DE19817959C1 - Leichtbauelement mit Hohlkugeln - Google Patents

Leichtbauelement mit Hohlkugeln

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Description

Die Erfindung betrifft ein Leichtbauelement nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Leichtbauelemente sind aus der Praxis viel­ fach bekannt. So ist es bekannt, Flächenelemente aus Holz, Pappe oder dergleichen mit Platten aus geschäumtem Polystyrol zu ver­ stärken, so daß ein vergleichsweise leichtgewichtiges und druckfestes Bauelement geschaffen wird, wobei es insbeson­ dere bekannt ist, dieses Element sandwichartig mit zwei äuße­ ren Holz- oder Pappflächen zu versehen, bei denen die Polysty­ rolplatte eine Zwischenschicht bildet.
Ähnliche sandwichartigen Leichtbauelemente unter der Verwen­ dung anderer Werkstoffe sind ebenfalls aus der Praxis in vielfäl­ tigen Abwandlungen bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Leichtbauelement zu schaffen, welches bei einem möglichst ge­ ringen Gewicht besonders hohe Festigkeitswerte aufweist.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Leichtbauelement mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, als leichtgewich­ tige Füllung eine Kugelpackung zu verwenden, wobei die ein­ zelnen Kugeln als metallische Hohlkugeln ausgestaltet sind. Aufgrund der Verwendung von Metall und aufgrund der Kugel­ form weist diese Füllung eine hohe Druckfestigkeit auf. Da die Kugeln als Hohlkugeln ausgestaltet sind, weisen sie ein sehr geringes Gewicht auf.
In der Praxis können derartige Hohlkugeln beispielsweise her­ gestellt werden, indem Kügelchen aus geschäumtem Polystyrol mit Metall, beispielsweise mit Stahlpulver, beschichtet werden. Bei entsprechenden Temperaturen versintert das Stahlpulver und bildet eine stabile Hohlkugel, wobei unter den herrschenden Temperaturen gleichzeitig die innere Styroporkugel verdampft.
Die Hohlkugeln können mit Kunststoff beschichtet sein, so daß ein Korrosionsschutz gegeben ist. Bei noch nicht ausgehärtetem Kunststoff bilden die Kugeln zunächst wie ein "Kugelbrei" eine insgesamt verformbare Masse, die sich äußeren Konturen an­ passen läßt, wobei später die Kugeln miteinander verkleben, so daß die gesamte Masse erstarrt und ihre Festigkeit erhält.
Die Verwendung von Kugeln mit unterschiedlichen äußeren Durchmessern ermöglicht die Minimierung des freien Porenvo­ lumens der Kugelpackung und eine Beeinflussung der mechani­ schen Eigenschaften, zum Beispiel der Druckfestigkeit.
Das erfindungsgemäße Bauelement kann beispielsweise als Sandwichplatte ausgestaltet sein, wobei die aus Hohlkugeln bestehende Füllung zwischen zwei Deckplatten aus Carbon oder aus Aluminium oder ähnlichen hochbelastbaren leichtge­ wichtigen Werkstoffen angeordnet sein kann.
Abweichend von einer Ausgestaltung als Platte können leicht­ gewichtige Formkörper geschaffen werden, bei denen eine einen Hohlraum aufweisende äußere Oberfläche mit dem "Kugelbrei" gefüllt ist. Flügel für Windkraftanlagen können auf diese Weise hergestellt sein. Derartige, die Kugeln um­ schließende Oberflächen können rein beispielhaft durch glas­ faserverstärkte Kunststoffe gebildet werden.
Die Hohlkugeln können mit einem Kleber auf Kunststoffbasis miteinander verbunden werden, beispielsweise auf Polyurethan- oder Polyesterbasis, durch Epoxykleber oder durch PMMA.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich­ nung im folgenden näher erläutert.
Dabei ist ein Leichtbauelement ausschnittsweise dargestellt, wobei dieses Leichtbauelement als Sandwichplatte 1 ausgestal­ tet ist.
Die Sandwichplatte 1 weist zwei äußere Oberflächenschichten 2 auf, zwischen denen eine Füllung 3 angeordnet ist.
Die Oberflächenschichten 2 können aus faserverstärkten Kunststoffen, zum Beispiel auf Carbonbasis, oder aus leichtgewichtigem Metall, wie Aluminium, Titan oder dergleichen, bestehen.
Die Füllung 3 besteht aus einer Vielzahl miteinander verklebter metallischer Hohlkugeln 4, wobei die Hohlkugeln 4 zunächst mit einem flüssigen Bindemittel beschichtet werden, welches gleich­ zeitig auch einen Korrosionsschutz für die Hohlkugeln 4 darstellt und welches beim Aushärten für einen festen Verbund der Hohl­ kugeln 4 Sorge trägt.
Das in der Zeichnung dargestellte Leichtbauelement kann bei­ spielsweise im Flugzeug-, Schiffs- und Fahrzeugbau eingesetzt werden oder im Bereich der Schalldämmung, beispielsweise als schalldämmende Maschinen-Verkleidungsplatte.

Claims (7)

1. Leichtbauelement, mit wenigstens einer äußeren Oberflä­ chenschicht, und mit einer Füllung, die ein geringes spezi­ fisches Gewicht und eine vergleichsweise hohe strukturelle Festigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (3) aus metallischen Hohlkugeln (4) gebildet ist, die fest miteinander verbunden sind.
2. Leichtbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Füllung (3) Hohlkugeln (4) unterschiedlicher Außendurchmesser aufweist.
3. Leichtbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberflächen (2) aus Aluminium­ blechen gebildet sind.
4. Leichtbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberflächen (2) durch Carbon­ platten gebildet sind.
5. Leichtbauelement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkugeln (4) mit einem auf Kunststoffbasis formulierten Klebstoff mitein­ ander verklebt sind.
6. Leichtbauelement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element als Sandwich-Platte (1) ausgestaltet ist, wobei die Hohlkugeln (4) zwischen zwei parallelen Oberflächenschichten (2) an­ geordnet sind.
7. Leichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Element als Formkörper ausgestaltet ist, bei dem die Hohlkugeln (4) innerhalb einer die Hohlkugeln (4) umgebenden äußeren Oberflächen­ schicht (2) angeordnet sind.
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