EP1603740B1 - Method and device for the production of a sandwich structure for a sandwich composite - Google Patents

Method and device for the production of a sandwich structure for a sandwich composite Download PDF

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EP1603740B1
EP1603740B1 EP20030795733 EP03795733A EP1603740B1 EP 1603740 B1 EP1603740 B1 EP 1603740B1 EP 20030795733 EP20030795733 EP 20030795733 EP 03795733 A EP03795733 A EP 03795733A EP 1603740 B1 EP1603740 B1 EP 1603740B1
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EP
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Grant
Patent type
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material web
folding
characterised
device
material
Prior art date
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Application number
EP20030795733
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EP1603740A2 (en )
Inventor
Rainer Kehrle
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Airbus Operations GmbH
Original Assignee
Airbus Operations GmbH
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/30Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
    • E04C2/32Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure formed of corrugated or otherwise indented sheet-like material; composed of such layers with or without layers of flat sheet-like material
    • E04C2/326Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure formed of corrugated or otherwise indented sheet-like material; composed of such layers with or without layers of flat sheet-like material with corrugations, incisions or reliefs in more than one direction of the element
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31DMAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER, NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES B31B OR B31C
    • B31D3/00Making articles of cellular structure, e.g. insulating board
    • B31D3/005Making cellular structures from corrugated webs or sheets

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kernstruktur vorzugsweise für einen Kernverbund, (def. in DIN 53 290 Feb. 1982), wobei die Kernstruktur aus einem dünnen faltbaren Ausgangsmaterial mit einer Undefinierten Länge, insbesondere Faserhalbzeugbahnen, vorimprägnierten Faserhalbzeugen, Papierbahnen, Kartonbahnen, Folienbahnen, Blechbahnen oder dergleichen hergestellt wird, wobei das Ausgangsmaterial zu einer räumlichen, mehrflächigen, abwickelbaren Struktur gefaltet wird, und wobei das Ausgangsmaterial eine Kontraktion der Materialbahn in Breiten- und Längsrichtung und eine Expansion in den Raum gegenüber der Ausdehnung des Ausgangsmaterials erfährt und zwischen zwei die äußeren Oberflächen des Kernverbundes bildenden Decklagen angeordnet sowie durch Klebung oder anderweitige Verbindung mit den Decklagen verbunden werden kann. The invention relates to a process for preparing a core structure preferably for a core composite, (def. In DIN 53 290 Feb. 1982), wherein the core structure of a thin foldable starting material with an undefined length, in particular semifinished fiber webs, pre-impregnated semi-finished fiber, paper webs, cardboard webs, webs of film wherein the starting material is folded into a three-dimensional, multi-surface, developable structure, metal sheets or the like is prepared, and wherein the starting material undergoes a contraction of the material web in the widthwise and lengthwise direction and an expansion in the space with respect to the expansion of the starting material and between two the may be disposed outer surfaces of the core composite forming cover layers and connected by adhesive bonding or other connection to the cover layers.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere zur Herstellung der Kernstruktur. The invention also relates to an apparatus for performing the method, in particular for the preparation of the core structure.
  • Es ist allgemein bekannt, für Kernverbunde der eingangs genannten Art die unterschiedlichsten Kernstrukturen und Werkstoffe zu verwenden, beispielsweise die Wellen in der herkömmlichen Wellpappe oder so genannte Honigwaben. It is generally known to use a wide variety of core structures and materials for core composites of the type mentioned, for example, the waves in the conventional corrugated or so-called honeycombs. Diese Kernverbunde werden als leichte Platten oder Schalenelemente für Wände oder Fußböden in Verkehrsflugzeugen, Autos, Schiffen oder Zügen benötigt; These core composites are necessary for light plates or shell elements for walls or floors in commercial aircraft, cars, ships and trains; ebenso im Innen- und Außenbau von Gebäuden oder in der Möbelindustrie als Füllstoff für beispielsweise furnierte Möbel oder wie im Fall von Wellpappe auch als Verpackungsmaterial. just in interior and exterior of buildings or in the furniture industry as a filler for example, veneered furniture or as in the case of corrugated board as packaging material.
  • Strukturen der eingangs genannten Art können auch als Elemente in Filtern, (Brennstoffzellen-)Reaktoren, Solarkollektoren, Design-Elemente wie beispielsweise Lampen, transparente Elemente Verkleidungselemente oder dergleichen, sowie als (Crash-)Energieabsorbierende, Schall- oder Radarstrahlen absorbierende Elemente oder als Kinematik eingesetzt werden. Structures of the type mentioned can also as elements in filters (fuel cell) or the like reactors, solar collectors, design elements, such as lamps, transparent elements lining elements or, as well as (crash) An energy absorbing, sound or radar radiation absorbing elements or as kinematic be used.
  • Des weiteren existieren verschiedene Verfahren zur Herstellung gefalteter Strukturen, die man in diskontinuierliche Prozesse, die beispielsweise in der Furthermore, there are various methods for producing folded structures that one of the in discontinuous processes, for example, in US 5,234,727 US 5,234,727 und der and the US 2,901.951 US 2,901.951 beschrieben sind, und in kontinuierliche Prozesse unterteilen kann. are described, and can be divided into continuous processes. Die kontinuierlichen Prozesse kann man wiederum Aufteilen in Prozesse mit gekoppelter Längs- und Querkontraktion bei gleichzeitiger Expansion in Dickenrichtung der Ausgangsmaterialbahn (einstufige Faltung; vgl. The continuous processes can in turn divide into processes with coupled longitudinal and transverse contraction while expanding in the thickness direction of the stock web (single-fold; see FIG. US 5,947,885 US 5,947,885 ) und Prozesse, bei denen die Materialbahn zunächst eine Querkontraktion erfährt und anschließend eine Verformung zur Längsrichtung des Materials erfolgt (zweistufige Faltung; ) And processes in which the material web is initially subjected to a transverse contraction and then deformation to the longitudinal direction of the material occurs (two-fold; US 4,012,932 US 4,012,932 ). ).
  • Da es sich bei der kontinuierlichen Faltung langer Materialbahnen um eine im mathematisch-geometrischen Sinne nicht exakte Umformung handelt, ist eine Mechanik, die der kontinuierlichen Faltung exakt folgt, schwer und aufwendig zu realisieren, zumal eine Verzerrung der Materialbahn, die im Bereich der elastischen Eigenschaften der Materialbahn liegen kann und schwer zu kontrollieren ist, erfolgt. Since it is in continuous folding long webs of material to a non-exact in the mathematical geometrical sense forming, is a mechanism which follows the continuous convolution exactly, heavy and costly to implement, especially as a distortion of the material web, in the region of the elastic properties may be the web and is difficult to control, is carried out. In allen erwähnten Druckschriften erfolgt die Faltung durch einen den Faltvorgang entlang der Kanten oder Kanten und Flächen begleitenden Mechanismus. In all the mentioned documents, the convolution is performed by a the folding along the edge or edges and surfaces accompanying mechanism.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Kernstruktur zu schaffen, bei dem das Ausgangsmaterial nicht gedehnt oder gestaucht wird, sondern - ohne Einschnitte oder Ausstanzungen anzubringen - kontinuierlich flächen- und winkeltreu gefaltet wird. The invention now has for its object to provide a process for preparing a core structure, wherein the starting material is not stretched or compressed, but - to install without cuts or punchings - is continuously area and angle-preserving folded.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, The object is solved by the invention,
    • dass die Materialbahn in einem kontinuierlichen Prozess von der Ober- und Unterseite entlang gekrümmter oder mehrerer gerader sich sternförmig berührender Faltlinien und in sich wiederholenden Mustern verlaufenden Faltlinien oder innerhalb der Flächen, welche durch die Faltlinien begrenzt werden, derart vorbehandelt wird, sodass ein Knicken erlaubende Faltkanten entstehen, die eine mit Scharnieren vergleichbare Funktion erfüllen und die Faltkinematik bilden, that the web of material is pre-treated in a continuous process from the top and bottom along curved or more straight in a star shape touching fold lines and in repeating patterns extending fold lines or within the surfaces, which are delimited by the fold lines such that a buckling permitting folding edges arise which fulfill a similar function with hinges and form the folding kinematics,
    • dass nach erfolgter Vorbehandlung eine Initiierung des Faltungsvorganges im Bereich der Faltlinien oder der durch die Faltlinien begrenzten Flächen auf die Oberseite und die Unterseite der Materialbahn durchgeführt wird, - dass die Materialbahn nach der Initiierung verzögert wird um den Faltvorgang zu Ende zu führen, und that after treatment initiation of the folding operation in the folding lines or limited by the fold lines surfaces is carried out on the top and the underside of the material web - in that the material web is delayed after the initiation of the folding process to result in the end, and
    • dass die Materialbahn nach dem Faltvorgang zur Stabilisierung der Faltstruktur nachbehandelt werden kann, was durch beispielsweise Temperatureinfluss, Prägen, Durchtränken, Beschichten oder die Applikation einer offenen oder geschlossenen Decklage auf mindestens einer Seite der entstandenen Faltstruktur erfolgen kann, wobei die Initiierung des Faltvorgangs mit einem Fluid durchgeführt wird. that the material web can be treated after the pleating process to stabilize the folded structure, which can be done by, for example, temperature influence, embossing, by impregnation, coating or application of an open or closed top layer on at least one side of the resulting pleated structure, wherein the initiation of the folding operation with a fluid is carried out.
  • Erfindungsgemäße Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben. Embodiments of the method according to the invention are described in the subclaims. Sie zeichnen sich zB dadurch aus, dass die Faltkanten einen gekrümmten Verlauf aufweisen, dass das dünne Ausgangsmaterial entlang der Faltkanten oder innerhalb der Flächen und die Faltkanten freilassend durch Prägen, Perforieren, Fräsen, Bindern, Anritzen, Beschichten oder Durchtränken, Erwärmen oder Abkühlen des dünnen Ausgangsmaterials vorbehandelt wird. They are characterized for example by the fact that the folding edges have a curved course, that the initial thin material along the fold lines or within the surfaces and the folding edges leaving free by embossing, perforating, milling, binders, scribing, coating or impregnation, heating or cooling of the thin is pretreated feedstock.
  • Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung angegeben, welche ausgestaltet ist, die Schritte gemäß der Erfindung auszuführen. According to the invention an apparatus is provided which is configured to perform the steps according to the invention. Die Vorrichtung weist dazu unter anderem eine Einrichtung zur Einleitung des Faltvorgangs mit einer Reihe von beweglich angeordneten Fluiddüsen auf, wobei die Fluiddüsen ausgeführt sind, den Faltvorgang durch Applizieren eines Fluids einzuleiten. The device has for this purpose, inter alia, a device for initiation of the folding operation with a number of movably arranged fluid nozzle, wherein the fluid nozzles are designed to initiate the folding process by applying a fluid.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, With the inventive method it is also possible,
    • dass biegeschlaffe Materialien wie beispielsweise Gewebe, die von sich aus keine Faltkinematik ausbilden würden, geeignet durch beispielsweise Beschichtung mit Bindern oder durch Durchtränken mit einem Kunstharz, die Faltkanten aussparend vorbehandelt werden, so dass ein Knicken erlaubende Faltkanten entstehen, wobei die Beschichtung einer Materialbahn auch derart ausgeführt werden kann, that soft materials such as tissue, that would not form a folding kinematics by itself, suitable for example, by coating with binders or by impregnating with a resin, the fold edges are pretreated aussparend so that a buckling permitting folding edges are formed, wherein the coating of a material web also in such a way can be executed
    • dass beispielsweise ein Kunstharz zunächst vorgehärtet (bi-staging) werden kann und erst nach Abschluss des Faltvorgangs vollends ausgehärtet wird, for example, a synthetic resin can be initially pre-cured (bi-staging), and is cured after completion of the folding operation completely,
    • dass der Faltvorgang entlang der vorbehandelten Faltlinien durch eine geeignete Vorrichtung initiiert wird, wobei das Material selbst durch die Vorbehandlung der Kanten als Faltkinematik dient, that the folding operation is initiated along the fold lines pretreated by an appropriate device, wherein the material is used even through the pre-treatment of the edges as the folding kinematics,
    • dass das dünne Ausgangsmaterial aus seiner zweidimensionalen Ausgangsform mit in vorgegebenen winkeln zueinander oder entlang von Kurven verlaufenden Faltkanten bei einem Faltprozess eine winkelund flächentreue Umformung erfährt, that the thin starting material undergoes during a folding process of an angle and forming equal area from its output two dimensional shape with each other at predetermined angles, or running along folded edges of curves,
    • dass die Kernstruktur entlang der Faltkanten aus seiner zweidimensionalen Ausgangsform zu einer sich in die dritte Dimension erstreckende Kernstruktur gefaltet wird, wobei die Kernstruktur sowohl eine Längen- als auch eine Breitenänderung gegenüber der zweidimensionalen Ausgangsform erfährt, und that the core structure along the fold lines from its two-dimensional original shape is folded into a extending in the third dimension core structure, said core structure undergoes both a length and a width change from the two-dimensional output form, and
    • dass die Kernstruktur in einem kontinuierlichen Durchlaufprozeß derart hergestellt wird, dass das zweidimensionale Ausgangsmaterial kontinuierlich in eine Faltvorrichtung eingeführt und aus dieser die gefaltete Kernstruktur kontinuierlich entnommen wird. that the core structure is produced in a continuous flow process in such a way that the starting two-dimensional material is continuously introduced into a folding device and is continuously removed from this the folded core structure.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kernstrukturen zeichnen sich vorteilhafterweise durch ihre geringe Dichte bei gleichzeitiger, insbesondere im Zusammenwirken mit aufgebrachten Decklagen, hoher Biege- und Drucksteifigkeit und Festigkeit sowie aufgrund der Faltstruktur und ggf. des Faltwerkstoffs durch eine gute Schallisolation, die durch eine Perforation der Decklagen noch erhöht werden kann, aus. The core structures prepared by the inventive method are characterized advantageously by their low density at the same time, in particular in cooperation with the applied covering layers, high flexural and compressive stiffness and strength as well because of the folding structure and possibly of the Faltwerkstoffs by a good sound insulation obtained by a perforation of the may be covering layers still increased from. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der wesentlich erhöhten und damit zu einer Kostenreduzierung führenden Herstellungsgeschwindigkeit, die durch die kontinuierliche Fertigung ermöglicht wird. Another advantage of the invention lies in the substantially increased and thus leading to a cost reduction rate of production, which is made possible by the continuous production. Die Möglichkeit, die Ausgangsmaterialien auch entlang gekrümmter Faltkanten zu falten, verbessert die Drucksteifigkeit und erweitert somit das Einsatzgebiet der Kernstrukturen deutlich gegenüber heute existierenden Kernstrukturen, weil entlang gekrümmter Faltkanten gefaltete Strukturen im Gegensatz zu solchen, die nur entlang gerader Faltkanten gefaltet sind, krümmbar und steifer sind. The ability to fold the raw materials also along curved folding edges, improves the compressive stiffness and thus extends the application field of nuclear structures significantly compared to today's existing core structures because along curved folding edges folded structures as opposed to those that are folded only along straight folding edges, bendable and stiffer are. Die gekrümmten Faltkanten liegen, wenn man gekrümmte Decklagen verwendet, entlang ihrer gesamten Faltkante an der oberen und unteren Decklage an, und können somit vorteilhafterweise mit den Decklagen mit ihrer gesamten Faltlinie verklebt oder anderweitig verbunden werden. The curved folding edges lie when using curved cover layers along its entire folded at the upper and lower cover layers, and thus can be advantageously bonded or to the cover layers with their entire fold line otherwise connected. Eine Zusammenfassung der erfindungsgemäßen Vorteile ergibt, dass aufgrund des kontinuierlich durchgeführten Prozesses eine überaus schnelle und kostengünstige Herstellung von steifen Kernstrukturen ein breites Anwendungsspektrum ermöglicht wird. A summary of the advantages of the present invention shows that a very rapid and inexpensive preparation of rigid core structures a variety of applications is made possible due to the continuously operated process.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus An inventive device for implementing the method consists of
    • einer Vorrichtung zur Vorbehandlung der vorzugsweise ebenen Ausgangsmaterialbahn von der Ober- und Unterseite derselben, a device for pretreatment of the preferably planar starting web of material from the top and bottom thereof,
    • einer Vorrichtung zur Initiierung des Faltungsvorgangs, a device for initiation of the folding process,
    • einer Vorrichtung zur Verzögerung der sich dabei faltenden Materialbahn, und eventuell a device for retarding thereby folding web of material, and possibly
    • einer Einrichtung zur Nachbehandlung der Materialbahn, und von Ober- und Unterseite derselben. a device for post-treatment of the material web, and upper and lower surfaces thereof.
  • Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen vorrichtung ist für die Vorbehandlung der ebenen Materialbahn mindestens ein gegenläufig rotierendes Walzen-, Förderband- oder Gliederkettenpaar vorgesehen, wobei jeweils mindestens eines der beiden Elemente eines Paares eine strukturierte Oberfläche aufweist. According to a further development of the device according to the invention at least one counter rotating roller, belt or link chain pair is provided for pretreatment of the flat material web, wherein at least one of the two members of a pair having a textured surface. Anstelle der strukturierten Oberfläche oder zusätzlich zur strukturierten Oberfläche können auch beheizbare oder kühlbare Zonen bzw. eine Vorrichtung zur Beschichtung der Materialbahn vorgesehen sein. Instead of the structured surface, or in addition to the structured surface also heatable or coolable zones and a device for coating the web of material may be provided.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorbehandlung der Materialbahn besteht in einem gegenläufig rotierenden paar Walzen deren Oberfläche eine Struktur, welche eine Abwicklung der zu faltenden Struktur ist, besitzen. A further device according to the invention for pre-treatment of the material web consists of a couple of counter-rotating rolls whose surface has a structure which is a development of the structure to be folded, have.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorbehandlung weist eine Querkontraktionsvorrichtung auf bestehend aus mindestens einem Paar gegenläufig rotierender Walzen oder aus mindestens einer Vorrichtung mit einem kammartigen Spalt, in der die Materialbahn zunächst quer zu ihrer Längsrichtung kontrahiert und senkrecht zu ihrer Dickenrichtung expandiert wird, wobei ein Ausgleich der Lauflängen der Materialbahn-Mitte und der Materialbahn-Ränder durch eine gezielte Ablenkung der Materialbahn in deren Mitte und am Rand erfolgen kann und nach der Querkontraktion der Materialbahn ein abwechselnder Querversatz mittels einer mit Fluiddruck arbeitenden Vorrichtung oder mittels einer geeigneten Mechanik durchgeführt wird. A further device according to the invention for the pretreatment has a transverse contraction device consisting of at least one pair of counter-rotating rollers or of at least one device with a comb-like slit in which the material web is first contracted transversely to its longitudinal direction and expanded perpendicular to its thickness direction, wherein a compensation of the run length of the web center and the material web borders can be effected by a specific deflection of the material web in the middle and at the edge and by the transverse contraction of the material web an alternating transverse displacement is performed by means of a working fluid pressure device or by means of a suitable mechanism.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Initiierung des Faltvorgangs besteht aus mindestens einer Reihe von Fluiddüsen, vorzugsweise Druckluftdüsen, die beweglich angeordnet sein können und entgegengesetzt entlang der Faltlinien auf die Oberseite und die Unterseite der Materialbahn einwirken. An inventive device for initiating the folding process consists of at least one row of fluid jets, preferably compressed air nozzles, which may be movably arranged and oppositely along the folding lines on the top and the underside of the material web act.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Initiierung des Falt-vorgangs besteht aus einer Mechanik, welche die Materialbahn zu Beginn des Faltvorgangs punktuell oder entlang einzelner Faltlinien von der Oberseite und Unterseite touchiert. A further device according to the invention for initiating the folding process consists of a mechanism which touched the material web at the beginning of the folding process at points or along individual fold lines of the top and bottom.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Initiierung des Faltvorgangs besteht aus aus Beispielsweise mindestens einem paar Walzen von denen mindestens eine eine strukturierte Oberfläche besitzt, mit welcher die Faltkanten derart in das Material eingebracht werden, dass eine Spannung, die die Einleitung des Faltvorgangs unterstützt, in dem Material entsprechend der späteren Knickrichtung entsteht. A further device according to the invention for initiating the folding process consists of example, at least a pair of rollers of which at least one has a structured surface with which the folded edges are introduced in such a way into the material such that a voltage, which supports the initiation of the folding operation, in the material produced according to the subsequent bend direction.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verzögerung der Materialbahn besteht aus mindestens einem Paar gegenläufig rotierender Walzen oder Förderbänder, die mit Bürsten besetzt sein können. An inventive device for delaying the material web consists of at least one pair of counter-rotating rollers or conveyor belts, which may be occupied with brushes.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verzögerung besteht aus Fluiddüsen, welche die gefaltete Materialbahn entgegengesetzt zur Produktionsrichtung von der Oberseite und Unterseite anblasen. A further device according to the invention for delaying consists of fluid nozzles which blow the folded material web opposite to the direction of production of the top and bottom.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nachbehandlung der Materialbahn besteht aus mindestens einem Paar gegenläufig rotierender Walzen, Förderbändern oder Gliederkettenmechanismen, mit einer strukturierten Oberfläche, deren Abwicklung die gefaltete Struktur darstellt, oder bei der die strukturierte Oberfläche die gefaltete Materialbahn wenigstens entlang der Faltkanten berührt, wobei die Walzen, Förderbänder oder Gliederkettenmechanismen eine Vorrichtung zur Beschichtung, Durchtr An inventive device for post-treatment of the material web consists of at least one pair of counter-rotating rollers, conveyor belts or link chains mechanisms, with a textured surface, the processing is the folded structure, or when the structured surface of the folded material web touches at least along the folding edges, the rollers , conveyor belts or link chains mechanisms to an apparatus for coating Durchtr a a nkung, Erwärmung oder Abkühlung der Materialbahn enthalten können. may contain LIMITATION, heating or cooling of the web.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Machbehandlung besteht aus einer Vorrichtung zur Applikation mindestens einer Materialbahn auf die gefaltete Kernstruktur. A further inventive device for Mach treatment consists of a device for applying at least one web of material at the folded core structure. Hierbei kann die Vorrichtung zur Nachbehandlung eine Schneidvorrichtung und Abtransportvorrichtung enthalten. Here, the device for post may include a cutter and removal device.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen: In the drawing, embodiments are shown according to the invention, and show namely:
  • Fig. 1: Fig. 1:
    eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kernstruktur in Seitenansicht; an apparatus for producing a core structure in a side view;
    Fig. 2: Fig. 2:
    die Vorrichtung gemäß the device according to Fig. 1 Fig. 1 in Draufsicht; in plan view;
    Fig. 3: Fig. 3:
    eine weitere Vorrichtung zur Herstellung einer Kernstruktur in Seitenansicht; a further apparatus for preparing a core structure in a side view;
    Fig. 4: Fig. 4:
    die Vorrichtung nach the device according to Fig. 3 Fig. 3 in Draufsicht; in plan view;
    Fig. 4a: FIG. 4a:
    eine Schnittdarstellung gemäß Linie BB' der a sectional view according to line BB 'of the Fig. 4 Fig. 4 ; ;
    Fig. 4b: FIG. 4b:
    eine Schnittdarstellung gemäß Linie AA' der a sectional view according to line AA 'of Fig. 4 Fig. 4 ; ;
    Fig. 5: Fig. 5:
    eine Faltwalze in Seitenansicht; a folding roller in side view;
    Fig. 6: Fig. 6:
    ein aus zwei Faltwalzen bestehendes Walzenpaar; a two folding rollers roll pair;
    Fig. 7: Fig. 7:
    eine schematische Darstellung eines Faltwalzenpaares; a schematic representation of a Faltwalzenpaares;
    Fig. 8: Fig. 8:
    eine kammartige Einrichtung zur Kontraktion der Materialbahn quer zur Produktionsrichtung; a comb-like device for contraction of the material web transversely to the direction of production;
    Fig. 9: Fig. 9:
    eine Einrichtung zur Querkontraktion der Materialbahn; a means for transverse contraction of the material web;
    Fig. 10: Fig. 10:
    ein Schema zur Bemaßung und Erläuterung der in nachfolgenden a scheme for dimensioning and explained in subsequent Figuren 11 bis 21 Figures 11 to 21 gezeigten Faltstrukturen; Folding structures shown; und die and the
    Fig. 11 bis 21 Fig. 11 to 21
    unterschiedliche Faltmuster. different folding patterns. Es handelt sich um Ausführungsbeispiele von faltbaren Kernstrukturen mit sich wiederholenden Mustern, wobei eine durchgezogene Linie einen Faltenberg, dh einen Knickwinkel >180° bezogen auf die Oberseite der ungefalteten Materialbahn, gestrichelte Linien jeweils ein Faltental, dh einen Knickwinkel < 180° bezogen auf die Oberseite der ungefalteten Materialbahn, sowie gepunktete Linien Konstruktionshilfslinien darstellen. These are embodiments of foldable core structures with repeating patterns, a solid line a folded mountain, that is, a bend angle> 180 ° with respect to the upper side of the unfolded sheet of material, the dashed lines each represent a fold trough, ie a bending angle relative <180 ° on top represent the unfolded material web, and dotted lines construction lines.
  • Fig. 1 und Fig. 2 Fig. 1 and Fig. 2 zeigen beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Kernstruktur aus beispielsweise Papier oder Karton für einen Kernverbund mit einer einstufigen Faltung. show an example of a device according to the invention for preparing a core structure made of, for example, paper or cardboard core for a composite with a single-stage folding. Die gestrichelten Linen auf der Materialbahn M stellen dabei ein Faltental und die durchgezogenen Linien stellen einen Faltenberg dar. Durch die Walze mit strukturierter Oberfläche ( The dashed Linen on the web of material M thereby provide a fold trough and the solid lines represent a mountain folds. (By the roller with a structured surface Fig. 1,1 / Fig. 2,2 Fig. 1.1 / Fig. 2.2 ) die gegen eine ebene Walze ( ) The (against a flat roll Fig. 1,2 Fig. 1.2 ) gepresst wird, wird das Muster der Falttäler und entsprechend durch die Walzen ( ) Is pressed, the pattern of Falttäler and accordingly (by the rollers is Fig. 1 Fig. 1 , . 3 3 und and 1 1 , . 4 4 / / Fig. 2 Fig. 2 , . 4 4 ) das Muster der Faltenberge auf das ebene Ausgangsmaterial ), The pattern of folds mountains on the planar starting material Fig. 2,1 Fig. 2.1 ) aufgeprägt. ) Impressed. Durch die beweglichen Druckluftdüsen ( By moving compressed air nozzles ( Fig. 1 Fig. 1 , . 5 5 und and 1 1 , . 6 6 / / Fig. 2 Fig. 2 , . 6 6 ) wird das Material entlang der Faltlinien aus der horizontalen Ebene bewegt und gleichzeitig durch das Bürstenwalzen-paar ( ) Moving the material along the fold lines from the horizontal plane and at the same time (by the brush roller pair Fig. 1 Fig. 1 , . 7 7 / / Fig. 2 Fig. 2 , . 8 8th ) verzögert. ) Is delayed. Dabei wird das Material in Dickenrichtung durch eine geeignete Vorrichtung ( The material is (in the thickness direction by a suitable device Fig. 1 Fig. 1 , . 12 12 und and 1 1 , . 9 9 ) begrenzt. ) limited. Zur Nachbehandlung wird das Material durch ein Walzenpaar ( For the aftertreatment of the material (by a pair of rollers Fig. 1 Fig. 1 , . 8 8th , . Fig. 2 Fig. 2 , . 11 11 ) nachbehandelt. ) Treated. Die gefaltete Kernstruktur ( The folded core structure ( Fig. 1 Fig. 1 , . 11 11 / / Fig. 2 Fig. 2 , . 10 10 ) kann kontinuierlich entnommen werden. ) Can be continuously removed.
  • Die The Fig. 3 und 4 FIGS. 3 and 4 zeigen beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Kernstruktur aus beispielsweise Papier oder Karton für einen Kernverbund mit einer einstufigen Faltung. show an example of a device according to the invention for preparing a core structure made of, for example, paper or cardboard core for a composite with a single-stage folding. Durch die Walze mit strukturierter Oberfläche (Die By the roller with a structured surface (The Fig. 3 Fig. 3 , . 1 1 / / 4 4 , . 1 1 ), die gegen eine ebene Walze (Die ) Opposite a flat roll (The Fig. 3 Fig. 3 , . 2 2 ) gepresst wird, wird das Muster der Faltentäler und entsprechend durch die Walzen (Die ) Is pressed, the pattern of the fold valleys and correspondingly through the rollers (which will Fig. 3,3 und 3,4 / 4,3 Fig. 3.3 and 3.4 / 4.3 ) das Muster der Faltenberge auf das ebene Ausgangsmaterial ( ), The pattern of folds mountains (to the planar starting material Fig. 4 Fig. 4 , . 16 16 ) aufgeprägt. ) Impressed. Anschließend wird das Material in Breitenrichtung wellen- oder zickzackförmig durch beispielsweise ein ineinander greifendes Walzenpaar ( Then the material is undulating in the width direction, or zigzag manner (by, for example, an intermeshing roller pair Fig. 3 Fig. 3 , . 6 6 / / 4 4 , . 10 10 ) kontrahiert, wobei ein Ausgleich der Strecken durch beispielsweise einen Abstreifbogen ( ) Contracted with an equalization of the distances by, for example Abstreifbogen ( Fig. 3 Fig. 3 , . 5 5 ), der quer zur Materialbahn einen Bogen in Materialbahndickenrichtung beschreibt, in der Materialbahnmitte und an den Materialbahnrändern erfolgen kann, damit eine senkrecht zur Bahnrichtung verlaufende Linie B'-B ( ) Which describes transversely to the material web in a sheet material web thickness direction, can take place in the web center and at the web edges so that an axis extending perpendicular to the web direction line B'-B ( Fig. 4 Fig. 4 ) gemäß Schnittdarstellung ( ) (According sectional view Fig. 4a FIG. 4a ) in schwach gekrümmter Form auf der gesamten Bahnbreite im gesamten Prozessverlauf senkrecht zur Bahnrichtung bleibt, so auch bei A'-A ( () Remains in the form of slightly curved over the entire web width in the entire course of the process perpendicularly to the web direction, so even when A'-A Fig.4 Figure 4 ) gemäß Schnittdarstellung ( ) (According sectional view Fig. 4b Fig. 4b ) in stark gekrümmter Form. ) In highly curved form. Nach der Querkontraktion wird die Faltung durch bewegliche Druckluftdüsen ( After the transverse contraction is the convolution (by moving compressed air nozzles Fig. 3 Fig. 3 , . 7 7 / / 4 4 , . 11 11 ) initiiert und das Material wird durch beispielsweise ein Bürstenwalzenpaar ( ) Is initiated and the material (by, for example, a brush roller pair Fig. 3 Fig. 3 , . 8 8th / / 4 4 , . 12 12 ) verzögert. ) Is delayed. In dem Walzenpaar ( In the roller pair ( Fig. 3 Fig. 3 , . 10 10 / / 4 4 , . 14 14 ), welches eine strukturierte Oberfläche besitzt, deren Abwicklung die gefaltete Struktur ist, wird die Faltstruktur durch beispielsweise Erwärmen oder Nachprägen nachbehandelt. ) Which has a textured surface, the processing is the folded structure, the folding structure post-treated by, for example, heating or coining. Die gefaltete Struktur kann im Zustand der The folded structure in the state of Fig. 4 Fig. 4 , . 13 13 oder or 4 4 , . 15 15 zusätzlich beispielsweise beschichtet oder erwärmt oder anderweitig behandelt werden. in addition, for example, coated or heated or otherwise treated.
  • In In Fig. 5 Fig. 5 ist eine Faltwalze 20 dargestellt, die auf ihrem äußeren Umfang eine strukturierte Oberfläche 21 aufweist. a folding roller 20 is shown, having on its outer periphery a structured surface 21st Wie der Again Fig. 6 Fig. 6 zu entnehmen ist, werden zur Herstellung einer Kernstruktur zwei derartige Faltwalzen 20a bzw. 20b benötigt, die zueinander gegenläufig angeordnet sind. It can be seen two such folding rollers are required for preparing a core structure 20a and 20b, respectively, which are arranged opposite to each other. Hierbei sind die Walzen mit jeweils einer geraden Anzahl von Segmenten mit abwechselnd rechts- und linkssteigenden Gewinden 21a bzw. 21b versehen, die eine Abwicklung der zu Faltenden Struktur sind. Here, the rolls each having an even number of segments with alternating right and left rising threads are provided 21a and 21b, which are a development of the to be folded structure. Zur Stabilisierung oder zur Faltungsvorganginitiierung von Zick-Zack-Strukturen mit besonderen Eigenschaften können die Walzen in jedem Schnitt senkrecht zur Walzenachse eine auf einer Evolvente basierende Umfangslinie 20c aufweisen und in eine gerade Anzahl von Segmenten unterteilt sein. To stabilize or to convolution operation initiation of zigzag structures with specific characteristics the rolls a rating based on an involute circumferential line may have 20c and be divided into an even number of segments in each section perpendicular to the roll axis. Eine Kopplung der Faltwalzen 20a und 20b kann mechanisch durch Zahnräder bzw. Ketten oder auch elektronisch erfolgen. A coupling of the folding rollers 20a and 20b can be done mechanically by gears or chains or electronically.
  • Das aus The end Fig. 7 Fig. 7 ersichtliche Faltwalzenpaar besteht aus zugehörigen Faltwalzen 22 und 23, die eine gerade Anzahl von Segmenten 22a bzw. 23a mit abwechselnden rechtsgängigen bzw. linksgängigen Gewinden aufweisen, wobei das Faltwalzenpaar mechanisch durch Zahnräder bzw. Ketten oder auch elektronisch gekoppelt sein kann. apparent fold roller pair consisting of associated folding rollers 22 and 23 having an even number of segments 22a and 23a with alternating right-handed or left-handed threads, wherein the fold roller pair can be mechanically coupled by gears or chains or electronically.
  • In In Fig. 8 Fig. 8 ist eine Einrichtung zur Querkontraktion mit einem kammartigen Spalt für einen Prozess mit einer Zweistufenfaltung dargestellt, wie dieses beispielsweise im Prozess gemäß is shown with a two-step folding means for transverse contraction with a comb-like gap for a process such as this, for example, in the process according to Fig. 3 Fig. 3 , . 6 6 und and 4 4 , . 10 10 beschrieben ist. is described. Die Einrichtung 24, die einer Vorrichtung zur Herstellung einer Kernstruktur vorgeschaltet ist, besteht aus zwei plattenförmigen Bauelementen 25 und 26. Diese Bauelemente sind an den einander gegenüberliegenden Stirnflächen 25a bzw. 26a mit jeweils einer wellenförmigen Struktur versehen. The device 24, which is connected upstream of an apparatus for producing a core structure which consists of two plate-shaped components 25 and 26. These devices are each provided with a wave-like structure on the opposite end faces 25a and 26a. Durch einen vorgegebenen Abstand der wellenförmigen Strukturen zueinander wird der einstellbare Spalt 27 gebildet. By a predetermined distance of the wave-shaped structures to each other, the adjustable gap is formed 27th
  • Fig. 9 Fig. 9 zeigt eine weitere mögliche Einrichtung zur Querkontraktion, wie sie beispielsweise im Prozess gemäß der shows a further possible device for transverse contraction, as described for example in the process according to the Figuren 3 figures 3 , . 6 6 bzw. 4,10 verwendet wird. or 4.10 is used. Diese Einrichtung weist im Wesentlichen zwei gegenläufige Faltwalzen 28 und 29 auf, deren Umfangsflächen profiliert ausgebildet sind. This device substantially comprises two counter-rotating folding rollers 28 and 29 whose peripheral surfaces are formed profiled. Mit Hilfe dieser Einrichtung erfährt vorzugsweise ein dünnes Ausgangsmaterial eine Kontraktion quer zur Produktionsrichtung und eine Expansion in Dickenrichtung. With the help of this device is preferably a thin starting material undergoes a contraction transversely to the production direction and an expansion in the thickness direction.
  • Das aus The end Fig. 10 Fig. 10 ersichtliche Schema für eine Bemaßung dient zur Erläuterung der nachfolgend beschriebenen Faltmuster. apparent scheme for a dimension is used for explanation of the folding patterns described below. Hierbei handelt es sich um Faltmuster, die in einem kontinuierlichen Verfahren gefaltet werden können. This is to fold pattern that can be folded into a continuous process. Eine gestrichelt gezeichnete Linie bedeutet hierbei einen Faltwinkel < 180°, eine durchgezogene Linie bedeutet einen Faltwinkel > 180° und gepunktet gezeichnete Linien sind konstruktive Hilfslinien mit einem Faltwinkel = 180°. A dotted line in this case means a folding angle <180 °, a solid line represents a folding angle> 180 °, polka dots drawn lines are constructive guidelines with a folding angle = 180 °.
  • Fig. 11 Fig. 11 zeigt eine einfache Zickzackfaltung mit der Eigenschaft V1=V2=.....Vn und S1=S2=....Sn und L1=L2=.....Ln. shows a simple zigzag folding with the property V1 = V2 = ..... Vn, and S1 = S2 = .... Sn and L1 = L2 = ..... Ln.
  • In In Fig. 12 Fig. 12 ist eine Zickzackfaltung dargestellt mit der Eigenschaft V1=V2=.....Vn und S1=S2=....Sn und L1□L2□.....Ln. a zigzag folding is shown with the property V1 = V2 = ..... Vn, and S1 = S2 = .... Sn and L1 L2 □ □ ..... Ln.
  • Fig. 13 Fig. 13 zeigt eine Zickzackfaltung mit der Eigenschaft V1=V2=.....Vn und S1□S2□....Sn und L1□L2□.....Ln. shows a zigzag fold with the property V1 = V2 = ..... Vn and S1 S2 □ □ □ .... Sn and L1 L2 □ ..... Ln.
  • Fig. 6 Fig. 6 beschreibt eine Zickzackfaltung mit der Eigenschaft V1□V2□.....Vn und S1=S2=....Sn und L1□L2□.....Ln. describes a zigzag folding with the property V1 V2 □ □ ..... Vn, and S1 = S2 = .... Sn and L1 L2 □ □ ..... Ln.
  • Fig. 7 Fig. 7 ist eine Zickzackfaltung mit der Eigenschaft V1=V2=.....Vn und S1=S2=....Sn und L1=L2=.....Ln und einem Zwischensteg. is a zigzag folding with the property V1 = V2 = ..... Vn, and S1 = S2 = .... Sn and L1 = L2 = ..... Ln and an intermediate web.
  • In In Fig. 8 Fig. 8 ist eine einfache gegensinnige Faltung entlang runder Konturen mit der Eigenschaft V1=V2=.....Vn und S1=S2=....Sn und L1=L2=.....Ln dargestellt, wobei die Kurven kreisförmig, elliptisch, hyperbolisch oder auch mit beliebig anderen Verläufe ausgebildet sein können. is a simple fold in opposite directions along circular contours with the property V1 = V2 = ..... Vn, and S1 = S2 = .... Sn and L1 = L2 = ..... Ln shown, the curves circular, elliptical can be formed hyperbolically or with any other courses.
  • Fig. 9 Fig. 9 ist eine gegensinnige Faltung entlang runder Konturen mit der Eigenschaft V1□V2□.....Vn und S1=S2=....Sn und L1=L2=.....Ln, wobei die Kurven einen kreisförmigen, elliptischen, hyperbolischen oder auch beliebigen anderen Verlauf aufweisen können. is an opposite fold along circular contours with the property V1 V2 □ □ ..... Vn, and S1 = S2 = .... Sn and L1 = L2 = ..... Ln, where the curves have a circular, elliptical, can have hyperbolic or any other course.
  • Fig. 10 Fig. 10 zeigt eine einfache gleichsinnige Faltung entlang runder Konturen mit der Eigenschaft V1=V2=.....Vn und S1=S2=....Sn und L1=L2=.....Ln, wobei die Kurven kreisförmig, elliptisch, hyperbo-lisch ausgebildet sein oder auch beliebige andere Verläufe aufweisen können. shows a simple folding the same direction along circular contours with the property V1 = V2 = ..... Vn, and S1 = S2 = .... Sn and L1 = L2 = ..... Ln, the curves circular, elliptical, hyperbo-lisch be formed or may have any other desired waveforms.
  • In In Fig. 11 Fig. 11 ist euine einfache gleichsinnige Faltung entlang runder Konturen mit der Eigenschaft V1□V2□.....Vn und S1=S2=....Sn und L1□L2□..... Ln, wobei kreisförmige, elliptische, hyperbolische oder auch beliebige andere Verläufe verwendet werden können. euine is simple in the same direction along folding round contours with the property V1 V2 □ □ ..... Vn, and S1 = S2 = .... Sn and L1 L2 □ □ ..... Ln, wherein circular, elliptical, hyperbolic or any other courses can also be used.
  • Die The Figuren 20 und 21 Figures 20 and 21 stellen Beispiele für Faltmuster dar, bei de-nen sich die Faltung in einer Richtung derart krümmen lässt, dass Kanäle, die beim Falten entstehen, in Umfangsrichtung offen sind. represent examples of crease pattern, can bend in such de-NEN the fold in one direction, that channels that arise during folding, in the circumferential direction are open.

Claims (18)

  1. Method for manufacturing a core structure for a core composite,
    the core structure being manufactured from a thin, foldable starting material of preferably undefined length, in particular fibre semi-finished products, preimpregnated fibre semi-finished product webs, paper webs, cardboard webs, film webs, sheet metal webs or the like, the starting material being a material web and being folded into a three-dimensional, polyhedral, developable structure, and
    the starting material experiencing contraction of the material web in the width and length directions and expansion into the three dimension with respect to the extent of the starting material,
    the material web, when unfolded, being pre-treated in a continuous process from the upper and lower faces, along curved fold lines or a plurality of straight fold lines touching one another in a star shape or within the areas defined by the fold lines, so as to produce folding edges which make flexure possible,
    the folding process being initiated in the region of the fold lines on the upper and lower faces of the material web after the pre-treatment is complete,
    the material web, after the folding process is initiated as a result of the folding procedure along the folding edges from the two-dimensional starting shape into the folding structure, being retarded longitudinally with respect to the production direction and thus being shortened transverse to the production direction with respect to the extent of the starting material, characterised in that
    the folding process is initiated using a fluid.
  2. Method according to claim 1, characterised in that the material web is post-treated after the folding process to stabilise the folding structure.
  3. Method according to claim 1, characterised
    - in that the contraction of the material web in the width and length directions and the expansion in the thickness direction take place in one step, and
    - in that the folding process is carried out without mechanical guidance of the material web parallel to the folding edges.
  4. Method according to claim 1, characterised
    - in that initially transverse contraction and expansion in the thickness direction of the material web are carried out, and subsequently in a further step deformation in the longitudinal direction is carried out, and
    - in that length compensation of the material web is carried out during the transverse contraction.
  5. Method according to any of claims 1 to 4, characterised in that the material web is pre-treated by embossing, perforation, heating, cooling, scoring, etching, coating (for example with binders), soaking or the like.
  6. Method according to any of claims 1 to 5, charactering in that the material web is post-treated by embossing, pressing, perforation, heating, cooling, scoring, etching, coating (for example with binders), soaking or the like.
  7. Method according to any of claims 1 to 6, characterised in that after the folding at least one material web is applied to the folded core structure.
  8. Device for carrying out the method according to any of claims 1 to 7, comprising
    - a means (1, 2) for pre-treating the material web on the upper and lower faces thereof to produce folding edges which make flexure possible,
    - a means (5, 6) for initiating the folding process,
    - a means (7, 8) for retarding the material web after the folding process is initiated,
    characterised in that
    the device (5, 6) contains a series of movably arranged fluid nozzles for initiating the folding process, which are configured to initiate the folding process by applying a fluid.
  9. Device according to claim 8, characterised in that a means (11) for post-treating the folded material web from the upper and lower faces thereof is provided.
  10. Device according to either claim 8 or claim 9, characterised in that, for pre-treating the planar material web, at least one pair of counter-rotating rollers (1, 2, 3, 4), conveyor belts or link chains is provided, and in that in each case at least one of the two elements of a pair has a structured surface.
  11. Device according to claim 8, 9 or 10, characterised in that a device for contracting (24) the material web in the width direction and expanding it in the thickness direction is provided, and consists of at least one pair of counter-rotating rollers having a structured surface and an adjustable axle spacing or of a comb-like means having an adjustable gap size and a device for compensating the run length of the material web.
  12. Device according to claim 11, characterised in that a mechanical or hydraulically operated means for deforming the material web in the width direction is provided.
  13. Device according to claim 8, characterised in that the means (7, 8) for retarding the material web comprises movably arranged fluid nozzles.
  14. Device according to any of claims 8 to 13, characterised in that the means for retarding the material web contains at least one pair of counter-rotating rollers or conveyor belts having a structured surface or brush rollers or brush conveyor belts.
  15. Device according to any of claims 9 to 14, characterised in that the means (11) for post-treating the material web contains at least one pair of counter-rotating rollers, conveyor belts or link chains, having a structured surface, the folded structure being a development of the edges or of the edges and faces of the surface of the device.
  16. Device according to claim 15, characterised in that a means for heating, cooling, coating or soaking the material web is provided.
  17. Device according to any of claims 8 to 16, characterised in that a device for applying at least one material web to the folded structure is provided.
  18. Device according to any of claims 8 to 17, characterised in that a device for cutting and removing the material web is provided.
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