DE102021104912A1 - Verfahren zum Befestigen eines Dübels in einer Leichtbau-Sandwichplatte zum Einsatz in einem Freizeit- oder Campingfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Befestigen eines Dübels in einer Leichtbau-Sandwichplatte zum Einsatz in einem Freizeit- oder Campingfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Dübels (100) in einer Leichtbau-Sandwichplatte (110) zum Einsatz in einem Freizeit- oder Campingfahrzeug, wobei die Leichtbau-Sandwichplatte (110) eine Schaumkernplatte (112) und zwei außenliegende Schichtstoffdecklagen (114) aufweist; das Material des Dübels einen Thermoplast aufweist; und das Verfahren folgende Schritte aufweist: rotierendes Eindrehen des Dübels (100) in die Sandwichplatte (110), wobei die Sandwichplatte (110) keine Vorbohrung aufweist, so dass durch Drehreibschweißen eine Oberfläche des Dübels (100) schmilzt, wodurch der Dübel (100) in der Sandwichplatte (110) befestigt wird.Die Erfindung betrifft ferner eine Leichtbau-Sandwichplatte (110) mit einem Dübel (100), wobei der Dübel (100) in der Leichtbau-Sandwichplatte (110) gemäß dem o.g. Verfahren befestigt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Dübels in einer Leichtbau-Sandwichplatte zum Einsatz in einem Freizeit- oder Campingfahrzeug, eine Leichtbau-Sandwichplatte mit einem Dübel, eine Tischplatte sowie ein Campingmöbelbauteil.
  • Im Stand der Technik ist eine Fügetechnologie bekannt, bei der Ultraschallenergie genutzt wird, um poröse Materialien, wie zum Beispiel Holz, zu verbinden. Als Verbindungsmaterial wird ein Thermoplast in Form eines Nagels, eines Dübels oder einer Folie verwendet. Der Thermoplast, z.B. ein Kunststoffdübel, wird durch die Einwirkung von Ultraschallenergie an definierten Stellen seiner Oberfläche verflüssigt und dringt unter geringem Druckaufwand in das poröse Material ein. Je nach Materialdichte ist dafür keine Vorbohrung nötig. Unmittelbar nach Abkühlung und Aushärtung des eingedrungenen Materials erhält man eine stabile Verbindung. Diese Fügetechnologie wurde an einer Reihe von porösen Materialien erfolgreich getestet und eignet sich unter anderem für Massivholz, Spanplatten, Sperr und Furnierholz, Zellbeton, Ziegel, Gipsplatten und Papier. Zu den getesteten Verbindungsmaterialien zählen Kunststoffdübel und Folien. Diese Fügetechnologie hat eine breite Palette von Anwendungsgebieten und stellt eine qualitativ hochstehende Alternative zu traditionellen Befestigungstechniken wie Nagel-, Schraub- und Klebeverbindungen dar. Diese Fügetechnologie hat jedoch den Nachteil, dass eine Ultraschallquelle, zum Beispiel eine Sonotrode, notwendig ist.
  • Unter dem Begriff „Sandwichplatte“ kann eine im Leichtbau verwendete Bauplatte verstanden werden. Eine Sandwichplatte kann drei Schichten aufweisen, insbesondere zwei außenliegende Deckschichtplatten mit einer innenliegenden Kernschichtplatte.
  • Unter dem Begriff „Leichtbauweise“ wird eine Konstruktionsweise verstanden, welche eine Gewichtseinsparung und/oder eine Steigerung der Ressourceneffizienz zum Ziel hat. Ziel der Leichtbauweise ist die Einsparung von Roh- und Werkstoffen, Kosten und Energie bei der Herstellung, Nutzung und Verwertung eines Produkts. Insbesondere bei bewegten Massen, wie z.B. Fahrzeugen, können durch Leichtbau die und oder und oder einen Befestigungsverfahren Betriebskosten reduziert bzw. die Nutzlast erhöht werden. So ist bei Fahrzeugen eine geringere Antriebsleistung für die gleichen Fahreigenschaften notwendig, gleichzeitig sinkt der Kraftstoffverbrauch und das Verhältnis von Fahrzeug- zu Frachtgewicht verbessert sich.
  • Insbesondere bei Freizeit- oder Campingfahrzeugen ist die Leichtbauweise wichtig, da die entsprechende Leichtbau-Technologie durch neuartige Materialien und Bauweisen ein optimales Zusammenspiel aus Ausstattung, Gewicht und Effizienz ermöglicht. Je weniger die Konstruktion wiegt, desto mehr Ausstattung kann in das Freizeitmobil integriert werden - ohne das zulässige Gesamtgewicht laut Führerscheinklassen zu gefährden. Zudem sind gewichtsreduzierte Caravans eine wichtige Voraussetzung beim Einsatz von Elektroautos. Ferner wird durch weniger Gewicht der Treibstoffverbrauch reduziert, wodurch das Freizeitmobil insgesamt effizienter wird.
  • Unter einem Freizeitfahrzeug wird ein Fahrzeug oder Anhänger verstanden, welches oder welcher zumindest ein mobil einsetzbares Element zum Camping aufweist oder zumindest temporär eine Einrichtung zum Campen aufweisen kann. Unter einem Freizeitfahrzeug wird insbesondere ein Campingfahrzeug verstanden. Unter einem Freizeitmobil wird ein motorisiertes Freizeitfahrzeug verstanden. Unter einem Campingfahrzeug wird vorliegend ein Wohnmobil oder ein Wohnwagen verstanden, also vorzugsweise diejenigen Fahrzeuge oder Anhänger, bei denen ein Nutzer eine Möglichkeit zum Schlafen oder Wohnen in diesem Fahrzeug hat. Eine Motorisierung der Fahrzeuge ist nicht erforderlich. Eine andere Bezeichnung für ein Wohnmobil ist zum Beispiel ein Reisemobil. Ein Wohnwagen kann zum Beispiel alternativ als Caravan oder Campinganhänger bezeichnet werden.
  • Unter einem Dübel wird ein in der Verbindungstechnik gebrauchtes Bauteil verstanden, welches bei Werkstoffen angewendet wird, in die sich eine Schraube nicht unmittelbar eindrehen lässt. Vorliegend wird unter einem Dübel kein Holz-, sondern ein Schraubdübel verstanden. Beim Eindrehen einer Schraube in ausreichend feste und zugleich nachgiebige Materialien wie Holz, Blech und viele Kunststoffe ist kein Dübel notwendig. Bei Materialien, welche im Leichtbau verwendet werden, ist in der Regel ein Dübel notwendig, um einerseits den Halt der Schraube im dem Leichtbaumaterial zu ermöglichen bzw. zu erhöhen. Im Stand der Technik sind ebenfalls Dübel bekannt, dessen Oberfläche durch rotierendes Eindrehen in das zu verankernde Material an schmilzt und bei nachfolgendem Erstarren in dem Material mit diesem eine feste Verbindung herstellt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Stand der Technik zu verbessern. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, ein Befestigungsverfahren bereitzustellen, welche eine stabile Befestigung in einer Leichtbau-Sandwichplatte mit einer Schichtstoffdecklage ermöglicht. Hierbei besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, dass das Befestigungsverfahren auch bei einer Leichtbau-Sandwichplatte, welche keinen Einleger aufweist, funktionieren soll. Ferner soll die Erfindung ohne ein Vorbohren der Sandwichplatte funktionieren.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Befestigen eines Dübels in einer Leichtbau-Sandwichplatte mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Unter einem Thermoplast wird ein Kunststoff verstanden, welcher sich in einem bestimmten Temperaturbereich reversibel verformen lassen. Dieser Vorgang kann somit durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden, solange nicht durch Überhitzung die sogenannte thermische Zersetzung des Materials einsetzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht vorteilhafterweise, dass ein Dübel bzw. ein Befestigungsmittel in einer Sandwichplatte mit einer Decklage stabil und sicher befestigbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht weiterhin, dass für eine solche sichere und stabile Befestigung eines Dübels in einer Sandwichplatte keine zusätzliche Einlage in der Sandwichplatte vonnöten ist. Das Produkt des Verfahrens vereint somit als Vorteile die Leichtigkeit einer Leichtbau-Sandwichplatte, die Stabilität eines Dübels und die Einfachheit, wie der Dübel in der Sandwichplatte befestigt werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schaumkernplatte keinen Einleger auf. Dieses Merkmal gewährleistet vorteilhafterweise, dass in der Sandwichplatte keine zusätzliche Befestigungshilfe vorhanden ist und deren Herstellung erheblich kostengünstiger erfolgen kann.
  • Eine Dicke der beiden Schichtstoffdecklagen ist bevorzugt größer als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer als 0,9 mm. Diese Dicke entspricht üblichen verwendeten Dicken. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass auch bei einer Deckschicht mit einer nicht zu vernachlässigbaren Dicke ein Dübel in der Sandwichplatte befestigbar ist.
  • Mindestens eine, bevorzugt beide, der Schichtstoffdecklagen ist bzw. sind aus HPL (engl.: High Pressure Laminate) gefertigt. HPL wird oft auch als HPL-Schichtstoff abgekürzt. Es handelt sich hierbei um ein im Hochdruckpress-Verfahren hergestelltes Laminat in Plattenform aus mehreren Lagen Papier und Harz.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schaumkernplatte PET-Schaum auf.
  • In einem weiteren Aspekt wird die Erfindung gelöst durch eine Leichtbau-Sandwichplatte mit einem Dübel, wobei der Dübel in der Leichtbau-Sandwichplatte gemäß einem oben beschriebenen Verfahren befestigt ist. Bevorzugt wird diese Leichtbau-Sandwichplatte in einem Freizeit- oder Campingfahrzeug verwendet.
  • Eine Position, an welcher der Dübel in der Leichtbau-Sandwichplatte befestigt ist, liegt bevorzugt in einer zentralen Region. Hierzu wird der Dübel in einer zentralen Region auf der Oberfläche der Leichtbau-Sandwichplatte eingedreht. Dieses Merkmal erreicht vorteilhafterweise, dass eine Kraft, insbesondere eine Hebelkraft, welche auf die o.g. Position wirkt, falls eine Kraft, insbesondere senkrecht zur Oberfläche, auf den Rand der Sandwichplatte ausgeübt wird, durch die hohe Haltekraft des Dübels gehandhabt werden kann.
  • Die zentrale Region auf der Oberfläche der Leichtbau-Sandwichplatte weist alle Punkte auf der Oberfläche auf, welche sich zum einen entlang einer ersten Richtung parallel zur Oberfläche um einen ersten mittleren Punkt zwischen den beiden äußersten Punkte entlang der ersten Richtung befindet, mit einer Ausdehnung von 20%, bevorzugt 10 %, des Abstandes zwischen den beiden äußersten Punkte entlang der ersten Richtung und sich zum anderen entlang einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten, Richtung parallel zur Oberfläche um einen zweiten mittleren Punkt zwischen den beiden äußersten Punkte entlang der zweiten Richtung befindet, mit einer Ausdehnung von 20%, bevorzugt 10 %, des Abstandes zwischen den beiden äußersten Punkte entlang der zweiten Richtung. Hierbei wird weiter vorausgesetzt, dass die zentrale Region auf der Sandwichplatte liegt. Dies ist nicht für jede Geometrie einer Platte gewährleistet. Allerdings liegt die zentrale Region auf der Platte für gewöhnliche Geometrien einer Platte, wie zum Beispiel einer Geometrie eines Rechtecks, einer Ellipse oder eines Kreises. Die Tatsache, dass ein Tischbein oder einen Tischsäule an einem Punkt in der zentralen Region durch den Dübel befestigt ist, bewirkt, dass an diesem Punkt die wirkenden Hebelkräfte auch bei einer Leichtbauplatte gehalten werden können., was insbesondere bei Leichtbau-Sandwichplatten bewirkt, dass die Leichtbau-Sandwichplatte eine vergleichsweise geringe Gefahr hat, beschädigt werden. Ein weiterer Vorteil der Befestigung eines Tischbeins oder eine Tischsäule an einem Punkt in der zentralen Region offenbart sich im Zusammenhang mit Möbeln in Freizeit- oder Campingfahrzeugen. Da der Innenraum von Freizeit- oder Campingfahrzeugen in der Regel platzsparend konstruiert wird, ist es von Vorteil, dass ein Tisch wie zum Beispiel ein Tisch einer Dinette, Stühle oder andere Gegenstände wenig Beine aufweist und das Bein oder die Beine bevorzugt zentral angeordnet ist / sind.
  • Bevorzugt liegt die Position, an welcher der Dübel in der Leichtbau-Sandwichplatte befestigt ist, in der Mitte der Sandwichplatte.
  • Alternativ oder zusätzlich weist die Position, an welcher der Dübel in der Leichtbau-Sandwichplatte befestigt ist, einen Abstand zum Rand der Sandwichplatte auf, wobei der Abstand größer als ein vorgegebener Wert ist.
  • In einem weiteren Aspekt wird die Erfindung gelöst durch eine Tischplatte mit einer oben beschriebenen Leichtbau-Sandwichplatte, ferner aufweisend: ein Tischbein oder eine Tischsäule, welches oder welche mithilfe des Dübels an einem Punkt in der zentralen Region auf der Oberfläche der Leichtbau-Sandwichplatte befestigt ist. Bevorzugt wird diese Tischplatte bei Freizeit- oder Campingfahrzeugen verwendet. Bevorzugt weist die Tischplatte ein einziges Tischbein oder eine einzige Tischsäule auf. Eine solche Tischplatte kann bevorzugt als eine Dinette in einem Campingfahrzeug verwendet werden. Die Tischplatte weist dieselben Vorteile auf wie die oben genannte Leichtbau-Sandwichplatte.
  • In einem weiteren Aspekt wird die Erfindung gelöst durch ein Campingmöbelbauteil mit einer oben beschriebenen Leichtbau-Sandwichplatte. Mit einem solchen Bauteil können vorteilhafterweise zumindest Teile eines Möbelstücks, bevorzugt ein komplettes Möbelstücks, für ein Freizeit- oder Campingfahrzeug gebaut werden. Ein solches Möbelstück ist vorteilhafterweise leicht und robust.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    • 1 zeigt ein Verfahren zum Befestigen eines Dübels in einer Leichtbau-Sandwichplatte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 illustriert eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Befestigen eines Dübels 100 in einer Leichtbau-Sandwichplatte 110. Ferner ist weiterhin eine Leichtbau-Sandwichplatte 110 mit einem Dübel 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Die Leichtbau-Sandwichplatte 110 weist eine Schaumkernplatte 112 sowie zwei außenliegende Schichtstoffdecklagen 114 auf. Das Material des Dübels 100 weist zumindest in einem Bereich auf der Oberfläche des Dübels 100 einen Thermoplast auf.
  • Gemäß einem ersten Schritt des Verfahrens wird der Dübel 100 in die Sandwichplatte 110 rotierend eingedreht, wobei die Sandwichplatte 110 keine Vorbohrung aufweist. Durch das Drehreibschweißen des Dübels 100 in der Sandwichplatte 110 schmilzt der Thermoplast auf der Oberfläche des Dübels 100, wodurch der Dübel 100 in der Sandwichplatte 110 befestigt wird. Der auf diese Art und Weise in der Leichtbau-Sandwichplatte 110 befestigte Dübel 100 wird in 1 mit dem Bezugszeichen 102 gekennzeichnet.
  • Die Schaumkernplatte 112 weist keinen Einleger auf. Die Schichtstoffdecklagen 114 sind aus HPL gefertigt und weisen eine Dicke von 1 mm auf. Die Schaumkernplatte 112 besteht aus PET-Schaum.
  • Durch das Verfahren wird eine Leichtbau-Sandwichplatte 110 mit einem Dübel 100 bereitgestellt.
  • Bevorzugt liegt eine Position, an der der Dübel 100 in der Leichtbau-Sandwichplatte 110 befestigt ist, in der Mitte der Sandwichplatte 110.
  • Mithilfe der Leichtbau-Sandwichplatte 110 kann eine Tischplatte hergestellt werden, indem ein Tischbein oder eine Tischsäule mithilfe des Dübels 100 in einer Mitte auf der Oberfläche der Leichtbau-Sandwichplatte 110 befestigt wird. Ferner kann ein Campingmöbelbauteil mit einer Vielzahl von den o.g. Leichtbau-Sandwichplatten 110 angefertigt werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Befestigen eines Dübels (100) in einer Leichtbau-Sandwichplatte (110) zum Einsatz in einem Freizeit- oder Campingfahrzeug, wobei die Leichtbau-Sandwichplatte (110) eine Schaumkernplatte (112) und zwei außenliegende Schichtstoffdecklagen (114) aufweist; das Material des Dübels einen Thermoplast aufweist; und das Verfahren folgende Schritte aufweist: rotierendes Eindrehen des Dübels (100) in die Sandwichplatte (110), wobei die Sandwichplatte (110) keine Vorbohrung aufweist, so dass durch Drehreibschweißen eine Oberfläche des Dübels (100) schmilzt, wodurch der Dübel (100) in der Sandwichplatte (110) befestigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumkernplatte (112) keinen Einleger aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der beiden Schichtstoffdecklagen (114) größer als 0,9 mm ist.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtstoffdecklagen (114) aus HPL gefertigt sind.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumkernplatte (112) PET-Schaum aufweist.
  6. Leichtbau-Sandwichplatte (110) mit einem Dübel (100), wobei der Dübel (100) in der Leichtbau-Sandwichplatte (110) gemäß einem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche befestigt ist.
  7. Leichtbau-Sandwichplatte (110) nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position, an der der Dübel (100) in der Leichtbau-Sandwichplatte (110) befestigt ist, in einer zentralen Region liegt.
  8. Tischplatte mit einer Leichtbau-Sandwichplatte (110) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, ferner aufweisend: ein Tischbein oder eine Tischsäule, welche mithilfe des Dübels (100) an einem Punkt in der zentralen Region auf der Oberfläche der Leichtbau-Sandwichplatte (110) befestigt ist.
  9. Campingmöbelbauteil mit einer Leichtbau-Sandwichplatte (110) nach einem der Ansprüche 6 oder 7.
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