DE4318224A1 - Verformbares Leichtbauelement - Google Patents
Verformbares LeichtbauelementInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
- B29C70/083—Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats
- B29C70/085—Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats the structure being deformed in a three dimensional configuration
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- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/542—Placing or positioning the reinforcement in a covering or packaging element before or during moulding, e.g. drawing in a sleeve
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D12/00—Producing frames
Description
Leichtbauelemente werden in vielen Gebieten der Technik eingesetzt, man denke nur an den
Fahrzeugbau und den Flugzeugbau. Die Vorteile sind allseits bekannt und müssen nicht extra
begründet werden.
Im Allgemeinen werden längliche Leichtbauelemente extrudiert (z. B. Pultrusion und Flechtverfahren)
und liegen in Form von prismatischen Stäben vor. Man kann dabei vielfältige Querschnittsflächen
erzeugen.
Ein anderes Verfahren, um Leichtbauelemente herzustellen, ist das Wickeln. Zylindrische,
eindimensionale Körper werden häufig gewickelt. Bei zwei- und dreidimensionalen Gebilden
steigt der Wickelaufwand beachtlich an. Bei beiden Verfahren besteht der Mangel, daß man die
Werkstücke bei der Herstellung nur mit erheblichem Aufwand oder nach dem Aushärten überhaupt
nicht mehr verformen kann.
Mit den bisherigen Methoden ist es daher nur sehr schwer, oder gar nicht möglich, mit prismatischen
Leichtbaustäben durch Umformen zwei- oder dreidimensionale Gebilde herzustellen (Abb. 2).
Hier liegen nun die Vorteile des verformbaren Leichtbauelements. Wenn man in einen Hüllmantel, z. B.
ein Kunststoffschlauch, die harzgetränkten Fasern eingezogen hat., dann hat man ein Element, das in
der Zeit bis zum Aushärten, viele Gestaltungsmöglichkeiten bietet.
- - Der Schlauch schützt die klebrige Harz-Fasermischung. Die Verschmutzungsgefahr ist praktisch Null. Das Manipulieren des Schlauchs ist auf diese Weise denkbar einfach geworden.
- - Das allseitig biegsame Leichtbauelement kann, wenn nötig, mit engsten Radien, in eine ein-, zwei- oder dreidimensionale Form eingelegt werden (Abb. 2).
- - Der Schlauch kann an jeder Stelle durch Aufbringen einer Druckkraft so verformt werden, daß man durch Änderung des Querschnitts das Widerstandsmoment in einer Achsrichtung vergrößern kann. So lassen sich zu hohe örtliche Spannungen verringern (Abb. 10).
- - Das Leichtbauelement nimmt naturgemäß in Faserrichtung, also axtal, die höchsten Kräfte auf. Besteht der Hüllmantel aber aus einem Fasergeflecht, dann können auch radiale Kräfte aufgenommen werden.
- - Der Hüllmantel kann aus mehreren Lagen aufgebaut werden, z. B. Flechtschlauch-Kunststoffschlauch um sich so den Spannungen besser anpassen zu können (Abb. 5).
- - Besteht der Hüllmantel aus einem Kunststoffschlauch, dann lassen sich daran z. B. Hinterschnitte oder Streifen mitextrudieren, die als weitere Anschlußmöglichkeiten dienen (Abb. 3).
- - Besteht der Hüllmantel aus einem schweißbaren Stoff, dann lassen sich die einzelnen Leichtbauelemente vorteilhaft, auch im handwerklichen Betrieb, miteinander verbinden.
- - Um ein extrem leichtes Bauelement zu schaffen, ist es notwendig, daß sich im Bereich der neutralen Faser, wenn man es z. B. auf Biegung beansprucht, kein Werkstoff befindet. Dies läßt sich mit dem verformbaren Leichtbauelement ebenfalls bewerkstelligen, indem man mit den Fasern zentrisch einen Schlauch oder eine "Seele" mit geringer Dichte einzieht. Zur leichteren Verarbeitung kann der Schlauch mit Führungsstegen versehen sein (Abb. 4).
- - Der Querschnitt des Hüllmantels ist in einem bestimmten Maße wählbar, indem man mehrere Hüll querschnitte zusammen extrudiert oder einzelne Hüllquerschnitte miteinander verschweißt (Abb. 6).
- - Es ist sehr einfach, an beliebiger Stelle an dem noch nicht ausgehärteten Leichtbauelement eine "Bohrung" anzubringen. Mit einem geeigneten Stift werden die Fasern verdrängt, dann härtet das Harz um den Stift aus. Dies hat den großen Vorteil, daß die Fasern nicht zerschnitten werden und dadurch das Element an dieser Stelle kaum geschwächt wird. Der Stift kann nach dem Aushärten leicht entfernt werden (Abb. 7).
- - Es ist sehr einfach, an beliebiger Stelle an dem noch nicht ausgehärteten Leichtbauelement ein Gewinde anzubringen oder ein Befestigungsteil mit Hinterschnitt zu verankern. Eine Schraube wird in das weiche Element hineingedreht und nach dem Aushärten wieder herausgedreht (Abb. 8, Abb. 9).
- - Stäbe mit sehr genauen Längen-Endmaßqualität lassen sich wirtschaftlich herstellen, indem man an den beiden Enden des Leichtbauelements Metallscheiben verankert und dieses Gebilde dann in einer Vorrichtung mit der gewünschten, genauen Länge aushärten läßt. Bestehen in diesem Fall die Fasern aus Kohle, dann haben Temperaturschwankungen auf diesen Präzisionsstab keinen Einfluß (Abb. 12).
- - Die Fasern innerhalb des Hüllmantels kann man auf verschiedene Weise verdichten und sich so den zu erwartenden Beanspruchungen anpassen:
- - man erhöht den Anteil der Fasern
- - man zieht konzentrisch mit den Fasern eine elastische "Seele" ein
- - man zieht konzentrisch mit den Fasern einen elastischen Schlauch ein und beaufschlagt ihn mit Druckluft
- - man verwendet einen Schrumpfschlauch als Hüllmantel
- - man kann das verformbare Leichtbauelement auch als einen Informationsträger benutzen, indem man mit den harzgetränkten Fasern einen oder mehrere Lichtleiter in den Hüllmantel hineinzieht.
Der Hüllmantel kann aus einem Stück bestehen oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein.
Man kann dann an geeigneter Stelle ein Stück Hüllmantel einsetzen, der von Hause aus mit einem
Steg versehen ist, um daran beispielsweise Teile zu befestigen (Abb. 3, Abb. 11).
Aus den Beschreibungen geht hervor, daß das verformbare Leichtbauelement universelle
Gestaltungsmöglichkeiten bietet. Man denke an Fahrradrahmen, Transportwagen, Gerüstbau,
Maschinenelemente . . . Möbel, Tragwerke, Federn (Abb. 2).
Claims (10)
1. Verfahren, um ein strangförmiges, verformbares Leichtbauelement mit verschiedenen
Querschnitten herzustellen unter Verwendung von Fasern, eines Hüllmantels und einer aushärtbaren
Matrix,
dadurch gekennzeichnet, daß mit aushärtbarem Harz (Matrix) getränkte Fasern in einen Hüll
mantel eingezogen und verdichtet werden (Abb. 1), daß der gefüllte Hüllmantel in eine gewünschte
Form gebracht wird, ein-, zwei- oder dreidimensional, daß partiell der gefüllte Mantel noch verformt
wird, um eine örtliche Querschnittsänderung zu erreichen, daß Krafteinleitungselemente in dem
gefüllten Mantel verankert werden, daß Durchbrüche hergestellt werden und, daß das so präparierte
Leichtbauelement in der gewünschten Form aushärtet (Abb. 2).
2. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet,daß die Fasern aus Kohle, Glas, Aramid, Metall und dgl. oder einem Gemisch daraus
bestehen können.
3. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Hüllmantel aus einem Schlauch oder Geflecht aus Kunststoff, Metall, Textilien
und dgl. oder Kombinationen bestehen kann (Abb. 5).
4. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quer
schnitt des Hüllmantels so geformt ist, daß sich dadurch weitere Befestigungsmöglichkeiten ergeben
(Abb. 3).
5. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Hüllmantel aus einem schweißbaren Werkstoff besteht).
6. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß mit den getränkten Fasern zentrisch ein elastischer Schlauch oder "Seele" in den
Hüllmantel eingezogen wird (Abb. 4).
7. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Hüllmantel aus mehreren "Elementen" besteht mit unterschiedlicher geometrischer
Anordnung (Abb. 6).
8. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß an beliebiger Stelle des Leichtbauelements mit einem geeigneten Werkzeug eine
"Bohrung" angebracht werden kann, indem man die noch nicht ausgehärteten Fasern verdrängt
(Abb. 7).
9. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß man an dem Leichtbauelement axial und/oder radial Elemente mit Gewinden oder
Hinterschnitten an beliebiger Stelle befestigen kann, die sich in den getränkten, noch nicht
ausgehärteten Fasern verankern (Abb. 8, Abb. 9).
10. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hüllmantel aus mehreren Stücken zusammengesetzt ist, die wiederum verschiedene Querschnitte
aufweisen können (Abb. 11, Abb. 3).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934318224 DE4318224A1 (de) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | Verformbares Leichtbauelement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934318224 DE4318224A1 (de) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | Verformbares Leichtbauelement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4318224A1 true DE4318224A1 (de) | 1994-12-22 |
Family
ID=6489395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934318224 Ceased DE4318224A1 (de) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | Verformbares Leichtbauelement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4318224A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018172607A1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Csi Composite Solutions And Innovations Oy | Method for producing an elongated article having a finished surface and an elongated article produced with said method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2852424A (en) * | 1957-04-30 | 1958-09-16 | Frank W Reinhart | Reinforced plastic springs |
DE1167514B (de) * | 1960-08-05 | 1964-04-09 | Alfred Roesler | Verfahren zum Herstellen von Profilen aus faserverstaerktem, haertbarem Kunstharz |
DE3031582A1 (de) * | 1980-08-21 | 1982-03-18 | Vereinigung zur Förderung des Instituts für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an der Rhein.-Westf. Technischen Hochschule Aachen e.V., 5100 Aachen | Wendelfoermiges bauteil |
-
1993
- 1993-06-01 DE DE19934318224 patent/DE4318224A1/de not_active Ceased
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US2852424A (en) * | 1957-04-30 | 1958-09-16 | Frank W Reinhart | Reinforced plastic springs |
DE1167514B (de) * | 1960-08-05 | 1964-04-09 | Alfred Roesler | Verfahren zum Herstellen von Profilen aus faserverstaerktem, haertbarem Kunstharz |
DE3031582A1 (de) * | 1980-08-21 | 1982-03-18 | Vereinigung zur Förderung des Instituts für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an der Rhein.-Westf. Technischen Hochschule Aachen e.V., 5100 Aachen | Wendelfoermiges bauteil |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Kunststoffe H. 10/1956, S. 475 * |
Plastics Nov. 1956, S. 277/298 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018172607A1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Csi Composite Solutions And Innovations Oy | Method for producing an elongated article having a finished surface and an elongated article produced with said method |
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