ausbildungen eines der Teilelemente 16, 18 zum Bilden der Falzverbindung.
  • 22 zeigt das erste oder das zweite Teilelement 16, 18 in einer Ausgestaltung, wie sie auch in den zuvor erläuterten Ausführungsformen der Falzverbindung zu finden war.
  • 23 zeigt eine Ausbildung des Umschlages 38 an einem von der übrigen Erstreckung des ersten Teilelements 16 abgewinkelten Winkelbereich 82.
  • 24 zeigt eine perspektivische Darstellung der Falzverbindung gemäß 2 aus zwei Teilelementen 16, 18 wie sie perspektivisch in 22 dargestellt sind.
  • 25 zeigt eine Ausgestaltung der Falzverbindung 20 aus dem ersten Teilelement 16 in der Ausgestaltung nach 23 und aus dem zweiten Teilelement 18 in der Ausgestaltung nach 22. Hierdurch entsteht eine Verbindung der Teilelemente 16, 18 in einer Eckverbindung.
  • Die 26 und 27 zeigen eine weitere Ausgestaltung der Falzverbindung 20, wo das zweite Teilelement 18 einen als Stehfalz 84 abgewinkelten Kantenbereich 40 aufweist, der in den Umschlag 38 des ersten Teilelements 16 eingefügt ist. Hierdurch lassen sich beispielsweise an einem Eckbereich (26) oder auch an einem Flächenbereich des Bauteils 10 ein Versteifungselement 32 ausbilden, das das Bauteil 10 versteift.
  • 28 zeigt eine Ausbildung der Falzverbindung mit liegendem Falz 86. Der liegende Falz 86 kann, wie in 28 dargestellt, als Doppelfalz und insbesondere als Kanalfalz ausgebildet sein, d.h. z.B. der Umschlag des ersten Teilelements 16 ist in dem kanalförmig aus der Erstreckungsebene des anderen Teilelements 18 abgebogenen und mit Umschlag 42 versehenen Kantenbereich 40 des zweiten Teilelements 18 eingefügt.
  • Die 29a und 29b zeigen Fügeschritte zum Herstellen einer Schnappfalzverbindung 87. Bei einer Schnappfalzverbindung 87 haken Widerhakenelemente 88 an den Kantenbereichen 36, 40 der Teilelemente 16, 18 ineinander und verhindern ein Ausziehen. Insbesondere rasten die Widerhakenelemente 88 beim Zusammenfügen aneinander ein.
  • Die 30a-30c zeigen unterschiedliche Schritte zum Herstellen einer sogenannten Pittsburghfalzverbindung 90, wo das zweite Teilelement 18 lediglich einen abgewinkelten Kantenbereich 40 aufweist und der Umschlag 38 des ersten Teilelements 16 an einem Ende noch verlängert ist. Das verlängerte Ende wird nach Einfügen des Kantenbereichs 40 umgebogen.
  • Die 31a und 31b zeigen die Schritte zum Zusammenfügen und Herstellen einer Eckverbindung 94 mit liegendem Falz 86.
  • Bei den 32a und 32b ist eine Flanschverbindung 20 gemäß einer Abwandlung der in 3 dargestellten Falzverbindung 30 gezeigt, wo das als Verbindungselement 44 ausgebildete erste Teilelement 16 noch eine Versteifungsrippe 96 aufweist. So kann ein Versteifungselement 32 durch die Falzverbindung in das Bauteil 10 integriert werden. Das Versteifungselement 32 weist in der in den 32a und 32b dargestellten Ausgestaltung eine Verstärkungsrippe 96 auf.
  • Auch bei der in den 33a und 33b dargestellten Fügetechnik zum Bilden einer weiteren Ausführungsform der Flanschverbindung 20 lässt sich ein Versteifungselement 32 integrieren. Es wird hier die Falzverbindung geschaffen, wie sie bereits in 27 angedeutet ist. Hier weist das Versteifungselement 32 insbesondere einen durch den Kantenbereich 40 des zweiten Teilelements 18 und den darum herum gefügten Umschlag des ersten Teilelements 16 ausgebildeten vorspringenden Flansch 98 auf.
  • Die 34a und 34b zeigen das Zusammenfügen der Flanschverbindung 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 3.
  • Die 35a und 35b zeigen eine Abwandlung dieser Ausgestaltung, wo die Verbindung des zweiten Teilelements 18 und des dritten Teilelements 46 nicht ausgerichtet zueinander, sondern über Eck erfolgt. Hierzu ist das als Verbindungselement 44 wirkenden erste Teilelement 16 abgewinkelt ausgebildet.
  • Allgemein lassen sich mit der hier dargestellten Technologie zum Umfalten von Teilelementen 16, 18, 46 und zum Bilden von Falzverbindungen 20 an den entsprechenden Umschlägen 38, 42, 48 Falzverbindungen 20 herstellen, wie sie auch vom Prinzip her auf dem Gebiet der Verbindung von Metallblechen eingesetzt werden.
  • Ausführungsbeispiele des Bauteils 10 finden insbesondere Verwendung an Fahrzeugen, wie insbesondere Luftfahrzeugen 12. Das Luftfahrzeug 12 ist insbesondere ein Flugzeug oder aber ein Hubschrauber oder ein sonstiges Luftfahrzeug, wie z.B. ein Flugauto. Allgemein findet die hier vorgeschlagene Technologie überall dort Anwendung, wo Faserverbund-Elemente untereinander oder mit Elementen aus anderen Materialien zu verbinden sind. Dies kann auch bei Landfahrzeugen, wie z.B. Autos, der Fall sein. Auch Verbindungen an Raumfahrzeugen oder sonstigen Bauteilen oder Komponenten für die Weltraumtechnik können mit der hier vorgeschlagenen Technologie ausgeführt werden.
  • Mit der hier vorgeschlagenen Verbindungstechnik können Komponenten einer Baugruppe - Struktur, Kabine, Fußboden, Funktionssystem - eines Fahrzeuges oder Luftfahrzeuges aus Teilelementen zusammengesetzt werden. Auch ist die Verbindung von Komponenten einer Baugruppe mit Komponenten einer anderen Baugruppe verbunden werden.
  • Z.B. ist mit der hier vorgeschlagenen Verbindungstechnik die Integration und ggf. Kopplung von Fußboden-Komponenten, Crashelementen, Brackets, Druckkalotten und deren Komponenten an Strukturelementen, Kabinenelementen oder Systemelementen möglich.
  • Auch für Kabineninstallationen und die Kopplung von Kabinenkomponenten kann die Technologie eingesetzt werden.
  • Es sind somit unterschiedliche Ausführungsformen eines Bauteils 10 mit verbundenen Faserverbundwerkstoff-Teilelementen 16, 18, 46 sowie Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden der Teilelemente 16, 18, 46 vorgeschlagen worden.
  • Um Verbindungen von zumindest teilweise aus Faserverbundwerkstoffen gebildeten Teilelementen 16, 18 eines Bauteils 10 für ein Fahrzeug, insbesondere Luftfahrzeug 12 mit geringerem fertigungstechnischen Aufwand und der gleichen oder verbesserter Zuverlässigkeit und verbesserter Abdichtung als bei bisher für Faserverbundbauteile gebräuchliche Verbindungen zu schaffen, werden hier unterschiedliche Falzverbindungen 20 zwischen den Teilelementen 16, 18 vorgeschlagen. Hierzu wird zumindest ein aus Faserverbundwerkstoff gebildeter Kantenbereich 36 des ersten Teilelements 16 zu einem einen Kantenbereich 40 des anderen Teilelements 18 umgreifenden Umschlag 38 umgeformt. Vorzugsweise erfolgt das Umformen insbesondere bei Verwendung von thermoplastischen Materialen unter Erwärmung, vorzugsweise des gesamten Kantenbereichs 36.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Bauteil
    11
    Rumpfsegment
    12
    Luftfahrzeug
    14
    Verbindungsstelle
    16
    erstes Teilelement
    18
    zweites Teilelement
    20
    Falzverbindung
    22
    Längsverbindung
    23
    Hautelement
    24
    Strukturbauteil
    26
    Rumpf
    28
    sich in Umfangsrichtung erstreckende Verbindungen
    30
    Kabinenkomponente
    32
    Versteifungselement
    34
    Fluidleitung
    36
    Kantenbereich (erstes Teilelement)
    38
    Umschlag (erstes Teilelement)
    40
    Kantenbereich (zweites Teilelement)
    42
    Umschlag (zweites Teilelement)
    44
    Verbindungselement
    45
    Deckfalz
    46
    drittes Teilelement
    48
    Umschlag (drittes Teilelement)
    50
    Kantenbereich (drittes Teilelement)
    51
    Vorrichtung
    52
    Heizeinrichtung
    54
    Auflage
    56
    Kante
    58
    Einlage
    59
    Umformvorbereitungseinrichtung
    60
    Umbiegeeinrichtung
    62
    Halteeinrichtung
    64
    Falzverbindungseinrichtung
    66
    Haltebacke
    68
    Presselement
    70
    Konsolidierungseinrichtung
    72
    geschlossene Form
    74
    Presseinrichtung
    76
    erste Pressbacke
    78
    zweite Pressbacke
    80
    Füllmaterial
    82
    Winkelbereich
    84
    Stehfalz
    86
    liegender Falz
    87
    Schnappfalzverbindung
    88
    Widerhakenelement
    90
    Pittsburghfalzverbindung
    92
    zusätzliche Umbiegung
    94
    Eckverbindung
    96
    Versteifungsrippe
    98
    vorspringender Flansch
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9963218 B2 [0003]

Claims (15)

  1. Bauteil (10) für ein Fahrzeug, umfassend ein erstes Teilelement (16) aus einem Faserverbundwerkstoff und ein zweites Teilelement (18), wobei das zweite Teilelement (18) mittels einer Falzverbindung (20), die einen Umschlag (38) an einer Kante (56) des ersten Teilelements (16) aufweist, mit dem ersten Teilelement (16) verbunden ist.
  2. Bauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 2.1 dass das zweite Teilelement (18) aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist oder 2.2 dass das zweite Teilelement (18) aus einem metallischen Material gebildet ist.
  3. Bauteil (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff ein thermoplastisches Matrixmaterial aufweist.
  4. Bauteil (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Falzverbindung (20) ausgewählt ist aus einer Gruppe, die eine Falzverbindung mit Stehfalz (84), eine Falzverbindung mit liegendem Falz (86), eine Falzverbindung mit Doppelfalz, eine Falzverbindung mit Deckfalz (45), eine außenliegende Falzverbindung, eine innenliegende Falzverbindung oder Kanalfalz-Verbindung, eine Pittsburghfalzverbindung (90) und eine Schnappfalzverbindung (87) aufweist.
  5. Bauteil (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eines, mehrere oder alle der folgenden Merkmale: 5.1 dass wenigstens eines der Teilelemente (16, 18, 46) ein Paneelelement ist; 5.2 dass wenigstens eines der Teilelemente (16) ein Versteifungselement (32) für ein Paneel ist oder aufweist; 5.3 dass wenigstens eines der Teilelemente (16, 18, 46) durch Laminieren von Schichten aus Faserverbundmaterial gebildet ist; 5.4 dass ein Versteifungselement (32) für ein Paneel durch wenigstens einen Teilbereich der Falzverbindung (20) gebildet ist; 5.5 dass das Bauteil ein Bauteil (10) für ein Luftfahrzeug (12) ist; 5.6 dass das Bauteil (10) ein drittes Teilelement (46) aufweist, das mit dem ersten (16) und/oder dem zweiten Teilelement (18) mittels einer Falzverbindung (20) verbunden ist; 5.7 dass das Bauteil (10) ein drittes Teilelement (46) aus Faserverbundwerkstoff aufweist, das mit dem ersten (16) und/oder dem zweiten Teilelement (18) mittels einer Falzverbindung (20) verbunden ist; 5.8 dass das zweite (18) und ein drittes Teilelement (46) mittels des ersten Teilelements (16) über die Falzverbindung (20) verbunden sind, wobei das erste Teilelement (16) ausgewählt ist aus einer Gruppe, die ein Verbindungselement (44), ein Versteifungselement (32), ein Versteifungselement (32) mit einem vorspringenden Flansch (98), ein Versteifungselement (32) mit einer vorspringenden Versteifungsrippe (96) und ein gewinkeltes Versteifungselement (32) enthält; 5.9 dass der Faserverbundwerkstoff ausgewählt ist aus einer Gruppe von Faserverbundwerkstoffen, die CF/PPS-Verbundwerkstoff, CF/PEKK-Verbundwerkstoff, CF/PEEK-Verbundwerkstoff, CF/PA-Verbundwerkstoff, Faserverbundwerkstoff mit Kohlenstofffasern in einer thermoplastischen Matrix, Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Metallgitternetz, Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Bronzegitternetz, Fasergewebe in einer Kunststoffmatrix, unidirektionale Fasern einer Kunststoffmatrix, Fasern in einer PEEK-Matrix, Fasern in einer PA-Matrix, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit metallischen Materialien, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Aluminium-Materialien, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Titan-Materialien; Kohlenstofffasergewebe in einer PPS-Matrix, unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PPS-Matrix, mit PEKK imprägniertes oder getränktes Kohlenstofffasergewebe, Kohlenstofffasergewebe in einer PEKK-Matrix, unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PEKK-Matrix, in PEKK eingebettete Kohlenstoffasern mit Bronzegitternetz und Kombinationen der vorgenannten Werkstoffe enthält; 5.10 dass der Faserverbundwerkstoff Fasern aus einer Gruppe von Fasern aufweist, die Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, synthetische Fasern, Fasern in einem Fasergewebe, Fasern in einem Fasergelege und unidirektionale Fasern sowie Kombinationen der genannten Fasern enthält; 5.11 dass der Faserverbundwerkstoff ein Matrixmaterial aus einer Gruppe von Matrixmaterialien aufweist, die PE, PP, PA, POM, PET, PC, einen transparenten Kunststoff, einen transparenten thermoplastischen Kunststoff, transparentes PC, PETG, PMMA, Kunststofflegierungen, thermoplastische Kunststofflegierungen, einen Hochtemperaturkunststoff, einen thermoplastischen Hochtemperaturkunststoff, PTFE, PVDF, PEI, PEEK und PEKK enthält.
  6. Bauteil (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Umschlag (38, 42, 48) der Falzverbindung (20) ein Füllmaterial (80) eingefügt ist.
  7. Verfahren zum Verbinden eines aus einem Faserverbundwerkstoff gebildeten ersten Teilelements (16) eines Bauteils (10) für ein Fahrzeug mit einem zweiten Teilelement (18) des Bauteils (10), umfassend a) Bereitstellen des ersten Teilelements (16) mit einem zumindest teilweise verformbaren Kantenbereich (40); c) Herstellen einer Falzverbindung (20) zum Verbinden des ersten und zweiten Teilelements (16, 18) mittels Falten des zumindest teilweise verformbaren Kantenbereichs (36) zum Bilden eines Umschlags (38).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) wenigstens einen, mehrere oder alle der folgenden Schritte umfasst: a1) Herstellen des ersten Teilelements (16) aus Fasern und einer thermoplastischen Matrix; a2) Herstellen des ersten Teilelements (16) durch Laminieren von Lagen aus Faserverbundwerkstoff; a3) Herstellen des ersten Teilelements (16) aus einem Faserverbundwerkstoff ausgewählt aus einer Gruppe von Faserverbundwerkstoffen, die CF/PPS-Verbundwerkstoff, CF/PEKK-Verbundwerkstoff, CF/PEEK-Verbundwerkstoff, CF/PA-Verbundwerkstoff, Faserverbundwerkstoff mit Kohlenstofffasern in einer thermoplastischen Matrix, Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Metallgitternetz, Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Bronzegitternetz, Fasergewebe in einer Kunststoffmatrix, unidirektionale Fasern einer Kunststoffmatrix, Fasern in einer PEEK-Matrix, Fasern in einer PA-Matrix, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit metallischen Materialien, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Aluminium-Materialien, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Titan-Materialien; Kohlenstofffasergewebe in einer PPS-Matrix, unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PPS-Matrix, mit PEKK imprägniertes oder getränktes Kohlenstofffasergewebe, Kohlenstofffasergewebe in einer PEKK-Matrix, unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PEKK-Matrix, in PEKK eingebettete Kohlenstoffasern mit Bronzegitternetz und Kombinationen der vorgenannten Werkstoffe enthält; a4) Herstellen des ersten Teilelements (16) aus einem Faserverbundwerkstoff, der Fasern aus einer Gruppe von Fasern aufweist, die Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, synthetische Fasern, Fasern in einem Fasergewebe, Fasern in einem Fasergelege und unidirektionale Fasern sowie Kombinationen der genannten Fasern enthält; a5) Herstellen des ersten Teilelements (16) aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Matrixmaterial aus einer Gruppe von Matrixmaterialien aufweist, die PE, PP, PA, POM, PET, PC, einen transparenten Kunststoff, einen transparenten thermoplastischen Kunststoff, transparentes PC, PETG, PMMA, Kunststofflegierungen, thermoplastische Kunststofflegierungen, einen Hochtemperaturkunststoff, einen thermoplastischen Hochtemperaturkunststoff, PTFE, PVDF, PEI, PEEK und PEKK enthält; a6) Bereitstellen des ersten Teilelements (16) mit einem weichen verformbaren zu faltenden Umformbereichs des Kantenbereichs (36); a7) Bereitstellen des ersten Teilelements (16) so, dass der gesamte Kantenbereich (36) weich und verformbar ist; a8) Bereitstellen des ersten Teilelements (16) aus einem thermoplastischen Faserverbundmaterial und zumindest bereichsweises Erwärmen eines umzuformenden Bereichs des Kantenbereichs (36); und/oder a9) Bereitstellen des ersten Teilelements (16) aus einem thermoplastischen Faserverbundmaterial und Erwärmen des gesamten Kantenbereichs (36); a10) Erwärmen zumindest eines Teilbereichs des Kantenbereichs (36) mittels einer Heizquelle, die ausgewählt ist aus der Gruppe von Heizquellen, welche einen Brenner, einen Bunsenbrenner, eine Infrarotheizstrahlungsquelle, einen Laser, einen Maser, eine Induktionsheizquelle, eine Wärmeleitung, eine Plasmaheizquelle, ein in wenigstens ein Teilelement eingebettete Heizelement, ein Heizelement aus Kupfer, ein Heizelement aus Stahl, ein Heizelement aus Aluminium, ein Heizelement aus Kohlenstoff, ein Heizelement aus Kohlenstofffaser und Kombinationen der voranstehenden Heizquellen oder Heizelementen enthält; a11) Erwärmen zumindest eines Teilbereichs des Kantenbereichs (16) durch wenigstens eines der Heizverfahren Konvektionsheizen, Strahlungsheizen, Infrarotheizen, Laserheizen, Maserheizen, Induktionsheizen, Heizen mittels Wärmeleitung, Plasmaheizen, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Elemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kupferelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Stahlelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Aluminiumelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kohlenstoffelemente und Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kohlenstofffaserelemente.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c) wenigstens einen, mehrere oder alle der folgenden Schritte umfasst: c1) Umfalten des Kantenbereichs (16), c2) Bilden eines Umschlags (38) an dem Kantenbereich (36) des ersten Teilelements (16) und Einfügen eines Kantenbereichs (40) des zweiten Teilelements (38) in den Umschlag (38); c3) Bilden eines Umschlags (38) an dem Kantenbereich (36) des ersten Teilelements, Bilden eines Umschlags (42) an einem Kantenbereich (40) des zweiten Teilelements (18) und ineinanderhaken der Umschläge (38, 42) des ersten und zweiten Teilelements (16, 18); c4) gemeinsames Umformen des Kantenbereichs (36) des ersten Teilelements (16) und eines zumindest teilweise verformbaren Kantenbereichs (40) des zweiten Teilelements (18); c5) Herstellen der Falzverbindung (20) als Falzverbindung ausgewählt aus einer Gruppe, die eine Falzverbindung mit Stehfalz (84), eine Falzverbindung mit liegendem Falz (86), eine Falzverbindung mit Doppelfalz, eine Falzverbindung mit Deckfalz (45), eine außenliegende Falzverbindung, eine innenliegende Falzverbindung oder Kanalfalz-Verbindung, eine Pittsburghfalzverbindung (90) und eine Schnappfalzverbindung (87) aufweist; c6) Verbinden des zweiten (18) und eines dritten Teilelements (46) mittels des ersten Teilelements (16), das mit dem zweiten und dem dritten Teilelement (18, 46) jeweils durch eine Falzverbindung (20) verbunden wird; c7) Verbinden des zweiten und eines dritten Teilelements (18, 46) mittels des ersten Teilelements (16), ausgewählt aus der Gruppe, die ein Verbindungselement (44), ein Versteifungselement (32), ein Versteifungselement (32) mit einem vorspringenden Flansch (98), ein Versteifungselement (32) mit einer vorspringenden Versteifungsrippe (96) und ein gewinkeltes Versteifungselement (32) enthält; c8) Ausüben von Druck auf die Falzverbindung (20); c9) Konsolidieren und/oder Aushärten der die Falzverbindung (20) bildenden Bereiche (36, 40) des ersten und zweiten Teilelements (16, 18); c10) Einfügen eines Füllmaterials (80) in einen die Falzverbindung (20) bildenden Umschlag (38, 42, 48); c11) Einfügen eines Füllmaterials (80) in die Falzverbindung (20); c12) Einfügen eines Füllmaterials (80) aus der Gruppe von Füllmaterialien, die ein Material zur Versiegelung, ein Dichtmaterial, ein Material zum Bilden eines Kantenschutzes, ein Material zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit, ein elektrisch leitfähiges Material und Materialien zum Erzielen vorgegebener mechanischen Eigenschaften der Falzverbindung (20) enthält; c13) Vorformen des Kantenbereichs (36) des ersten Teilelements (16), Zusammenfügen von erstem Teilelement (16) und zweitem Teilelement (18), Endformen der Falzverbindung (20); c14) Festhalten des Teilelements (16) in einer Halteeinrichtung (62), so dass der Kantenbereich (36) daraus hervorsteht, und Umbiegen des Kantenbereichs (36); c15) Falten des gesamten Kantenbereichs (36) in einem Schritt; und/oder c16) kontinuierliches fortschreitendes Falten des Kantenbereichs (36) entlang seiner Erstreckung.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch: ba) Bereitstellen des zweiten Teilelements (18) aus Faserverbundmaterial oder bb) Bereitstellen des zweiten Teilelements (18) aus einem metallischen Material.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt ba) wenigstens einen, mehrere oder alle der folgenden Schritte umfasst: ba1) Bereitstellen des zweiten Teilelements (18) mit einem zumindest teilweise verformbaren Kantenbereich (40); ba2) Herstellen des zweiten Teilelements (18) aus Fasern und einer thermoplastischen Matrix; ba3) Herstellen des zweiten Teilelements (18) durch Laminieren von Lagen aus Faserverbundwerkstoff; ba4) Herstellen des zweiten Teilelements (18) aus einem Faserverbundwerkstoff aus-gewählt aus einer Gruppe von Faserverbundwerkstoffen, die CF/PPS-Verbundwerkstoff, CF/PEKK-Verbundwerkstoff, CF/PEEK-Verbundwerkstoff, CF/PA-Verbundwerkstoff, Faserverbundwerkstoff mit Kohlenstofffasern in einer thermoplastischen Matrix, Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Metallgitternetz, Faserverbundwerkstoff mit eingebettetem Bronzegitternetz, Fasergewebe in einer Kunststoffmatrix, unidirektionale Fasern einer Kunststoffmatrix, Fasern in einer PEEK-Matrix, Fasern in einer PA-Matrix, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit metallischen Materialien, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Aluminium-Materialien, Verbundmaterial mit einer Mischung aus thermoplastischen mit Titan-Materialien; Kohlenstofffasergewebe in einer PPS-Matrix, unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PPS-Matrix, mit PEKK imprägniertes oder getränktes Kohlenstofffasergewebe, Kohlenstofffasergewebe in einer PEKK-Matrix, unidirektionale Kohlenstofffasern in einer PEKK-Matrix, in PEKK eingebettete Kohlenstoffasern mit Bronzegitter-netz und Kombinationen der vorgenannten Werkstoffe enthält; ba5) Herstellen des zweiten Teilelements (18) aus einem Faserverbundwerkstoff, der Fasern aus einer Gruppe von Fasern aufweist, die Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, synthetische Fasern, Fasern in einem Fasergewebe, Fasern in einem Fasergelege und unidirektionale Fasern sowie Kombinationen der genannten Fasern enthält; ba6) Herstellen des zweiten Teilelements (18) aus einem Faserverbundwerkstoff, der ein Matrixmaterial aus einer Gruppe von Matrixmaterialien aufweist, die PE, PP, PA, POM, PET, PC, einen transparenten Kunststoff, einen transparenten thermoplastischen Kunst-stoff, transparentes PC, PETG, PMMA, Kunststofflegierungen, thermoplastische Kunststofflegierungen, einen Hochtemperaturkunststoff, einen thermoplastischen Hochtemperaturkunststoff, PTFE, PVDF , PEI, PEEK und PEKK enthält; ba7) Bereitstellen des zweiten Teilelements (18) mit einem weichen verformbaren zu faltenden Umformbereichs an einem mit dem ersten Teilelement (16) zu verbindenden Kantenbereich (40); ba8) Bereitstellen des zweiten Teilelements (18) so, dass ein gesamter mit dem ersten Teilelement (16) zu verbindender Kantenbereich (40) weich und verformbar ist; ba9) Bereitstellen des zweiten Teilelements (18) aus einem thermoplastischen Faserverbundmaterial und zumindest bereichsweises Erwärmen eines umzuformenden Bereichs eines mit dem ersten Teilelement zu verbindenden Kantenbereichs; ba10) Bereitstellen des zweiten Teilelements (18) aus einem thermoplastischen Faserverbundmaterial und Erwärmen des gesamten mit dem ersten Teilelement (18) zu verbindenden Kantenbereichs (40); ba11) Erwärmen zumindest eines Teilbereichs eines mit dem ersten Teilelement (16) zu verbindenden Kantenbereichs (40) mittels einer Heizquelle, die ausgewählt ist aus der Gruppe von Heizquellen, welche einen Brenner, einen Bunsenbrenner, eine Infrarotheizstrahlungsquelle, einen Laser, einen Maser, eine Induktionsheizquelle, eine Wärmeleitung, eine Plasmaheizquelle, ein in wenigstens ein Teilelement eingebettete Heizelement, ein Heizelement aus Kupfer, ein Heizelement aus Stahl, ein Heizelement aus Aluminium, ein Heizelement aus Kohlenstoff, ein Heizelement aus Kohlenstofffaser und Kombinationen der voranstehenden Heizquellen oder Heizelementen enthält; und/oder ba12) Erwärmen zumindest eines Teilbereichs eines mit dem ersten Teilelement (16) zu verbindenden Kantenbereichs (40) durch wenigstens eines der Heizverfahren Konvektionsheizen, Strahlungsheizen, Infrarotheizung, Laserheizen, Maserheizen, Induktionsheizen, Heizen mittels Wärmeleitung, Plasmaheizen, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Elemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kupferelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Stahlelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Aluminiumelemente, Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kohlenstoffelemente und Widerstandsheizen mittels eingebetteter Kohlenstofffaserelemente.
  12. Vorrichtung (51) zum Verbinden eines aus einem Faserverbundwerkstoff gebildeten ersten Teilelements (16) eines Bauteils (10) für ein Fahrzeug mit einem zweiten Teilelement (18) des Bauteils (10), umfassend eine Umformvorbereitungseinrichtung (59) zum Bereitstellen des ersten Teilelements (16) mit einem zumindest teilweise verformbaren Kantenbereich (36); und eine Falzverbindungseinrichtung (64) zum Herstellen einer Falzverbindung (20) zum Verbinden des ersten und zweiten Teilelements (16, 18) mittels Falten des zumindest teilweise verformbaren Kantenbereichs (36) zu einem Umschlag (38).
  13. Vorrichtung (51) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, 13.1 dass die Umformvorbereitungseinrichtung (59) umfasst: 13.1.1 eine Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines ersten Teilelements (16), das zumindest aus Fasern und einer thermoplastischen Matrix gebildet ist; und/oder 13.1.2 eine Heizeinrichtung (52) zum Erwärmen zumindest eines umzuformenden Teilbereichs des Kantenbereichs (36); und/oder 13.2 dass die Falzverbindungseinrichtung (64) umfasst: 13.2.1 eine Halteeinrichtung (62) zum Halten des ersten Teilelements (16) und/oder 13.2.3 eine Umbiegeeinrichtung (60) zum Umbiegen des Kantenbereichs (36) des ersten Teilelements (16).
  14. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 11 oder/und einer Vorrichtung (51) nach einem der Ansprüche 12 oder 13 zum 14.1 Herstellen einer Längsverbindung (22) entlang eines Strukturbauteils (24) eines Luftfahrzeuges (12) oder 14.2 Herstellen einer Umfangsverbindung (28), die sich in Umfangsrichtung eines Strukturbauteils (24) eines Luftfahrzeuges (12) erstreckt, oder 14.3 aneinander Koppeln von Rahmenelementen einer Struktur eines Fahrzeuges oder Luftfahrzeuges oder 14.4 Koppeln von Versteifungselementen (32) an Hautelemente (23) eines Strukturbauteils (24) für ein Fahrzeug oder ein Luftfahrzeug (12) oder 14.5 aneinander Koppeln von Systemkomponenten oder Kabinenkomponenten eines Fahrzeuges oder Luftfahrzeuges (12) oder 14.6 Koppeln einer Systemkomponente an eine Struktur eines Fahrzeugs oder Luftfahrzeugs (12) oder 14.7 Koppeln einer Kabinenkomponente (30) an eine Struktur eines Fahrzeugs oder Luftfahrzeugs (12) oder 14.8 Integrieren eines Versteifungselements (32) in eine Struktur eines Fahrzeugs oder Luftfahrzeugs (12) oder 14.9 Integrieren eines Rahmenelements in eine Struktur eines Fahrzeugs oder Luftfahrzeugs (12) oder 14.10 Verbinden oder Integrieren einer Fußboden-Komponente, eines Crashelements, eines Befestigungsbügels oder eines Brackets oder einer Druckkalotte an eine bzw. in eine Struktur oder in ein oder an ein anderes Teilelement eines Fahrzeugs oder Luftfahrzeugs (12) oder 14.11 Herstellen von Verbindungen an Fahrzeugen, Luftfahrzeugen, Flugzeugen, Hubschraubern, Raketen, Raumschiffen, Satelliten, in der Weltraumtechnik, an Flugautos und/oder an fahrenden Autos.
  15. Luftfahrzeug (12), umfassend 15.1 ein Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder 15.2 eine durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 und/oder durch eine Verwendung nach Anspruch 14 erhältliche Falzverbindung (20).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2023459B1 (en) * 2019-07-08 2021-02-02 Kok & Van Engelen Composite Structures B V Fuselage structure of an aircraft and method for manufacturing the same
EP4129817A1 (de) * 2021-08-06 2023-02-08 Airbus Operations GmbH Verfahren zum verbinden von strukturprofilen
EP4155198A1 (de) * 2021-09-24 2023-03-29 Goodrich Corporation Verbinder für hitzeschildplatte

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3015293A (en) * 1957-06-14 1962-01-02 Fletcher L Parham Seamer and method
DE102009009491A1 (de) * 2009-02-18 2010-09-09 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Schalenkörpers
DE102012024568A1 (de) * 2012-12-15 2013-07-18 Daimler Ag Tür für einen Kraftwagen
DE102014013211A1 (de) * 2014-09-06 2016-03-10 Audi Ag Verfahren zur Herstellung einer Falzverbindung zwischen einem Innenteil und einem Außenteil
US9963218B2 (en) 2006-06-06 2018-05-08 Airbus Operations Gmbh Lightweight structural panel

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1609889A1 (de) 1965-04-03 1971-08-26 Talbot Waggonfab Grossflaechige Bauteile aus Sandwich-Teilelementen mit Kernlagen aus harten Schaumstoffen und Verfahren zu ihrer Herstellung
US10040537B2 (en) * 2015-01-15 2018-08-07 The Boeing Company Laminate composite wing structures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3015293A (en) * 1957-06-14 1962-01-02 Fletcher L Parham Seamer and method
US9963218B2 (en) 2006-06-06 2018-05-08 Airbus Operations Gmbh Lightweight structural panel
DE102009009491A1 (de) * 2009-02-18 2010-09-09 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Schalenkörpers
DE102012024568A1 (de) * 2012-12-15 2013-07-18 Daimler Ag Tür für einen Kraftwagen
DE102014013211A1 (de) * 2014-09-06 2016-03-10 Audi Ag Verfahren zur Herstellung einer Falzverbindung zwischen einem Innenteil und einem Außenteil

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