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Aus faserverstärkten Kunststoffschalen oder -platten bestehender Körper,
insbesondere Trag- oder Antriebsflügel, und Verfahren und Werkzeug zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen aus faserverstärkten Kunststoffschalen oder -platten
bestehenden Körper oder Körperteil, insbesondere einen aero- oder hydrodynamischen
Trag- oder Antriebsflügel, einen Rumpf, eine Karosserie od. dgl., und ein Verfahren
und ein Werkzeug zu dessen Herstellung.
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Es ist bekannt, tragende Schalen oder Platten für Kunststoffkörper
mit Glas-, Textil- oder Asbeststofffasern zu verstärken. Insbesondere die Glasfasern
haben bei sehr kleinen Durchmessern der Einzelfäden sehr hohe Festigkeiten. Durch
die Einbettung in selbstaushärtende Kunststoffmassen, z.B. ungesättigte Polyester-
oder Epoxydharze, können diese hoben Festigkeiten weitgehend ausgenutzt werden.
Für die tragenden Schalen oder Platten dieser bekannten Körper werden entweder kurzgeschnittene
Stapelfasern oder Gewebe verwendet. Beide Arten der Fasereinlagen gewährleisten
eine nach mehreren Richtungen ziemlich gleichmäßige Festigkeit, so daß ein verhältnismäßig
isotroper Werkstoff entsteht. Die in der erforderlichen Größe zugeschnittenen Matten
oder Gewebe können dabei in großen Stücken in eine Form eingelegt werden.
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Diese bekannten Körper haben jedoch den Nachteil, daß sowohl bei
der Verwendung von Matten aus Stapelfasern mit filzartiger Faserbildung als auch
bei der Verwendung von Geweben beliebiger Gewebebindung, z. B. Leinenbindung, Damastbindnngod.
dgl., sowohl der Elastizitätsmodul als auch die Zugfestigkeit der sich ergebenden
Bauteile relativ klein ist, jedenfalls so klein, daß die Vorteile der faserverstärkten
künstlichen Werkstoffe gegenüber Leichtmetallen und Leichthölzern nicht entscheidend
wirksam werden. Es erweist sich dabei, daß die äußerst günstigen Festigkeitseigenschaften,
insbesondere von Glasfasern sehr kleinen Durchmessers (3 bis 12 nicht voll ausgenutzt
werden. Da bei diesen Kunststoffkörpern außerdem der Zeitbedarf für die Verarbeitung,
insbesondere für die Formbelegung, wesentlich größer ist als beim Pressen oder Ziehen
von metallischen Werkstoffen, konnten sich die faserverstärkten Kunststoffkörper
gegenüber insbesondere Leichtmetallen trotz ihrer anderweitigen Vorteile nicht durchsetzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus faserverstärkten Kunststoffschalen
oder Platten bestehende Körper zu schaffen, bei denen die äußerst günstigen Festigkeitseigenschaften,
insbesondere von Glasfasern sehr kleinen Durchmessers, voll ausgenutzt werden können.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens eine tragende
Schale oder Platte des Körpers aus nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen,
an sich bekannten Strängen aus in Kunststoff einge-
betteten Fasern besteht, die
im wesentlichen nach den Hauptbeanspruchungsrichtungen auf Zug und Druck ausgerichtet
sind. Es ist zwar bekannt, Stäbe aus glasfaserverstärktem Polyester oder Epoxydharzen
mit hohem Raum- und Gewichtsanteil der Faser herzustellen, wobei die Fasern in der
Längsrichtung der Stäbe orientiert und unverwebt in das Harz eingebettet sind. Solche
glasfaserverstärkten Stäbe erreichen die Festigkeit vergüteter Edelstähle, wobei
der Elastizitätsmodul nur wenig kleiner ist als der von Elektron. Auch ist das spezifische
Gewicht dieser Stäbe etwas kleiner als das von Elektron.
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Durch die Erfindung werden nun die Vorteile der orientierten und unverwebten,
in ein Harz eingebetteten Faserstränge auch für die Herstellung von aus Schalen
bestehenden Körpern in den Hauptbeanspruchungsrichtungen voll ausgenutzt. Es ergibt
sich dabei, daß das Verhältnis der Festigkeiten (quer zur Faser) und der Schubfestigkeit
in Faserrichtung (Faser gegen Faser) zur Zugfestigkeit etwa das gleiche ist, wie
es bei guten Holzqualitäten gemessen wird. Gegenüber Holzkörpern und Holzschalen
hat jedoch der Gegenstand der Erfindung den Vorteil, daß die Zugfestigkeiten wesentlich
höher sind und daß Schalen beliebiger Form ausgebildet werden können. Liegen mehrere
Hauptbeanspruchungsrichtungen vor, dann können die tragenden Schalen oder Platten
ähnlich wie Sperrholz aus mehreren übereinanderl iegenden Schichten zusammengesetzt
sein, wobei in jeder Schicht die Fasern entsprechend einer der Hauptbeanspruchungsrichtungen
ausgerichtet sind.
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Um auch die Schubfestigkeit in Faserrichtung und die Querfestigkeit
quer zur Faser der tragenden Schalen oder Platten des Körpers gemäß der Erfindung
zu erhöhen, kann vorgesehen sein, daß mindestens eine Oberfläche der tragenden Schale
oder Platte mit einer an sich bekannten, ein Fasergewebe enthaltenden Schicht verbunden
ist.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin,
daß sich an den tragenden Schalen oder Platten zum Einleiten von Kräften Anschlußaugen
ausbilden lassen, die aus schlaufenförmig gebogenen Fasersträngen der tragenden
Schale oder Platte bestehen. Hierbei können die Schlaufen innerhalb der Schalen-
oder Plattenfläche liegen. Die Schlaufen können aber auch flanschartig aus der Schalen-
oder Plattenfläche herausgebogen sein.
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Zum Abstützen der tragenden Schale oder Platte kann der Hohlraum
des aus dieser Schale oder Platte gebildeten Körpers mit einem Schaumstoff ausgefüllt
sein.
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Um eine Schale oder Platte für einen Körper gemäß der Erfindung herzustellen,
ist nach dem Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen, daß auf Formflächen Faserstränge,
die aus in einem noch plastischen polymerisierbaren Kunststoffharz eingebetteten
Fasern, vorzugsweise Glasfasern, bestehen, nebeneinandergelegt werden und daß dann
der Kunststoffharz polymerisiert wird, so daß die sich beim Polymerisieren verbindenden
Faserstränge eine Schale oder Platte bilden. Hierbei können die vorzugsweise im
Querschnitt kreisrunden Stränge auf der Formfläche mit Hilfe von geeigneten Werkzeugen
zu einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt einer solchen Breite zusammengedrückt
werden, daß an jeder Stelle der Schale oder Platte die erforderliche Wandstärke
erreicht wird. Um die vorgeschriebenen Wanddicken leichter einhalten zu können,
können hierbei die zu den vorgeschriebenen Wanddicken gehörigen Strangbreiten vor
dem Auflegen der Stränge durch Linien auf der Formfläche markiert werden. Jeder
Strang wird dann-entlang dieser Linien auf die Formfläche aufgelegt und solange
gedrückt, bis seine Seitenkanten sich mit den Markierungslinien decken.
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Zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung ist ein Werkzeug
vorgesehen, das gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung darin besteht, daPJ eine
Zange mit im wesentlichen parallel zur Drehachse der Zangenhebel gerichteten, die
Zangenbacken bildenden Bolzen - versehen ist. Durch die bolzenförmigen Zangenbacken
kann der im Querschnitt beliebig, z. B. kreisrund, geformte Faserstrang sehr leicht
auf die- gewünschte Dicke zusammengedrückt werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines -als Ausführungsbeispiel eines Körpers gemäß der Erfindung in-der Zeichnung
dargestellten Flügels für eine Windkraftanlage, des Verfahrens zur Herstellung dieses
Flügels und eines in der Zeichnung dargestellten Werkzeuges zum Durchführen des
Verfahrens. Es zeigt Fig. 1 ein teilweise unterbrochen dargestelltes Schaubild eines
Windkraftflügels gemäß der Erfindung, wobei an den unterbrochenen Stellen der Flügeischnitt
sichtbar ist, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Formfläche zum Herstellen des Flügels
nach Fig. 1, Fig. 3 ein Schaubild eines Werkzeuges zum Flachdrücken von Fasersträngen
während seiner Ansendung, Fig. 4 Querschnitte von beim Herstellen der schalen gemäß
der Erfindung aus einem Strang mit
kreisrundem Querschnitt durch Zusammendrücken
erzeugten Fasersträngen, Fig. 5 ein Schaubild eines gemäß der Erfindung hergestellten
Anschluß auges in stark vergrößerter Darstellung, Fig. 6 einen Querschnitt durch
den Flügel nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, Fig. 7 einen Längsschnitt durch
den Anschlußteil eines abgewandelten Ausführungsbeispiels eines Windkraftflügels,
Fig. 8 ein Schaubild, das den Aufbau der Formfläche nach Fig. 2 und des Flügels
nach Fig. 1 zeigt, Fig. 9 einen Längsschnitt durch die Formfläche nach Fig. 2.
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In Fig. 1 und 6 ist ein gemäß der Erfindung hergestellter Windkraftflügel
dargestellt. Dieser Flügel besteht aus zwei als Ganzes mit 1 und 2 bezeichneten
Schalen, von denen jede aus nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen,
entsprechend der Wandstärke der Schale flachgedrückten Strängen 3 aus in Kunststoff
gebetteten Fasern besteht, wobei die längs den Begrenzungslinien 4 der Stränge 3
verlaufenden Fasern im- wesentlichen nach den Hauptbeanspruchungsrichtungen des
Flügels auf Zug und Druck ausgerichtet sind. Beide Oberflächen einer jeden Schale
sind mit einer ein Fasergewebe enthaltenden Schicht 5 verbunden. Dadurch wird die
Schubfestigkeit in Faserrichtung und die Querfestigkeit quer zur Faser erhöht.
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Der Hohlraum einer jeden Schale 1 und 2 ist mit einem vorzugsweise
harten Schaumstoff 6 ausgefüllt, so daß jede Schale einen gefüllten Teil des Windkraftflügels
bildet. Die von den beiden Schalen 1 und 2 gebildeten Flügelhälften sind mittels
einer Zwischenschicht 7, 8 aneinandergeklebt. Im Bereich des Schaumstoffes 6 besteht
die Zwischenschicht 7 aus einem Lappen aus elastischem Schaumstoff. Dieser Schaumstofflappen
ist mit einem Leimstoff, vorzugsweise einem Kunststoffharz, z. B. Polyester oder
Epoxydharz, getränkt. Im Bereich der Schalenränder 9 und 11 (Fig. 8) besteht die
Zwischenschicht 8 aus flachgedrückten Strängen von in ein polymerisierbares, noch
plastisches Kunstharz eingebetteten Fasern.
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Der aus den Schalen 1 und 2 gebildete Flügel weist an seiner Wurzel
einen Flansch 12 bildende Anschlußaugen 13 auf, die aus schlaufenförmig gebogenen
Fasersträngen der Schale 1 bzw. 2 bestehen, wie das in Fig. 5 an Hand eines einzigen
Anschluß auges 13 dargestellt ist.
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In Fig. 7 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Wurzel eines
aus Schalen 1' und 2' aufgebauten Flügels dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist eine mit einem Flansch 14 versehene Hülse 15 vorgesehen, die in ihrer Außenwandung
Rillen 16 aufweist Die mit der Hülse zu verbindenden Enden 17 der Schalen 1' und
2' sind so ausgebildet, daß mindestens ihre Innenflächen in die Rillen 16 passende
Ausbuchtungen aufweisen. Beim Zusammensetzen des Flügels aus den beiden Schalen
1' und 2' wird dann die Hülse 15 von den beiden Schalenenden 17 umfaßt.
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Dadurch, daß die inneren Ausbuchtungen der Schalenenden 17 in die
RilIen 16 eingreifen, wird die Hülse 15 im Flügel festgehalten. Um auf jeden Fall
ein Lösen der Hülse 15 vom Flügel zu vermeiden, sind die Enden 17 mit aus in polymerisierbarem
Kunstharz eingebetteten Fasern bestehenden Strängen 18 bandagiert, so daß ein Lösen
der Hülse 15 praktisch unmöglich ist. Der Flansch 14 der Hülse 15 ist mit als Anschluß
augen dienenden Bohrungen 19 versehen.
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Im folgenden wird das Verfahren zum Herstellen des in Fig. 1 dargestellten
Flügels beschrieben. Zur Herstellung der einzelnen Schalen wird die in Fig. 2 dargestellte
Formfläche 21 benötigt. Die Formfläche 21 ist auf einem starren Rahmen 22 aus Rohren
oder Profileisen angeordnet, auf dem in der Zeichnung nicht näher dargestellte Formscheiben
angeordnet sind. Auf diesen Formscheiben stützt sich ein aus gelochten Blechen bestehender
Träger 23 (Fig. 8) al,, auf dem eine Schicht 24 aus Kunststein oder Holzzement aufgebracht
ist. Auf diese Kunststein-oder Holzzementschicht 24 sind gitter- oder bandförmige
elektrische Widerstandskörper 25 aufgebracht, welche wechselseitig verbunden sind,
so daß beim Durchtritt von elektrischem Strom die gesamte Formfläche gleichzeitig
beheizt wird. Auf diese Widerstandskörper 25 ist eine formtreu und formrichtig glatt
abgezogene dünne Schicht 26 von Kunststein oder Holzzement aufgebracht. Die eigentliche,
von der Schicht 26 gebildete Formfläche erhält durch Spachteln und Schleifen die
gewünschte Oberflächengüte, insbesondere Glätte. Zum Spachteln ist ein heller, möglichst
weißer Spachtel vorzuziehen. Unterhalb der obenerwähnten Formschalen, die die aus
dem Träger 23 und den Schichten 24 und 26 bestehende Form tragen, sind in der Zeichnung
nicht näher dargestellte Zwischenböden vorgesehen, in die ein Kühlmittel, z. B.
Kunsteis, eingebracht werden kann.
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Als Ausgangsmaterial zum Herstellen der Schalen 1 und 2 dienen Stränge
3, die aus in einem polymerisierbaren, noch plastischen Kunststoffharz, z. B. ungesättigtem
Polyester oder Epoxydharz, eingebettetem Glas, Kunststoff oder Naturfasern bestehen
und vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt 30 aufweisen (Fig. 4). Diese Stränge
3 werden nebeneinander auf die Formfläche 21 gelegt. Beim Auflegen der Stränge auf
die Formfläche 21 werden sie mit Hilfe von geeigneten Werkzeugen zu einem im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt31 einer solchen Breite b zusammengedrückt, daß an jeder
Stelle der Schale die erforderliche Wandstärke h erzielt wird.
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Die für eine bestimmte Wandstärkeh erforderliche Breite b des Stranges
kann ohne weiteres aus der folgenden Formel errechnet werden, wenn der Durchmesser
d des kreisrunden Querschnitts30 des Stranges bekannt ist: d2. lt Das Breitdrücken
des Strangquerschnittes 30 zu einem der in Fig. 4 dargestellten Querschnitte 31
kann beispielsweise mit einer an sich bekannten Spachtel erfolgen. Zu diesem Zweck
kann aber auch die in Fig. 3 dargestellte Zange 32 verwendet werden.
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Die Zange 32 besteht in an sich bekannter Weise aus zwei Zangenhebeln
33, die um eine Achse 34 schwenkbar miteinander verbunden sind. Die den Handgriffen
der Zange abgekehrten Zangenhebel 33' weisen an ihren Enden zur Zangendrehachse
34 im wesentlichen parallel gerichtete, die Zangenbacken bildende Bolzen 35 auf.
Vorzugsweise sind diese Bolzen 35 im Querschnitt rund. Der Querschnitt kann aber
auch eine beliebige Form haben. Sollen Stränge gebildet werden, deren Oberflächen
nicht genau parallel sind, dann können natürlich auch die Bolzen 35 eine solche
Neigung gegenüber der Drehachse 35 aufweisen, daß sie beim Zusammendrücken des Stranges
einen Win-
kel bilden, so daß die einander gegenüberliegenden 5 trangflächen gegeneinander
geneigt sind.
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Damit di-e an den verschiedenen Stellen der Formfläche erforderlichen
Strangbreiten b nicht jedesmal abgemessen werden müssen, sind auf der Formfläche
21 deutlich sichtbare Linien 40 vorgesehen, die an jeder Stelle der Form die erforderliche
Breite dles Strangquerschnittes 31 angeben.
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Um der Schale eine erhöhte Querfestigkeit quer zur Faser und eine
erhöhte Schubfestigkeit in Faserrichtung (Faser gegen Faser) zu geben, wird vor
dem Auflegen der Stränge 3 ein in den noch plastischen Kunststoffharz eingebettetes,
die eine Schicht 5 bilendes Glasfasergewebe auf die (in bekannter Weise vor dem
Einlegen des Gewebes und der Stränge mit einem oder mehreren Trennmitteln, z. B.
Folien, Anstrichen, Pasten od. dgl., versehene) Formfläche 21 gelegt. Diese Gewebeschicht
5 ist in mit dem Kunststoffharz getränktem Zustand so gut durchscheinend, daß die
Markierungslinien 40 durch die Schicht 5 durchgesehen werden können.
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Auf diese Schicht 5 werden nun die Stränge 3, ausgehend etwa von
einem Mittelstreifen der Formfläche, nach beiden Seiten einzeln aufgelegt und beispielsweise
mit der oben beschriebenen Zange 32 oder mit einem Spachtel so lange gequetscht,
blis die Seitenränder der Stränge mit den Markierungslinien 40 zusammenfallen. Auf
die auf diese Weise durch die nebeneinandergelegten Stränge 3 gebildete Schalenoberfläche
wird ein wiederum in plastisches polymeri&ierbares Kunstharz eingebettetes,
eine zweite Schicht 5 bildendes Fasergewebe aufgelegt. Auch diese zweite Schicht
5 dient zur Erhöhung der Querfestigkeit und der Zugfestigkeit der Schale.
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Während des Auflegens der die Schale bildenden Fasergewebeschichten
5 und der Stränge 3 wird die Formfläche 21 zweckmäßigerweise z. B. mit Kunsteis
gekühlt, das zu diesem Zweck in die obengenannten Zwischenböden des die Form tragenden
Gestells 22 eingeführt werden kann, um ein vorzeitiges Polymerisieren des Kunststoffharzes
zu vermeiden. Ist die Schale in der oben beschriebenen Weise zusammengestellt, dann
wird durch die Widerstandskörper 25 ein elektrischer Strom hindurchgeschickt, so
daß sich die Formfläche21 erwärmt und auf diese Weise die Polymerisation des Kunststoftharzes
eingeleitet und bis zur vollständigen Erhärtung und Verbindung der einzelnen Schalenbestandteile
aufrechterhalten wird.
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Bei dem dargestellben Aus führungsbei spiel ist die Formfläche21
konkav gewölbt. Bei der Herstellung eines Windlçraftflügels ist eine solche konkave
Form vorzuziehen, da dadurch die Außenfläche des Flügels eine bessere Oberflächengüte
erhält. Die Schalen 1 und 2 lassen sich jedoch auch aus konvex gewölbten Formflächen
herstellen.
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Um den Flügel 1, 2 an einer Nabe befestigen zu können, werden die
Strangenden bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Flügels schlaufenförmig
um einen zylindrischen Formkörper gebogen, so daß die in Fig. 5 dargestellte Schlaufe
entsteht. Nach dem Erhärten des Kunststoffes bildet diese Schlaufe ein Anschluß
auge 13. An dem für die Wurzel des Flügels 1, 2 vorgesehenen Ende 21' der Formfläche
21 ist diese so geformt, daß die aus den nebeneinanderliegenden Strängen 30 gebildeten
Anschluß augen 13 einen Flansch 12 bilden.
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Um die Schalen 1 und 2 mit dem Flügel verbinden zu können, ist es
wichtig, daß die Schalenränder 9 und 11 der beiden Schalen entsprechend ausgebildet
sind, so daß sie längs des ganzen Flügels aufeinanderliegen.
Es
hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen, die Randffächen 9 und 11 so auszubilden,
daß sie in einer gemeinsamen, von senkrecht zur Flügellängsachse liegenden Geraden
gebildeten Fläche liegen, die jedoch keine ebene Fläche zu sein braucht.
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Dies läßt sich leicht dadurch erreichen, daß die Ränder23' des Formträt«,ers23
entsprechend ausgebildet werden, so daß die Ränder 9 der Schale 1 oder 2 durch ein
auf den Rändern 23' aufliegendes, senkrecht zur Flügel längsachse gerichtetes Lineal
geformt werden können.
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Nach Fertigstellung der Schalen 1 und 2 wird der Hohlraum der Schale
mit mit dem polymerisierbaren, noch plastischen Harz benetzten Schaumstoff gefüllt.
Nach dem Füllen der Schale wird der Schaumstoff mittels eines längs der Bildenden
der Randflächen 9, 11 verlaufenden Lineals abgestrichen, so daß die Schale nach
dem Auspolymerisieren des Schaum stoffes einen gefüllten, durch die Randfläche 9,
11 begrenzten festen Körperteil bildet.
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Zwei so aus den Schalen 1 und 2 gebildete Körperteile werden nun
mit ihren Randflächen 9, 11 zusammengeleimt. Zum Zusammenleimen wird im Bereich
der Schaumstoffüllung 6 ein mit dem polymerisierbaren Kunststoff getränkter Lappen
7 aus elastischem Schaumstoff und im Bereich der eigentlichen Schalenränder 11 und
9 ein entsprechend flachgedrückter Strang8 aus in das polymerisierbare Kunststoftharz
eingebetteten Glasfasern verwendet.
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Nach dem Auspolymerisieren -der Schichten 7 und 8 sind die beiden
aus den Schalen 1 und 2 und den Füllungen 6 gebildeten Körperteile fest miteinander
verbunden.
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Um den Zusammenhalt der beiden Körperteile noch zu erhöhen, kann
die engste Stelle des Flügels neben dem Flansch 12 mit Kunststoffglasfasersträngen
bandagiert werden, die sich nach dem Auspolymerisieren mit der Flügeloberfläche
unlösbar verbinden. Auch können an den Fugen zwischen den beiden Schalen 1 und 2
die benachbarten Schalenoberflächenteile ii herdeckende Verstärkungsstreifen 36
auf die Schalenoberfläche aufgeklebt werden.
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Für die Herstellung des in Fig. 7 dargestellten abgewandelten Ausführungsbeispiels
eines Flügels ist das Ende 21' der Formfläche 21 in einer in der Zeichnung nicht
dargestellten Weise abgewandelt, indem es eine zylindrische Fläche bildet, die den
Rillen 16 entsprechende Ausbuchtungen auf ihrer Innenfläche aufweist. Die auf die
so geformte zylindrische Fläche gelegten Stränge erhalten dann eine wellenförmige
Form, wie das in Fig. 7 dargestellt ist, so daß sich auf der Innenfläche der Schalen
1' oder 2' in die Rillen 16 der Hülse 15 passende Ausbucbttingen ergehen. Beim Zusammenlegen
der beiden Schalen 1' und 2', wie das oben beschrieben ist, wird die Hülse 15 zwischen
die Schalenenden 17 eingeklemmt, wobei vorzugsweise zur besseren Verbindung der
Hülse 15 mit den Schalen ein Klebstoff, beispielsweise ein polymerisierbares Kunststoffharz,
verwendet wird. Im Anschluß daran wird dann um die Schalenteile 17 eine Bandage
von Kunststoffasersträngen. 18 gelegt, die sich nach dem Auspolymerisieren fest
mit dar Schalenoberfläche verbindet.
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Im vorstehenden ist als Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung
hergestellten Körpers ein Windkraftflügel beschrieben. In der gleichen Weise kann
ein beliebiger anderer Körper hergestellt werden. Das Verfahren eignet sich sowohl
zum Herstellen von massiven Körpern, z. B. des oben beschriebenen Windkraftflügels,
als auch zum Her-
stellen von Hohlkörpern, z. B. Karosserien für Kraftfahrzeuge,
Flugzeuge, Flugzeugflügeln u. dgl.
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Auch können gemäß der Erfindung ebene Platten hergestellt werden.
Aus dem oben beschriebenen ist auch ersichtlich, daß die Schalen oder Platten aus
mehreren übereinanderliegenden, aus Kunststoff-Glasfasersträngen gebildeten Schichten
zusammengesetzt sein können, wobei die Fasern in den verschiedenen Schichten verschieden
ausgerichtet werden können, so daß eine Schale oder Platte entsteht, die für mehrere
Hauptbeanspruchungsrichtungen auf Zug und Druck eine große Festigkeit aufweist.
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Wegen ihrer großen Zugfestigkeit sind Glasfasern zu bevorzugen. Das
Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich jedoch auch mit Kunststoff- oder Naturfasersträngen
durchführen.
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Im vorstehenden ist von Strängen die Rede, die aus in Kunststoff
eingebetteten Fasern bestehen. Damit sind im wesentlichen langgestreckte Gebilde
gemeint, bei denen sich die in den Kunststoff eingebetteten Fasern in Längsrichtung
des Stranges bzw. des Gebildes erstrecken. Es kommt aber im wesentlichen nicht darauf
an, daß die tragenden Schalen aus mehreren nebeneinanderliegenden Strängen aufgebaut
sind. So können beispielsweise mattenartige. unverwebte Fasergebilde, bei denen
die Fasern im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und eine verhältnismäßig
große Länge aufweisen, als in den Kunststoff eingebettete Faserkörper verwendet
werden. Die oben gebrauchte Bezeichnung »Strang« bezieht sich daher auch auf solche
Gebilde, so daß im Grenzfalle eine Schale aus einem solchen Gebilde gebildet sein
kann. Die Verwendung von Strängen mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser hat den
Vorteil, daß sich solche Stränge mit einem etwa konstanten Volumenanteil der Faser
am Strangvolumen herstellen lassen, so daß durch die Verwendung solcher Stränge
mit verbälulismäßig kleinem Durchmesser gewahrleistet ist, daß der Volumenanteil
der Faser am Gesamtvolumen der Schalenwand in allen Punkten der Schale etwa gleich
groß ist.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein mit Schaumstoff
gefüllter Körper beschrieben. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann jedoch auch
zur Herstellung hohler Körper verwendet werden, wobei die Wände dieses Körpers entweder
durch ein-oder mehrschichtige, aus den Strängen gebildete, den Schalen 1 und 2 entsprechende
Schalen gebildet sein können oder aber zur Erhöhung der Festigkeit der Wände diese
aus mehreren den Schalen 1 und 2 entsprechenden Schichten bestehen können, zwischen
denen Schaumstoffschichten als Füllmaterial angeordnet sind.
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P.NTENTANSPR1*C1{E: 1. Aus faserverstärkten Kunststoffschalen oder
-platten bestehender Körper oder Körperteil, insbesondere aero- oder hydrodynamischer
Trag-oder Antriebsflügel, Rumpf, Karosserie od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine trablende Schale (1, 2) oder Platte des Körpers aus nebeneinander
angeordneten und miteinander verbundenen, an sich bekannten Strängen (3) aus in
Kunststoff emgebetteten Fasern besteht, die im wesentlichen nach den Hauptbean spruchungsrichtungen
auf Zug und Druck ausgerichtet sind.