DE1045810B - Aus faserverstaerkten Kunststoffschalen oder -platten bestehender Koerper, insbesondere Trag- oder Antriebsfluegel, und Verfahren und Werkzeug zu seiner Herstellung - Google Patents

Aus faserverstaerkten Kunststoffschalen oder -platten bestehender Koerper, insbesondere Trag- oder Antriebsfluegel, und Verfahren und Werkzeug zu seiner Herstellung

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DE1045810B
DE1045810B DEA27172A DEA0027172A DE1045810B DE 1045810 B DE1045810 B DE 1045810B DE A27172 A DEA27172 A DE A27172A DE A0027172 A DEA0027172 A DE A0027172A DE 1045810 B DE1045810 B DE 1045810B
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plastic
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Dr-Ing Ulrich Huetter
Eugen Haenle
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Allgaier Werke GmbH and Co KG
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Allgaier Werke GmbH and Co KG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64C2027/4736Rotor blades substantially made from particular materials from composite materials

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zum Abstützen der tragenden Schale oder Platte kann der Hohlraum des aus dieser Schale oder Platte gebildeten Körpers mit einem Schaumstoff ausgefüllt sein.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wegen ihrer großen Zugfestigkeit sind Glasfasern zu bevorzugen. Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich jedoch auch mit Kunststoff- oder Naturfasersträngen durchführen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. 2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Schale (1, 2) oder Platte aus mehreren it beieinanderliegen den Strangschichten zusammengesetzt ist, wobei die Fasern in den verschiedenen Schichten verschieden ausgerichtet sind.
    3. Körper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Oberfläcibe der tragenden Schale (1, 2) oder Platte mit einer an sich bekannten, ein Fasergewebe enthaltenden Schicht (5) verbunden ist.
    4. Körper nach Ansprüchen 1 his 3, gekemazeichnet durch Anschlußaugen (13), die aus schlaufenförmig gebogenen Fasersträngen (3) der tragenden Schale oder Platte bestehen.
    5. Körper nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schlaufen (13) innerhalb der Schalen- oder Plattenfläche liegen.
    6. Körper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufen (13) flanschartig (12) aus der Schalen- oder Plattenfläche herausgebogen sind.
    7. Körper nach Ansprüchen 4 bis 6, gekennzeichnet durch Bandagen im Bereich der Anschluß augen, die aus vorzugsweise senkrecht zur Faserrichtung in der tragenden Schale oder Platte verlaufenden, miteinander und mit der Schale oder Platte verbundenen Fasersträngen bestehen.
    8. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein vorzugsweise metallisches Anschlußstück (14, 15), das einen mit Rillen (16) versehenen Anschluß teil (15) aufweist, und einen entsprechend diesen Rillen geformten Teil (17) einer tragenden Schale (1, 2), der durch aus Fasersträngen gebildeten Bandagen (18) an dem Anschlußteil (17) festgehalten ist.
    9. Körper nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sein Hohlraum mit einem Schaumstoff (6) ausgefüllt ist.
    10. Verfahren zum Herstellen eines Körpers nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet. daß auf Formflächen (21) Faserstränge (3), die aus in einem noch plastischen polymerisierbaren Kunststoffharz eingebetteten Fasern, vorzugs -weise Glasfasern, bestehen, nebenetinandergelegt werden und daß dann das Kunststoffharz polymerisiert wird, so daß die sich beim Polymerisieren verbindenden Faserstränge (3) eine Schale (1, 2) oder Platte bilden.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die vorzugsweise im Querschnitt (30) kreisrunden Stränge (3) auf der Formfläche (21) mit Hilfe von geeigneten Werkzeugen (32) zu einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt (31) einer solchen Breite (b) zusammengedrückt werden, daß an jeder Stelle der Schale (1, 2) oder Platte die erforderliche Wandstärke (lot) erreicht wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einhalten der vorgesehenen Wandstärke (lt) die zugehörigen. Strangbreiten (6) vor dem Auflegen der Stränge (3) durch Linien (40) auf der Formfläche (21) markiert werden und daß dann jeder Strang (3) entlang dieser Linien (40) auf die Formfläche (21) aufgelegt und so lange gedrückt wird, bis seine Seitenkanten sich mit den Markierungslinien (40) decken.
    13. Verfahren nach Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (3), ausgehend etwa von einem Mittelstreifen der Form- fläche (21), nach beiden Seiten einzeln aufgelegt und eingestrichen werden.
    14. Verfahren nach Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auflegen der Stränge (3) auf die Forrnfläche (21) ein in das noch plastische Kunstharz eingebettetes Fasergewebe (5) aufgelegt wird, das sich beim Polymerisieren mit den Strängen (3) verbindet.
    15. Verfahren nach Ansprüchen 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf die durch die nebeneinandergelegten Stränge (3) gebildete Schalen- oder Plattenoberfläche ein in plastisches Kunstharz eingebettetes Fasergewebe (5) aufgelegt wird, das sich beim Polymerimeren mit den Strängen (3) verbindet.
    16. Verfahren nach Ansprüchen 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfläche entsprechend derjenigen Oberfläche der Schale (1, 2) oder Platte geformt ist, an deren Formtreue und Oberflächengüte die höheren Ansprüche gestellt werden.
    17. Verfahren nach Ansprüchen 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Formfläche (21) vor dem Einlegen der faserverstärkten Kunststoffschichten mit Trennmitteln versehen wird.
    18. Verfahren nach Ansprüchen 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfläche (21) während des Einlegens der faserverstärkten Schichten (3, 5) gekühlt und anschli,eßend daran zum Beschleunigen der Polymerisation erwärmt wird.
    19. Verfahren nach Ansprüchen 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (9, 11) der den Körper bildenden Schalen (1, 2) unter Zwischenlegung von mit einem als Klebstoff dienenden polymerisierbaren Kunststoffharz gehärteten, entsprechend geformten Fasersträngen (8) miteinander verklebt werden.
    20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (9, 11) einer Schale (1,2) Teile einer Fläche sind, die aus zu einer Schalenachse senkrechten Geraden gebildet ist. daß der Hohlraum der Schalen mit einem mit einem polymerisierbaren Harz benetzten Schaumstoff gefüllt und dann der Schaumstoff mittels eines längs der Bildenden der Randfläche (9, 11) verlaufenden Lineals abgestrichen wird, so daß die Schale einen gefüllten, durch die Randfläche (9, 11) begrenzten Körperteil bildet, und daß nach Auspolymerisierung des Kunststoffharzes mindestens zwei entsprechende Körperteile mit den Randflächen zusammengeleimt werden.
    21. Verfahren nach Ansprüchen 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenleimen der durch die Schalen gebildeten gefüllten Körperteile im Bereich der Schaumstoffüllung (6) ein mit einem als Klebstoff dienenden polymeri sierbaren Kunststoffharz getränkter Lappen (7) aus elastischem Schaumstoff als Zwischenschicht verwendet wird.
    22. Werkzeug zum Durchführen des Verfahrens nach Ansprüchen 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zange (32) mit im wesentlichen parallel zur Drehachse (34) der Zangenhebel (33) gerichteten, die Zangenbacken bildenden Bolzen (35) versehen ist.
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