DE10224972B4 - Presswerkzeug zum Erzeugen einer räumlichen Formänderung an einem Leichtpanzerelement - Google Patents

Abstract

Presswerkzeug zum Erzeugen einer räumlichen Formänderung an einem Leichtpanzerelement, das eine Vielzahl von übereinander liegenden Faserschichten aufweist, die zu einem Schichtkörper miteinander verbunden sind, wobei die Fasern innerhalb einer jeweiligen Faserschicht gleichgerichtet verlaufen und sich dabei die Fasern der jeweils angrenzenden Faserschicht unter einem Winkel zur jeweils benachbart liegenden Faserschicht erstrecken, und wobei die Querschnittsdicke des Schichtkörpers in dessen warmen Zustand örtlich begrenzt zusammengepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Presswerkzeug ein erstes und ein zweites Werkzeugteil aufweist, die miteinander zusammenwirken, wobei das erste Werkzeugteil des Presswerkzeugs ebenflächig gestaltet ist, während sich am zweiten Werkzeugteil die Formausbildung zur Erzeugung der räumlichen Formänderung der Schichtkörperoberfläche befindet.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Presswerkzeug zum Erzeugen einer räumlichen Formänderung an einem Leichtpanzerelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bei bekannten Leichtpanzerelementen sind die üblicherweise aus Aramid oder Polyäthylen bestehenden Fasern der Faserschichten miteinander durch Flechten oder Weben verbunden. Dabei werden die jeweiligen Faserschichten durch Erhitzen zu einem Schichtkörper miteinander verpresst. Wird jedoch an einem Schichtkörper, dessen Faserschichten aus miteinander verwebten oder verflochtenen Fasern bestehen, in einem Umformwerkzeug durch eine Querschnittsverminderung eine Formänderung durchgeführt, so kann sich die Gewebestruktur des Schichtkörpers im Bereich seiner Querschnittsverminderung "verziehen", wodurch die Beschussfestigkeit des Leichtpanzerelements vermindert wird.
• Aus der DE 198 09 264 A1 ist bereits ein Presswerkzeug bekannt, das die erwärmten Faserschichten in eine vorgegebene dreidimensionale Formgestalt presst, wobei die Querschnittsdicke im Wesentlichen unverändert bleibt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Presswerkzeug zum Erzeugen einer räumlichen Formänderung an einem Leichtpanzerelement zu schaffen, durch das die Querschnittsdicke des Leichtpanzerelements örtlich begrenzt zusammengepresst werden kann.
• Zur Lösung der Aufgabe sind die im Patentanspruch 1 dargelegten Merkmale vorgesehen.
• Das zur Durchführung des Verfahrens dienende Presswerkzeug hat ein erstes und ein zweites Werkzeugteil, die miteinander zusammenwirken. Dabei ist an einem oder auch an beiden Werkzeugteilen eine Formausbildung zur Erzeugung der räumlichen Formänderung der Schichtkörperoberfläche vorgesehen. Dabei ist das erste Werkzeugteil des Presswerkzeugs ebenflächig gestaltet, während sich am zweiten Werkzeugteil die Formausbildung zur Erzeugung der räumlichen Formänderung der Schichtkörperoberfläche befindet.
• Aufgrund der Verwendung von ballistischen Fasern in einem unidirektionalem, also in einer Richtung belastbaren Gelege, kann der zu einem Schichtkörper verpresste Faserverbund bei einer Erwärmung auf ca. 120° bis 140° C örtlich begrenzt zusammengepresst, also räumlich verformt werden, da hierbei Schubspannungsspitzen im Gelege gleichmäßig verteilt werden und dadurch die Beschussfestigkeit des Leichtpanzerelements unvermindert erhalten bleibt. Dessen Dicke kann jedoch bis etwa zur Hälfte zusammengepresst werden. Dabei kann ein Schichtkörper mehrere, beispielsweise vier oder fünf einzelne Faserschichten aufweisen, wobei der Schichtkörper eine thermoplastische oder duroplastische Bindung aufweisen kann. Durch eine stufenförmige Verminderung der Querschnittsdicke des Leichtpanzerelements können Befestigungselemente zusammen mit mehreren Bauteilen und Versteifungen auch an den Randbereichen von Leichtpanzerelementen vorgesehen werden. Schließlich können auch die Randbereiche von stark zusammengepressten Leichtpanzerelementen exakt beschnitten und in den Serienstrukturen eines Fahrzeugs vorgesehen werden.
• Die Fasern der jeweils aneinander angrenzenden Faserschichten können unter einem Winkel von etwa 90° zueinander verlaufen, wobei die Faserschichten jeweils auch aus einer einzigen Lage von Fasern bestehen können.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden erläutert. Diese zeigt ein Querschnittsprofil eines erfindungsgemäßen Leichtpanzerelements, das bereichsweise zusammengepresst ist.
• Das in der Zeichnung dargestellte Leichtpanzerelement 1 ist in einem Sicherheitspersonenkraftwagen innenseitig angeordnet und besteht aus einer Anzahl von Fasern 2, die aus Aramid oder Polyäthylen gefertigt sind.
• Der das Leichtpanzerelement 1 bildende Schichtkörper 1' besteht aus einer Anzahl von Faserschichten 3, wobei die Fasern 2 der jeweils angrenzenden Faserschicht 3 unter einem Winkel von etwa 90° zur jeweils benachbart liegenden Faserschicht 3 verlaufen. Die einzelnen Faserschichten 3 werden in warmer Zustand zu dem Schichtkörper 1' miteinander verpresst.
• Der auf etwa 120 °C bis 140 °C erwärmte Schichtkörper 1' wird in ein Presswerkzeug eingelegt, wobei die Unterseite 1'' des Schichtkörper 1 auf ein erstes, ebenflächiges Werkzeugteil gelegt und gegen die Oberseite 1''' ein zweites Werkzeugteil gepresst wird. Dieses ist konvex ausgebildet, so dass an der Oberseite 1''' des Schichtkörpers 1' unter dessen örtlich begrenzter Zusammenpressung – wie in der Zeichnung im Mittelbereich des Schichtkörpers 1' dargestellt – eine vertiefte Formausbildung 10 erzeugt wird, in der Befestigungselemente oder dergleichen des Leichtpanzerelements 1 angeordnet werden können.
• Wie in der Zeichnung ferner ersichtlich, weisen die Fasern 2 im Bereich der Formausbildung 10 gegenüber ihrem ursprünglichen, kreisrunden Querschnittsprofil ein ovales Querschnittsprofil auf und liegen dabei stirnseitig eng aneinander an, so dass die Beschussfestigkeit des Panzerelements 1 im Bereich der Formausbildung 10 erhöht wird.

Claims (1)

1. Presswerkzeug zum Erzeugen einer räumlichen Formänderung an einem Leichtpanzerelement, das eine Vielzahl von übereinander liegenden Faserschichten aufweist, die zu einem Schichtkörper miteinander verbunden sind, wobei die Fasern innerhalb einer jeweiligen Faserschicht gleichgerichtet verlaufen und sich dabei die Fasern der jeweils angrenzenden Faserschicht unter einem Winkel zur jeweils benachbart liegenden Faserschicht erstrecken, und wobei die Querschnittsdicke des Schichtkörpers in dessen warmen Zustand örtlich begrenzt zusammengepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Presswerkzeug ein erstes und ein zweites Werkzeugteil aufweist, die miteinander zusammenwirken, wobei das erste Werkzeugteil des Presswerkzeugs ebenflächig gestaltet ist, während sich am zweiten Werkzeugteil die Formausbildung zur Erzeugung der räumlichen Formänderung der Schichtkörperoberfläche befindet.