DE102021128812A1 - Klebe-Insert für Sandwichbauteile unterschiedlicher Dicken - Google Patents

Klebe-Insert für Sandwichbauteile unterschiedlicher Dicken Download PDF

Info

Publication number
DE102021128812A1
DE102021128812A1 DE102021128812.6A DE102021128812A DE102021128812A1 DE 102021128812 A1 DE102021128812 A1 DE 102021128812A1 DE 102021128812 A DE102021128812 A DE 102021128812A DE 102021128812 A1 DE102021128812 A1 DE 102021128812A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
insert
height
base body
rotational position
longitudinal axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021128812.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Jörg Bretschneider
Benjamin Joemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl Aviation Laupheim GmbH
Original Assignee
Diehl Aviation Laupheim GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Diehl Aviation Laupheim GmbH filed Critical Diehl Aviation Laupheim GmbH
Priority to DE102021128812.6A priority Critical patent/DE102021128812A1/de
Publication of DE102021128812A1 publication Critical patent/DE102021128812A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/01Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening elements specially adapted for honeycomb panels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/02Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
    • B32B3/08Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/30Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/40Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

Ein Insert (18) zum Einkleben in ein Sandwichbauteil (2), enthält einen Grundkörper (20), der um eine Längsachse (12) zwischen einer Minimal-Drehposition (DMIN) um einen Winkelversatz (W) zu einer Maximal-Drehposition (DMAX) drehbar ist, weist in einer Höhenrichtung (14) bei der Drehung eine von einer Minimalhöhe (HMIN) zu einer Maximalhöhe (HMAX) hin stetig nicht abnehmende Höhe (H) auf, und der Grundkörper (20) weist in der Minimal-Drehposition (DMIN) mit einem Breitende (22) und in der Maximal-Drehposition (DMAX) mit einem Schmalende (24) in Höhenrichtung (14), wobei der Grundkörper (20) an den Schmalenden (24) ein Einbuchtung (26) aufweist.Ein Sandwichbauteil (2) enthält das Insert (18) und einen Kern (6) mit Deckschicht (8a,b) en sowie einen stirnseitigen Einbaubereich (10) für das Insert (18), und weist in Höhenrichtung (14) einen wählbaren Abstand (A) zwischen den Deckschichten (8a,b) zwischen einem Minimalabstand (AMIN) und einem Maximalabstand (AMAX) auf, wobei für alle Abstände (A) eine konstante Spaltbreite (S) für einen Klebespalt (16) zum Grundkörper (20) vorgegeben ist, wobei das Insert (18) so gewählt ist, dass dessen Minimalhöhe (HMIN) zuzüglich der doppelten Spaltbreite (S) dem Minimalabstand (AMIN) entspricht und dessen Maximalhöhe (HMAX) zuzüglich der doppelten Spaltbreite (S) dem Maximalabstand (AMAX) entspricht.Ein Einbauwerkzeug (48) für das Sandwichbauteil (2) ist zum Halten des Inserts (18) im Einbaubereich (10) in einer vorgebbaren Einbaulage einschließlich Drehposition (D) eingerichtet, in der sich die vorgegebene Spaltbreite (S) einstellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft Sandwich-Bauteile, auch Sandwich-Strukturen genannt, mit Inserts. Die Inserts dienen als mechanische Schnittstellen zur stirnseitigen Krafteinleitung in die Bauteile / Strukturen.
  • Aus der US 8,726,613 B2 ist ein Verbund-Waben-Sandwich-Panel bekannt, das mit einem I-förmigen Verbundschienen-Aluminium Seiten-Insert ausgestattet ist. Auch ist eine verbesserte Struktur eines Hybrid-Verbund-Sandwich-Panel bekannt mit einer laminierten Verbundhaut und einem Aluminiumwabenkern, der in Bezug auf Montage, Festigkeit und Gewicht mechanisch verbessert ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbesserungen in Bezug auf Sandwichbauteile mit Inserts vorzuschlagen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Insert bzw. einen Einsatz gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Das Insert dient zum Einkleben in ein Sandwichbauteil (hier auch kurz „Bauteil“) bzw. eine Sandwichstruktur. Das Insert weist einen Grundkörper auf, der sich entlang einer Längsachse erstreckt. Der Grundkörper ist um die Längsachse drehbar. Die Drehung ist dabei mindestens zwischen zwei unterschiedlichen Drehpositionen möglich, nämlich einer ersten oder Minimal-Drehposition und zweiten oder Maximal-Drehposition. Beide Drehpositionen sind um einen Winkelversatz versetzt. Der Winkelversatz beträgt dabei insbesondere höchstens 90°, insbesondere genau 90°.
  • In Bezug auf das Insert bzw. die Längsachse existiert eine Höhenrichtung, die zur Längsachse senkrecht verläuft. Die Höhenrichtung ist vorliegend eine gedachte raumfeste Achse, die von der Drehposition unabhängig ist. D.h., die Höhenrichtung ruht im Raum, während das Insert relativ zur Höhenrichtung um die Drehachse gedreht wird. In Bezug auf die Höhenrichtung kann daher ein aktueller Drehwinkel des Inserts definiert werden. In Verbindung mit einem tatsächlich gewählten bzw. vorhandenen SandwichBauteil, in das das Insert einzubauen ist, ist die Höhenrichtung insbesondere ortsfest zum Bauteil definiert. Insbesondere steht die Höhenrichtung senkrecht auf parallelen Flachseiten / Decklagen / Deckschichten eines flächig geformten, insbesondere ebenen Sandwich-Bauteils.
  • Der Grundkörper weist in jeder Drehposition in bzw. entlang der Höhenrichtung eine aktuelle Höhe auf. Die Höhe entspricht dabei der jeweiligen aktuellen Ausdehnung des Inserts in Höhenrichtung betrachtet. Betrachtet werden also - in Höhenrichtung - stets die äußersten Punkte des Grundkörpers; diese markieren Endpositionen der Höhenausdehnung entlang der Höhenrichtung bzw. auf einer betreffenden Höhenachse. Das Insert weist nun die Eigenschaft auf, dass es bei dessen Drehung von der Minimal-Drehposition zur Maximal-Drehposition hin eine von einer Minimalhöhe zu einer Maximalhöhe stetig nicht abnehmende Höhe in Richtung der Höhenrichtung aufweist. In der Minimal-Drehposition besitzt das Insert also - in Höhenrichtung - die Minimalhöhe, in der Maximal-Drehposition die Maximalhöhe.
  • In jeder Drehposition weist ein jeweiliges stirnseitiges Kopfende (stirnseitiger räumlicher Endabschnitt / ein stirnseitiger Oberflächenabschnitt) des Grundkörpers - von der Längsachse aus betrachtet - in die eine Richtung / Orientierung der Höhenrichtung. Gleichzeitig weist dann entsprechend ein anderes, am Grundkörper aktuell gegenüberliegendes Kopfende des Grundkörpers in die entgegengesetzte Richtung, also ebenfalls entlang der Höhenrichtung, aber in die Gegenrichtung. Der Grundkörper weist also mit zwei jeweils aktuell stirnseitigen Enden zu beiden Seiten der Längsachse in entgegengesetzte Richtungen entlang der Höhenrichtung bzw. einfacher „in die Höhenrichtung“ von der Längsachse weg. Bei Änderung der Drehposition ändern sich also auch die jeweiligen Kopfenden bzw. andere Abschnitte des Grundkörpers werden zu Kopfenden, die dann aktuell gerade in die Höhenrichtung weisen. Mit anderen Worten wandern die Kopfenden am Grundkörper bei dessen Drehung um die Längsachse. In der Minimal-Drehposition wird das betreffende Kopfende „Breitende“ genannt, in der Maximal-Drehposition „Schmalende“.
  • Der Grundkörper weist in der Minimal-Drehposition also mit einem jeweiligen stirnseitigen Breitende und in der Maximal-Drehposition mit einem jeweiligen stirnseitigen Schmalende jeweils zu beiden Seiten der Längsachse in bzw. entlang der Höhenrichtung von der Längsachse weg.
  • Das Breitende und das Schmalende sind also - anders als das aktuelle Kopfende - am Grundkörper fest orientierte bzw. vorhandene, nicht wandernde Bereiche bzw. Abschnitte. Diese fallen lediglich mit dem jeweils aktuellen Kopfende des Grundkörpers zusammen, das sich in der Minimal-Drehposition einerseits und der Maximal-Drehposition andererseits einstellt.
  • An jedem seiner beiden Schmalenden weist der Grundkörper mindestens, insbesondere genau, eine jeweilige, zur Längsachse hin gerichtete Einbuchtung / Ausnehmung / Vertiefung auf.
  • In einer Querebene zur Längsachse, also im Querschnitt, weist der Grundkörper eine Umrissform auf. Diese ist entlang der Längsachse insbesondere konstant und gleich. Der Grundkörper ist daher insbesondere ein sich entlang der Längsachse erstreckender senkrechter Zylinder.
  • Insbesondere weist der Grundkörper einen zur Längsachse konzentrischen bzw. mittig angeordneten Befestigungsbereich, insbesondere Bohrungsbereich auf, in den ein Befestigungsmittel eingreifen kann, z.B. eine Schraube entlang der Längsachse eindrehbar ist. Der Befestigungsbereich kann z.B. eine Bohrung oder ein Innengewinde aufweisen bzw. sein. Sobald das Insert in das Sandwichbauteil fest eingeklebt ist, ist der Befestigungsbereich von der Stirnseite des Sandwichbauteils aus zugänglich, sodass hier das Befestigungsmittel, zum Beispiel die Schraube eingedreht werden kann. Vermittels dieser kann das Sandwichbauteil an einem Gegenelement mechanisch gehalten / befestigt werden. Das Insert bildet damit eine entsprechende Lastschnittstelle für das Sandwichbauteil.
  • Das Insert weist folgende Vorteile auf: Durch Wahl einer bestimmten Drehposition nimmt dieses eine bestimmte aktuelle Höhe in Höhenrichtung ein. So kann das Insert durch Verdrehen in Sandwichbauteile verschiedener Bauhöhen / Dicken (in Höhenrichtung gesehen) eingeklebt werden: Dabei kann dann sichergestellt werden, dass ein (in Höhenrichtung gesehen) verbleibender Klebespalt bzw. dessen Spaltbreite zwischen Insert und Grenze des Bauteils (Abstand der Innenflächen der Deckschichten des Bauteils) immer konstant groß gewählt werden bzw. bleiben kann. Dies gilt selbstverständlich nur für Höhenbereiche und Abstandsbereiche, in denen Insert und Bauteile aufeinander abgestimmt sind. Weist das Insert also zum Beispiel eine Minimalhöhe von 17 mm und eine Maximalhöhe von 24 mm auf, kann es bei Einhaltung eines konstanten Klebespaltes („konstant“ wird hier insbesondere auch im Sinne einer Bereichsangabe verstanden und heißt z.B.: zwischen 1 und 1,5mm) in Bauteile eingeklebt werden, die Abstände zwischen deren Deckschichten von 1+17+1 = 19mm (Spaltbreite + Höhe + Spaltbreite) bis 1,5 + 24 + 1,5 = 27mm aufweisen. Für alle Bauteile mit Bauhöhen / Abständen zwischen 19 und 27 mm kann daher das gleiche Insert verwendet werden, muss nur jeweils in anderen Drehpositionen eingeklebt werden, um jeweils Klebespalte (Spalt zwischen Insert und Deckschicht) konstanter Spaltbreite zwischen 1 und 1,5mm zu ermöglichen.
  • Gemäß der Erfindung ergibt sich daher eine adaptive Hochlastschnittstelle für die stirnseitige Krafteinleitung in Sandwichstrukturen. Es ergibt sich eine Hochlastschnittstelle (auch Insert genannt), welche durch ihre Geometrie in eine Vielzahl von Sandwichpaneelen unterschiedlicher Höhen eingebaut werden kann und dabei immer einen technisch vorteilhaften Kraftpfad bereitstellt.
  • Aus der Praxis bekannt sind z.B. rotationssymmetrische Inserts aus Aluminium (sogenanntes „Tannenbaum-Insert“). Diese können auf Grund der Materialauswahl sehr hohe Kräfte durch einen Formschluss sicher halten. Es besteht jedoch das Risiko der Korrosion durch Kontakt des Aluminiums mit aggressiven Flüssigkeiten.
  • Gemäß der Erfindung ergibt sich eine Hochlastschnittstelle / Insert, insbesondere aus Thermoplast, welche das Problem der Korrosion behebt. Sie erfüllt hohen Anforderungen an die Kräfte, sowie Anforderungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit. Damit sind weitere kostenrelevante Vorteile in das Insert integriert, um gegebenenfalls höhere Materialkosten zu relativieren.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein relevanter Faktor für die Festigkeit einer Verklebung die Klebe-Spaltbreite ist. Diese sollte z.B. zwischen 1 - 1,5 mm liegen. Das erfindungsgemäße Insert ermöglicht es durch seine Form, im Sandwichbauteil (bzw. einem Sortiment von Bauteilen) in verschiedenen Drehpositionen eingesetzt zu werden, also umgangssprachlich: „in diesem gedreht zu werden“. Unter einem variierenden Drehwinkel von z.B. 0° bis 90° kann so ein und das selbe bzw. das gleiche Insert mit einem jeweils gleich dünnen Klebespalt in ein beliebiges Bauteil aus einem Sortiment von Bauteilen mit einem ganzen Bereich aus Sandwichpanelhöhen eingebaut werden, bspw. Höhen im Bereich von 19 mm bis 27 mm der Bauteile abdecken.
  • Ein zweiter relevanter Faktor ist eine bevorzugt konstante Festigkeit der Verklebung unabhängig vom Einbauwinkel. Dies wird durch eine relativ konstante Klebefläche des Inserts ermöglicht, welche aufgrund der speziellen Geometrie des Inserts, nämlich der Einbuchtung an dem Schmalende, erreicht wird. Diese Einbuchtung schafft zusätzliche Klebe-Oberfläche am Insert im Vergleich zu einem diesbezüglich gleichmäßig geformten Insert ohne Einbuchtung. So weist das Insert sowohl am Breitende (Einbau in Minimal-Drehposition) als auch am Schmalende (Einbau in Maximal-Drehposition), das in unterschiedlichen Drehpositionen jeweils zu den Deckschichten des Bauteils hinweist, etwa gleiche große relevante Klebeflächen auf. „Relevant“ sind Klebeflächen, also Insert-Oberflächenanteile, die sich - ausgehend von der Bauteil-Flachseite in einem benachbarten / an den Klebespalt anschließenden Raumbereich (hier insbesondere Kopfbereich, Kopfhöhe, siehe unten) befinden.
  • Aus der Praxis bekannt ist die Verwendung einer jeweiligen speziellen Insertvariante je Sandwichhöhe (Höhe des Sandwichbauteils, Abstand der Flachseiten / Deckschichten). Die Geometrie der jeweiligen Variante wird dann so entworfen, dass der benötigte, dünne Klebespalt entsteht. Hier ermöglicht die Erfindung die Reduzierung der Variantenvielfalt von Inserts durch Ihre Adaptivität an einen Bereich von Sandwich panel höhen innerhalb bestimmter Grenzen (Insert: Minimalhöhe bis Maximalhöhe / Bauteil: Minimalabstand bis Maximalabstand).
  • Die Erfindung bricht mit der Annahme, dass eine Insertvariante je Sandwichpanelhöhe benötigt wird. Die Erfindung beruht des Weiteren darauf, dass das Insert durch seine Geometrie eine vergrößerte Klebefläche bereitstellt und dadurch die tragbaren Kräfte erhöht. Die Verwendung von insbesondere Thermoplast (bspw. PEI, Polyetherimid) als Material für das Insert in dieser Hochlastanwendung ist besonders vorteilhaft.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper in der Höhenrichtung bei einer Drehung von der Minimal-Drehposition zur Maximal-Drehposition hin eine von einer Minimalhöhe zu einer Maximalhöhe stetig zunehmende Höhe auf. Damit ist jeder Drehposition eindeutig eine bestimmte Höhe zugeordnet, die durch Festlegung eines bestimmten Drehwinkels für den Einbau im Bauteil kontinuierlich variierbar ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkelversatz 90°. Hierdurch wird die Variabilität des Inserts für verschiedene Bauhöhen von Bauteilen besonders gut ausgenutzt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine der Einbuchtungen eine sich entlang der Längsachse erstreckende Nut. Insbesondere weist das Bauteil an jedem Schmalende genau eine Nut auf. Bauteile mit einer entsprechenden Nut sind besonders einfach zu fertigen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper im Querschnitt, also in einer Querschnittsfläche quer zur Längsachse, eine zur Längsachse punktsymmetrische Umrissform auf. Damit entstehen besonders regelmäßige Inserts, die auch besonders einfach zu fertigen sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper im oben genannten Querschnitt an mindestens einer radial nach außen weisenden Ecke eine Abrundung, also eine „abgerundet Ecke“ auf. Eine eigentliche (nunmehr nur noch gedachte) Ecke ist also am Grundkörper nicht mehr vorhanden, nämlich durch die Abrundung eben weggenommen. Somit lässt sich insbesondere für einen Winkelversatz von 90° erreichen, dass sich bei der Verdrehung eine stetig nicht abnehmende Höhe des Grundkörpers ergibt. Die Abrundungen weisen insbesondere eine Kontur auf, die hinsichtlich der Längsachse einen mit dem Drehwinkel stetig zunehmenden oder zumindest nicht wieder abnehmenden Radius aufweist. So kann durch Drehung eine allmähliche Höhenänderung erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform folgt der Grundkörper im oben genannten Querschnitt einer H-Form (auch Doppel-T-Form). Die H-Form ist hierbei eine Linienform und beschreibt lediglich die grundlegende Geometrie des Querschnitts mit einem Mittelsteg und vier sich an diesen anschließenden bzw. quer von diesem wegführenden Schenkeln. Die schlussendliche Querschnittsform des Grundkörpers muss hierbei nicht streng H-förmig sein, sondern kann auch z.B. die oben genannten Abrundungen an den Ecken aufweisen. Die Schenkel schließen insbesondere jeweils die Einbuchtung ein, erstrecken sich also zu den Schmalenden hin.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird - entsprechend der gedachten Höhenrichtung - ein an dieser „starr befestigter“ jeweils gedachter aktueller Kopfbereich definiert. Dieser ist also an der Höhenrichtung orientiert und somit von der Drehposition unabhängig bzw. für jede Drehposition raumfest und gleich. In jeder Drehposition weist das Insert, wie oben erläutert, eine bestimmte Höhe auf. An der Höhenrichtung bzw. auf einer der Höhenrichtung entsprechenden Achse ergeben sich somit beiderseits der Längsachse jeweilige Endpositionen für die aktuelle maximale Höhe des Inserts. Die Endpositionen sind also diejenigen Orte an der Höhenrichtung, zwischen welchen sich die Höhe erstreckt. Der Kopfbereich erstreckt sich für jede Drehposition von den jeweils aktuellen Endpositionen der aktuellen Höhe des Inserts in der bestimmten Drehposition aus in Richtung zur Längsachse hin entlang der Höhenrichtung um eine konstante Kopfhöhe. Mit anderen Worten sind die beiden Kopfbereiche parallele Schichten, die quer zur Höhenrichtung verlaufen, jeweils die Kopfhöhe aufweisen, an den Endpositionen enden und sich insgesamt über die aktuelle Höhe erstrecken.
  • Ein jeweiliges Kopfende des Grundkörpers ist jeweils dessen Teil / Volumenbereich, der in den Kopfbereich eintaucht.
  • Das Breitende und das Schmalende sind dann jeweilige Kopfenden des Inserts in der Minimal-Drehposition einerseits und der Maximal-Drehposition andererseits. Breitende und Schmalende des Grundkörpers weisen jeweils eine im Kopfbereich liegende Oberfläche (Anteil der Gesamtoberfläche des Grundkörpers) auf, deren Größe/ Fläche um höchstens 20%, insbesondere höchstens 10%, insbesondere höchstens 5%, unterschiedlich groß (Flächeninhalt) voneinander ist.
  • Mit anderen Worten sind also die im Kopfbereich jeweils wirksamen Oberflächen in Form von Klebeflächen des Inserts für die Minimal-Drehposition und der Maximal-Drehposition annähernd gleich groß bezüglich ihres Flächeninhalts („annähernd": Abweichung maximal 20%, 10%, 5%).
  • Veranschaulicht beim Einbau in ein Sandwich Bauteil (Höhenrichtung senkrecht zu dessen Oberflächen) ergibt sich benachbart zu dessen Deckschichten also zunächst eine erste Raumschicht, die dem Klebespalt entspricht. Ein entsprechend genau eingestellter Klebespalt (Spaltbreite) entscheidet mit über die Festigkeit der Verklebung. An diese erste Raumschicht schließt sich eine zweite Raumschicht an, die dem Kopfbereich entspricht. Die erste Raumschicht bleibt frei vom Insert und ist nur mit Klebstoff gefüllt. In der zweiten Raumschicht befindet sich ein Volumenbereich des Inserts, nämlich dessen Kopfbereich. Die Oberfläche dieses Volumenbereiches ist die Klebefläche, deren Größe / Flächeninhalt ein weiterer, für die Festigkeit der Klebung entscheidender Faktor ist.
  • Eine Oberflächenlinie des Kopfbereiches ist diejenige Schnittlinie der Oberfläche mit einer Querebene zur Längsachse, die im Kopfbereich liegt. Bei Inserts in Form von geraden Zylindern ist die Länge einer Oberflächenlinie ein Maß für die Flächengröße (Die Fläche ergibt sich dann multipliziert mit der Zylinderlänge).
  • Das jeweilige „Kopfende“ des Grundkörpers ist also ein jeweils aktueller Kopfabschnitt des Grundkörpers, der in den an der Höhenrichtung orientierten Kopfbereich eintaucht: Der Kopfbereich beginnt also - in Höhenrichtung gesehen - am aktuellen Ende der jeweiligen Insert-Höhe und erstreckt sich zur Längsachse hin über eine konstante Kopfhöhe und verläuft zur Höhenrichtung senkrecht.
  • In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform weisen die Kopfenden aller Drehpositionen eine im Kopfbereich liegende Oberfläche auf, die um höchstens 20%, insbesondere höchstens 10 %, insbesondere höchstens 5 % unterschiedlich groß (unterschiedliche Flächeninhalte) ist. Die oben erläuterte Flächengrößenkonstanz der entscheidenden Klebefläche gilt damit nicht nur für die Minimal-Drehposition und die Maximal-Drehposition, sondern auch für alle dazwischenliegenden Drehpositionen.
  • In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform liegt die Einbuchtung in der Minimal-Drehposition außerhalb des Kopfbereiches und liegt die Einbuchtung in der Maximalposition innerhalb des Kopfbereiches. Insbesondere endet die Einbuchtung in diesen beiden Drehpositionen jeweils genau an der Grenze des Kopfbereiches. Hierdurch wird erreicht, dass die Einbuchtung zwar nicht in der Minimal-Drehposition, jedoch in späteren Drehpositionen zur Maximal-Drehposition hin, insbesondere in allen anderen Drehpositionen, allmählich wirksam wird (da sie allmählich in den Kopfbereich eintaucht), bis sie zur Maximal-Drehposition hin vollständig wirksam ist (da sie vollständig im Kopfbereich liegt). So kann die effektiv bzw. maßgeblich wirksame Klebefläche am Insert vergrößert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Insert ein Positioniermittel auf, das am Grundkörper angeordnet ist. Das Positioniermittel dient zur Positionierung des Grundkörpers in einem bestimmungsgemäßen Sandwichbauteil in einer vorgebbaren Drehposition. „Bestimmungsgemäß“ ist dabei so zu verstehen, dass das Positioniermittel auf ein bestimmtes oder einen bestimmten Typ von Bauteil konstruktiv abgestimmt ist und für den Einsatz dort eingerichtet ist; z.B. für die dadurch bestimmten Geometrieanforderungen usw. ausgelegt ist. Mit anderen Worten wird ein betreffendes Bauteil als bekannt hinsichtlich seiner Geometrie usw. vorausgesetzt.
  • Die Positionierung des Inserts während des Einbaus in das Bauteil kann dann insbesondere durch einen Formschluss zwischen Insert (Positioniermittel) und Deckschicht (dort ist ein Gegenstück zum Positioniermittel vorzusehen) hergestellt werden. Z.B. könnte ein Loch in der Deckschicht mit einem Pin am Insert zusammenwirken: Der Pin rastet - beim Einbau des Inserts in den Einbaubereich bzw. das Bauteil (Panel) - in das Loch der Deckschicht ein und fixiert so das Insert im Sandwich Panel.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Sandwichbauteil gemäß Patentanspruch 12. Das Sandwichbauteil enthält ein erfindungsgemäßes Insert. Das Sandwichbauteil enthält einen Kern, der beidseitig von einer jeweiligen Deckschicht bedeckt ist. Weiterhin enthält das Sandwichbauteil einen Einbaubereich für das Insert, z.B. eine Aussparung, Ausfräsung usw. Der Einbaubereich erstreckt sich von einer Stirnseite des Sandwichbauteils entlang der - zur Stirnseite insbesondere lotrecht verlaufenden - Längsachse in den Kern hinein. Die Längsachse verläuft im Einbaubereich parallel zu den Deckschichten und mittig zwischen den Deckschichten. Die Höhenrichtung verläuft senkrecht zu wenigstens einer der Deckschichten.
  • Das Sandwichbauteil weist im Einbaubereich in Höhenrichtung einen wählbaren Abstand zwischen den Deckschichten auf. Betrachtet werden also unterschiedliche Bauteile eines Bauteilsortiments, die unterschiedliche Abstände und damit Bauteildicken aufweisen. Die Höhenrichtung steht dabei senkrecht auf den Deckflächen. Der Abstand ist dabei (für verschiedene Bauteile eines Bauteilsortiments) zwischen einem Minimalabstand und einem Maximalabstand wählbar. Für alle Abstände (und damit alle Bauteile des Sortiments) in diesem Abstands-bereich ist eine konstante Spaltbreite für einen zwischen Deckschicht und Grundkörper verbleibenden Klebespalt vorgegeben. Die Spaltbreite wird dabei ebenfalls in Höhenrichtung betrachtet. Das Insert ist dann für das Bauteilsortiment so gewählt, dass dessen Minimalhöhe zuzüglich der doppelten vorgegebenen Spaltbreite dem Minimalabstand entspricht und dass dessen Maximalhöhe zuzüglich der doppelten vorgegebenen Spaltbreite dem Maximalabstand entspricht. Wie oben erläutert, kann die „vorgegebene Spaltbreite“ dabei auch einen Breitenbereich (z.B. zwischen 1 und 1,5 mm) bedeuten. Für Spaltbreiten, die in Bezug auf einen Breitenbereich vorgegeben sind, erfolgt die Orientierung der Dimensionen von Bauteil und Insert (auch z.B. der Kopfhöhe, siehe unten) insbesondere am Mittelwert und/oder dem Minimum und/oder dem Maximum des Bereiches von Spaltbreiten.
  • Mit anderen Worten wird also gemäß der Erfindung folgendes vorgeschlagen: Betrachtet wird ein Sortiment / ganzer Satz bzw. eine Auswahl von Sandwichbauteilen, die Abstände in einem Abstandsbereich zwischen Minimalabstand und Maximalabstand aufweisen. Alle sollen mit einem jeweiligen Insert ausgerüstet werden, wobei eine konstante Spaltbreite für den jeweils verbleibenden Klebespalt vorgegeben ist. Es wird daher ein Insert bereitgestellt, das durch Drehung um die Längsachse einen Höhenbereich von der Minimalhöhe zur Maximalhöhe abdeckt. Höhenbereich und Abstandsbereich werden so aufeinander abgestimmt, dass für alle Sandwichbauteile im Sortiment / Abstandsbereich durch Drehung des Inserts um die Längsachse eine jeweilige Höhe des Inserts einstellbar ist, die beiderseits des Inserts die jeweilige vorgegebene Spaltbreite ermöglicht. Mit anderen Worten ist für alle derartigen Bauteile stets die Forderung erfüllbar, dass die Summe aus (variabler) Höhe und doppelter („oben“ und „unten“) fester Spaltbreite den gesamten Abstandsbereich abdeckt.
  • Die Erfindung geht dabei insbesondere davon aus, dass im Einbaubereich stets „senkrechte / parallele“ Verhältnisse vorherrschen: Die Deckschichten des Bauteils sind dort eben und parallel zueinander, die Stirnseite des Bauteils ist eben und verläuft rechtwinklig zu den Deckschichten, die Längsachse liegt parallel zu den Deckschichten und mittig zwischen diesen und steht senkrecht auf der Stirnseite.
  • Das Sandwichbauteil und zumindest ein Teil dessen möglicher Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Insert erläutert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Insert so gewählt ist, dass die Kopfhöhe das Zwei- bis Sechsfache, insbesondere das Drei- bis Fünffache, insbesondere das Vierfache der Spaltbreite beträgt. Die Kopfhöhe und die damit zusammenhängenden Charakteristiken des Inserts sind, wie oben erläutert, ein entscheidender Faktor für die Festigkeit der Verklebung. Entsprechende Verhältnisse von Kopfhöhe zu Spaltbreite haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Einbauwerkzeug für ein erfindungsgemäßes Sandwichbauteil. Das Einbauwerkzeug ist eingerichtet zum Halten des Inserts im Einbaubereich in einer vorgebbaren Einbaulage einschließlich Drehposition, in der sich die vorgegebene Spaltbreite einstellt. Durch das Einbauwerkzeug wird die gewünschte Lage des Inserts im Einbaubereich eingestellt und gehalten, so dass Klebstoff in den Einbaubereich eingefüllt werden kann, um das Insert zu umschließen und im Bauteil einzukleben.
  • Somit ist sichergestellt, dass sich eine besonders feste Klebeverbindung zwischen Insert und restlichem Sandwichbauteil und einstellt.
  • Das Einbauwerkzeug und zumindest ein Teil dessen möglicher Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sandwichbauteil bzw. dem erfindungsgemäßen Insert erläutert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Einbauwerkzeug ein Arretiermittel auf, das für verschiedene Sandwichbauteile, die verschiedene oben erläuterte Abstände (zwischen ihren Deckschichten) aufweisen, eine jeweilige Arretierposition für ein und das selbe bzw. gleiche Inserts aufweist, in der die vom Abstand abhängige Drehposition des Inserts vorgegeben ist, um die vorgegebene Spaltbreite mit dem gleichen Insert für verschiedene Sandwichbauteile einzustellen. Insbesondere ist ein variables / verstellbares, insbesondere drehbares Arretiermittel vorgesehen, um verschiedene Drehpositionen für verschiedene Sandwichbauteile um die Längsachse vorzugeben. Alternativ wird für einen Satz von Sandwichbauteilen ein Satz von Einbauwerkzeugen vorgehalten, die sich hinsichtlich des Arretiermittel zu unterscheiden.
  • Für die Fertigung eines bestimmten Sandwichbauteils kann damit das Insert an der entsprechenden Arretierungsposition / Drehwinkel arretiert werden und so im Sandwichbauteil verklebt werden, wobei sichergestellt ist, dass sich die korrekte vorgegebene Spaltbreite am Klebespalt einstellt.
  • 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.
  • Die Erfindung beruht auf folgender Idee: Vorgeschlagen wird eine Insert-Geometrie, die durch unterschiedliche Einbauwinkel (aktueller Drehwinkel) in verschiedenen Sandwichpanelen unterschiedlicher Dicken / Höhen eingebaut werden kann und durch ihre Geometrie trotzdem die Kräfte in jeder Position sicher trägt. Durch den Einbau unter einem bestimmten Drehwinkel wird in jeder Lage (Drehwinkel, abgestimmt auf die aktuelle Dicke des Bauteils) ein gleichbleibender, möglichst kleiner Klebstoffspalt erreicht. Die Herstellung des Inserts kann aus Kunststoff (bspw. PEI oder PEEK, Polyetheretherketon) sowie faserverstärktem Kunststoff erfolgen, um Korrosion vorzubeugen. Eine klassische Herstellung aus anderen Werkstoffen ist ebenfalls möglich/nicht ausgeschlossen, wie z.B. metallischen, keramischen, Werkstoffen.
  • Die Erfindung beruht auf folgender technischer Umsetzung: Eine (um die Längsachse) drehbare Geometrie mit optional mittigem Gewinde (Befestigungsbereich) weist eine optimierte Klebefläche für alle Einbaupositionen (Drehwinkel) auf. Die Achse des Gewindes bildet die Drehachse im Einbau (Längsachse). Die „H-“ oder „Doppel-T“ Form ergibt sich aus einer Topologieoptimierung und erhöht die Klebefläche im 90° Einbaufall (Maximal-Drehposition). Die Länge des Inserts in Längsrichtung ergibt sich aus der zu haltenden Kraft unter Scherbeanspruchung. Als Krafteinleitung (im Befestigungsbereich) kann z.B. eine selbstformende Schraube vorgesehen werden, wodurch im Bauteil / Befestigungsbereich nur eine Bohrung integriert werden muss. Alternativen wären ein gefrästes Gewinde, ein gefrästes Gewinde mit Drahtgewindeeinsatz, ein metallischer Gewindeeinsatz (bspw. Mutter) oder ein Schmelzgewinde (Messing-Gewindeeinsatz), d.h. insbesondere zusätzlich eingebrachte metallische Gewindeeinlässe oder in das Insert direkt geschnittenes Gewinde in einem nachträglichen Prozessschritt.
  • Der Einbau des Inserts in das Bauteil erfolgt insbesondere mit einem Einbauwerkzeug, welches das Insert während dem Klebstoffeinspritzens (in den Einbaubereich mit darin eingesetztem Insert) und Aushärten in der richtigen Lage positioniert. Neben dem Sicherstellen, dass die Gewindeachse (Längsachse) parallel zu den Decklagen / Deckschichten und senkrecht zur Stirnseite des Bauteils / Panels liegt, können diese Einbauwerkzeuge noch Arretiermittel, zum Beispiel Einrastelemente, aufweisen, welche den richtigen Drehwinkel des Inserts festlegen. Denkbar ist ein Einrasten in den seitlichen (Schmalende) Aussparungen (Einbuchtung / Nut) des Inserts.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Klebefläche bzw. Oberfläche des Inserts im Bereich (Kopfbereich) nahe der Deckschichten stets größtmöglich sein soll. Der Kopfbereich ist derjenige Bereich nahe der Deckschicht, in dem die Klebewirkung des Klebstoffes hoch ist. Die Klebstoffspalt(dicke) (Spaltbreite) ist der kleinste Abstand eines Punktes des Inserts von der Deckschicht und sollten stets konstant und minimal sein (z.B. 1-1,5mm), um beste Klebewirkung / Klebeanbindung zwischen Insert und Deckschicht zu gewährleisten.
  • 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 ein Sandwichbauteil mit eingeklebtem Insert in Draufsicht auf dessen Stirnseite mit Insert in Minimal-Drehposition,
    • 2 ein alternatives Sandwichbauteil mit dem Insert aus 1 in Maximal-Drehposition,
    • 3 ein alternatives Sandwich Bauteil mit dem Insert aus 1 in einer dazwischenliegenden Drehposition,
    • 4 eine perspektivische Ansicht des Inserts mit angedeutetem Sandwichbauteil,
    • 5 ein Einbauwerkzeug mit einem Sandwich Bauteil und platzierte im Einbauwerkzeug,
    • 6 verschiedene Einbauwerkzeuge mit Arretiermitteln für die Sandwich Bauteile der 1-3.
  • Die 1 bis 3 zeigen je einen Ausschnitt aus einem ebenen, plattenförmigen Sandwichbauteil 2 in Draufsicht auf dessen Stirnseite 4. Das Sandwich Bauteil enthält einen hier ebenen, plattenförmigen Kern 6 (gestrichelt), der an seinen beiden Flachseiten („oben“ und „unten“) jeweils von einer Deckschicht 8a,b bedeckt ist. Der Kern 6 weist eine hier quaderförmige Aussparung in Form eines Einbaubereiches 10 auf. Der Einbaubereich 10 erstreckt sich von der Stirnseite 4 entlang einer Längsachse 12 in den Kern 6 hinein. Die Längsachse 12 verläuft hierbei parallel zu den Deckschichten 8a,b und mittig zwischen diesen sowie senkrecht zur Stirnseite 4. In den 1 bis 3 erstreckt sich der Einbaubereich 10 also senkrecht in die Papierebene hinein, die Längsachse 12 steht senkrecht auf der Papierebene.
  • Im Raum, hier am Sandwich Bauteil 2, ist eine Höhenrichtung 14 in Form einer Achse definiert. Vorliegend erstreckt sich diese senkrecht zu den Deckschichten 8a,b und senkrecht zur Längsrichtung 12.
  • Das Sandwichbauteil 2 in 1 sowie diejenigen in den 2 und 3 weisen im Einbaubereich 10 in Höhenrichtung 14 einen wählbaren / unterschiedlichen Abstand A zwischen den Deckschichten 8a,b auf. Mit anderen Worten existiert ein Sortiment von Sandwichbauteilen 2 unterschiedlicher Dicke (in Höhenrichtung 14). Für die vorliegenden Sandwichbauteile 2 liegt der Abstand A zwischen dem 1 gezeigten Minimalabstand AMIN=19mm und dem in 2 gezeigten Maximalabstand AMAX=27mm, in 3 bei A=23mm.
  • Das Sandwichbauteil 2 enthält ein Insert 18. Dieses liegt in einem, in den 1 bis 4 gezeigten Montagezustand im Einbaubereich 10 ein und ist mit Hilfe von Klebstoff 19 darin und damit im restlichen Sandwichbauteil 2 verklebt.
  • Für das Sandwichbauteil 2 ist eine für sämtliche zulässigen Abstände A (zwischen Minimalabstand AMIN und Maximalabstand AMAX) konstante Spaltbreite S von hier 1mm bis 1,5mm vorgegeben. Die Spaltbreite S ist die in Höhenrichtung 14 betrachtete Breite eines Klebespaltes 16, der zwischen der jeweiligen Deckschicht 8a,b und den lotrecht der Deckschicht 8a,b jeweils „oben“ und „unten“ am nächsten liegenden Punkt des Inserts 18 im eingeklebten bzw. Montagezustand verbleibt.
  • Das Insert 18 ist also ein Insert 18 zum Einkleben in das Sandwichbauteil 2. Das Insert 18 enthält einen Grundkörper 20, der sich entlang der Längsachse 12 erstreckt. Der Grundkörper 20 ist dabei (als Einzelteil, im nicht verklebten Zustand) um die Längsachse 12 drehbar. Vorliegend betrachtet wird dessen Drehbarkeit bzw. aktuelle Drehposition D zwischen einer in 1 gezeigten Minimal-Drehposition DMIN=0° und einer 2 gezeigten Maximal-Drehposition DMAX=90°. Die Drehposition D des Inserts 18 wird hier von der Höhenrichtung 14 aus gezählt und beträgt in 3 D=45°. Zwischen Minimal-Drehposition DMIN=0° und Maximal-Drehposition DMAX=90° ist das Insert 18 also um einen Winkelversatz W von hier 90° drehbar.
  • Bezüglich der Höhenrichtung 14 gilt folgendes: In dieser Richtung weist der Grundkörper 20 - je nach Drehposition D eine bestimmte Höhe H auf. Die Höhe H wird durch die jeweils äußersten (hier also „oberste“ und „unterste“) Punkte des Inserts 18 in Richtung der Höhenrichtung 14 bestimmt. In der Minimal-Drehposition DMIN weist das Insert 18 eine Minimalhöhe HMIN=17mm auf; in der Maximal-Drehposition DMAX dagegen eine maximale Höhe DMAX=24mm. Bei einer Drehung um Drehwinkel D=0° bis D=90° von der Minimal-Drehposition DMIN zur Maximal-Drehposition DMAX hin steigt die Höhe H von der Minimalhöhe HMIN zur Maximalhöhe HMAX stetig zunehmend an, in 3 mit der Drehposition D=45° beträgt die Höhe 20mm.
  • In der Minimal-Drehposition DMIN gemäß 1 weist der Grundkörper 20 mit einem jeweiligen stirnseitigen Breitende 22 (schraffiert dargestellt) zu beiden Seiten der Längsachse 12 jeweils in die Höherichtung 14 von der Längsachse 12 weg. In der Maximal-Drehposition DMAX weist er dagegen mit jeweiligen Schmalenden 24 (auch schraffiert), in 3 allgemein mit einem Kopfende 40 von der Längsachse 12 in Höhenrichtung 14 weg.
  • An beiden Schmalenden 24 weist der Grundkörper 20 eine jeweilige Einbuchtung 26 auf, die zur Längsachse 12 hin gerichtet bzw. eingebuchtet ist. Die Einbuchtung 26 ist hier eine, sich in Richtung der Längsachse 12 erstrecken Nut (siehe 4).
  • Der Grundkörper 20 weist in einer Querschnittsfläche 28 quer bzw. senkrecht zur Längsachse 12, die in den 1-3 der Papierebene entspricht, eine Umrissform 30 auf, die punktsymmetrisch zur Längsachse 12 ist. Weiterhin weist der Grundkörper 20 an seinen vier radial nach außen weisenden (gedachten, bei Rechteckform) Ecken 30 Abrundungen 32 auf. Zwei der dadurch tatsächlich nicht vorhandenen Ecken 30 sind in 3 gestrichelt angedeutet. Hierdurch wird erreicht, dass für zunehmende Drehpositionen D über den gesamten Winkelversatz W die Höhe H stetig zunimmt und nicht wieder abnimmt. Vorliegend weisen die Abrundungen 32 bezüglich der Längsachse 12 Radien R auf, die mit zunehmendem Winkel zu den Schmalenden 24 hin jeweils ansteigen.
  • Der gesamte Grundkörper 20 folgt in seinem Querschnitt in der Querschnittsfläche 28 einer H-Form 34 (in 2 skizziert). Die H-Form 34 ist hier eine reine Linienform und bildet lediglich eine Orientierung für die tatsächliche Querschnittsform des Grundkörpers 20: Gemäß der H-Form 34 weist dieser nämlich einen hier nicht näher gekennzeichneten (in 2 waagerecht verlaufenden) Quersteg auf. Vier Schenkel erstrecken sich quer von diesem Quersteg weg (in 2 senkrecht nach oben und unten), schließen dabei die Einbuchtungen 26 ein und weisen an ihren Schenkelenden die Abrundungen 32 auf.
  • Hinsichtlich des Inserts 18 sind vorliegend ein Kopfbereiche 36 wie folgt definiert: Dieser orientiert sich an der Höhenrichtung 14 und wird vorliegend lediglich beispielhaft auch anhand der Orientierung von Komponenten des Sandwichbauteils 2 in 3 erläutert.
  • Für jede Drehposition D des Grundkörpers 20 stellt sich wie oben erläutert dessen bestimmte Höhe H ein. Diese Höhe H endet an jeweiligen Endpositionen 38a,b der Höhenrichtung 14 beidseits der Längsachse 12. In Richtung zur Längsachse 12 hin erstreckt sich der jeweilige Kopfbereich 36a,b von den Endpositionen 38a,b um eine konstante Kopfhöhe HK. Im Beispiel beträgt die Kopfhöhe HK=5mm das Vierfache der (mittleren) vorgegebenen Spaltbreite S (1,25mm).
  • Ein jeweiliges Kopfende 40 des Grundkörpers 20 ist dessen jeweiliger Volumenanteil, welcher bei der aktuellen Drehposition D im Kopfbereich 36a,b zu liegen kommt. Das Kopfende 40 ist in 3 ebenfalls gestrichelt dargestellt und ist daher also für jede Drehposition D ein veränderter Volumenbereich des Grundkörpers 20.
  • Nun wird auch ersichtlich, dass in 1 das Breitende 22 dem Kopfende 40 bei der Minimal-Drehposition DMIN=0° und in 2 das Schmalende 24 dem Kopfende 40 bei der Maximal-Drehposition DMAX=90° entspricht.
  • Für jede Drehposition D weist der Grundkörper 20 im aktuellen Kopfbereich 36, also das jeweilige Kopfende 40 eine aktuelle Oberfläche 42 auf, die in den 1 bis 3 verdickt dargestellt ist. Die Oberfläche 42 ist derjenige Teil der gesamten Oberfläche des Grundkörpers 20, welcher in den Kopfbereich 36 eintaucht, also die nach außen weisende, später von Klebstoff 19 zu benetzende Oberfläche 42 des Kopfendes 40.
  • In den 1-3 ist die jeweilige Oberfläche 42 durch verdickte Umrisslinien dargestellt. Die sich bei einem bestimmten Drehwinkel D einstellenden Oberflächen 42 weichen für die gegebene Geometrie des Grundkörpers 20 für alle Drehwinkel D zwischen 0° und 90° um weniger als 10% voneinander ab, was auch die Abweichung der Oberflächen 42 in Minimal-Drehposition DMIN=0° und Maximal-Drehposition DMAX=90° voneinander einschließt.
  • Bei Betrachtung der Breitenden 22 und Schmalenden 24 als jeweilige Kopfenden 40 weisen also auch diese Oberflächen 42 auf, die sich hier um höchstens 10 % unterscheiden.
  • Dies wird vorliegend auch dadurch erreicht, dass die Einbuchtungen 26 bei der Minimal-Drehposition DMIN vollständig außerhalb, bei der Maximal-Drehposition DMAX vollständig innerhalb des Kopfbereiches 36 liegen und hier auch jeweils an den der Längsachse 12 zugewandten Enden der Kopfbereiche 36 enden. Bei Drehwinkeln D zwischen 0° und 90° bildet ein jeweiliger Anteil der Einbuchtung 26 dann bereits einen Teil der Oberfläche 42, wie z.B. in 3 erkennbar ist.
  • Das Insert 18 ist für das vorliegende Sortiment von Sandwichbauteilen 2 so gewählt, dass dessen Minimalhöhe HMIN von hier 17mm zuzüglich der doppelten vorgegebenen Spaltbreite S (hier bei der Untergrenze: 1mm) dem Minimalabstand AMIN von 19mm entspricht (siehe 1). Weiterhin ist das Insert 18 so gewählt, dass dessen Maximalhöhe HMAX von hier 24mm zuzüglich der doppelten vorgegebenen Spaltbreite S (hier bei der Obergrenze: 1,5mm) dem Maximalabstand AMAX von 27mm entspricht (siehe 2).
  • Das Insert 18 bzw. dessen Grundkörper 20 weist Befestigungsbereich 54 auf, hier eine auf der Längsachse 12 liegende zentrale Bohrung. In dieses kann später - nach Fertigstellung des Sandwichbauteils 2 - ein Befestigungsmittel, zum Beispiel eine Schraube, eingebracht werden. Mithilfe der Schraube kann dann das Sandwichbauteil 2 an einem gegen Element, zum Beispiel einer Wandstruktur eines Flugzeuges, befestigt werden. Über das Befestigungsmittel gegebenenfalls eingeleiteten Kräfte werden dann vom Insert 18 aufgenommen und über die Klebeverbindung auf das restliche Sandwichbauteil 2 übertragen.
  • 4 zeigt das Insert 18 der 1-3 in einer perspektivischen Schrägansicht. Hier ist nochmals insbesondere dessen Aufbau nach Art eines senkrechten Zylinders zu erkennen. Das umgebende Sandwichbauteil 2 mit dem Einbaubereich 10 ist hier nur gestrichelt angedeutet.
  • Außerdem ist hier ein in den 1 bis 3 nicht dargestelltes Positioniermittel 44 dargestellt, welches am Grundkörper 20 angebracht ist. Im Beispiel ist das Positioniermittel 44 ein Pin, der in eine korrespondierende Aufnahme 45 in der Deckschicht 8a einrastet. Das Positioniermittel 44 in Verbindung mit der Aufnahme 45 dient dazu, den Grundkörper relativ zum restlichen Sandwich Bauteil 2 in einer vorgegebenen Drehposition, hier der Maximal-Drehposition DMAX, zu positionieren. Nach entsprechender Positionierung wird Klebstoff 19 in Richtung des Pfeils 47 in den Einbaubereich 10 eingefüllt und somit das Insert 18 in diesem verklebt.
  • 5 zeigt ein Einbauwerkzeug 48 für das bzw. die Sandwichbauteile 2. Das Einbauwerkzeug 48 dient zum Halten des in 5 nicht sichtbaren Inserts 18 in einer vorgebbare in Einbaulage, hier zentral im hier nur gestrichelt angedeuteten Einbaubereich 10. Die Einbaulage schließt dabei eine vorgegebene Drehposition D ein, so dass sich der Klebespalt 16 mit vorgegebener Spaltbreite S einstellt.
  • 6 zeigt Teile von drei verschiedenen Einbauwerkzeugen 48 in einer Ansicht vom Sandwichbauteil 2 aus, also deren Seiten, die in 5 verdeckt bzw. vom Betrachter abgewandt sind. Die Einbauwerkzeuge 48 weisen ein jeweiliges Arretiermittel 50 auf. Jedes der Arretiermittel 50 ist dazu eingerichtet, das Insert 18 in einer bestimmten Drehposition D zu halten, hier - in der Figur von links nach rechts - D= 0°, 45° und 90° entsprechend den 1-3. Für das jeweilige Sandwichbauteil 2 aus den 1-3 wird also das jeweilige passende Einbauwerkzeug 48 gewählt, dessen Arretiermittel 50 die richtige Drehposition D für das Insert 18 vorgibt. Vorliegend weist das jeweilige Arretiermittel 50 je zwei Zapfen auf, die in die jeweiligen Einbuchtungen 26 eingreifen. Eine Öffnung 52 dient dazu, ein nicht dargestelltes Befestigungsmittel, hier eine Schraube, durch diese hindurch in den Befestigungsbereich 54, hier einen Bohrungsbereich, des Inserts 18 einzudrehen und dieses so am Einbauwerkzeug 48 für den Vorgang des Positionierens und Verklebens zu fixieren.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Sandwichbauteil
    4
    Stirnseite
    6
    Kern
    8a,b
    Deckschicht
    10
    Einbaubereich
    12
    Längsachse
    14
    Höhenrichtung
    16
    Klebespalt
    18
    Insert
    19
    Klebstoff
    20
    Grundkörper
    22
    Breitende
    24
    Schmalende
    26
    Einbuchtung
    28
    Querschnittsfläche
    30
    Ecke
    32
    Abrundung
    34
    H-Form
    36
    Kopfbereich
    38a,b
    Endposition
    40
    Kopfende (Grundkörper)
    42
    Oberfläche
    44
    Positioniermittel
    45
    Aufnahme
    47
    Pfeil
    48
    Einbauwerkzeug
    50
    Arretiermittel
    52
    Öffnung
    54
    Befestigungsbereich
    A
    Abstand
    AMIN
    Minimalabstand
    AMAX
    Maximalabstand
    S
    Spaltbreite
    HMIN
    Minimalhöhe
    HMAX
    Maximalhöhe
    H
    Höhe
    DMIN
    Minimal-Drehposition
    DMAX
    Maximal-Drehposition
    D
    Drehposition
    W
    Winkelversatz
    R
    Radius
    HK
    Kopfhöhe
  • 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 8726613 B2 [0002]

Claims (15)

  1. Insert (18) zum Einkleben in ein Sandwichbauteil (2), - mit einem sich entlang einer Längsachse (12) erstreckenden Grundkörper (20), der um die Längsachse (12) zwischen einer Minimal-Drehposition (DMIN) und einer zu dieser um einen Winkelversatz (W) versetzten Maximal-Drehposition (DMAX) drehbar ist, - wobei für eine fest gewählte, zur Längsachse (12) senkrechte Höhenrichtung (14) gilt: - der Grundkörper (20) weist in der Höhenrichtung (14) bei einer Drehung von der Minimal-Drehposition(DMIN) zur Maximal-Drehposition (DMAX) hin eine von einer Minimalhöhe (HMIN) zu einer Maximalhöhe (HMAX) hin stetig nicht abnehmende Höhe (H) auf, - der Grundkörper (20) weist in der Minimal-Drehposition (DMIN) mit einem jeweiligen stirnseitigen Breitende (22) und in der Maximal-Drehposition (DMAX) mit einem jeweiligen stirnseitigen Schmalende (24) zu beiden Seiten der Längsachse (12) in Höhenrichtung (14) von der Längsachse weg, - wobei der Grundkörper (20) an jedem seiner beiden Schmalenden (24) mindestens eine jeweilige, zur Längsachse (12) hin gerichtete Einbuchtung (26) aufweist.
  2. Insert (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) in der Höhenrichtung (14) bei einer Drehung von der Minimal-Drehposition (DMIN) zur Maximal-Drehposition (DMAX) hin eine von einer Minimalhöhe (HMIN) zu einer Maximalhöhe (HMAX) hin stetig zunehmende Höhe (H) aufweist.
  3. Insert (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelversatz (W) 90° beträgt.
  4. Insert (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Einbuchtungen (26) eine sich entlang der Längsachse (12) erstreckende Nut ist.
  5. Insert (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) in einer Querschnittsfläche (28) quer zur Längsachse (12) eine zur Längsachse (12) punktsymmetrische Umrissform aufweist.
  6. Insert (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) in einer Querschnittsfläche (28) quer zur Längsachse (12) an mindestens einer radial nach außen weisenden Ecke (30) eine Abrundung (32) aufweist.
  7. Insert (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) in einer Querschnittsfläche (28) quer zur Längsachse (12) einer H-Form (34) folgt.
  8. Insert (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - ein jeweils aktueller Kopfbereich (36) für jede Drehposition (D) sich von aktuellen Endpositionen (38a,b) der Höhe (H) aus in Richtung zur Längsachse (12) hin entlang der Höhenrichtung (14) um eine konstante Kopfhöhe (HK) erstreckt und ein jeweiliges Kopfende (40) des Grundkörpers (20) dessen jeweiliger Teil ist, der in den Kopfbereich (36) eintaucht, - das Breitende (22) und das Schmalende (24) als jeweilige Kopfenden (40) eine im Kopfbereich (36) liegende Oberfläche (42) aufweisen, die um höchstens 20% unterschiedlich groß ist.
  9. Insert (18) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfenden (40) aller Drehpositionen (D) eine im Kopfbereich (36) liegende Oberfläche (42) aufweisen, die um höchstens 20% unterschiedlich groß ist.
  10. Insert (18) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbuchtung (26) in der Minimal-Drehposition (DMIN) außerhalb des Kopfbereiches (36) liegt und in der Maximalposition (DMAX) innerhalb des Kopfbereiches (36) liegt.
  11. Insert (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein am Grundkörper (20) angeordnetes Positioniermittel (44) zur Positionierung des Grundkörpers (20) in einem bestimmungsgemäßen Sandwichbauteil (2) in einer vorgebbaren Drehposition (D) enthält.
  12. Sandwichbauteil (2), - mit einem Insert (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - mit einem Kern (6), der beidseitig von einer jeweiligen Deckschicht (8a,b) bedeckt ist, mit einem Einbaubereich (10) für das Insert (18), der sich von einer Stirnseite (4) des Sandwichbauteils (2) entlang der Längsachse (12) in den Kern (6) hinein erstreckt, wobei die Längsachse (12) im Einbaubereich (10) parallel zu und mittig zwischen den Deckschichten (8a,b) verläuft, und die Höhenrichtung (14) senkrecht zu wenigstens einer der Deckschichten (8a,b) verläuft, - wobei das Sandwichbauteil (2) im Einbaubereich (10) in Höhenrichtung (14) einen wählbaren Abstand (A) zwischen den Deckschichten (8a,b) zwischen einem Minimalabstand (AMIN) und einem Maximalabstand (AMAX) aufweist, - wobei für alle Abstände (A) eine konstante Spaltbreite (S) für einen zwischen Deckschicht (8a,b) und Grundkörper (20) verbleibenden Klebespalt (16) vorgegeben ist, - wobei das Insert (18) so gewählt ist, dass dessen Minimalhöhe (HMIN) zuzüglich der doppelten Spaltbreite (S) dem Minimalabstand (AMIN) entspricht und dessen Maximalhöhe (HMAX) zuzüglich der doppelten Spaltbreite (S) dem Maximalabstand (AMAX) entspricht.
  13. Sandwichbauteil (2) nach Anspruch 12 in Verbindung mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (18) so gewählt ist, dass die Kopfhöhe (HK) das Zwei- bis Sechsfache der Spaltbreite (S) beträgt.
  14. Einbauwerkzeug (48) für ein Sandwichbauteil (2) nach einem der Anprüche 12 bis 13, das zum Halten des Inserts (18) im Einbaubereich (10) in einer vorgebbaren Einbaulage einschließlich Drehposition (D) eingerichtet ist, in der sich die vorgegebene Spaltbreite (S) einstellt.
  15. Einbauwerkzeug (48) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbauwerkzeug (48) ein Arretiermittel (50) aufweist, das für Sandwichbauteile (2), die verschiedene Abstände (A) aufweisen, eine jeweilige Arretierposition für das Insert (18) aufweist, in der die vom Abstand (A) abhängige Drehposition (D) des Inserts (18) vorgegeben ist, um die vorgegebene Spaltbreite (S) einzustellen.
DE102021128812.6A 2021-11-05 2021-11-05 Klebe-Insert für Sandwichbauteile unterschiedlicher Dicken Pending DE102021128812A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021128812.6A DE102021128812A1 (de) 2021-11-05 2021-11-05 Klebe-Insert für Sandwichbauteile unterschiedlicher Dicken

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021128812.6A DE102021128812A1 (de) 2021-11-05 2021-11-05 Klebe-Insert für Sandwichbauteile unterschiedlicher Dicken

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021128812A1 true DE102021128812A1 (de) 2023-05-11

Family

ID=86053521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021128812.6A Pending DE102021128812A1 (de) 2021-11-05 2021-11-05 Klebe-Insert für Sandwichbauteile unterschiedlicher Dicken

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021128812A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8726613B2 (en) 2010-08-10 2014-05-20 Korea Aerospace Research Institute Composite honeycomb sandwich panel equipped with composite-rail aluminum I-shape side insert
EP3296576A1 (de) 2016-09-15 2018-03-21 Hochschule Ostwestfalen-Lippe Fügeverfahren und mittel zur durchführung des verfahrens

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8726613B2 (en) 2010-08-10 2014-05-20 Korea Aerospace Research Institute Composite honeycomb sandwich panel equipped with composite-rail aluminum I-shape side insert
EP3296576A1 (de) 2016-09-15 2018-03-21 Hochschule Ostwestfalen-Lippe Fügeverfahren und mittel zur durchführung des verfahrens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2001025664A2 (de) Aus mindestens einem profilelement gebildete montageschiene
WO2017092727A1 (de) Rahmengestell für eine schaltschrankanordnung
DE102010033437A1 (de) Elektrische Verbindungsanordnung und elektrisches Verbindungselement sowie Akkumulatoranordnung dafür
EP1994614B1 (de) Rahmenkonstruktion für einen schaltschrank, schaltschrank und bausatz für den schaltschrank
DE102017009648B4 (de) Energiespeichergehäuse, Energiespeicheranordnung und Kraftfahrzeug
WO2012130234A1 (de) Elektrisch leitende schraubverbindung und spezial-buchse für eine solche schraubverbindung
DE8030908U1 (de) Vorrichtung zum verbinden von platten und/oder staeben
DE102021128812A1 (de) Klebe-Insert für Sandwichbauteile unterschiedlicher Dicken
EP3301309A1 (de) Leichtbaubefestiger
EP3208474A1 (de) Verbindungsvorrichtung und zugehöriges herstellungsverfahren
EP3851686B1 (de) Leichtbaubefestiger
EP1024247A1 (de) Bohrwerkzeug
DE102013213822B4 (de) Bauteilanordnung für ein Lenkrad
DE102012008223A1 (de) Befestigungsgeräte, -anordnungen und zugehörige Verfahren
DE102018205826A1 (de) Kfz-Karosserie mit Rohkarosse und Fahrzeugboden sowie einem Sicherungsstrukturbauteil
DE202012012752U1 (de) Verbindungssystem für einen Wärmeübertrager
DE102019122208B4 (de) Verbindungselement, Verbindungssystem und Bauelementeanordnung
DE102010035253B4 (de) System zum lösbaren Verbinden von Gehrungsprofilen
DE102021120751A1 (de) Multifunktionale Vorrichtung zum Einhalten von Luft- und Kriechstrecken zwischen elektrisch leitenden Elementen einer Hochvolt-Verbindungsvorrichtung
DE102021200853A1 (de) Unterlegscheibe zur Abdeckung von Langlöchern
DE19739253A1 (de) Leichtbauweise mit Gittern
WO2023242027A1 (de) Zumindest teilweise elektrisch angetriebenes fahrzeug
WO2003012335A1 (de) Tragsystem
EP2997315A2 (de) System zum zusammensetzen zweier bauteile
EP3971924A1 (de) Elektroisolierleistengitter

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication