DE19727753C2 - Sandwich panel with profile core - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sandwichplatte mit Profilkern und oberer und unterer Deckschicht, insbesondere aus Fasergelegen, bei der Schubstege vorgesehen sind, und Verfahren zur Herstellung der Sandwichplatte.The invention relates to a sandwich panel with a profile core and upper and lower Cover layer, in particular made of fiber fabric, is provided in the sliding webs and method of manufacturing the sandwich panel.
Eine Sandwichplatte aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Metallpro filen ist aus der DE 195 04 601 A1 bekannt. Nach diesem Stand der Technik werden die beiden Metallprofile durch Isolierstege zur Wärmeisolierung oder auch zur Brandsicherung miteinander verbunden. Zwischen den Isolierstegen und den Metallprofilen bilden sich Kammern, die durch Wärmedämmmaterial ausgefüllt sind. Dieses Wärmedämmmaterial ist zunächst im komprimierten Zustand von einer Umhüllung eingeschlossen, die aufplatzt, wenn Wärmeeinwir kung zum Beispiel im Brandfall eintritt. Solche Maßnahmen sollen vor der Ver wendung der Metallprofile den Platzbedarf bei der Lagerhaltung und beim Transport verkleinern.A sandwich plate made of two spaced metal sheets Filen is known from DE 195 04 601 A1. According to this state of the art are the two metal profiles by insulating webs for thermal insulation or also connected to each other for fire protection. Between the insulating bars and the metal profiles form chambers through thermal insulation material are filled out. This thermal insulation material is initially compressed Condition enclosed by an envelope that bursts when exposed to heat in the event of a fire, for example. Such measures should be taken before the Ver the use of metal profiles the space required for warehousing and Reduce transport.
Solche Konzeptionen sind für den Fenster- oder Türrahmenbau, für Fassaden konstruktionen oder dergleichen möglicherweise geeignet, die gegen Brandfälle geschützt sein müssen. Schon aus Gewichtsgründen, aber auch im Hinblick auf die ganz anderen Belastungen sind sie für Fahrzeuge nicht geeignet.Such concepts are for window or door frame construction, for facades constructions or the like may be suitable against fire must be protected. For weight reasons alone, but also with regard to the completely different loads are not suitable for vehicles.
Der Anwendung von großflächigen Faserverbundstrukturen im Bereich des Flugzeug-, Schiff- und des Schienenfahrzeugbaues kommt in heutiger Zeit eine immer größere Bedeutung zu. Aufgrund der hohen Tragfähigkeit in Verbindung mit einem geringen Strukturgewicht bieten sich dabei oftmals Sandwichstruktu ren mit Profilkern in Faserverbundbauweise an. Bekannt sind dabei Bauweisen mit geraden Schubstegen, welche in einem Winkel von etwa 45° zur Deck schicht der Sandwichstruktur stehen. In der Schnittansicht ergibt sich dadurch zwischen den beiden Deckschichten, nämlich der oberen und der unteren Deck schicht, eine Zickzacklinie, bei der jeweils ein schmaler Teil parallel zu den beiden Deckschichten, abwechselnd der oberen und der unteren, verläuft, und zwischen diesen schmalen Bereichen jeweils wechselweise die in etwa 45° zu den Deckschichten angeordneten Schubstege angeordnet sind.The use of large fiber composite structures in the area of Aircraft, ship and rail vehicle construction come into existence today ever increasing importance. Due to the high load-bearing capacity with a low structural weight, sandwich structures are often offered with a fiber composite profile core. Construction methods are known with straight pegs, which are at an angle of about 45 ° to the deck layer of the sandwich structure. This results in the sectional view between the two cover layers, namely the upper and the lower deck layer, a zigzag line, each with a narrow part parallel to the two top layers, alternately the upper and the lower, runs, and between these narrow areas alternately in about 45 ° the shear bars arranged in the cover layers are arranged.
Eine solche Bauweise beinhaltet hohe Biegesteifigkeiten, jedoch ein geringes Energieaufnahmevermögen bei beispielsweise einer Impacteinwirkung auf die Deckschicht der Sandwichstruktur. Eine derartige Impacteinwirkung oder Bela stung beinhaltet, daß stoßartig eine Kraft auf die Sandwichstruktur einwirkt. Dies erfolgt durch einen sog. Penetrator.Such a design includes high bending stiffness, but a low one Energy absorption capacity, for example when impacted on the Top layer of the sandwich structure. Such impact or Bela stung means that a force acts suddenly on the sandwich structure. This takes place through a so-called penetrator.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sandwichplatte mit Profil kern zu schaffen, die eine für eine Impactbelastung beanspruchungsgerecht gebildete Struktur aufweist, wobei die Sandwichstruktur ein hohes Energieaufnahmevermögen und hohe Biegesteifigkeit aufweisen soll und aus fertigungstechnischen Gründen möglichst sich aus einer Abfolge von gleichen Querschnittsflächen ergeben soll.The invention is therefore based on the object of a sandwich panel with a profile to create a core that is suitable for an impact load has formed structure, the sandwich structure having a high Should have energy absorption capacity and high bending stiffness production-related reasons if possible from a sequence of the same Cross-sectional areas should result.
Die Aufgabe wird durch eine Sandwichplatte nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 dadurch gelöst, daß die Schubstege eine doppelt gekrümmte S-Form aufweisen. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung der Sandwichplatte gelöst, bei dem vorgeformte Modulkerne mit Fasergelegen um mantelt werden und Profilmodule bilden, die Profilmodule nebeneinander wechselweise hinsichtlich ihrer Orientierung angeordnet und zu einem Profilkern verbunden werden, die nebeneinander angeordeten Profilmodule von Deckschichten auf ihrer Ober- und Unterseite abgedeckt werden, die Faser gelege im Verbund aushärten und die Modulkerne nach dem Fertigstellen der Sandwichplatte aus den Profilmodulen entnommen werden. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.The task is carried out by a sandwich plate according to the generic term of the An Proof 1 solved in that the push bars a double curved S-shape exhibit. The task is also accomplished through a method of manufacturing the The sandwich panel is loosened, with the pre-formed module cores with fiber layers are sheathed and form profile modules, the profile modules side by side alternately arranged with respect to their orientation and to a profile core connected, the side-by-side profile modules of Cover layers are covered on their top and bottom, the fiber harden the layers together and the module cores after finishing the Sandwich plate can be removed from the profile modules. Training the invention are defined in the subclaims.
Dadurch wird eine Sandwichplatte mit Profilkern geschaffen, bei der besonders bevorzugt im mittleren Bereich der S-Form der Schubstege ein Winkel γ von etwa 45° bis etwa 135° zur Deckschicht vorgesehen ist. Die Anbindung der Schubstege selbst erfolgt bevorzugt durch eine 90°-Anbindung an die Deckschichten. Dadurch können senkrecht auf die Deckschicht auftreffende Impactbelastungen besonders gut in die Struktur eingeleitet werden. Der Winkel γ kann beliebig gewählt werden, jeweils abhängig von dem gewünschten Strukturergebnis. Im einen Falle weist die Sandwichplatte die größere Schub steifigkeit, im anderen Fall eine größere Biegesteifigkeit oder -festigkeit auf. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß die einzelnen Module des Profilkerns getrennt voneinander geformt sind. Dadurch wird nämlich eine Trennung der Gelege oder Gewebe der Profilmodule voneinander erzeugt trotz der Verbindung der einzelnen Profilmodule zum Verbund. Selbst bei Zerstörung eines Moduls bei der Impactbelastung sind die daneben angeordneten weiterhin tragfähig.This creates a sandwich panel with a profile core, in which particularly preferably an angle γ of in the central region of the S-shape of the push bars about 45 ° to about 135 ° to the top layer is provided. The connection of the Push bars themselves are preferably made by a 90 ° connection to the Top layers. This means that those striking the top layer perpendicularly Impact loads are particularly well introduced into the structure. The angle γ can be chosen arbitrarily, depending on the desired one Structural result. In one case, the sandwich panel has the greater thrust stiffness, otherwise a greater bending stiffness or strength. As It proves to be particularly advantageous that the individual modules of the profile core are formed separately from each other. This will separate the Scrim or fabric of the profile modules produced from each other despite the Connection of the individual profile modules to the network. Even if destroyed of a module in impact loading are the ones next to it sustainable.
Aufgrund der besonders bevorzugten 90°-Anbindung der Schubstege an die Deckschichten ergibt sich bei einer Impactbelastung auf der Deckschicht im Be reich der Lasteinleitung eine zusätzliche Biegeverformung in den Schubstegen. Besonders bevorzugt ist die Federsteifigkeit des Profilkerns der Sandwichplatte durch Wahl der Höhe des Profilkerns und der Anordnung der Schubstege inner halb des Profilkerns veränderbar und einstellbar. Die Federsteifigkeit ist also dimensionierbar. Dadurch tritt bei elastischer Verformung der Schubstege eine reversible lokale Verminderung der Sandwichplattendicke ein. Bei einer gerin gen Auftreffenergie des Penetrators ist dadurch ein für die Sachwichplatte als Struktur schadensfreier Stoßvorgang möglich. Bei einer höheren Auftreffenergie jedoch wird der Aufprall des Penetrators auf die Deckschicht aufgrund der ho hen Energieaufnahmefähigkeit der Sandwichplattenstruktur stark gedämpft. Der Penetrator durchschlägt daher mit geringerer Restleistung die Sachwichplatte in diesem Bereich.Due to the particularly preferred 90 ° connection of the push bars to the Cover layers result from an impact load on the cover layer in the Be an additional bending deformation in the push bars is sufficient for the load transfer. The spring stiffness of the profile core of the sandwich panel is particularly preferred by choosing the height of the profile core and the arrangement of the push bars inside half of the profile core changeable and adjustable. So the spring stiffness is dimensionable. This results in an elastic deformation of the push bars reversible local reduction in sandwich plate thickness. With one gene impact energy of the penetrator is a for the Sachwichplatte as Structure of damage-free impact process possible. With a higher impact energy however, the impact of the penetrator on the top layer is due to the ho hen energy absorption capacity of the sandwich panel structure strongly dampened. The Penetrator therefore penetrates the sandwich panel with less residual power this area.
Im Bereich der Anbindung der Schubstege an die Deckschichten kann ein jeweiliger Hohlraum zwischen den einzelnen Modulen des Profilkerns nach dem Zusammenfügen zum Verbund verbleiben. Der Fasenrolumenanteil des Hohlraums kann vorzugsweise möglichst gering sein, insbesondere im wesentlichen gegen Null streben. Alternativ hierzu erweist es sich in bestimmten Anwendungsfällen als sehr vorteilhaft, die Hohlräume, welche im Faltungsbe reich der Fasergelege des Profilmoduls verbleiben, mit einzelnen, insbesondere trockenen Fasern zu verfüllen. Beispielsweise können vorteilhaft unidirektionale Fasern verwendet werden, um Kräfte in Längsrichtung der Fasern aufnehmen zu können. Die aus fertigungstechnischen Gründen verbleibenden Hohlräume können dadurch vorteilhaft als Nutzvolumen dienen und die Deckschichten dün ner gefertigt werden.In the area of the connection of the pusher bars to the cover layers, a respective cavity between the individual modules of the profile core after the Merging to the composite remain. The bevel volume of the Cavity can preferably be as small as possible, especially in essentially strive towards zero. Alternatively, it turns out to be certain Use cases as very advantageous, the cavities in the folding area remain rich in the scrim of the profile module, with individual, in particular dry fibers. For example, unidirectional can be advantageous Fibers are used to absorb forces in the longitudinal direction of the fibers to be able to. The cavities remaining for manufacturing reasons can thus advantageously serve as usable volume and the cover layers thin ner manufactured.
Zur Herstellung der Sandwichplatte bzw. zum Formen der Profilmodule inner halb der Sandwichplatte, welche den Profilkern der Sandwichplatte bildet, sind bevorzugt Modulkerne vorgesehen. Diese weisen vorzugsweise die später zu erzeugende Form der Profilmodule auf. Besonders bevorzugt sind sie aus ei nem Material gefertigt, welches sich beim Fertigen der Profilmodule nicht mit den Fasergelegen, welche um die Modulkerne herumgelegt werden, verbindet. Sie bestehen insbesondere aus Silikon oder sind als profilierte, mit einem unter Druck stehenden Medium füllbare Foliensäcke oder Schlauchprofile gebildet. Zum Entfernen nach dem Aushärten der gefertigten Profilmodule bzw. der Sandwichplatte werden die Modulkerne vorzugsweise aus den Modulen entfernt. For the production of the sandwich panel or for forming the profile modules inside half of the sandwich panel, which forms the profile core of the sandwich panel preferably module cores provided. These preferably assign those later generating form of the profile modules. They are particularly preferably made from egg nem material that is not with the manufacture of the profile modules the fiber fabric, which are placed around the module cores. They consist in particular of silicone or are profiled, with an under Pressurized medium, fillable foil bags or tubular profiles are formed. To remove after the finished profile modules or the The sandwich cores are preferably the module cores from the modules away.
Die Fasergelege, die um die Modulkerne herumgelegt werden, weisen bevor zugt schubsteife, zugsteife, drucksteife und/oder auch akustisch dämpfende Gelegelagen auf, also Gelegelagen mit ±45°-, mit 0°-, mit 90°- und/oder mit ±30°-Orientierung des Gewebes. Als besonders vorteilhaft erweist es sich hierbei, daß nebeneinander Profilmodule mit unterschiedlichen Gelegelagen- Orientierungen und somit Eigenschaften angeordnet werden können. Dadurch können innerhalb der monolithischen Struktur der Sandwichplatte an beliebigen Stellen die unterschiedlichsten Aufgaben erfüllt werden.The fiber fabrics that are laid around the module cores are showing up pulls shear-resistant, tension-resistant, compression-resistant and / or acoustically damping Non-woven layers on, i.e. non-woven layers with ± 45 ° -, with 0 ° -, with 90 ° - and / or with ± 30 ° orientation of the tissue. It proves to be particularly advantageous here that side by side profile modules with different Orientations and thus properties can be arranged. Thereby can be attached to any within the monolithic structure of the sandwich panel Make the most varied of tasks.
Als Material für die Fasergelege werden vorzugsweise ein kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK) oder ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) oder aber Aramidfasern verwendet.A carbon fiber reinforced material is preferably used as the material for the fiber fabric Plastic (CFK) or a glass fiber reinforced plastic (GFK) or Aramid fibers used.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbei spiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Diese zeigen in:In order to explain the invention in greater detail, an embodiment is described below game of the invention explained with reference to the drawings. These show in:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sand wichplatte, Fig. 1 more plate is a perspective view of a sand according to the invention,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Sandwichplatte gemäß Fig. 1 und Fig. 2 is a side view of the sandwich panel shown in FIG. 1 and
Fig. 3 eine Detailansicht des in Fig. 2 gekennzeichneten Details X. Fig. 3 is a detail view of the detail indicated in Fig. 2 X.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sand wichplatte 1. Die Sandwichplatte 1 weist eine obere Deckschicht 2 und eine untere Deckschicht 3 auf. Zwischen diesen beiden Deckschichten 2, 3 ist ein Profilkern angeordnet. Der Profilkern 10 weist einzelne Profilmodule 11 auf. Fig. 1 shows a perspective view of a sand wichplatte 1 according to the invention. The sandwich panel 1 has an upper cover layer 2 and a lower cover layer 3 . A profile core is arranged between these two cover layers 2 , 3 . The profile core 10 has individual profile modules 11 .
Die Profilmodule 11 sind aus doppelt gekrümmten S-förmigen Schubstegen 20 aufgebaut. Zudem weisen sie jeweils ein oberes deckschichtparalleles Modulteil 12 und ein unteres deckschichtparalleles Modulteil 13 auf. Die einzelnen Profil module 11 des Profilkerns 10 sind nebeneinander, aneinander anliegend mit jeweils wechselnder Orientierung zwischen den beiden Deckschichten 2, 3 angeordnet. Die Module sind insofern getrennt voneinander, als jedes für sich selbständig geformt ist. Dadurch kann keine Übertragung von Längskräften zwischen den einzelnen Modulen erfolgen. Dies erweist sich dabei als vorteilhaft, wenn ein Modul zerstört wird. Die daneben angeordneten Module sind dann trotzdem noch wirksam.The profile modules 11 are constructed from double-curved S-shaped sliding webs 20 . In addition, they each have an upper cover layer-parallel module part 12 and a lower cover layer-parallel module part 13 . The individual profile modules 11 of the profile core 10 are arranged side by side, abutting one another with alternating orientations between the two cover layers 2 , 3 . The modules are separate from each other in that each one is shaped independently. As a result, longitudinal forces cannot be transmitted between the individual modules. This proves to be advantageous if a module is destroyed. The modules next to it are still effective.
Im Bereich der aneinanderstoßenden Profilmodule 11 und der jeweiligen an den deckschichtparallelen Modulteilen der Module anliegenden Deckschicht verbleibt aus fertigungstechnischen Gründen zumeist ein Hohlraum. Der Hohlraum 30 wird durch das Benetzen der Sandwichstruktur mit Kunstharz ebenfalls verfüllt, jedoch ist Kunstharz aufgrund seiner Sprödigkeit nicht zum Weiterleiten von Kräften geeignet, da es leicht bricht. Der in dem Hohlraum 30 enthaltene Faservolumenanteil ist bei dieser Variante recht gering und strebt im wesentlichen gegen Null. Alternativ können in den Hohlraum aber trockene Fasern, insbesondere unidirektionale Fasern eingelegt sein, die zur Kräfteüber tragung in Längsrichtung besonders geeignet sind.In the area of the abutting profile modules 11 and the respective cover layer lying against the module parts of the modules that are parallel to the cover layer, a cavity usually remains for manufacturing reasons. The cavity 30 is also filled by wetting the sandwich structure with synthetic resin, but synthetic resin is not suitable for transmitting forces because of its brittleness, since it breaks easily. The fiber volume fraction contained in the cavity 30 is quite low in this variant and essentially tends towards zero. Alternatively, dry fibers, in particular unidirectional fibers, can be inserted into the cavity, which are particularly suitable for transmitting forces in the longitudinal direction.
In Fig. 1 ist der Belastungsfall einer Impactbelastung, also einer stoßweisen Belastung durch einen Penetrator, durch einen Pfeil 4 angedeutet, der die Richtung der Auftreffenergie des Penetrators angibt. In dem dargestellten Falle würde die Krafteinleitung in Pfeilrichtung zu einer Biegeverformung zunächst in der oberen Deckschicht 2, dann in dem darunter angeordneten deckschicht parallelen Modulteil 12 und durch Kraftweiterleitung in den S-förmig doppelt ge krümmten Schubstegen 20 eine Biegeverformung erzeugen. Die Höhe des Profilkerns 10 und damit der Sandwichplatte 1 wird in einem solchen Bela stungsfalle lokal vermindert, da die Schubstege 20 sich elastisch verformen. Bei geringer Auftreffenergie wird die elastische Verformung der Schubstege 20 rückgängig gemacht, sobald keine Lasteinleitung mehr auftritt. Bei einer hohen Auftreffenergie werden zwar zunächst die Schubstege 20 elastisch verformt, wodurch eine Dämpfung des Aufpralls des Penetrators stattfindet. Die Sand wichplatte nimmt also Arbeit auf. Bei hoher Auftreffenergie jedoch ist es so, daß weder die obere Deckschicht 2 noch das darunter angeordnete deckschicht parallele Modulteil 12 von der materialtechnischen Seite her dem aufprallenden Penetrator standhalten können. Sie werden daher durchschlagen. In Abhängig keit von der Höhe der Auftreffenergie werden anschließend auch das untere deckschichtparallele Modulteil 13 und die untere Deckschicht 3 durchstoßen.In Fig. 1, the case of an impact load, that is an intermittent load by a penetrator, is indicated by an arrow 4 , which indicates the direction of the impact energy of the penetrator. In the illustrated case, the application of force in the direction of the arrow to a bending deformation would first produce a bending deformation in the upper cover layer 2 , then in the cover layer parallel to the cover module part 12 and by force transmission in the S-shaped double webs 20 . The height of the profile core 10 and thus the sandwich panel 1 is locally reduced in such a loading case, since the push bars 20 deform elastically. If the impact energy is low, the elastic deformation of the push bars 20 is reversed as soon as the load is no longer applied. If the impact energy is high, the thrust webs 20 are first deformed elastically, as a result of which the impact of the penetrator is damped. So the sandwich plate takes up work. In the case of high impact energy, however, it is the case that neither the top cover layer 2 nor the cover layer arranged parallel to it underneath parallel module part 12 can withstand the impacting penetrator from the material technology side. You will therefore break through. Depending on the speed of the impact energy, the lower cover layer-parallel module part 13 and the lower cover layer 3 are then pierced.
Diese Schädigung der Sandwichplatte 1 tritt jedoch nur in dem kleinen Bereich auf, der von dem Penetrator durchstoßen wurde. Der um diesen Bereich herum angeordnete schadensfreie Bereich weist weiterhin die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Struktur der Sandwichplatte 1 auf.This damage to the sandwich panel 1 , however, only occurs in the small area that was penetrated by the penetrator. The damage-free area arranged around this area also has the advantageous properties of the structure of the sandwich panel 1 according to the invention.
In Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Sandwichplatte 1 gemäß Fig. 1 darge stellt. In das mittlere Profilmodul 11 ist dabei ein Modulkern 15 eingefügt. Ein solcher Modulkern 15 wird zur Herstellung der Profilmodule verwendet. Der Mo dulkern 15 weist daher eine solche äußere Form auf, welche später das Profil modul 11 aufweisen soll. In Fig. 2 is a side view of the sandwich plate 1 1 is shown in FIG. Darge provides. A module core 15 is inserted into the middle profile module 11 . Such a module core 15 is used to manufacture the profile modules. The Mo module core 15 therefore has such an external shape, which the module 11 is later to have.
Die Herstellung des Profilmodules 11 erfolgt dadurch, daß der entsprechend geformte Modulkern mit beispielsweise Fasergelegen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder auch aus Aramidfasern ummantelt wird. Die mehrschichtigen Fasergelege oder einschichtigen Gewebe sind als trockene Fasern vorgesehen. Eine Benetzung mit Harz zum Verbinden der einzelnen Profilmodule 11 untereinander und mit den Deckschichten 2, 3 erfolgt nach dem vollständigen Zusammenfügen zum Verbund. Alternativ hierzu können auch Prepregs verwendet werden, die als harzgetränkte Fasergelege vorgesehen sind und in entsprechenden Vorrichtungen anschließend, den Modulkern ummantelnd, aushärten, wiederum vorzugsweise als vollständiger Verbund.The production of the profile module 11 takes place in that the correspondingly shaped module core is encased with, for example, fiber scrims made of carbon fiber reinforced plastic, glass fiber reinforced plastic or also of aramid fibers. The multi-layer fiber fabrics or single-layer fabrics are provided as dry fibers. Wetting with resin to connect the individual profile modules 11 to one another and to the cover layers 2 , 3 takes place after the assembly is complete. As an alternative to this, prepregs can also be used, which are provided as resin-impregnated fiber fabrics and then harden in corresponding devices, encasing the module core, again preferably as a complete composite.
Die einzelnen Profilmodule 11 werden zunächst nebeneinander, jeweils wechselweise hinsichtlich ihrer Orientierung, zum Profilkern angeordnet. Anschließend werden sie durch die beiden Deckschichten, nämlich die obere und die untere Deckschicht, abgedeckt.The individual profile modules 11 are first arranged side by side, alternately with respect to their orientation, to the profile core. Then they are covered by the two cover layers, namely the upper and the lower cover layer.
Nach dem vollständigen Fertigen und Aushärten der Sandwichplatte mit Profilkern und Deckschichten können dann die Modulkerne aus den Profilmodulen entnommen werden. Vorzugsweise sind deswegen die Modulkerne aus einem Material gefertigt, welches sich beim Fertigen der Profilmodule nicht mit den Fasergelegen verbindet. Beispielsweise sind sie daher aus Silikon gefertigt oder als profilierte, expandierbare Foliensäcke oder Schlauchprofile. Vorzugsweise werden die letzteren durch ein Gas expandiert.After the sandwich panel has been completely finished and hardened with The profile core and cover layers can then be made from the module cores Profile modules are removed. That is why they are preferred Module cores made of a material that is used in the manufacture of Profile modules do not connect to the fiber fabrics. For example, they are therefore made of silicone or as profiled, expandable film bags or Hose profiles. The latter are preferably expanded by a gas.
Die Modulkerne können dann nach dem Entformen, also Entfernen aus der Sandwichplatte, erneut für die nächste Fertigung einer Sandwichplatte verwendet werden. Abhängig von der Baugröße der Sandwichplatte kann es zweckmäßig sein, die Schlauchprofile nach dem Aushärten der Profilmodule etc. in diesen zu belassen, da sie beim Entfernen aufgrund ihrer dünnen Außenhaut zerstört und daher sowieso nicht wiederverwendet werden können.The module cores can then be removed from the mold Sandwich panel, again for the next sandwich panel production be used. Depending on the size of the sandwich panel, it can be expedient, the tube profiles after curing of the profile modules etc. to be left in these as they are removed due to their thin outer skin destroyed and therefore cannot be reused anyway.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weisen die doppelt gekrümmten S-förmigen Schub stege 20 ein mittleres gerades Teilstück 21 auf, welches in einem Winkel α zu den deckschichtparallelen Modulteilen 12, 13 bzw. zu den Deckschichten 2, 3 angeordnet ist. Vorzugsweise beträgt der Winkel etwa α = 45°. Der Winkel von α = 45° ist eben gerade besonders geeignet zur Aufnahme von Schubkräften. Anstelle eines Winkels von α = 45° kann anwendungsspezifisch auch ein Winkel von α = 0° oder ein dazwischen liegender Winkel α vorgesehen sein. Der Winkel α kann sogar Werte unter 0° annehmen, beispielsweise einen Wert α = -45°. Die Federelastizität der Platte nimmt dabei zu, ihre Gesamtsteifigkeit jedoch ab.As can be seen from FIG. 2, the double-curved S-shaped sliding webs 20 have a middle, straight section 21 , which is arranged at an angle α to the module parts 12 , 13 parallel to the cover layer or to the cover layers 2 , 3 . The angle is preferably approximately α = 45 °. The angle of α = 45 ° is just particularly suitable for absorbing shear forces. Instead of an angle of .alpha. = 45.degree., An angle of .alpha. = 0.degree. Or an angle .alpha. The angle α can even assume values below 0 °, for example a value α = -45 °. The elasticity of the plate increases, but its overall rigidity decreases.
Da die beiden benachbarten Profilmodule parallel zueinander angeordnete Schubstege aufweisen, können keine Verwindungen oder gegenseitiges Reiben der aneinandergrenzenden geraden Teilstücke 21 auftreten. Darüberhinaus sind die aneinandergrenzenden Schubstege durch Harz oder ein geeignetes anderes Material miteinander verbunden.Since the two adjacent profile modules have thrust bars arranged parallel to one another, no twisting or mutual rubbing of the adjacent straight sections 21 can occur. In addition, the adjoining pushrods are connected by resin or a suitable other material.
Die doppelt gekrümmte S-Form der Schubstege 20 ist besser aus der Detailan sicht des Details X gemäß Fig. 2 in Fig. 3 zu erkennen. Die jeweiligen deck schichtparallelen Modulteile 13 sind in einem Winkel β von der Deckschicht 3 nach oben hin abgebogen. Der Winkel β ist vorzugsweise etwa ein 90°-Winkel. Dadurch wird eine optimale Kraftaufnahme der senkrecht auf die Deckschichten auftreffenden Impactbelastung ermöglicht.The double-curved S-shape of the sliding webs 20 can be seen better from the detail view of the detail X according to FIG. 2 in FIG. 3. The respective cover layer-parallel module parts 13 are bent upwards at an angle β from the cover layer 3 . The angle β is preferably approximately a 90 ° angle. This enables an optimal force absorption of the impact load impinging vertically on the cover layers.
Dieses 90°-Anbindungsteilstück 22 der Schubstege 20 weist eine verhältnis mäßig geringe Abmessung auf, beispielsweise ist dieser Bereich mit 1,5 mm dimensioniert, bei einer Fasergelegedicke des Schubsteges von ebenfalls 1,5 mm. Es kann aber auch sehr viel länger sein, insbesondere, wenn der Winkel α (gemäß Fig. 2) nicht 45° beträgt.This 90 ° connection section 22 of the push bars 20 has a relatively moderately small dimension, for example this area is dimensioned with 1.5 mm, with a fiber fabric thickness of the push bar of also 1.5 mm. However, it can also be much longer, especially if the angle α (according to FIG. 2) is not 45 °.
Das 90°-Anbindungsteilstück 22 knickt in einem Winkel γ in das gerade Teilstück 21 des Schubsteges 20 ab. Dieser Winkel γ beträgt vorzugsweise etwa 45°. Wie bereits oben erwähnt, ist dies der optimale Winkel zur Aufnahme von Schubkräften. Die durch die Impactbelastung auf die Sandwichstruktur auftreffende Schubkraftkomponente wird dadurch optimal weitergeleitet innerhalb der Struktur. Da bei einer 90°-Anbindung des Teilstücks 22 der Schubstege 20 der Winkel γ dem Winkel α entspricht, gilt für ihn das für α Gesagte, wobei γ Werte von 0° bis 90° und über 90°, beispielsweise einen Wert von 135° annehmen kann.The 90 ° connection section 22 bends at an angle γ into the straight section 21 of the sliding web 20 . This angle γ is preferably approximately 45 °. As mentioned above, this is the optimal angle for absorbing shear forces. The shear force component impinging on the sandwich structure due to the impact load is thereby optimally transmitted within the structure. Since the angle γ corresponds to the angle α in the case of a 90 ° connection of the section 22 of the push bars 20 , the same applies to what has been said for α, with γ assuming values from 0 ° to 90 ° and over 90 °, for example a value of 135 ° can.
Das gerade Teilstück 21 knickt in ein weiteres 90°-Teilstück 22 ab unter einem Winkel γ, hier von etwa 45°. Auch das 90°-Teilstück 22 knickt wiederum in einem Winkel β, nämlich einem 90°-Winkel, in das obere deckschichtparallele Modulteil 12 ab.The straight section 21 bends into a further 90 ° section 22 at an angle γ, here of approximately 45 °. The 90 ° section 22 also bends in turn at an angle β, namely a 90 ° angle, into the upper module part 12 parallel to the cover layer.
Die Kraftweiterleitung innerhalb des Profilmodules geschieht dadurch in optima ler Weise. Durch den Lagenaufbau der Fasergelege der Profilmodule wird die ser optimale geometrische Aufbau der Schubstege noch weiter verbessert. Es sind daher vorzugsweise +/-45°-Schichten und ebenfalls 0°- und 90°-Schichten vorzugsweise auch ±30°-Schichten vorgesehen. Die Schichten mit einer ±45°- Orientierung sind schubsteif; zug- und drucksteife Gelegelagen weisen entsprechend die 0°- bzw. 90°-Orientierung der Schicht auf; die Schichten mit einer ±30°-Orientierung können beispielsweise Schallwellen mechanisch dämpfen, stellen also eine akustische Dämpfungsmöglichkeit dar. Die einzelnen Lagen der Gelege weisen vorteilhaft unterschiedliche Orientierungen auf. Beispielsweise ist im Kern eine ±30°-Orientierung, darüber eine ±45°-Orien tierung und außen eine 0°- bzw. 90°-Orientierung vorgesehen. Die Zusammen stellung kann von Profilmodul zu Profilmodul noch variiert werden, wodurch dann auch dort verschiedene Orientierungen nebeneinanderliegen.The power transmission within the profile module is done in optima way. The layer structure of the fiber structure of the profile modules means that This optimal geometrical structure of the push bars was further improved. It are therefore preferably +/- 45 ° layers and also 0 ° and 90 ° layers preferably also provided ± 30 ° layers. The layers with a ± 45 ° - Orientation is rigid; tensile and compression-resistant fabric layers accordingly the 0 ° or 90 ° orientation of the layer; the layers with A ± 30 ° orientation can, for example, mechanically sound waves dampen, therefore represent an acoustic damping possibility. The individual Layers of the scrims advantageously have different orientations. For example, there is a ± 30 ° orientation at the core and a ± 45 ° orientation above and 0 ° or 90 ° orientation provided on the outside. The together position can still be varied from profile module to profile module, whereby then there are different orientations next to each other.
Eine solche Sandwichplatte kann beispielsweise eine Gesamthöhe von 50 mm aufweisen, wobei beide Deckschichten zusammen lediglich 3 mm stark sind. Die innere Höhe der Profilmodule beträgt dann beispielsweise 44 mm. Die Breite eines Gesamtmodules kann zu 72 mm gewählt werden, wobei die, in Fig. 2 oben dargestellte, schmalere deckschichtparallele Modulteilbreite 40 mm beträgt. Von der Mitte eines Profilmodules aus gerechnet würde der Abstand des Schnittpunkts einer gedachten Linie, die den Verlauf der geraden Teilstücke 21 wiedergibt mit der Grenzlinie der aufeinanderliegenden Deckschicht und des deckschichtparallelen Modulteiles 12,5 mm betragen. Diese Linie ist in Fig. 2 zum Einzeichnen des Winkels α dargestellt. Der Schnittpunkt ist mit S bezeichnet. Werden in den Hohlräumen 30 unidirektionale Fasern vorgesehen, kann die Dicke der Deckschichten noch vermindert werden auf beispielsweise einen Wert von 0,2 mm je Schicht. Such a sandwich panel can have an overall height of 50 mm, for example, the two cover layers together being only 3 mm thick. The inner height of the profile modules is then, for example, 44 mm. The width of an overall module can be selected to be 72 mm, the narrower module part width parallel to the cover layer parallel to the layer shown in FIG. 2 being 40 mm. Calculated from the center of a profile module, the distance of the intersection of an imaginary line that reproduces the course of the straight sections 21 with the boundary line of the superimposed cover layer and the cover part parallel to the cover part would be 12.5 mm. This line is shown in Fig. 2 for plotting the angle α. The intersection is denoted by S. If 30 unidirectional fibers are provided in the cavities, the thickness of the cover layers can be reduced further, for example to a value of 0.2 mm per layer.
11
Sandwichplatte
Sandwich plate
22nd
obere Deckschicht
upper cover layer
33rd
untere Deckschicht
lower cover layer
44
Pfeil (Richtung der Auftreffenergie)
Arrow (direction of impact energy)
1010th
Profilkern
Profile core
1111
Profilmodul
Profile module
1212th
deckschichtparalleles Modulteil, oben
Module part parallel to the cover layer, above
1313
deckschichtparalleles Modulteil, unten
Module part parallel to the cover layer, below
1515
Modulkern
Module core
2020th
Schubsteg
Pusher
2121
gerades Teilstück
straight section
2222
90°-Anbindungsteilstück
90 ° connecting section
3030th
Hohlraum
X Detail
S Schnittpunkt
α Winkel
β Winkel
γ Winkel
cavity
X detail
S intersection
α angle
β angle
γ angle
Claims (15)
daß vorgeformte Modulkerne (15) mit Fasergelegen ummantelt werden und Profilmodule (11) bilden,
daß die Profilmodule (11) nebeneinander wechselweise hinsichtlich ihrer Ori entierung angeordnet und zu einem Profilkern (10) verbunden werden,
daß die nebeneinander angeordneten Profilmodule (11) von Deckschichten (2, 3) auf ihrer Ober- und Unterseite abgedeckt werden,
daß die Fasergelege im Verbund aushärten, und
daß die Modulkerne (15) nach dem Fertigstellen der Sandwichplatte (1) aus den Profilmodulen (11) entnommen werden.13. A method for producing a sandwich panel according to one of claims 1 to 12, characterized in that
that preformed module cores ( 15 ) are covered with fiber layers and form profile modules ( 11 ),
that the profile modules ( 11 ) are arranged side by side alternately with respect to their orientation and connected to form a profile core ( 10 ),
that the side-by-side profile modules ( 11 ) are covered by cover layers ( 2 , 3 ) on their top and bottom sides,
that the fiber fabrics harden in the composite, and
that the module cores ( 15 ) are removed from the profile modules ( 11 ) after the completion of the sandwich panel ( 1 ).
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