DE10350787A1 - Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional geformten Schichtverbund-Bauteils aus Rohacell - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional geformten Schichtverbund-Bauteils aus Rohacell Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung einer Deckschicht und eines Schaumstoffkerns aus ROHACELL·R· zur Herstellung eines Schichtwerkstoffs in einem Arbeitsgang.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung einer Deckschicht und eines Schaumstoffkerns zur Herstellung eines Schichtwerkstoffs in einem Arbeitsgang.
  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umformverfahren für Deckschichten und Schaumkerne zur Herstellung von Schichtwerkstoffen (Sandwichbauteilen). Allgemein bestehen Schichtwerkstoffe aus einem Kernmaterial geringer Dichte und zugfesten, oftmals faserverstärkten Deckschichten. Durch stoffschlüssige Verbindung von Kernmaterial und Deckschichten wird der Verbundkörper verwindungssteif. Die sonstigen Eigenschaften des Verbundkörpers hängen von den verwendeten Kern- und Deckschichtmaterialien ab. Durch Kombination von hochzugfesten Deckschichten mit Kernen mit hohen spezifischen Schubmoduln erhält man z.B. Verbundkörper mit hervorragender Verwindungssteifigkeit und mechanischer Belastbarkeit bei geringem Gewicht. Die spezifischen mechanischen Eigenschaften solcher Konstruktionen übertreffen in der Regel diejenigen anderer Konstruktionswerkstoffe, wie beispielsweise von Metallen oder Kunststoffen bei Weitem. Wegen ihres geringen Gewichtes finden Sandwichkonstruktionen insbesondere im Transportsektor, d.h. in der Raum- und Luftfahrt sowie bei der Herstellung von Wasser-, Schienen- und Kraftfahrzeugen breite Anwendung. Weiterhin findet man Sandwichkonstruk tionen bei der Herstellung von Windkraftanlagen (Flügel) und beim Maschinenbau, hier insbesondere beim Bau von Robotern.
  • Den wünschenswerten Eigenschaften von Sandwichkonstruktionen steht ein hoher Preis gegenüber. Dieser wird zum Teil durch die hohen Preise der Ausgangsmaterialien verursacht. Ein erheblicher Teil der Herstellungskosten wird aber durch die aufwändigen Herstellungsmethoden verursacht.
  • In einem üblichen Herstellungsverfahren wird zunächst der Kernwerkstoff in die gewünschte Form gebracht. Dies kann bei einfacheren Formen und thermoplastischen Kernmaterialien durch thermisches Umformen erfolgen. Aufwändigere Konstruktionen erfordern eine spanabhebende Bearbeitung, also z.B. Schleifen, Hobeln oder Fräsen. Nachdem der Kernwerkstoff in Form gebracht wurde, wird er von Deckschichten umgeben. Diese Deckschichten können z.B. aus Geweben aus Glas-, Kohle- oder Aramidfasern bestehen. Die Deckschichten werden auf den Kern aufgelegt und durch Laminieren oder durch Harzinjektionsverfahren mit Klebeharzen getränkt. Alternativ können so genannte Prepregs verwendet werden, d.h. Fasermatten, die bereits vom Hersteller mit einem härtbaren Harzsystem getränkt wurden. Abschließend werden die Klebeharze unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur ausgehärtet und bilden eine feste Verbindung zwischen dem Kernwerkstoff und den umgebenden Fasermatten. Die beschriebenen Verfahren erlauben die Herstellung kompliziert geformter Körper höchster Leistungsfähigkeit. Nachteilig ist, dass eine Automatisierung des Herstellungsprozesses gar nicht oder nur schwer zu realisieren ist.
  • Ein wesentlich kostengünstigeres Verfahren geht von tafelförmigen Schichtwerkstoffen aus, die aus einem Kern geringerer Dichte und zugfesten Deckschichten höherer Dichte bestehen. Dabei können Kernwerkstoff und Deckschicht auch aus demselben Material bestehen, wobei Deckschicht und Schaumkern durch Aufschmelzen oder Verkleben miteinander verbunden werden. Eine Variante davon sind Integralschaumstoffe, bei denen die Schaumdichte mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche sinkt.
  • Verschiedene Hersteller bieten diese Schichtwerkstoffe als Halbzeuge an. Sind Deckschicht und Kernwerkstoff thermoplastisch, so können solche Schichtwerkstoffe nach Erwärmen umgeformt werden. Dies kann zum Beispiel in einem Pressvorgang oder durch lokales Erwärmen erfolgen. Das kostengünstige Verfahren hat den Nachteil, dass Formkörper ohne Fehlstellen nur mit in Bezug auf ihre Dicke großen Krümmungsradien zugänglich sind. Bei kleinen Krümmungsradien kommt es im konkaven Krümmungsbereich zu Stauchungen der Deckschicht, die eine erhebliche Schwächung der mechanischen Eigenschaften in diesem Bereich mit sich bringen. Solche Teile schöpfen nicht das Potential einer Sandwichkonstruktion aus und bedeuten letztlich eine Erhöhung des Gesamtgewichtes. Durch kontrollierte Ausführung der Faltung der Deckschicht an der Innenseite können die mechanischen Konsequenzen der Abkantung zumindest abgemildert werden ( EP431669 ). Zur Herstellung von Sandwichkonstruktionen stehen diverse Kernmaterialien zur Verfügung, die thermoplastisch sind, d.h. die in bestimmten Temperaturbereichen plastisch verformt werden können. Beispiele für solche Kernmaterialien sind bestimmte PVC, PU, PMI-(ROHACELL®) und PEI-Schäume.
  • In DE4323590 wird ein Heißpressvorgang beschrieben, bei dem ein PEI-Schaumkern gemeinsam mit einer PEI-Deckschicht als zunächst loser Stapel umgeformt wird und dabei mit der Deckschicht verschweißt. Gegenüber der Umformung von fertigen Sandwichplatten ergibt sich der große Vorteil, dass Einfallstellen und Faltungen im konkaven Krümmungsbereich vermieden werden und so auch kleine Krümmungsradien und Abkantungen ohne wesentliche Verschlechterung der Gesamtmechanik zugänglich sind. Darüber hinaus stellt das Verfahren eine erhebliche Vereinfachung gegenüber der Herstellung von speziell geformten Schaumkernen dar, die wie oben beschrieben in einem zweiten Schritt mit Deckschichten versehen werden müssen. Ein erheblicher Nachteil an dem in DE4323590 beschriebenen Heißpressvorgang ist jedoch, dass die Deformation von Deckschicht und Kernwerkstoffen bereits im kalten Zustand erfolgt, d.h. Heiz- und Pressvorgang erfolgen synchron. Insbesondere mechanisch hoch belastbare Schaumkerne wie die genannten PMI-Schäume lassen im kalten Zustand nur eine geringe Deformation zu, ohne dauerhaft beschädigt zu werden. Hieraus ergeben sich zwangsläufig erhebliche Beschränkungen für das Verfahren: Es sind entweder nur geringe Änderungen der ursprünglichen Geometrie durch den Heißpressvorgang möglich. Oder es können nur Schaumkerne verwendet werden, die flexibel sind und eine größere Deformation erlauben, ohne dauerhaft beschädigt zu werden. Flexible Schaumkerne sind aber mechanisch weniger belastbar und tragen weniger zur Mechanik des Formkörpers bei.
  • Als Alternative Deckschichten können auch Folien aus Hochleistungskunststoffen, wie z.B. aus Polyetherimid (PEI) oder Polyphenylensulfon (PPSU) verwendet werden. Diese Folien bieten zwar nicht die hohe Zugfestigkeit und den hohen E-Modul von Fasermatten, haben aber den Vorteil, dass glatte, bedruckte oder auch strukturierte Oberflächen hergestellt werden können, ohne dass auf das Bauteil weitere dekorative Schichten aufgebracht werden müssen. Solche dekorierten Sandwichkonstrukionen finden besonders im Innenbereich von Flugzeugen großflächige Anwendung.
  • Aufgabe
  • Es bestand die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, nach dem sich in technisch einfacher Weise eine oder mehrere Deckschichten und ein steifer, thermoplastischer Schaumstoff gemeinsam umformen lassen, ohne dass es beim Umformvorgang zur Bildung von Einfallstellen kommt.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.
  • Beschreibung des Verfahrens
  • Ausgangspunkt des Verfahrens ist eine Tafel aus einem thermoplastisch verformbaren Schaumstoff. Die Schaumstofftafel wird mit mindestens einer verformbaren Deckschicht zu einem Stapel angeordnet. Verformbar bedeutet hier, dass die Werkstoffe in bestimmten Temperaturbereichen gekrümmt, gepresst und gedehnt werden können, ohne dabei Schaden zu nehmen, d.h. z.B. Risse zu bilden. Deckschichten und Schaumstoff werden zunächst nicht verklebt, um ein Verrutschen gegeneinander zu ermöglichen.
  • Als Deckschichten kommen thermoplastische Kunststoffe, Fasermatten auf der Basis von Glas-, Kohle- und Kunststofffasern und Prepregs in Betracht. Prepregs sind Fasermatten, die mit einem härtbaren Harz oder mit einem thermoplastischen Kunststoff getränkt sind. Eine weitere interessante Möglichkeit bietet die zusätzliche Verwendung von Klebeharzen in Form von Platten. So kann eine Fasermatte durch Kombination mit einer Klebeharzplatte unter den beim Umformprozess herrschenden Bedingungen auf den Schaumkern aufgeklebt werden. Dekorierte Oberflächen sind dabei durch die Verwendung dekorierter Deckschichten, z.B. über eine zusätzlich eingelegte Dekortolie zugänglich. Eine weitere Möglichkeit ist eine Prägung der Oberfläche durch Verwendung eines Presswerkzeuges mit entsprechend strukturierter Oberfläche.
  • Die Deckschichten sind bevorzugt bis zu 5, besonders bevorzugt bis zu 3 mm je Oberfläche stark. Die Schaumstofftafel hat bevorzugt Dicken von 1 bis 30 mm, besonders bevorzugt 2 bis 20 mm.
  • Der Stapel aus Deckschichten) und Schaumstofftafel wird einem auf die jeweilige Materialkombination und -dicke abzustimmenden Temperaturprogramm unterworfen. Dann wird der Stapel durch Anlegen einer mechanischen Kraft umgeformt. Diese Kraft kann zum Beispiel durch Über- oder Unterdruck, durch Press- oder Biegewerkzeuge oder durch Kombinationen daraus aufgebracht werden. Es ist auch möglich, an den Stapel bereits im kalten Zustand oder nach für eine vollständige Deformation noch nicht ausreichender Aufheizzeit eine geringe Deformation anzulegen, um z.B. die Wärmeübertragung vom Werkzeug auf den Stapel durch intensiveren Kontakt zu verbessern. Die vollständige Deformation wird dann in mehreren Teilschritten zu definierten Zeitpunkten des Aufheizzyklus aufgebracht. Es ist auch möglich, die Deformation in definierter Weise kontinuierlich aufzubringen. Für jede Variante des hier beschriebenen Prozesses ist entscheidend, dass der Kern ausreichend durchwärmt ist, um bei der jeweiligen Deformation nicht beschädigt zu werden.
  • Die folgenden Beispiele erläutern die Ausführung der Erfindung.
  • Beispiel 1: Gemeinsames Umformen von ROHACELL® 71 A und PA12
  • Der Umformprozess ist in 1a und 1b skizziert. Ein Spannrahmen mit 25 cm großem, rundem Ausschnitt wurde auf 260 °C vorgeheizt (2). Dann wurde ein loser Stapel aus einer runden, 18.5 mm starken ROHACELL® 71A (Umformtemperatur 175°C) Platte (3) und einer 0.4 mm dicken PA12-Platte (4) eingelegt und fest gespannt. Beide Platten hatten 38 cm Durchmesser. Der Temperaturverlauf beim Tempern und dem nachfolgenden Pressvorgang wurde durch Messfühler an der Unterseite der PA12-Platte (6c), zwischen den Platten (6b) und innerhalb der ROHACELL®-Platte (6a) aufgenommen.
  • Der Spannrahmen (2) mit den Platten (3) und (4) wurde in einem 260°C heißen Wärmeschrank vorgeheizt. Nach 7 Min. hatte das Innere der ROHACELL®-Platte mit 188 °C die erforderliche Umformtemperatur überschritten (siehe Temperaturverlauf 2). Der Rahmen mit ROHACELL® und PA12 wurde dem Wärmeschrank entnommen und innerhalb von 3s durch den Stempel (1) in die 25 °C warme Form (5) gedrückt (1b). An der kalten Form kühlte die Oberfläche des PA12 schnell ab (Temperaturfühler 6c) und wurde formstabil, so dass der Formkörper aus ROHACELL®-Kern und PA12-Deckschicht nach 90 s entnommen werden konnte.
  • Sowohl die PA12 Außenseite als auch die ROHACELL® Innenseite des Formlings waren glatt, gleichmäßig und wiesen keine Falten auf.
  • Beispiel 2: Gemeinsames Umformen von ROHACELL® 71 A und PA12
  • Der Umformprozess wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei der Stapel aus drei Schichten PA12/ROHACELL®/PA12 bestand. Der Stempel hatte hier eine zylindrische Form mit 16 cm Durchmesser und einem 6,5 cm hohen Rand, wobei die Kante einen Krümmungsradius von weniger als 5 mm aufwies. Auch in dieser Form konnten Formlinge mit glatten PA12 Oberflächen und intaktem Schaum hergestellt werden.
  • Die Vorheiztemperatur von 260°C war in den Beispielen 1 und 2 in Vorversuchen sorgfältig bestimmt worden: Geringere Vorheiztemperaturen führen zu unbefriedigend langen Vorheizzeiten, da PA12 kaum seine Umformtemperatur von 240°C erreicht. Bei höheren Temperaturen schäumt dagegen ROHACELL® nach, bevor der Kern des Schaumstoffs (Fühler 6a) die Umformtemperatur erreicht. Nur durch eine ideale Kombination von Vorheiztemperatur und -zeit konnten gute Ergebnisse erzielt werden (siehe auch die folgenden Vergleichsbeispiele 3 und 4).
  • Vergleichsbeispiel 3: Gemeinsames Umformen von ROHACELL® 71 A und PA12
  • Es wurde vorgegangen wie in Beispiel 1, nur dass der Stapel aus ROHACELL® und PA12 bereits nach 3 Min. dem Wärmeschrank entnommen und durch den Stempel deformiert wurde. Die dem Stempel zugewandte konvexe Innenseite des Schaums war glatt und unbeschädigt, die dem PA12 zugewandte konkav gebogene Seite war dagegen stark aufgerissen und beschädigt.
  • Vergleichsbeispiel 4: Gemeinsames Umformen von ROHACELL® 71 A und PA12
  • Es wurde vorgegangen wie in Beispiel 1, nur dass der Stapel aus ROHACELL® und PA12 erst nach 30 Min. dem Wärmeschrank entnommen wurde. Der ROHACELL® Schaum war durch die für das PA notwendige, hohe Aufheiztemperatur von 260 °C nachgeschäumt und damit unbrauchbar geworden.
  • An den Beispielen 1 bis 4 wird deutlich, dass eine ausreichende Durchwärmung für das Umformen eines spröden Schaumkerns wie ROHACELL® unabdingbar ist. Die oberflächennahen Schichten des Schaums erreichen die erforderlichen Umformtemperaturen schnell, während der Schaumkern die Umformtemperatur erst nach einiger Zeit erreicht (vgl. den Temperaturverlauf in 2). Wird wie in Vergleichsbeispiel 3 zu kurz vorgeheizt, so wird der spröde Schaum mechanisch beschädigt. Bei zu langem Vorheizen wie in Vergleichsbeispiel 4 besteht dagegen die Gefahr des Nachschäumens.
  • Beispiele 5 und 6
  • Hier wurde in der gleichen Form wie in Beispiel 2 umgeformt. Eine 0.5 mm starke PPSU Folie (oben) und eine 8 mm starke ROHACELL®-Platte (unten) wurden zu einem losen Stapel zusammengefügt und in eine Heizpresse mit individuell temperierter oberer und unterer Pressplatte gegeben (Tabelle 1). Nach genau bestimmter Temperierzeit (Tabelle 1) wurde der Stapel der Presse entnommen und sofort durch den Stempel (1) in die kalte Form gedrückt. Nach kurzer Abkühlzeit konnten die gemeinsam umgeformten Materialien entnommen werden.
  • Tabelle 1: Plattentemperaturen und Temperierzeiten für die Beispiele 5 und 6
    Figure 00090001
  • Beispiele 7–9: Gemeinsames Umformen von ROHACELL® und PPSU durch Vakuumtiefziehen (3)
  • Zunächst wurde die Form (10) in die Presse (7a und 7b) eingelegt. Je nach Materialkombination wurden obere (7a) und untere Platte (7b) der Presse auf die erforderlichen Umformtemperaturen vorgeheizt (Tabelle 2). Aus 8 mm starken ROHACELL®-Platten verschiedener Typen (Tabelle 2) und aus 0.5 mm dicker PPSU Folie wurden runde Scheiben (3, 8) mit 26 cm Durchmesser geschnitten. Die PPSU Scheibe (8) wurde mit einem Entlüftungsloch (9) versehen. PPSU und ROHACELL® wurden als loser Stapel auf die heiße Form (10) gelegt, dann wurde die Presse (7a, 7b) so weit geschlossen, dass einerseits ein Nachrutschen des Verbundes in die Form möglich war und andererseits Formrand und Verbundkörper vakuumdicht verschlossen waren. Nach einer für die jeweiligen Materialien genau zu bestimmenden Temperierzeit (Tabelle 2) wurde an die Form Vakuum angelegt. Nach 1 Minute wurde die Presse abgekühlt. Die Presse wurde geöffnet und das fertige Formteil aus PPSU und ROHACELL® entnommen.
  • Tabelle 2: Plattentemperaturen und Temperierzeiten für die Beispiele 7–9
    Figure 00100001
  • Die Beispiele 1 und 5-9 zeigen, dass das Vorheizen auf die jeweiligen Materialien und deren Kombination abgestimmt werden muss. ROHACELL® 71 A aus Beispiel 1 hat die niedrigste Umformtemperatur, daher genügt es, den Kern auf 188°C aufzuheizen. Bei den Beispielen 5 bis 9 wird durch die Verwendung der Platten ein besserer Wärmeübergang als im Umluftschrank in Beispiel 1 erzielt. Dennoch sind Plattentemperaturen von 200°C und mehr notwendig, um die höher wärmeformbeständigen ROHACELL®-Typen auf die Umformtemperaturen zu erwärmen.
  • Beispiel 10: Gemeinsames Umformen von ROHACELL® und PPSU durch Vakuumtiefziehen
  • Wie in den Beispielen 7-9 wurde in der Form (10) umgeformt. Die Form wurde auf 180°C vorgeheizt, dann wurde eine 8 mm dicke ROHACELL® 71A-Platte (Umformtermperatur 175°C) und anschließend eine 0,5 mm dicke PPSU Folie aufgelegt. Der Stapel wurde mit Hilfe eines Infrarotstrahlers 5 Minuten von oben erwärmt. Dann wurde Vakuum angelegt. Nach einer Minute wurde der Infrarotstrahler abgeschaltet und die Form unter Beibehaltung des Vakuums abgekühlt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur konnte das fertige Formteil entnommen werden.
  • Die Heizleistung des Infrarotstrahlers muss in Vorversuchen auf die jeweilige Materialkombination angepasst werden, um eine für den Umformvorgang ausreichende Durchwärmung des Stapels zu gewährleisten.
  • Vergleichsbeispiel 11:
  • Es wurde vorgegangen wie in Beispiel 5, nur dass der Verbund statt 3 nur 1 Minute temperiert wurde. Durch den nachfolgenden Pressvorgang wurde das noch nicht vollständig erwärmte ROHACELL® zerstört.
  • Vergleichsbeispiel 12:
  • Es wurde vorgegangen wie in Beispiel 7, nur dass sofort nach dem Schließen der Presse Vakuum angelegt wurde. Durch diese mechanische Belastung während der Erwärmungsphase wurde das ROHACELL® insbesondere im Bereich kleinerer Umformungsradien rissig.
  • Vergleichsbeispiel 13:
  • Es wurde vorgegangen wie in Beispiel 10, nur dass das Formteil direkt nach dem Umformvorgang ohne Abkühlphase heiß entnommen wurde. Das Formteil verzog sich dabei stark.
  • Abbildungen
  • 1: a), b) Skizzierter Umformvorgang mit Hilfe eines Stempels und eines Spannrahmens c) Lage der Thermoelemente beim Umformvorgang in Beispiel 1
  • 2: Temperaturverlauf im Schaumkern (6a), an der Schaumoberfläche (6b) und an der Deckschichtoberfläche (6c) beim Umformvorgang in Beispiel 1
  • 3: Vorrichtung zum Vakuumtiefziehen
    • 1
    Zylindrischer Stempel mit 16 cm Durchmesser
    2
    Spannrahmen mit rundem Ausschnitt
    3
    ROHACELL Platte, 18.5 mm
    4
    Polyamid 12 (PA12), 0.4 mm
    5
    Form (Halbkugel)
    6
    Lage der Messfühler: a im ROHACELL (3), b zwischen ROHACELL
    (3) und PA12 (4), c an der Oberfläche von PA12 (4)
    7
    Heizpresse: a Obere Platte, b Untere Platte
    8
    PPSU, 0.5 mm
    9
    Entlüftungsloch in (8)
    10
    Runde Form mit dem skizzierten Querschnitt (Durchmesser 20 cm),
    über eine Bohrung evakuierbar
    11
    Vakuum

Claims (15)

  1. Verfahren zur gemeinsamen Umformung eines Stapels aus einer Kernschicht aus einem thermisch umformbaren Schaumstoff und mindestens einer verformbaren oder thermoplastischen Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, dass Grad der mechanischen Deformation und Durchwärmung des Schaumstoffs so abgestimmt sind, dass weder Schaumstoff noch Deckschicht mechanisch oder thermisch beschädigt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerntemperatur des Schaumstoffs beim Umformvorgang höchstens +–30°C, bevorzugt höchstens +–20°C von der empfohlenen Umformtemperatur dieses Wekstoffs abweicht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kernwerkstoff ein Polymethacrylimid-Schaumstoff verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht oder mindestens eine der Deckschichten aus Polyamid-Folie bestehen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht oder mindestens eine der Deckschichten aus Polyphenylensulfon-Folie bestehen.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht oder mindestens eine der Deckschichten aus einer Fasermatte aus Glas-, Kohle-, oder Kunststoffasern bestehen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatten zuvor mit einem thermisch härtbaren Harz oder mit einem thermoplastischen Kunststoff getränkt wurden.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte zum Verkleben mit einer separaten Schicht aus einem thermisch härtbaren Harz oder einem Heisskleber kombiniert wird, um ein Verkleben mit dem Kern zu erreichen.
  9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Deckschicht eine dekorative Folie eingelegt wird, um dem Schichtverbundbauteil eine ansprechende Oberfläche zu verleihen.
  10. Verwendung eines Schichtverbundkörpers, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9 im Flugzeugbau
  11. Verwendung eines Schichtverbundkörpers, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9 im Flugzeuginnenausbau.
  12. Verwendung eines Schichtverbundkörpers, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9 im Schiffbau.
  13. Verwendung eines Schichtverbundkörpers, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9 im Schienenfahrzeugbau.
  14. Verwendung eines Schichtverbundkörpers, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9 im Automobilbau.
  15. Verwendung eines Schichtverbundkörpers, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9 im Bau von Windkraftanlagen.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1800835A1 (de) * 2005-12-23 2007-06-27 SKS Sitzkomponenten GmbH & Co. KG Verfahren zur Herstellung von Formteillaminaten
DE102006006333A1 (de) * 2006-01-31 2007-08-09 Sks Sitzkomponenten Gmbh & Co. Kg Dreidimensionales Formteillaminat sowie Verfahren zu dessen Herstellung
EP2143548A2 (de) * 2008-07-07 2010-01-13 Huhtamäki Oyj Verfahren zum Herstellen von thermoplastisch geformten Anordnungen und Folienanordnung
DE102011009871A1 (de) * 2011-01-31 2012-08-02 Elbe Flugzeugwerke Gmbh Stützkernverbundplatte
WO2015117799A1 (de) * 2014-02-10 2015-08-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung eines verbundbauteils und verbundbauteil
WO2023006536A1 (fr) * 2021-07-30 2023-02-02 Safran Seats Procédé de fabrication d'une pièce de siège d'avion

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1800835A1 (de) * 2005-12-23 2007-06-27 SKS Sitzkomponenten GmbH & Co. KG Verfahren zur Herstellung von Formteillaminaten
DE102005062352B4 (de) * 2005-12-23 2009-09-17 Sks Sitzkomponenten Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von Formteillaminaten
DE102006006333A1 (de) * 2006-01-31 2007-08-09 Sks Sitzkomponenten Gmbh & Co. Kg Dreidimensionales Formteillaminat sowie Verfahren zu dessen Herstellung
EP2143548A2 (de) * 2008-07-07 2010-01-13 Huhtamäki Oyj Verfahren zum Herstellen von thermoplastisch geformten Anordnungen und Folienanordnung
DE102008031616A1 (de) * 2008-07-07 2010-01-14 Huhtamäki Oyj Verfahren zum Herstellen von thermoplastisch geformten Anordnungen und Folienanordnung
EP2143548B1 (de) * 2008-07-07 2023-05-17 PACCOR Packaging GmbH Verfahren zum Herstellen von thermoplastisch geformten Anordnungen und Folienanordnung
DE102011009871A1 (de) * 2011-01-31 2012-08-02 Elbe Flugzeugwerke Gmbh Stützkernverbundplatte
WO2015117799A1 (de) * 2014-02-10 2015-08-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung eines verbundbauteils und verbundbauteil
US20160263818A1 (en) * 2014-02-10 2016-09-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for Producing a Composite Part, and Composite Part
US10773463B2 (en) 2014-02-10 2020-09-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing a composite part, and composite part
WO2023006536A1 (fr) * 2021-07-30 2023-02-02 Safran Seats Procédé de fabrication d'une pièce de siège d'avion
FR3125736A1 (fr) * 2021-07-30 2023-02-03 Safran Seats Procédé de fabrication d'une pièce de siège d'avion

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