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Verfahren zur Herstellung von versteiften Bauteilen sowie zur Durchführung
des Verfahrens bestimmte Formkörper Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von versteiften Bauteilen sowie auf zur Durchführung des Verfahrens
bestimmte Formkörper, und, zwar insbesondiere für aus mit Kunstharz imprägniertem
Glasfasergewebe hergestellte Bauteile und Konstruktionen.
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Es ist bekannt, daß ein leichter und doch fester Werkstoff aus einem
aus Glasfasern bestehenden Gewebe in Form einzelner Lagen durch Aufbringen eines
härtbaren Kunstharzes auf diese Lagen hergestellt werden kann. Wenn ein geeignetes
Harz verwendet wird, so ist die so hergestellte Platte im Verhältnis zu ihrer Festigkeit
sehr leicht. Da es möglich ist, dem Gewebe eine gewünschte Gestalt zu verlieihen,
bevor das Kunstharz aufgebracht und gehärtet wird, ermöglicht dieses Verfahren ohne
Schwierigkeiten die Herstellung von Körpern, mit gekrümmten Flächen.
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Wenn in dieser Weise gewisse Körper, wie insbesondere z. B. Bootsrümpfe,
hergestellt werden sollen, so läßt sich zwar ohne weiteres die notwendige Festigkeit
im Sinne der Widerstandsfähigkeit gegen Verletzungen bereits durch Verwendung von
verhältnismäßig dünnen Platten des in der beschriebenen Weise behandelten Materials
erzielen, jedoch ist wegen dieser geringen Wandstärke die Torsionsfestigkeit des
Körpers als Ganzes zu gering. Die Erhöhung der Torsionsfestigkeit
durch
bloße Vergrößerung der Wandstärke ist nicht zweckmäßig, da in einem solchen Fall
sehr schnell ein Zustand erreicht wird, in welchem das Verhältnis von Steifigkeit
zu Gewieht dem, einer üblichen, bisherigen Konstruktion entspricht und oberhalb
dieses Verhältnisses die üblichen Konstruktionen vorteilhafter werden.
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Andererseits müssen im Falle der Herstellung von Körpern mit gewölbten
Oberflächen, wie die eines Bootsrumpfes, die verwendeten Versteifungselemente für
solche Baukörper sehr genau geformt werden, damit sie genau den Konturen des Rumpfes
entsprechend verlaufen. Aus diesem Grunde ist dann eine große Zahl von unterschiedlich
gestalteten Armierungskörpern notwendig, deren Herstellung und Anpassung besondere
Schwierigkeiten macht.
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Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von versteiften
Bauteilen vorgeschlagen, bei dem wenigstens eine Materialschicht, z. B. eine Glasfasermatte,
mit Kunstharz überzogen wird und als Beplattung oder Haut dient und: ebenfalls aus
Materialschichten und Kunstharz bestehende, mit der Beplattung oder Haut verbundene
Versteifungsrippen bekannt sind, und die Erfindung darin besteht, daß die Rippe
über einen aus einer Anzahl von im wesentlichen voneinander unabhängigen, nur in
einer Ebene miteinander verbundenen Elementen zusammengesetzten, länglichen Formkörper
geformt wird, der auf der im wesentlichen beliebig gekrümmten Haut dieser anpaßbar,
senkrecht zu dieser Fläche aber im wesentlichen drucksteif ist.
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Die Erfindung ermöglicht es, jede beliebige Stelle, z. B. eines Bootsrumpfes
od. dgl., zu verstärken, und zwar in einem solchen Umfang, daß die notwendige Festigkeit
erreicht wird.
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Die Versteifung kann in einfacher Weise aufgebracht werden und besitzt
die gleiche Festigkeit wie die Haut, mit der sie zu einem einzigen Körper verbunden
wird.
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Der verwendete Formkörper kann einen an sich bekannten rinnenförmigen,
z. B. umgekehrt V-förmigen Querschnitt besitzen. Um es zu ermöglichen, die Formkörper
auf einer in zwei Ebenen gebogenen Fläche anzuordnen, sind die Seitenwandungen des
Rinnenprofils mit Einschnitten versehen.
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Es ist möglich, auf die Scheitel der Rippen, auf diesen aufliegend
und dieselben brückenartig verbindend, eine zweite Innenhaut aufzubringen. Es ergibt
sich so eine Doppelhaut, die, insbesondere bei Bootsrümpfen u. dgl., an sich bekannt
ist und eine sehr hohe Oberflächenfestigkeit und ebenso große Torsionsfestigkeit
besitzt. Ein Schutzanspruch wird auf die Herstellung einer Doppelhaut nicht gerichtet.
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Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen an Hand der Zeichnungen
beschrieben, welche als Ausführungsbeispiel die Herstellung eines Bootsrumpfes veranschaulichen.
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Fig. I ist ein teilweiser Querschnitt durch Mitte Formkörper einer
gebogenen versteiften Konstruktion, nämlich eines Teiles eines Bootsrumpfes, der
gemäß der Erfindung hergestellt ist; Fig. 2 ist ein Schnitt durch die in Fig. I
dargestellte Konstruktion, der die Gestalt der verwendeten Formkörper erkennen läßt;
Fig.3 ist eine perspektivische Ansicht eines wahlweise zu verwendenden Formkörpers,
und Fig. 4 veranschaulicht in schematischer Darstellung die Möglichkeit zur Herstellung
einer Doppelhautkonstruktion.
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Die Bootshaut wird aus Schichten Io, II aus Glasfasergewebe hergestellt,
das mit einem synthetischen Harz, zweckmäßig einem solchen, das in der Kälte abbindet,
imprägniert und durch Schichten I2, I3 desselben Materials versteift ist, deren
jede über einer Form I4 von V-förmigem Rinnenquerschnitt geformt ist. Die Formen
I4 bestehen aus beliebigem leichtem und verhältnismäßig steifem Material, z. B.
Leichtmetall oder Kunststoff. Der in den Fig. I und a dargestellte Formkörper besteht
aus dünnem plattenförmigem Werkstoff, wie Aluminiumblech, welches so gebogen ist,
daß sich geneigte Seitenflächen I4a, I4b und ein flacher Scheitelteil 14, sowie
nach innen umgebogene Fußteile I4d ergeben. Die so gebildete Rinne ist bei 14, in
gleichmäßigen Abständen über ihre Länge verteilt mit verhältnismäßig breiten Schlitzen
versehen, die sich von der Kante des Kanals unter Einschluß der Füße I4d bis zu
dem Scheitelteil 14c erstrecken, so daß die Rinne derart verformt werden kann, daß
sie sich an eine in zwei Ebenen gekrümmte Fläche anlegt.
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Fig.3 zeigt eine wahlweise Ausbildung des Formkörpers. In diesem Falle
ist der Formkörper aus einer Anzahl von Elementen zusammengesetzt, die miteinander
zu einer fortlaufenden, jedoch in sich gelenkigen Reihe verbunden sind, wobei die
unter sich gleichen Elemente aus einem Kunstwerkstoff, wie einem thermoplastischen
oder in der Wärme abbindenden Kunstharz, oder auch aus Leichtmetallspritzguß bestehen.
Das Element I5 besitzt einen flachen Basisteil I5a und zwei sich nach oben erstreckende,
nach innen geneigte Seitenwandungen I5b, I5c, die über einen schmalen Scheiteltel
I5d miteinander verbunden sind. Der Winkel zwischen jedem Seitenteil und der Basisfläche
beträgt in diesem Fall 70°. Die Konstruktion ist durch eine mittlere Rippe 15, verstärkt,
die sich von der Basisfläche bis zur Scheitelfläche des Elements erstreckt.
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Das Element stellt demnach ein Prisma dar, dessen Querschnitt ein
gleichschenkliges Trapez ist. In der Längsrichtung verlaufen in der Nähe seines
Scheitels zwei Bohrungen I6. An der einen Stirnseite ist im oberen Bereich eine
Nase 151, der eine entsprechende Nut 15, in der gegenüberliegenden Stirnseite des
nächsten Elements entspricht.
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Diese Elemente werden so verwendet, d@aß eine Anzahl dersielben auf
eine flache Unterlage aufgelegt wird, und zwar mit .ihren Stirnflächen gegeneinanderliegend,
so daß die Nasen und Nuten ineinan:de:.rgreifen und die einander benachbarten Elemente
in ihrer Lage siichern. Dann wird die
Reihe von Elementen durch
ein längs des Scheitelteils aufgebrachtes, mit Klebstreifen versehenes Band oder
durch Einfädeln eines Fadens durch die nunmehr miteinander fluchtenden. Bohrungen
I6 miteinander zu dem gewünschten Formkörper verbunden.
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Es ergibt sich derart ein gelenkiger Formkörper, der einer gekrümmten
Fläche angepaßt werden kann.
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Bei der Herstellung eines Bootsrumpfes oll. dgl. wird eine formgebendte
Unterlage, die den Bootskonturen entspricht, mit einer aller mehreren sich überlappendlen
Lagen von Glasfasergeweben bedeckt. In diesem Zustand sind die Glasfaserlagen völlig
biegsam. Nunmehr wird das Kunstharz aufgebracht und, nachdem dieses etwas klebrig
geworden ist, gegebenenfalls weitere Glasfasergewebeschichten und weiteres Kunstharz.
So entsteht de Haut.
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Dann werden die der Versteifung dienenden Formkörper in Abständen
auf diese Haut quer zu der Gesamtlängsrichtung spantenähnlich aufgelegt, die Fommkörper
können sich der Krümmung der Haut in dem gewünschtem Grad anpassen. Auf jeden Formkörper
wird dann eine Gewebeschicht so aufgelegt, daß sie an dem Formkörper dicht anliegt
und wenigstens noch auf einem Teil der zwischen dem Formkörper frei liegenden Haut
aufliegt. Nunmehr wird auf diese Schichten Kunstharz aufgetragen- Es ist auch möglich,
zwecks weiterer Erhöhung der Festigkeit der Versteifung ein geflochtenes oder gewebtes
Band I7 aus Kunstfaser oder auch einen ähnliche Eigenschaften besitzenden Streifen
als erste Lage zu verwenden.
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Ferner ermöglicht die vorstehend' beschriebene Konstruktion die Herstellung
eines Bootskörpers ad. dgl. als Doppelhaut in der z. B. in Fig. 4 schematisch dargestellten
Weise. Im diesem Fall wird auf eine geeignete geformte Unterlage eine erste Glasfasergewebeschicht
2o aufgelegt und auf diese in geeigneten Abständen voneinander Formkörper 2I, 22,
23, 24 aufgesetzt. Über sämtliche Formkörper wird eine mehr oder weniger fortlaufende
Schicht von Glasfasergewebe aufgelegt, an deren Stelle auch Reihen von Streifen
verwendet werden können, und' dann das Harz aufgebracht. Die Scheitel der .in dieser
Weise gebildeten Versteifungen werden durch Gewebelagen überdeckt, und zwar überdeckt
die erste Lage 26 die beiden Formkörper 23,24 und erstreckt sich bis in den Bereich
der Grundschicht 25. Die zweite Lage 27 beginnt an dem Scheitel des ersten Formkörpers
24, überbrückt die Scheitel der Formkörper 24, 23 und 22 und erstreckt sich bis
zu der Grundschicht 25. Die dritte Lage 28 beginnt in ähnlicher Weise an dem Scheitel
des zweiten Formkörpers 23, überbrückt die Scheitel der Farmkörper 23, 22 und 2I
und erstreckt sich bis auf die Grundschicht 25 usw. In jeder Phase bzw. jedem Stadium
des Arbeitsvorganges wird Kunstharz auf das Gewebe aufgebracht. Nachdem die: Gewebeschichten
derart in ihre Lage gebracht worden sind:, werden sie in dieser belassen, bis das
Harz abgebunden ist. Es ergibt sich derart eine sehr ferste und starre Konstruktion.
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Diese Konstruktion besteht, wie ersichtlich, aus zwei vollständigen
Schichten des mit Kunstharz überzogen-en Gewebes, die von aus dem grundsätzlich
gleichen Material bestehenden Versteifungen getragen werden. Wenn die Formkörper
aus Aluminium bestehen, so trägt dies zur Erhöhung der Festigkeit bei, jedoch ist
in jedem Fall die Bindung zwischen den Versteifungen und der Haut sehr fest, und
es ergibt sich wegen der natürlichen Festigkeit des Werkstoffes deshalb eine außerordentliche
Festigkeit der Gesamtkonstruktion.
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Die Größe und der Abstand der Formkörper voneinander werden je nach
den durch das Enderzeugnis bestimmten Anforderungen gewählt. Als besonders geeignet
'haben sich Farmkörper mit einer Seitenbreite von etwa Io mm, die im Abstand von
25 mm voneinander angeordnet sind, erwiesen. In diesem beispielsweisen Fall werden
die Seitenflächen der Farmkörper in Abständen von etwa I2 mim geschlitzt. Es ist
ferner auch. möglich, sehr kurze Abschnitte des V-förmig profilierten Materials
zu verwenden, die durch ein längs des Scheitels verlaufendes biegsames Glied miteinander
verbunden sind, um denn gleichen Erfolg wie bei Verwendung 'längerer, durch Schlitze
unterteilter Abschnitte zu erzielen.