DE3405618A1

DE3405618A1 - Akkordeon-ausdehnungsverfahren

Info

Publication number: DE3405618A1
Application number: DE19843405618
Authority: DE
Inventors: Leonardo Santa Monica Calif. Israeli
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1983-02-16
Filing date: 1984-02-16
Publication date: 1984-08-16
Also published as: US4588651A; GB8403479D0; GB2135219B; GB2135219A

Description

T 7238

Akkordeon-Ausdehnungsverfahren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausbildung komplexer Strukturen und versteifter Plattengebilde, und zwar insbesondere auf ein Akkordeon-Ausdehnungsverfahren.

Während der letzten vierzig Jahre wurden sandwich-artige Gebilde und andere komplexe Gebilde häufig insbesondere auf dem Gebiet der Luftfahrtindustrie verwendet, und zwar bei Flügeln, Wandtafeln, Stegen von Trägern u.dgl.

Die US-Anmeldung Serial No. 158,845 von Leonardo Israeli beschreibt ein "Method of Making Sandwich Structures". Auf diese Anmeldung sei hingewiesen. Dieses Verfahren stellt Sandwich-Gebilde her, unter Verwendung von zwei äusseren Werkstücken und einer Vielzahl von Kernwerkstücken, die anfangs zusammengestapelt werden, wobei Teile der Kernwerkstücke herausgeschnitten werden und andere Teile mit

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einem Stopp-Material bedeckt werden, um die Diffusionsverbindung zu verhindern. Durch Anlegen von Druck zwischen den äußeren Werkstücken werden die Kernwerkstücke ausgedehnt, um vertikale Stege zu bilden. Ein Nachteil dieser vertikalen Stegstruktur besteht in der niedrigeren Kernstabilität gegenüber normalen und Scherplattenbelastungen, verglichen mit Steganordnungen, die schräge Winkel bezüglich der äußeren Werkstücke bilden. Ein weiterer Nachteil des obigen Verfahrens besteht darin, daß dann, wenn die Sandwich-Struktur in eine Kammer verformt wird, die eine teilweise schräge Oberfläche besitzt, die superplastische Formung erforderlich ist, was es notwendig macht, daß superplastische Materialien auf superplastische Formtemperaturen erhitzt werden.Diese Kombination der superplastischen Verformung mit der Akkordeon-Ausdehnung ruft zusätzliche Fabrikationsprobleme hervor, da die superplastischen Formungstemperaturen im allgemeinen wesentlich höher liegen als die für die Akkordeon-Ausdehnung erforderlichen Temperaturen .

Superplastische Formeigenschaften zeigen nur eine kleine Anzahl von Metallen und Legierungen und das Verfahren umfaßt die Fähigkeit eines Materials ungewöhnlich hohe Zugdehnungen zu entwickeln und die plastische Deformation bei höheren Temperaturen, und zwar mit einer verminderten Tendenz gegenüber dem Dünnerwerden oder dem Knicken. Vergleiche dazu beispielsweise die US-Patente 3 934 441 und 4 181 000. Bei der superplastischen Formung wird das Werkstück erhitzt, bis es superplastisch wird, wonach ein Differenzdruck angelegt wird, der das Werkstück zum Strecken und Verformen in einen Hohlraum veranlaßt. Neben der Beschränkung a"uf eine kleine Anzahl von Metallen und Legierungen kann die exzessive Streckung eine nicht-gleichförmige Festigkeit und Dicke der gebildeten Struktur zur Folge haben. Der Formungsprozeß ist kompliziert und kritische

Parameter (Zeit, Temperatur und Druck) steuern die Streckrate. Knickungen und Brüche sind das direkte Ergebnis, wenn die engen Toleranzen dieser Parameter überschritten werden.

Die Diffusionsverbindung, die oftmals mit dem superplastischen Formen kombiniert wird, ist das metallurgische Verbinden von Oberflächen durch Anlegen von Wärme und Druck für eine.hinreichende Zeit, um zu bewirken, daß sich die Moleküle an der gemeinsamen Zwischenfläche vermischen. Das Grunderfordernis der Diffusionsverbindung besteht darin, saubere zusammenpassende Oberflächen dicht genug zusammenzubringen, um zu gestatten, daß die intermolekularen Anziehungskräfte wirksam werden.

Zusammenfassung der Erfindung.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes neues Verfahren vorzusehen, um komplizierte Strukturen oder Gebilde auszubilden, und zwar einschließlich von Flügeln, Wandtafeln, Trägerstegen, Propellern und Motorflügeln, Stabilisatoren und Steueroberflächen), wobei die Nachteile der obenbeschriebenen Verfahren vermieden werden.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, um hochfeste komplizierte Gebilde auszuformen, die die unterschiedlichsten Materialien verwenden, und die leicht-gewichtig, billig und bei Temperaturen ausgeformt werden, die unterhalb superplastischer Formungstemperaturen liegen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren anzugeben, um komplizierte Gebilde und versteifte Plattengebilde durch die Akkordeon-Ausdehnung zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Ausbildung von Sandwich-Strukturen anzugeben, und zwar mit einem schrägen Kern.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Herstellung von komplizierten Gebilden unter Verwendung der Akkordeon-Dehnung. Das Verfahren kann dazu verwendet werden, um entweder einen geneigten Kern in einer Sandwich-Struktur auszubilden, ein äußeres Werkstück in einer Formkammer mit einer schrägen Oberfläche, oder aber eine frei-geformte versteifte Plattenstruktur. Die unterschiedlichsten Materialien können verwendet werden, und zwar gehören -<dazu Aluminium, Titan und Kupfer und deren entsprechende Legierungen und auch Kunststoffe, zusammengesetzte Materialien und Stahl, obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet Titan und Titanlegierungen, die durch Diffusionsbindung miteinander verbunden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Aufbau unterschiedlicher sowie komplizierter Gebilde. Bei dem Verfahren» wird eine Vielzahl von Werkstücken mit zwei entgegengesetzt liegenden Hauptoberflächen in vorbestimmter Größe geschnitten und in einer gewünschten Stapelanordnung positioniert. Da es das Verfahren erforderlich macht, daß die Werkstücke vor der Ausdehnung miteinander verbunden werden, können einfach Klebemittel, das Hartlöten unterschiedlicher Arten von Bindeverfahren (Diffusionsverbindung, Deformationsverbindung, Festkörperverbindung) verwendet werden, oder aber Schweißverfahren (Kaltschweißen, Fusionsschweißen, Druckschweißen) können Verwendung finden. Wenn die Diffusionsverbindung verwendet wird, was der bevorzugte Verbindungsprozeß ist, so werden ausgewählte Gebiete der Werkstücke mit einem Stopp-

Material behandelt, um die Verbindung dieser ausgewählten Gebiete zu verhindern. Bei optimalen Zeit-, Temperatur- und Druckbedingungen für die verwendeten Materialien werden die Werkstücke miteinander verbunden. Wenn die Diffusionsverbindung verwendet wird, so werden die Werkstücke auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um eine Diffusionsverbindung der Werkstücke an den nicht-behandelten Teilen zu erzeugen, worauf dann ein Kompressionsdruck angelegt wird, der ausreicht, um die Diffusionsverbindung zu bewirken.

Druck wird von innen her an die verbundenen Werkstücke angelegt, die sich dann akkordeon-artig ausdehnen. Im allgemeinen geschieht die Ausdehnung bei höheren Temperaturen, so daß die Werkstücke nicht brechen. Der Ausdruck "ausdehnen" beschreibt hier einen Entfaltungsprozeß, der nur eine kleine Menge an Streckung oder Dehnung bis zu ungefähr 15% umfaßt, was notwendig ist, um die gewünschte Form zu bilden. Dies steht im Gegensatz zu der superplastischen Formung, die grundsätzlich ein Streckprozeß ist, wo ein Strecken von bis zu 100% oder mehr nicht ungewöhnlich ist.

Das Hauptprinzip des Verfahrens besteht darin, genug kombinierte Breite der Werkstücke vorzusehen, um die Entfaltung auf die volle bauliche Konstruktionsdimension zu ermöglichen. Dies gilt sowohl für die Kern- wie auch die Schrägteile des äußeren Werkstücks. Die dem Entfalte-Verfahren folgende begrenzte Dehnung ist ein einfacher Weg, um die vollständige Entfaltung und Flachheit in den Metallgebilden sicherzustellen. Der Akkordeon-Ausdehnungsprozeß kann dazu verwendet werden, um dicke Strukturen oder Gebilde auszuformen, und zwar einfach durch Vergrößerung der Anzahl und der Anordnung der Kernwerkstücke, die miteinander verbunden und ausgedehnt werden. Das heißt, durch Stapeln mehrerer Werkstücke aufeinander kann die Dicke des Gebildes merklich erhöht werden. Auch dann, wenn nur eine kleine Dehnungsgröße erforderlich

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ist (weniger als 15%) kann ein äußeres Werkstück die Dehnung vorsehen.

Wenn eine komplizierte Struktur ausgebildet werden soll, (wie beispielsweise ein Sandwich oder eine tiefe schalenförmige Gestalt) so füllt die gesamte Strukturdicke mit dem entfalteten geneigten Steg oder Bauteil einen Formhohlraum, in dem die Struktur oder das Gebilde hergestellt werden soll. Der Formhohlraum kann eine oder mehrere schräge Oberflächen besitzen, wobei in diesem Falle die Größe und die Anordnung der Vielzahl der äußeren Werkstücke vorkonstruiert ist, um sicher bei Ausdehnung hineinzupassen.

Das Verfahren kann auch zur Bildung versteifter Plattenstrukturen verwendet werden, und zwar aus einer Vielzahl von Kernwerkstücken und einem Bodenwerkstück durch Vorkonstruktion oder Vorbestimmung der Größen und Anordnung der Werkstücke, worauf dann die Ausdehnung durch Frei-Formung erfolgt. Nachdem der selektive Verbindungsdruck an das Bodenwerkstück angelegt ist und auf die darauf angeordneten Versteiferwerkstücke, dehnen sich die Versteiferwerkstücke frei-formend aus und bilden versteifte Plattengebilde oder Strukturen. Der hier verwendete Ausdruck "frei-formend" bezieht sich auf ein Verfahren, wo die Form der in einen Werkzeughohlraum verformten Versteiferwerkstücke entweder teilweise gesteuert oder nicht gesteuert ist. Beim nicht gesteuerten "Freiformen¹¹ wird der Druck intern an die Versteiferwerkstücke angelegt und die fertige Versteiferform ist gekrümmt, bildet eine zylindrische Form.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein«= Ouerschnittsansicht einer Anordnung mit fünf Schichten aus Werkstücken von vorkonstruierten Größen, und zwar vor der Akkordeon-Ausdehnung;

. Λ-

Fig. 2 den gleichen Schnitt oder Abschnitt gemäß

Fig. 1, aber nach der Akkordeon-Ausdehnung;

Fig. 3 den Schnitt 3-3 der Fig. 1 vor der Akkordeon-Ausdehnung;

Fig. 4 den Schnitt 4-4 der Fig. 1 vor der Akkordeon-Ausdehnung ;

Fig. 5 einen Schnitt einer Anordnung, die in eine versteifte Plattenstruktur verformt werden soll, und zwar bestehend aus Bodenwerkstück und Versteiferwerkstücken, und zwar dargestellt vor der Akkordeon-Ausdehnung;

Fig. 6 den gleichen Abschnitt wie in Fig. 5, aber nach der Akkordeon-Ausdehnung in einem begrenzenden Behälter;

Fig. 7 den gleichen Abschnitt wie Fig. 5, aber nach der frei-formenden Akkordeon-Ausdehnung.

Beschreibung der Erfindung im einzelnen. In der Zeichnung zeigt Fig. 2 einen Schnitt durch eine fertige Sandwich-Struktur, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt ist. Die äußeren Flächenelemente 1 und der Struktur oder des Gebildes besitzen entgegengesetzt liegende Hauptoberflächen 21, 31 bzw. 25, 35. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 erkennt man, daß sich sandwich-artig zwischen den äußeren Flächenelementen 1 und 5 drei Kernflächenelemente 2, 3 und 4 befinden.

Obwohl ein Sandwich-Gebilde mit nur zwei Kernwerkstücken durch

die Akkordeon-Expansion oder Ausdehnung hergestellt werden kann, so besitzt doch das bevorzugte Gebilde drei Kernflächenelemente 2, 3 und 4 mit entgegengesetzt liegenden Hauptoberflächen 22, 32,bzw. 23, 33, bzw. 24, 34. Die Werkstücke können durch viele Verfahren miteinander verbunden sein, wobei diese Verfahren nicht beschränkt sind auf Klebemittel, Hartlöten, Verbinden oder Schweißen. Um sicherzustellen, daß der Stapel ausgerichtet verbleibt, ist jedes Flächenelement 1, 2, 3, 4 und 5 mit mindestens zwei (nicht gezeigten) Ausrichtlöchern ausgestattet, in welche (ebenfalls nicht gezeigte) Stifte eingesetzt werden können. Das"Kernflächenelement 2 besteht aus Werkstücken 42 und 52. Das Kernflächenelement 3 besteht aus Werkstücken 43, 53, 63 und 73. Das Kernflächenelement 4 besteht aus Werkstücken 44, 54 und 64.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt der Anordnung, die in die in Fig. 2 gezeigte Sandwich-Struktur verformt werden soll. Die dunklen Gebiete in Fig. 1 (beispielsweise 11, 12, 13, 14 und 15) sind die Gebiete zwischen den Werkstücken 1, 2, 3, 4 und 5, die miteinander während des Verbindungsschrittes der Erfindung verbunden werden sollen. Die Ausschnitte (Schlitze) 28 in den Kernflächenelementen 2, 3, 4 sind weggelassen ausserhalb des Gebiets für die Expansion (der Rahmenteil). Anders ausgedrückt, wenn die Kernflächenelemente 2, 3 und 4 nicht zur Expansion oder Ausdehnung ausgelegt sind, so sind die Ausschnitte 28 weggelassen.

Wenn die Diffusionsverbindung dazu verwendet wird, um die Werkstücke zu verbinden, so werden die Teile der entgegengesetzt liegenden Hauptoberflächen 31, 22, 32, 23, 33, 24, 34 und 25, die nicht miteinander verbunden werden sollen, durch ein Stopp-Material oder eine Maske (nicht gezeigt) getrennt. Ein Beispiel für das Stopp-Material ist Yttriumoxid (Y₃O₃), welches in einem geeigneten Bindemittel durch ein Siebdruckverfahren aufgebracht wird.

X-

Die Kernwerkstücke sind ausgedehnt, um einen geneigten Steg zu bilden (d.h. jede Neigung weniger als 90°). Vgl. dazu US Patentanmeldung 158,845). Die Dicke der Sandwich-Struktur ist durch die zwei (nicht gezeigten) Formhohlraumoberflächen bestimmt, d.h. die obere Formoberfläche an der Hauptoberfläche 21 und eine untere Formoberfläche an der Hauptoberfläche 35.

Wenn die Flächenelemente 1, 2, 3, 4 und 5 in einen Stapel eingesetzt werden, so ist es wichtig, kleine (nicht gezeigte) Durchlässe zum Inneren des Stapels aufrechtzuerhalten. Die Durchlässe sind mit einem unter Druck stehenden Gassystem während des Ausdehnungsschrittes verbunden. Ein inertes Gas, vorzugsweise Argon, wird für reaktionsfreudige Metallgebilde oder Strukturen verwendet.

Der Stapel kann auf eine geeignete Diffusionsverbindungstemperatur (ungefähr 1700⁰F für Ti-6A1-4V) erhitzt werden, und zwar durch von nicht gezeigten Heizplatten erzeugter Wärme. Druck wird auf den Stapel zur Bewirkung der Verbindung ausgeübt. Nachdem die Verbindung vollständig ist, wird unter Druck stehendes Gas (von 100 bis 500 psi für eine Zeitdauer bis zu 15 Minuten) eingegeben und durch die Kanäle und den Stapel zirkuliert. Der angelegte Druck zwingt den Stapel zur Aufblähung und zum Anfüllen des Formhohlraumes, wobei die beiden äußeren Flächenelemente 1 und 5 an den oberen bzw. unteren Formoberflächen und die Kernflächenelemente 2, 3 und 4 die Form eines vorbestimmten geneigten Stegs oder Netzes bilden. Nach dem Ausdehnen entfalten sich die Kernwerkstücke (beispielsweise 42, 43 und 44) und biegen sich um die verbundenen Gebiete und erstrecken sich Ende zu Ende zur Bildung der gewünschten Sandwich-Struktur. Da sich die meisten Metalle bei hoher Temperatur bis zu 15% ohne Schwierigkeit strecken, kann diese Streckeigenschaft während des Ausdehnungsschrittes dazu verwendet werden, um eine feste

Geometrie des fertigen Gebildes sicherzustellen. Der Akkordeon-Expansionstemperaturbereich für- 6A1-4V Titan liegt im Bereich von 1250° bis 1700⁰F.

Es sei nunmehr auf Fig. 3 Bezug genommen, wo eine Draufsicht auf einen Teil eines Kernflächenelements 2 gezeigt ist, und zwar vor der Verbindung und der Ausdehnung. Wenn eine Vielzahl von Werkstücken anstelle eines Flächenelements verwendet wird, so ist die Positionierung der einzelnen Werkstücke und die Aufrechterhaltung der Position innerhalb enger Toleranzen schwierig. Demgemäß wird bevorzugt, daß ein Kernflächenelementfür jede Schicht von Werkstücken verwendet wird, wobei jedes Kernflächenelement individuelle Ausschnitte 28 besitzt, die an jeder Kernflächenelementoberflache durch chemisches Fräsen angebracht werden, oder aber durch andere Verfahren, wie beispielsweise durch eine elektrische Entlademaschine oder andere für die verwendeten Materialien geeignete Verfahrensweisen. Um die Werkstücke in ihrer Position festzulegen, wird ferner vorgeschlagen, daß schmale Splitter (Stege) 29 verwendet werden, die während des Formungsprozesses brechen, und zwar vorzugsweise während des Ausdehnungsschrittes. Die Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil des Kernflächenelements 3, wobei wiederum die einzelnen Ausschnitte 28 dargestellt sind, und die schmalen Stege oder Splitter 29, ähnlich Fig. 3.

Für die geneigte Kernkonfiguration gemäß Fig. 1 und 2 erfolgt die Vorkonstruktion in der folgenden Weise. Kernwerkstück 4 3 wird mit dem Kernwerkstück 42 und mit dem horizontalen oberen Werkstück 1 am Punkt 11 verbunden. Kernwerkstück 4 4 wird mit ,dem horizontalen Bodenwerkstück 5 an Punkt 15 verbunden. Während der Akkordeon-Ausdehnung bewegt sich das obere Werkstück 1 in einer Vertikalebene nach oben, bis es die obere (nicht gezeigte) Form berührt. Das untere Werkstück 5 kann sich in einer Vertikalebene nach unten

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- ß ■

bewegen, bis es die (nicht gezeigte) untere Form berührt, oder aber das untere Werkstück 5 kann bereits in Berührung mit der unteren Form Vor dem Expansions- oder Ausdehnungsvorgang stehen.

Somit ändert sich der Horizontalabstand zwischen Punkt 11 und 15 während der Akkordeon-Ausdehnung nicht. Die Position der (nicht gezeigten) Formungsformen bestimmt den Vertikalabstand zwischen den äußeren Werkstücken 1 und 5. Der Winkel des Kerns ist daher durch die vertikalen und horizontalen Abstände bestimmt.

Da es wichtig ist, daß jeder Satz von Kernwerkstücken (beispielsweise 43 und 44) eine vollständige Entfaltung erfährt, wird für Metalle vorgeschlagen, daß die Trennung der Formungsformen vorbestimmt oder vorkonstruiert ist, um eine geringfügige Ausdehnung dieser Kernwerkstücke (weniger als 15%) zu erfordern.

Wenn die Dicke der einzelnen Werkstücke nicht in Betracht gezogen wird und die Breite der verbundenen Gebiete nicht berücksichtigt wird, und wenn ferner das Strecken ignoriert wird, so kann gezeigt werden, daß die folgenden Gleichungen die Länge der individuellen Kernwerkstücke für die Konfiguration der Fig. 1 und 2 annähern:

^L1	t	(1 +	Cos	θ
I	2	Sin	θ
^L2	t	(1 -	Cos
	2	Sin	θ

dabei ist L₁ die Länge des längeren Kernwerkstücks, beispielsweise 44,

L₂ die Länge des kürzeren Kernwerkstücks, beispielsweise 4 3,

■r

t der Abstand zwischen den äußeren Werkstücken und

θ der spitze Winkel zwischen dem Kernwerkstück und dem äußeren Werkstück im ausgedehnten Zustand, beispielsweise zwischen den Werkstücken 44 und 53.

Man kann erkennen, daß für einen Vertikalkern der Winkel (Θ) 90° ist, und daß sich obige Gleichungen auf L- ^{= L}2 ⁼ § reduzieren. Somit ist für einen Vertikalkern der Punkt 11 direkt oberhalb des Punktes 15 positioniert.

Fig. 5 zeigt eine Probe einer versteiften Plattenstruktur mit einem Bodenwerkstückflächenelement 80 und versteiftem Werkstück 81, 82, 83, 84 und 85 vor der Akkordeon-Ausdehnung. Fig. 6 und 7 zeigen zwei Abwandlungen der Struktur gemäß Fig. 5, und zwar nach der frei-formenden Akkordeon-Ausdehnung, Fig. 6 zeigt teilweise gesteuerte Versteifungswerkstücke und Fig. 7 zeigt nicht-gesteuerte Versteifungswerkstücke. Die zu verbindenden Gebiete (beispielsweise 87) während des Verbindungsschrittes sind in Fig. 5 gezeigt.

Eine Kammer besitzt eine schräge Oberfläche (weniger als 90°) und kann dazu verwendet werden, beispielsweise einen Teil des einen äußeren Werkstücks einer Sandwich-Struktur zu formen. Durch Vorkonstruktion oder vorheriges Auslegen der Länge und der Anordnung der Werkstücke, um in ein entfaltetes Glied in die schräge Oberfläche nach dem Verbinden und der Akkordeon-Ausdehnung zu passen, können superplastische Formungsmaterialien und superplastische Formungstemperaturen vermieden werden.

Erfindungsgemäß wurde somit ein Verfahren vorgesehen, um komplizierte Strukturen oder Gebilde zu schaffen, wobei dieses Verfahren die obenerwähnten Ziele vollständig erreicht.

Die verwendeten Ausdrücke sind beschreibend und nicht beschränkend zu verstehen. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde/ so sind doch auch Alternativen, Modifikationen und Variationen möglich.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

Ein Verfahren zur Ausbildung komplizierter Gebilde unter Verwendung eines Akkordeon-Ausdehnungsverfahrens wird beschrieben. Das Verfahren verwendet eine Vielzahl von flachen Werkstücken von vorbestimmten Formen und Größen, die in einer solchen Weise positioniert sind, daß nach zuerst erfolgter Verbindung der Werkstücke miteinander diese expandiert werden, um Bauglieder komplizierter Konstruktion mit hoher Festigkeit zu formen.

Die Erfindung kann wie folgt zusammengefaßt werden:

1. Verfahren zur Ausbildung von Sandwich-Gebilden aus einer Vielzahl von Werkstücken durch Akkordeon-Ausdehnung, wobei folgendes vorgesehen ist:

Vorsehen von zwei äußeren Werkstücken, deren jedes, zwei entgegengesetzte Hauptoberflächen besitzt,

Vorsehen von mindestens zwei Kernwerkstücken, deren jedes zwei entgegengesetzt liegende Hauptoberflächen besitzt,

Positionierung der Werkstücke in einem Stapel, in dem sie sich mit ihren Hauptoberflächen berühren derart, daß die äußeren Werkstücke die Kernwerkstücke sandwichartig umfassen,

Verbindung des Stapels von Kernwerkstücken an ausgewählten Gebieten miteinander und mit den äußeren Werkstücken, wobei die verbundenen Gebiete auf entgegengesetzt liegenden äußeren Werkstücken nicht in Vertikalausrichtung sich befinden, und

Ausdehnung des verbundenen Stapels durch Druckmittel in einer Form derart, daß die Kernwerkstücke zusammengebracht werden und sich entfalten und einen geneigten Steg bezüglich der äußeren Werkstücke bilden, und zwar derart, daß keines der Kernwerkstücke die beiden Außenwerkstücke berührt.

2. Verfahren zur Ausbildung eines Sandwich-Gebildes nach Anspruch 1, wobei die miteinander verbundenen Kernwerkstücke unterschiedliche Längen besitzen.

3. Verfahren zur Ausbildung eines Sandwich-Gebildes nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kernwerkstücke Längen besitzen im wesentlichen entsprechend der folgenden Bez iehung:

L₁ = t / 1 + cos ι —

sin θ

1 - cos Θ sin Θ

dabei ist L^ und L- Längen der Kernwerkstücke, t der Abstand zwischen den äußeren Werkstücken und Θ der spitze Winkel zwischen den Kernwerkstücken und den äußeren Kernwerkstücken .

4. Verfahren zur Ausbildung einer Sandwich-Struktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch Diffusionsbindung erfolgt.

5. Verfahren zur Ausbildung eines Sandwich-Gebildes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernwerkstücke Flächenelemente sind, mit darinnen
ausgeschnittenen Teilen, die eine Vielzahl von Parallelstreifen bilden.

6. Verfahren zur Ausbildung eines Sandwich-Gebildes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Flächenelemente mit Ausschnitteilen Stege aus Flächenmaterial aufweisen, die sich durch die Ausschnitteile erstrecken, und wobei die Stege während des Formprozesses brechen.

7. ' Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche/ insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im wesentlichen die gleiche äußere Form besitzen und gleichmäßig in dem Stapel angeordnet sind.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Erhitzens des Stapels auf einen erhöhten Temperaturbereich, wobei der Ausdehnungsschritt ausgeführt wird, während sich der Stapel innerhalb dieses Temperaturbereiches befindet.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernwerkstückstreckung kleiner als 15% während des Ausdehnungsschrittes beträgt.

10. Sandwich-Struktur, hergestellt durch das Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere gemäß Anspruch 1.

11. Verfahren zur Ausbildung eines Sandwich-Gebildes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der äußeren Werkstücke in eine schräge Oberfläche der Formkammer paßt und ein äußeres Werkstück bildet mit mindestens einem schrägen Teil.

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12. Verfahren zur Ausbildung von versteiften Plattengebilden aus einer Vielzahl von Werkstücken durch Akkordeon-Ausdehnung, gekennzeichnet durch:

Vorsehen einer Vielzahl von Werkstücken, deren jedes zwei entgegengesetzt liegende Hauptoberflächen besitzt, und zwar mit einem Bodenwerkstück und mindestens zwei der Werkstücke als Kernwerkstücke,

Positionieren der Werkstücke in einem Stapel in Verbindung stehend an ihren Hauptoberflächen,

Verbindung des Stapels der Kernwerkstücke an ausgewählten Stellen miteinander und mit dem Bodenwerkstück, und

Aufblasen des vereinigten Stapels derart, daß die Kernwerkstücke sich entfalten in einer Freiformweise und sich von dem Bodenwerkstück weg ablenken.

13. Verfahren zur Ausbildung eines versteiften Plattengebildes nach Anspruch 12, wobei die Verbindung durch Diffusionsverbindung erfolgt.

14. Verfahren zur Ausbildung eines versteiften Plattengebildes nach Anspruch 12, wobei die Kernwerkstücke Flächenelemente sind, und zwar mit Ausschnitteilen, die eine Vielzahl von parallelen Streifen bilden.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente mit Ausschnitteilen Materialstege aufweisen, die sich durch die Ausschnitteile erstrecken, und wobei die Stege während des Formprozesses brechen.

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16. Verfahren zur Ausbildung eines versteiften Plattengebildes nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch den Schritt des Erhitzens des Stapels auf einen erhöhten Temperaturbereich, und wobei der Aufblasschritt ausgeführt wird, während sich der Stapel innerhalb des Temperaturbereichs befindet.

17. Verfahren zur Ausbildung eines versteiften Plattengebildes nach Anspruch 12, wobei die Kernwerkstücke eine gekrümmte Oberfläche aufweisen.

18. Versteiftes Plattengebilde, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 12 oder einem der folgenden Ansprüche .

19. Sandwich-Gebilde, ausgebildet durch eine Vielzahl von Werkstücken, gekennzeichnet durch:

zwei im wesentlichen parallele äußere Werkstücke, die durch einen Abstand getrennt sind, und

eine Vielzahl von Kernwerkstücken von vorbestimmten Längen, positioniert zwischen den äußeren Werkstücken, wobei die Kernwerkstücke einen geneigten Winkel bezüglich der äußeren Werkstücke aufweisen und miteinander derart verbunden sind, daß keines der Kernwerkstücke die beiden äußeren Werkstücke berührt, und wobei die Kernwerkstücke individuelle Längen aufweisen, die eine Funktion des Abstandes zwischen den äußeren Werkstücken und dem erwähnten Winkel sind.

20. Sandwich-Gebilde, gebildet durch eine Vielzahl

von Werkstücken nach Anspruch 19, wobei die Kernwerkstücke Längen im wesentlichen entsprechend den folgenden Beziehungen aufweisen:

- 2S -

L₁ = t ( 1 + cos β

¹ 2 I sin θ

L₉ = t /1 - cos θ j
2 I sin θ J₁

wobei L₁ und L₂ die Längen der Kernwerkstücke sind, t der Abstand zwischen den äußeren Werkstücken ist und θ der spitze Winkel zwischen den Kernwerkstücken und den äußeren Werkstücken bezeichnet.

21. Sandwich-Gebilde, gebildet durch eine Vielzahl von Werkstücken nach Anspruch 19, wobei die Werkstücke miteinander durch Diffusionsverbindung verbunden sind.

22. Verfahren bzw. Gebilde nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente Metallbleche sind.

Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Ausbildung von Sandwich-Gebilden aus einer Vielzahl von Werkstücken durch Akkordeon-Ausdehnung, wobei folgendes vorgesehen ist:

Vorsehen von zwei äußeren Werkstücken, deren jedes zwei entgegengesetzte Hauptoberflächen besitzt,

Ausdehnung des verbundenen Stapels durch Druckmittel in eine Form derart, daß die Kernwerkstücke zusammengebracht werden und sich entfalten und einen geneigten Steg bezüglich der äußeren Werkstücke bilden, und zwar derart, daß keines der Kernwerkstücke die beiden Außenwerkstücke berührt.

3. Verfahren zur Ausbildung eines Sandwich-Gebildes nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kernwerkstücke Längen besitzen im wesentlichen entsprechend der folgenden Beziehung:

L₁ = t / 1 + cos 9

ⁿ ' sin θ

L₉ = t / 1 - cos θ
2 ( sin θ

dabei ist L^ und L₂ Längen der Kernwerkstücke, t der Abstand zwischen den äußeren Werkstücken und θ der spitze Winkel zwischen den Kernwerkstücken und den äußeren Kernwerkstücken.

die Flächenelemente mit Ausschnitteilen Stege aus Flächenmaterial aufweisen, die sich durch die Ausschnitteile erstrecken, und wobei' die Stege während des Formprozesses brechen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im wesentlichen die gleiche äußere Form besitzen und gleichmäßig in dem Stapel angeordnet sind.

Aufblasen des vereinigten Stapels derart, daß die Kernwerkstücke sich; entfalten in einer Freiformweise und sich von dem Bodenwerkstück weg ablenken.

20. Sandwich-Gebilde, gebildet durch eine Vielzahl

^L1 ⁼ t { 1 + cos θ
2 I sin θ

L₉ = t / 1 - cos β
2 sin θ

22. Verfahren b?w. Gebilde nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente Metallbleche sind.