DE3246803A1 - Verfahren zum herstellen von bauteilen aus lagen von faserverstaerktem kunststoff - Google Patents

Verfahren zum herstellen von bauteilen aus lagen von faserverstaerktem kunststoff

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Description

9-315
Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus
lagen von faserverstärktem Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus vorimprägnierten Lagen von faserverstärktem Kunststoff,vorzugsw. Prepreglagen, die anschließend unter Druck verpreßt und ausgehärtet werden.
Bei Versuchen mit derartig hergestellten Bauteilen wurde immer wieder festgestellt, daß in Abhängigkeit von d£r Bauteilform und dem Lagenaufbau die in Prinzipversuchen ermittelten Festigkeitswerte nicht erreicht werden. Die Ursachen dafür sind Spannungskonzentrationen an Steifigkeitssprüngen und unter Belastung auftretende Quer-Schrumpfungen, die von der vorhandenen interlaminaren Schälfestigkeit und Querzugfestigkeit nicht mehr aufgenommen werden können. Das führt zum vorzeitigen Ablösen oder Abplatzen bzw. zur Delamination im Lagenaufbau. Man hat bereits versucht, diesem dadurch entgegenzuwirken, daß an gefährdeten Stellen Überlappungen angebracht werden oder daß man aus mehreren Einzelteilen bestehende Bauteile bereits als Prepregteile miteinander verklebt und gemeinsam aushärtet. Allen diesen Bestrebungen ist jedoch durch die Festigkeit des Harzverbundes zwischen den Lagen eine Grenze gesetzt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für ein Verfahren der eingangs genannten Art die Querzugfestigkeit bei hohen Schälbeanspruchungen auch über die Festigkeit des Harzverbundes hinaus zu vergrößern. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmalen. Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche 2 bis 6 wiedergegeben.
9315.
Die im allgemeinen senkrecht zu den Prepreglagen angeordneten Nadelspitzen durchdringen die noch weichen Prepreglagen und stellen dann beim Verpressen und Aushärten einen sicheren zusätzlichen Verbund zwischen den Prepreglagen her. Danach wird eine mehrfache Verbesserung der interlaminaren Schälfestigkeit und somit der Querzugfestigkeit des gesamten Bauteils erzielt. Unterstützt wird diese Maßnahme, wenn die Nadelspitzen gekrümmt oder umgebogen werden. Das Verfahren ist leicht für alle im Lagenaufbau herzustellenden Teile aus faserverstärktem Kunststoff durchzuführen. Es .kann für Prepregs, die aus allen gebräuchlichen Fasern, wie z.B. Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Aramidfasern, und aus Kunstharzen aller Art gebildet.sind, angewendet werden. Die Nadeln können je nach den Festigkeits- oder Gewichtserfordernissen ebenfalls aus jedem dafür brauchbarem Material, bevorzugt aus Kevlar oder Stahl gefertigt werden. Als Material für das Nadelband hat sich ein nicht zu feines Gewebe bewährt, dessen Hohlräume sich beim Verpressen mit Kunstharz auf— füllen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in auseinandergezogener Darstellung mehrere Prepreglagen und ein doppelseitiges Nadelband;
Fig. 2 die Prepreglagen nach Fig. 1 · verpreßt und
ausgehärtet;
30
Fig. 3 Prepreglagen, die mit Hilfe eines Nadelband-Rollers miteinander verbunden werden;
Fig. 4 Prepreglagen, die mit Hohlstiften durchstoßen und in die Kuhststoff-Faserstränge eingeführt sind und /5
BAD ORIGINAL
9315
Fig. 5 die Prepreglagen nach Fig. 4 nach dem Herausziehen der Hohlstifte.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung mehrere Prepreglagen 1, d.h. Lagen aus faserverstärktem Kunststoff, zwischen denen sich ein doppelseitiges Nadelband 2 befindet. Das Nadelband 2 besteht z.B. aus einem Gewebeband 2a, in das Nadeln 2b so eingeführt sind, daß sie auf beiden Seiten des Gewebebandes 2a in gleicher Länge hervorstehen. Fig. 2 zeigt ein aus den Prepreglagen 1 und dem Nadelband 2 fertig gepreßtes und ausgehärtetes Bauteil 3. Beim Verpressen sind die Nadeln 2b etwas herumgebogen, wodurch der Verbund der Prepreglagen 1 noch wesentlich besser und damit die erzielte Querfestigkeit bedeutend erhöht wird.
In der Fig. 3 ist dargestellt, wie mit einem Roller 5 ein einseitiges Nadelband 6, das aus dem Gewebeband 6a und darauf einseitig befestigten Nadeln 6b besteht, in die Prepreglagen 1 hineingedrückt werden. Das fertige Bauteil entspricht hierbei auch dem Bauteil 3 nach Fig. 2.
Mit beiden in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Verfahren lassen sich Laminatdicken von etwa 0,5 bis 5 ram Stärke mit entsprechend etwas längeren Nadeln verbinden. Dabei kann der Abstand der Nadeln auf dem Gewebeband je nach den konstruktiven Erfordernissen zwischen 0,5 und 5 mm schwanken.
Während mit dem Verfahren nach den Figuren 1 bis 3 zweckmäßig sehr steife Nadeln, z.B. Stahlnadeln, verarbeitet· werden, kann es aus Gründen der Gewichtseinsparung und noch besserem Verbund zwischen dem Nadelband und den Prepreglagen zweckmäßig sein, Nadeln aus Kunststoff, z.B. aus Kevlar, zu verarbeiten. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine derartige Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird eine Vorrichtung 10 verwendet, die aus einem
Flachstahl 11 mit angesetzten Hohlstiften 12 besteht. Die an ihrer Spitze angeschrägten Hohlstifte 12 werden durch die Prepreglagen 1 gestoßen. Darauf wird in die Hohlstifte 12 je ein Faserstrang 13 aus Kunststoff eingeführt. Nach dem Herausziehen der Hohlstifte 12 verbleiben die Faserstiränge 13 in den durchstoßenen Prepreglagen 1 und werden etwas oberhalb von diesen etwa an der strichpunktierten Linie 14 abgeschnitten, wodurch in den Prepreglagen Nadeln 13a verbleiben. Daraufhin werden die Prepreglagen 1 verpreßt und ausgehärtet.
Es ist auch möglich, dieses Verfahren zu mechanisieren, so daß die Lagen nach diesem Prinzip, aber nur mit einem Hohlstift 12 nacheinander, ähnlich wie bei einer Nähmaschine ,durchstoßen und der Faserstrang 13 eingebracht und auch maschinell abgeschnitten wird.
BAD ORIGINAL
• Λ- Leerseite

Claims (6)

  1. 'MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM GMBH 13.12.1982
    OTTOBRUNN BTO1 Hi/bk - 9315
    Verfahren zum Herstellen-von Bauteilen aus Lagen von faserverstärktem Kunststoff ;
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus Lagen von faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise Prepreglagen, die anschließend unter Druck verpreßt und ausgehärtet werden, dadurch g e k e η η zeichnet , daß mindestens zwei Lagen (1) durch Nadeln (2b, 6b, 13a) die etwa senkrecht zu ihrer Oberfläche im Abstand zueinander in mehreren Reihen die Lagen durchdringen, miteinander verbunden werden und danach verpreßt und ausgehärtet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -zeichnet , daß die Nadeln (2), insbesondere Metallnadeln, zu einem doppelseitigen Nadelband (2) verarbeitet und zwischen die Lagen (1) eingelegt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Nadeln (6b) zu einem einseitigen Nadelband (6) verarbeitet und auf die Lagen (T) aufgedrückt werden.
    3 2
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das einseitig mit Nadeln (6b) versehene Nadelband (6) mit einem Roller (5) auf die Lagen (1) aufgerollt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (1) durch Hohlstifte (12) durchstoßen werden und die Nadeln (13a), insbesondere aus einem Kunststoff-Faserstrang (13) bestehend, durch die Hohlstifte eingeführt und nach dem Herausziehen der Hohlstifte abgeschnitten werden.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichne t , daß die Nadeln (2b, 6b, 13a) beim Verpressen an ihren Spitzen gekrümmt oder umgebogen werden.
    BAD ORIGINAL
DE19823246803 1982-12-17 1982-12-17 Verfahren zum herstellen von bauteilen aus lagen von faserverstaerktem kunststoff Granted DE3246803A1 (de)

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