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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, bei dem ein Rohbauteil bereitgestellt wird, das zumindest abschnittsweise eine duroplastische Oberfläche aufweist.
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Aus der Praxis ist es bekannt, eine Vielzahl duroplastischer Bauteile für verschiedenste Anwendungen herzustellen. Als „duroplastische Bauteile“ werden hierbei solche verstanden, welche zumindest abschnittsweise duroplastische Oberflächen aufweisen oder in deren Innerem duroplastische Oberflächenabschnitte vorhanden sind. Insbesondere in der Luftfahrt werden beispielsweise Sandwich-Platten für Monumente durch unterschiedliche Lagenaufbauten realisiert. Dies führt zu einer starken Diversifizierung bei den Rohteilen/Halbzeugen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbesserungen in Bezug auf die Herstellung derartiger Bauteile vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 zum Herstellen eines Bauteils. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Bei dem Verfahren wird ein Rohbauteil bereitgestellt. Das Rohbauteil weist zumindest abschnittsweise eine duroplastische Oberfläche auf, d.h. die Oberfläche ist oder enthält einen Duroplasten. Weiterhin wird ein thermoplastisches Filament bereitgestellt, d.h. das Filament ist oder enthält einen Thermoplasten. Das Filament enthält ein commingled yarn. Das Filament wird in einem erwärmten Zustand bereitgestellt, so dass dessen Thermoplast oder zumindest ein Teil dessen aufgeschmolzen ist. Das Filament wird derart im noch erwärmten Zustand des Thermoplasten auf der Oberfläche abgelegt, dass - bedingt durch das Ablegen im erwärmten Zustand - das Filament an der Oberfläche angehaftet, insbesondere durch einen Fügeprozess angefügt wird.
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Unter Thermoplast ist hier der thermoplastische Anteil des Filaments zu verstehen, der auch Teil des commingled yarn sein kann. Das Filament wird dadurch in einem erwärmten Zustand bereitgestellt, dass entweder ein bereits bestehendes Filament erwärmt wird, oder ein bereits erwärmtes Filament - (z.B. erwärmt durch dessen Herstellung) erwärmt gehalten wird oder das Filament im Rahmen dessen Herstellung erwärmt bereitgestellt wird. Entsprechend der jeweiligen Fälle wird also der Thermoplast aufgeschmolzen oder aufgeschmolzen gehalten. Die Erwärmung ist insbesondere so zu verstehen, dass der Thermoplast erhitzt bzw. plastifiziert ist. Im Folgenden wird der Einfachheit halber stets nur von „erwärmt“ gesprochen, wobei dabei sämtliche oben genannten Varianten mit umfasst sind.
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Die Erwärmung findet hierbei in einem Maße statt, dass sichergestellt ist, dass der Thermoplast beim Auflegen auf die Oberfläche so weit hinreichend erwärmt ist, dass die gewünschte Anhaftung an der Oberfläche erreicht werden kann.
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Das commingled yarn enthält insbesondere nicht thermoplastische Endlosfasern bzw. Langfaserstrukturen. Der Duroplast ist insbesondere ein Polyadditionsharz oder Polykondensationsharz.
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Unter „Anhaften“ ist insbesondere zu verstehen, dass das Filament eine für den jeweiligen Einsatzzweck ausreichend mechanisch stabile bzw. feste Verbindung mit dem Rohbauteil bzw. dessen Oberfläche eingeht.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich somit eine mechanische Verstärkung des Rohbauteils durch das angehaftete Filament, d.h. es wird ein Bauteil geschaffen, welches gegenüber dem Rohbauteil bzw. dem sonstigen Bauteil ohne Filament verstärkt ist.
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Gemäß der Erfindung wird es möglich, eine Standardisierung der Rohteile/Halbzeuge (Rohbauteil) zu erreichen. Insbesondere wird (als Rohbauteil) nur ein (einziger, standardisierter) Lagenaufbau hergestellt, die unterschiedlichen Anforderungen (Lasteinleitungspunkt, Versteifungen, etc.) der Varianten / bzw. der endfertigen Bauteile werden dann über die (unterschiedliche, fallspezifische) additive Verstärkung (erreicht durch das Ablegen des Filaments / der Filamente) abgebildet.
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Ferner kann durch eine vordefinierte (z.B. durch Simulation berechnete) Ablagestruktur der Filamente auf dem Rohbauteil (z.B. Standard-Sandwich) ein Steifigkeitsprofil erzeugt werden. Diese Steifigkeit kann kontinuierlich ansteigend oder auch abfallend erzeugt werden. Ferner kann die Steifigkeit in Stufen-Schritten definiert erzeugt werden. Letztendlich sind Lastpfad-orientierte Ablagestrukturen möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Filament derart auf der Oberfläche abgelegt, dass das abgelegte Filament eine mechanische Verstärkungsstruktur für das Rohbauteil bildet. Das Filament bildet damit insbesondere eine Art Verstärkungszusatz, Stützstruktur, usw. für das Rohbauteil, um dieses mechanisch zu verstärken.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Filament in einer gewünschten Ablageform im Querschnitt zu dessen Erstreckungsrichtung abgelegt. Das abgelegte Filament weist also quer zu seiner Erstreckungsrichtung eine gezielte geometrische Querschnittsform bzw. Profilform bzw. ein gewünschtes Profil auf. Denkbar sind hierbei übliche, aus der Mechanik bekannte Formen, wie zum Beispiel, T-, Doppel-T-, H-, U-, Dreiecksform usw. So ergibt sich insbesondere ein Verstärkungsprofil. Die Ablageform ist insbesondere entweder durch ein einziges, wie gewünscht im Querschnitt geformtes einzelnes Filament gebildet. Alternativ ist die Form durch die Überlagerung bzw. Verschmelzung bzw. Verbindung mehrere Filamente mit entsprechenden Teilquerschnitten gebildet, die sich zusammen zum gewünschten Gesamtquerschnitt vereinigen.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird daher die Ablageform in einem einzigen Ablageschritt abgelegt. Hierzu kann z.B. eine formgebende Düse mit entsprechend geformter Ausgabeöffnung (z.B. T-Form) zur Ausgabe des Filaments verwendet werden. Alternativ werden mindestens zwei Filamente in jeweiligen Ablageschritten sukzessive abgelegt, um gemeinsam die Ablageform zu bilden. Das Ablegen kann dabei stets direkt auf der Oberfläche oder auch indirekt auf der Oberfläche erfolgen, indem das Filament zumindest teilweise auf einem bereits abgelegten bzw. einem anderen Filament abgelegt wird. Insbesondere kann hierbei ein schichtweiser Auftrag von Filamenten auf der Oberfläche erfolgen. Insbesondere ist so eine additive bzw. generative Fertigung der Ablageform mit den entsprechenden Vorteilen (z.B. Fertigung von Hinterschnitten usw.) möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Filament mit Hilfe einer Düse erwärmt und/oder abgelegt. Entsprechende Düsen sind insbesondere kommerziell und daher einfach und kostengünstig verfügbar. Sie eignen sich insbesondere zur Ausgabe von Filamenten mit entsprechend gewünschten Querschnitten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Filament mit Hilfe einer relativ zum Rohbauteil bewegbaren Führungsvorrichtung erwärmt und/oder abgelegt. Die Führungsvorrichtung ist insbesondere ein Roboter. Der Roboter ist insbesondere ein Portal- oder Mehrachsroboter. Insbesondere trägt der Roboter eine oben genannte Düse. Das Filament kann somit - je nach Fähigkeiten des Roboters - in beliebig komplexen Formen und Strukturen bzw. auf beliebig komplexen Wegen abgelegt werden. Somit ist auch das Ablegen auf Rohbauteilen mit komplexer 3D-Geometrie möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Filament dadurch erwärmt und/oder abgelegt, dass es gefertigt wird. Die Fertigung erfolgt insbesondere durch Extrusion oder Pultrusion oder einer Kombination von beiden. Mit anderen Worten wird das Filament im Moment bzw. unmittelbar vor der Erwärmung bzw. dem Ablegen gefertigt. Insbesondere wird dabei eine zur Fertigung notwendige Erwärmung gleich für die Erwärmung des Filaments im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens verwendet. Insbesondere findet also eine Erwärmung im Rahmen des Pultrions- und/oder Extrusionsprozesses statt. Insbesondere werden auf der oben genannten Führungsvorrichtung Bauteile zur Pultrusion und/oder Extrusion bzw. ein Extruder mitgeführt. Insbesondere ist dabei eine o.g. Düse enthalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Rohbauteil ein Halbsandwich- oder Sandwich- oder duroplastisches Bauteil bereitgestellt. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird ansonsten stellvertretend für „Sandwich“ oder „Halbsandwich“ stets vereinfachend nur von „Sandwich“ gesprochen. Unter „Halbsandwich“ wird hierbei insbesondere ein Kern (z.B. Honeycomb) verstanden, der nur an einer Seite, z.B. Flachseite, mit weiteren Lagen versehen ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Oberfläche diejenige eines Kerns des Bauteils gewählt. Der Kern ist insbesondere ein honeycomb core. Das Ablegen des Filaments erfolgt also direkt auf dem Kern ohne Zwischenlage sonstiger Schichten (ausgenommen die unten genannte Kopplungsschicht) eines (insbesondere Sandwich-) Bauteils. Die Ablage des Filaments erfolgt also insbesondere auf offenen Sandwichstrukturen (z.B. in einer Ausfräsung in einem Sandwichbauteil, die bis zum Kern reicht). Das Ablegen kann hierbei ohne oder auch mit teilweisem oder ganzem Einsinken des Filaments, des Thermoplasten und/oder des commingled yarn in entsprechende Wabenzellen erfolgen, falls der Kern solche aufweist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Filament dadurch an der Oberfläche angehaftet, dass der Thermoplast in eine poröse Struktur des Duroplasten eindringt. So entsteht eine besonders einfache mechanisch stabile Verbindung zwischen Duroplast und Filament.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Filament dadurch an der Oberfläche angehaftet, dass die Oberfläche vor dem Anhaften des Filaments vorbehandelt wird und das Filament an der vorbehandelten Oberfläche angehaftet wird. Insbesondere wird die Vorbehandlung durch eine zweite Vorrichtung durchgeführt, die insbesondere zusammen mit der oben genannten Düse und/oder Extruder usw. auf der Führungsvorrichtung mitgeführt wird. Im Rahmen der Vorbehandlung erfolgt insbesondere eine Oberflächen-„Aktivierung“. So kann die mechanische Verbindung zwischen Filament und Oberfläche entweder überhaupt ermöglicht oder verbessert werden.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird die Oberfläche dadurch vorbehandelt, dass diese plasmaaktiviert und/oder aufgeraut und/oder eine Kopplungsschicht auf die Oberfläche aufgebracht wird. Derartige Vorgehensweisen eignen sich besonders zur Verbesserung der Anhaftung auf Oberflächen.
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In den genannten Varianten kann das Filament streng genommen auf der Kopplungsschicht aufliegen bzw. an dieser anhaften. Vorliegend wird hierunter jedoch nach wie vor ein „Anhaften an der Oberfläche des Rohbauteils“ verstanden.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird als Kopplungsschicht eine elastische Kopplungsschicht aufgebracht. So wird insbesondere ein elastischer Anteil bzw. eine elastische Zwischenschicht zwischen Duroplast und Filament aufgebracht.
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Dadurch kann im Fall von Längenänderungen und/oder Biegelasten ein Abplatzen des Filaments von der Oberfläche des Duroplasten verhindert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Bauteil ein solches für eine Luftfahrtanwendung hergestellt. Entsprechende Bauteile sind insbesondere Sandwichplatten für Monumente, wie Galley, Lavatory, Deckenpaneele, 3D-Sandwichbauteile wie eine Seitenwand, Bauteile mit ebener, gekrümmter oder sonstiger Form.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Bauteil eine Sandwichplatte hergestellt und als Oberfläche zumindest ein Teil einer Flachseite, einer Stirnseite oder einer Ausfräsung der Sandwichplatte bereitgestellt. Für derartige Bauteile und Oberflächen eignet sich das vorliegende Verfahren besonders.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen, Beobachtungen bzw. Überlegungen und weist noch die nachfolgenden Ausführungsformen auf. Die Ausführungsformen werden dabei teils vereinfachend auch „die Erfindung“ genannt. Die Ausführungsformen können hierbei auch Teile oder Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen enthalten oder diesen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.
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Die Erfindung beruht auf der Idee, dass es bisher üblich ist, Varianten von Bauteilen über geänderte Lagenaufbauten darzustellen. Idee der Erfindung ist es, dass es möglich sein soll, über standardisierte Panels die Herstellung durchzuführen, auf die anschließend eine (ggf. nur lokale) Verstärkung - insbesondere in Form eines Filaments - aufgebracht wird. Durch die lokale Verstärkung kann eventuell Material eingespart werden.
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Gemäß der Erfindung ist es nun möglich, lokale Verstärkungen auf einen Kern (z.B. Honeycombcore) aufzubringen, ohne eine vorherige Decklage als Untergrund zu nutzen. Somit lassen sich einseitig verstärkte Honeycomb-Sandwiches (Halbsandwich) zu Bauteilen verarbeiten und die unverstärkte Seite kann kraftgerecht verstärkt werden. Dies kann zu deutlichen Material- und Gewichtseinsparungen führen.
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Gemäß der Erfindung werden duroplastische Materialien regulär ausgehärtet, woraus die Grundform des Bauteils (Rohbauteil) entsteht. Die so entstehende Geometrie wird nun lokal mithilfe eines endlos-faser-gefüllten, thermoplastischen Filaments verstärkt, welches aus einem commingled yarn hergestellt wird. Dies geschieht über eine Düse (z.B. Fa. 9T-Labs mit Extruder auf Roboterarm) die das thermoplastische Filament aufschmilzt und auf die Oberfläche des Duroplasten (insbesondere Polyadditionsharz) extrudiert. Dabei dringt der thermoplastische Anteil des Filaments in die poröse Struktur des Duroplasten ein.
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Sollte die Haftung des Filaments auf der duroplastischen Decklage nicht ausreichend sein, kann eine zweite Einrichtung vor der Extrusionsdüse mitgeführt werden, die eine Oberflächenaktivierung durchführt. Dies kann beispielhaft sein: erstens Plasmaaktivierung; zweitens Aufrauhung der Oberfläche; drittens Aufbringen einer Kopplungsschicht mit einer zweiten Düse. Die Kopplungsschicht der dritten Variante kann ebenso dazu dienen, einen elastischen Anteil zwischen dem steifen Filament und dem Duroplasten einzubringen. Dadurch kann im Fall von Längenänderungen und/oder Biegelasten ein Abplatzen des Filaments von der Oberfläche des Duroplasten verhindert werden.
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Durch das additive Aufbringen können auf der Oberfläche ebenso Verstärkungsprofile (z.B. T-Profil) abgelegt werden. Dies kann entweder über eine formgebende Düse oder den schichtweisen Auftrag erfolgen.
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Ebenso ist es möglich, lokale Verstärkungen auf offenen Sandwichstrukturen auszuführen. Dies kann z.B. an ausgefrästen Strukturen von Interesse sein. Durch die Steifigkeit des Filaments wird ein Einsinken in die Wabe verhindert. Diese Steifigkeit des Filaments resultiert aus der Langfaserstruktur (endlos) des commingled yarns.
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Jedoch kann auch ein erwünschtes Extrudieren in die Wabenzelle erfolgen, um zwei gegenüberliegende Decklagen miteinander zu verbinden.
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Ebenso kann hierdurch ein Waben-pre-forming erreicht werden. Wenn die Wabe (der Wabenkern) auf ein Werkzeug gespannt/gepresst wird und anschließend eine Verstärkungsstruktur in Form des Filaments auf die Wabe aufgebracht, insbesondere gedruckt wird, behält diese (der Wabenkern) auch nach Entfernen des Anpressdrucks die Form.
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Denkbar wären hier auch Randabschlüsse an der Stirnseite der Wabe.
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Alle hier vorgestellten Verfahren bzw. Vorrichtungen an bzw. bezüglich einer Wabe (eines Wabenkerns) können ebenso an einem Halbsandwich (an dessen Seite, an der der Kern freiliegt) ausgeführt werden.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich insbesondere eine lokale Verstärkung von Bauteilen bzw. Rohbauteilen mit duroplastischen Decklagen. Insbesondere ergeben sich auch 3D Verstärkungen von Duroplasten und duroplastischen Sandwiches (honeycomb core).
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Gemäß der Erfindung ergibt sich insbesondere ein additives Aufbringen eines Verstärkungsfilaments. Das Filament wird durch ein plastifiziertes (erhitztes) commingled yarn inline erzeugt und auf einen Duroplasten extrudiert.
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Gemäß der Erfindung werden insbesondere endlos-Faser-gefüllte Filamente durch eine Düse extrudiert und auf dem zu verstärkenden Bauteil (Rohbauteil) abgelegt. Die Düse und die notwendigen Bauteile zur Extrusion können z.B. auf einen Portal- oder mehrachsigen Roboter gespannt werden. Dadurch ist eine konturgetreue und mehrdimensionale Verstärkung möglich.
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Gemäß der Erfindung ergeben sich insbesondere die folgenden Vorteile: Mechanische Kennwerte des Bauteils (Rohbauteils) können dort wo es notwendig ist signifikant erhöht werden (insbesondere lokal). Es ergibt sich eine deutliche Reduktion von Varianten von Bauteilen, da Grundbauteile (Rohbauteile) für verschiedene Einsatzzwecke gleich bleiben können und nur verschieden verstärkt werden müssen. Eine Abdichtung mit langsam härtenden Dichtlacken oder Klebstoffen entfällt. Es ist kein Werkzeug für die Fertigung notwendig. Es ergibt sich eine erhöhte geometrische Freiheit (z.B. Hinterschnitte) im Vergleich zu nicht-generativen Verfahren. Es können Endlos-Faserverstärkungen realisiert und somit höhere mechanische Kennwerte erzielt werden. Ein mehrlagiges Aufbringen von Verstärkungen ist möglich. Verstärkungen können auch 3-Dimensional in Belastungsrichtung aufgebracht werden. Es können Steifigkeitsprofile erzeugt werden, die lastoptimiert ausfallen können. Es kann eine Verstärkung direkt auf einen Honeycombcore aufgebracht werden, ohne eine Decklage zwischenschalten zu müssen.
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Die Erfindung kann angewendet werden auf jegliche Bauteile, die aus duroplastischen, faserverstärkten Materialien hergestellt werden, insbesondere Sandwich-Material (z.B. Deckenpanel, Lavatorys....).
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Die Erfindung kann insbesondere angewandt werden auf:
- - Halbsandwich Bauteile mit rückseitiger Verstärkung: z.B.: Seitenwand,
- - ebene Sandwich-Paneele mit lokaler Verstärkung: z.B.: Galleys, Lavatories,
- - 3D-Sandwichbauteile: z.B.: Deckenpaneele.
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
- 1 die Herstellung eines Bauteils durch Ablegen eines Profils,
- 2 die Herstellung eines alternativen Bauteils durch additives Aufbauen von Profilen,
- 3 die Herstellung eines alternativen Bauteils durch Ablegen eines Filaments auf einem Wabenkern.
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1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils 2. Bei dem Verfahren wird ein Rohbauteil 4, hier eine Sandwichplatte mit einem Kern 6 und beidseitigen Decklagen 8a,b, bereitgestellt. Die Decklage 8a ist ein Duroplast 9. Das Rohbauteil 4 weist daher eine duroplastische Oberfläche 10 als Flachseite des Rohbauteils 4 auf.
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Weiterhin wird ein thermoplastisches Filament 12 bereitgestellt. Dieses enthält - hier nur symbolisch angedeutet - ein commingled yarn 14, das im Beispiel in eine Grundmasse des Filaments 12 in Form eines Thermoplasten 16 eingebettet ist. Das Filament 12 wird in einem erwärmten Zustand (hier angedeutet durch eine Temperatur T) bereitgestellt, so dass dessen Thermoplast 16 aufgeschmolzen ist. Die Erwärmung findet mit Hilfe einer das Filament 12 erwärmenden Düse 18, hier also einer Heizdüse, statt.
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Das Filament 12 wird - ebenfalls mit Hilfe der Düse 18 - derart im noch erwärmten Zustand (Temperatur T) des Thermoplasten 16 auf der Oberfläche 10 abgelegt, dass das Filament 12 an der Oberfläche 10 angehaftet wird. Dies geschieht dadurch, dass der aufgeschmolzene Thermoplast 16 in die poröse Struktur des Duroplasten 9 eindringt.
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Das Filament 12 wird damit derart auf der Oberfläche 10 abgelegt, dass das abgelegte Filament 12 (nach Abkühlung des Thermoplasten 16 und dadurch mechanisch fester Anhaftung an der Oberfläche 10 bzw. dem Duroplasten 9) eine mechanische Verstärkungsstruktur 20 für das Rohbauteil bildet.
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Das Filament 12 wird dabei in einer gewünschten Ablageform 22, hier einer T-Form, im Querschnitt (quer, Querschnittsebene) zu dessen Erstreckungsrichtung 24 abgelegt.
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Die Ablageform 22 wird in 1 in einem einzigen Ablageschritt abgelegt. In 1 wird das fertige Filament 12 (hier nur symbolisch angedeutet) der Düse 18 zugeführt und von dieser erwärmt. Die Düse weist eine Ausgabeöffnung entsprechend der gewünschten Form auf, hier eine T-förmige Ausgabeöffnung.
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2 zeigt ein alternatives Vorgehen, bei dem - entsprechend dem Vorgehen zu 1 - ebenfalls eine T-Form als Ablageform 22 erzeugt wird. Hier werden jedoch acht Filamente 12 in acht jeweiligen Ablageschritten sukzessive abgelegt, um gemeinsam die Ablageform 22 zu bilden bzw. sukzessive aufzubauen. Fünf Filamente 12 werden zunächst nebeneinander auf der Oberfläche 10 abgelegt. Drei weitere Filamente 12 werden dann auf dem mittleren bereits abgelegten Filament 12 bzw. aufeinander abgelegt. So entsteht ebenfalls die gewünschte T-Form.
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Neben der oben genannten Erwärmung erfolgt auch das Ablegen der Filamente 12 mit Hilfe der Düse 18. Die Düse 18 ist dabei an einer das Filament erwärmenden und ablegenden Führungsvorrichtung 26 angebracht bzw. von dieser geführt, hier einem nur symbolisch angedeuteten Roboterarm. Die Führungsvorrichtung 26 bzw. deren Freiende, an dem die Düse 18 aufgenommen ist, ist relativ zum Rohbauteil 4 bewegbar.
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2 zeigt eine Variante der Erfindung, bei der das Filament 12 erst beim Erwärmen bzw. Ablegen gefertigt wird. Die Düse 18 ist hier Teil eines nicht näher dargestellten Extruders 28, dem sowohl das commingled yarn 14 als auch der Thermoplast 16 getrennt zugeführt werden. Die Erwärmung des Filaments 12 (Temperartur T) erfolgt hier im Rahmen der Herstellung des Filaments 12 im Extrusionsprozess.
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2 zeigt abweichend von 1 als Rohbauteil 4 ein Halbsandwich, das lediglich den - hier duroplastischen - Kern 6 und die Decklage 8b umfasst. Das Filament 12 wird daher direkt auf dem Kern 6 bzw. dessen Oberfläche 10 abgelegt.
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In 2 wird allerdings das Filament 12 nicht direkt auf der Oberfläche 10 des Kerns 6 abgelegt, sondern es wird zunächst eine Kopplungsschicht 30, hier eine elastische Zwischenschicht aufgebracht. Das Filament 12 ist daher durch die elastische Kopplungsschicht 30 vom Kern 6 entkoppelt, so dass ein Abplatzen des Filaments 12 bei mechanischer Verformung des Bauteils 2 vermieden ist.
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Gestrichelt zeigt 2 eine Variante, in der der Kern 6 des Rohbauteils 4 nur abschnittsweise, zugänglich ist. Nämlich im Bereich einer bis zum Kern 6 reichenden Ausfräsung 32. Die Ausfräsung beseitigt einen Teil einer zweiten Decklage 8a einer Sandwichplatte als Rohbauteil 4.
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3 zeigt als alternatives Rohbauteil 4 ein duroplastisches Bauteil, nämlich einzig den duroplastischen Kern 6 in Form eines Wabenkerns.
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Gemäß der Ausführungsbeispiele wird als Bauteil 2 jeweils ein solches für eine Luftfahrtanwendung, hier in 1 eine verstärkte Sandwichplatte, in 2 eine verstärkte Halbsandwichplatte und in 3 ein Teil einer solchen, nämlich nur deren verstärkter Kern, hergestellt.
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3 zeigt, dass das Filament auf dem Waben-Kern 6 abgelegt wird, ohne in die Wabenöffnungen einzusinken. Dies gelingt, da das commingled yarn 14 im Inneren des Filaments 12 eine ausreichende mechanische Eigenstabilität besitzt. Alternativ (nicht dargestellt) ist es möglich, dass entweder zumindest der Thermoplast 16 oder auch das commingled yarn 14 so beschaffen sind bzw. mit der Wabengröße so aufeinander abgestimmt sind, dass auch diese teilweise oder vollständig in die Waben einsinken, ggf. bis zu einer hier nur gestrichelt angedeuteten Decklage 8b hin.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Bauteil
- 4
- Rohbauteil
- 6
- Kern
- 8a,b
- Decklage
- 9
- Duroplast
- 10
- Oberfläche
- 12
- Filament
- 14
- commingled yarn
- 16
- Thermoplast
- 18
- Düse
- 20
- Verstärkungsstruktur
- 22
- Ablageform
- 24
- Erstreckungsrichtung
- 26
- Führungsvorrichtung
- 28
- Extruder
- 30
- Kopplungsschicht
- 32
- Ausfräsung
- T
- Temperatur
