NL1030066C2

NL1030066C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een vormdeel uit een samengesteld materiaal.

Info

Publication number: NL1030066C2
Application number: NL1030066A
Authority: NL
Inventors: Geerardus Hubertus J Roebroeks
Original assignee: Gtm Consulting B V
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-03-30
Also published as: WO2007037695A1; EP1928653A1; CN101309797A; BRPI0616776A2; RU2008116848A; US20090151852A1; JP2009509804A

Description

i 1

Werkwijze voor het vervaardigen van een vormdeel uit een samengesteld materiaal

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een 5 vormdeel uit een laminaat van tenminste een metaallaag en een hiermee verbonden vezelversterkte kunststoflaag. De uitvinding betreft eveneens een inrichting voor het vervaardigen van het vormdeel. In het bijzonder betreft de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een vormdeel uit een dergelijk laminaat met een dikteverloop.

ÏO

Vormdelen uit een laminaat van tenminste een metaallaag en een hiermee verbonden vezelversterkte kunststoflaag (hieronder aangeduid als vezelmetaallaminaat of kortweg laminaat) worden in toenemende mate toegepast in onder andere de transportindustrie, zoals bijvoorbeeld in automobielen, treinen, vliegtuigen en ruimtetuigen. Dergelijke 15 vezelmetaallaminaten kunnen bijvoorbeeld worden toegepast als verstijver voor vleugels, romppanelen, staartpanelen en/of andere huidpanelen van vliegtuigen. Een dergelijke verstijver wordt in de praktijk over nagenoeg de gehele lengte van het te versterken onderdeel, bijvoorbeeld over nagenoeg de volledige spanwijdte van een vleugel, aangebracht door verlijming, en kan bijvoorbeeld zorgen voor een verbeterde 20 vermoeiingsbestendigheid van de vleugel. Om deze werking uit te kunnen oefenen is het vanzelfsprekend dat het vormdeel uit vezelmetaallaminaat zelf eveneens over goede mechanische eigenschappen, meer bepaald vermoeiingseigenschappen, dient te beschikken. Hier komt nog bij dat vormdelen zoals de hierboven genoemde verstijver over de lengte ervan een dikteverloop van enkele millimeters kunnen vertonen, 25 bijvoorbeeld om het vormdeel goed aan te kunnen laten sluiten op een te verstijven ander onderdeel. Een dergelijk dikteverloop van het vezelmetaallaminaat kan bijvoorbeeld worden bereikt door op een aantal posities tenminste één metaallaag en/of vezelversterkte kunststoflaag te onderbreken.

30 Hoewel vezelmetaallaminaten op zich bekend staan als vermoeiingsbestendige materialen ontbreekt in de stand der techniek vooralsnog een op industriële schaal toepasbare werkwijze voor het vervaardigen van een vormdeel uit een dergelijk vezelmetaallaminaat, in het bijzonder een vormdeel met een dikteverloop. De bestaande 1030066

" ------J

* i 2 werkwijze is tijdrovend en leidt bovendien doorgaans niet tot de gewenste mechanische eigenschappen.

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel in een werkwijze voor het vervaardigen j 5 van een vormdeel uit vezelmetaallaminaat, in het bijzonder met een dikteverloop, te voorzien die ónder andere de bovengenoemde nadelen niet heeft.

De werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe de kenmerken zoals beschreven in de eerste conclusie. Meer bepaald omvat de werkwijze tenminste het althans in de 10 dikterichting gedeeltelijk onder druk brengen van het laminaat onder gebruikmaking van een drukmiddel met dien verstande dat vervorming in het vlak van het laminaat in hoofdzaak onbelemmerd is. Het in de dikterichting ervan onder druk brengen van een plaatvormig materiaal, bijvoorbeeld door persen, is een op zich bekende werkwijze voor het op industriële schaal vervaardigen van vormdelen. Volgens de onderhavige 15 uitvinding is nu gebleken dat wanneer deze werkwijze wordt toegepast op een vezelmetaallaminaat op dusdanige wijze dat vervorming in het vlak van het laminaat in hoofdzaak onbelemmerd kan plaatsvinden, hiermee een vormdeel kan worden verkregen met een dikteverloop, en met mechanische eigenschappen - en in het bijzonder vermoeiingsbestendigheid - die tenminste gelijk zijn aan het volgens de 20 bekende werkwijze vervaardigde vormdeel. Het volgens de uitgevonden werkwijze in hoofdzaak onbelemmerd laten vervormen van het laminaat in het vlak ervan is van belang omdat daardoor in dit vlak althans gedeeltelijk een verlenging kan optreden. Het is gebleken dat deze althans plaatselijke verlenging, tezamen met de uitgeoefende drukkrachten blijkbaar een gunstige invloed hebben op de mechanische eigenschappen 25 van het vormdeel. Meer bepaald is gebleken dat de vermoeiingsweerstand alsook de hechting tussen de vezelversterkte kunststoflagen en de metaallagen hierdoor verder worden verbeterd. Wanneer in deze aanvrage sprake is van het in hoofdzaak onbelemmerd laten vervormen van het laminaat in het vlak ervan wordt hiermee bedoeld dat het laminaat aan haar zijranden niet of nauwelijks wordt tegengehouden.

30 Het moge duidelijk zijn dat op plaatsen van het laminaat die verder van de vrije randen zijn verwijderd mogelijkerwijs vervormingen in het vlak van het laminaat kunnen worden gehinderd door naastliggend materiaal en/of door wrijving met drukmiddelen.

f0 30 06 6 i i 3

In een vborkeursuitvoeringsvorm wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de uitgeoefende drukkracht tenminste groot genoeg is om aan het laminaat in een lengterichting een rek te geven, die groter is dan de elastische rek van de metaallagen en kleiner is dan de breukrek van de vezelversterkte kunststoflaag.

5

Door de uitgeoefende drukkracht hoog genoeg te kiezen worden de vervormingen in het vlak van het laminaat dusdanig groot dat de opgelegde rek in een lengterichting de plasticiteitdrempel van het metaal overschrijdt, waardoor permanente vervorming van de metaallaag of -lagen optreedt, zonder dat dit leidt tot breuk van de vezelversterkte 10 kunststoflaag of -lagen. Door het verstrekken van het laminaat in de lengterichting zal hierin een bijzonder gunstige spanningstoestand ontstaan, waarbij in onbelaste toestand van het laminaat in zijn geheel in de metaallagen gemiddeld een drukspanning zal heersen, en in de vezelversterkte kunststoflagen gemiddeld een trekspanning. De hoogte van de uit te oefenen drukkracht zal onder andere afhangen van de eigenschappen van 15 de metaallagen en de vezelversterkte kunststoflagen, en kan eenvoudig door de vakman worden bepaald. Met lengterichting wordt in het kader van deze aanvrage bedoeld de richting in het vlak van het laminaat waarin dit wordt verstrekt of voorgespannen. De lengterichting kan eenvoudig door de vakman worden vastgesteld, waarbij deze onder andere zal afhangen van de geometrie van de drukmiddelen.

20

Bijzonder gunstige mechanische eigenschappen worden verkregen door een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze waarbij het laminaat in de dikterichting ervan onder druk wordt gebracht met een dusdanige drukkracht dat de aan het laminaat in de lengterichting gegeven rek gelegen is tussen 0,1 en 2 procent. Met meer voorkeur 25 is deze rek gelegen tussen 0,2 en 1,4 procent, meer in het bijzonder tussen 0,3 en 0,7 procent. De in de werkwijze volgens de uitvinding aan het laminaat gegeven gemiddelde rek kan door de vakman worden ingeschat zoals verder in deze aanvraag in meer detail is weergegeven.

30 Het laminaat kan volgens de uitgevonden werkwijze met voordeel worden gevormd tot vormdeel door gebruik te maken van een inrichting, die tenminste een drukmiddel omvat voor het althans in de dikterichting gedeeltelijk onder druk brengen van het laminaat met dien verstande dat vervorming in het vlak van het laminaat in hoofdzaak onbelemmerd is. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk een plaat uit vezelmetaallaminaat 1030066 I / 4 tussen de persplaten van een drukpers aan te brengen, waarbij de persplaten zijn voorzien van een wrijvingsverminderend middel, zoals bijvoorbeeld een was. Door de laminaatplaat aan de zijranden vrij te laten - derhalve de plaat niet op te sluiten - wordt de plaat bij het sluiten van de drukpers samengedrukt tot een vooraf ingestelde 5 verplaatsing van de persplaten wordt bereikt. In het vlak van de plaat zal bij het persen een nagenoeg isotrope verlenging optreden. In deze uitvoeringsvorm van de werkwijze en inrichting wordt het laminaat derhalve in tenminste twee hoofdrichtingen verstrekt.

In een verbeterde voorkeursuitvoeringsvorm omvat een inrichting volgens de uitvinding 10 een trekinrichting voor het continu kunnen aanvoeren van het laminaat, en het drukmiddel een vormwals met een onderste en bovenste drukmiddel waartussen het laminaat in de vorm van een doorlopende plaat op continue wijze kan worden aangevoerd en onder druk gebracht. Desgewenst is de inrichting tevens voorzien van middelen om de onderlinge afstand tussen de drukmiddelen en-of de drukkracht ter 15 hoogte van het contactoppervlak met het laminaat op de gewenste waarde te kunnen houden. Onder gebruikmaking van een dergelijke inrichting wordt in een voorkeurswerkwijze het vezelmetaallaminaat in de vorm van een doorlopende plaat op continue wijze aangevoerd en onder druk gebracht. De dikte van het vormdeel kan hierbij worden ingesteld door de onderlinge afstand tussen de drukmiddelen of de 20 drukkracht ter hoogte van het contactoppervlak met het laminaat op de gewenste waarde te houden. Op deze wijze wordt een op industriële schaal toepasbare werkwijze verschaft, waarbij met voorkeur vormdelen uit vezelmetaallaminaat worden verkregen met een door het toepassen van onderbroken lagen verlopende dikte, die bovendien een voorgespannen vezellaminaat omvatten. In de inrichting volgens de uitvinding geschikt 25 toe te passen drukmiddelen omvatten bijvoorbeeld tenminste één stel boven elkaar of ten opzichte van elkaar geschrankt opgestelde cilindrische walsrollen waartussen het laminaat kan worden geleid. Desgewenst kunnen de walsrollen draaibaar zijn uitgevoerd, of kunnen ze aangedreven worden. In deze laatste voorkeursuitvoering is geen aparte trekinrichting vereist omdat de walsrollen het laminaat door de inrichting 30 kunnen leiden, en derhalve de functie van trekinrichting vervullen. De middelen om de onderlinge afstand tussen de drukmiddelen ter hoogte van het contactoppervlak met het laminaat op de gewenste waarde te kunnen houden kunnen bijvoorbeeld mechanisch van aard zijn. Zo is het mogelijk de drukmiddelen op een vaste instelbare onderlinge afstand te fixeren. Ook is het mogelijk verplaatsingsensoren toe te passen, desgewenst 1 0 3 0 G % n J 4 5 opgenomen in een regelmechanisme. Het moge duidelijk zijn dat de vakman hierbij verschillende mogelijkheden ter beschikking staan, en dat de uitvinding niet is beperkt tot een van deze oplossingen.

5 De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zijn bijzonder geschikt voor het vervaardigen van vormdelen met een over de lengte en/of breedte ervan verlopende dikte, en in het bijzonder een geleidelijk verlopende dikte. Hierbij wordt met voorkeur een verlopende dikte bereikt door stapsgewijs opeenvolgende lagen van het laminaat te beëindigen. Wanneer een dergelijk laminaat met behulp van de bekende werkwijze 10 wordt voorgespannen kan dit tot aanzienlijke spanningsconcentraties leiden ter hoogte van het einde van de beëindigde lagen, wat een nadelige invloed heeft op de vermoeiingseigenschappen van het vormdeel. Bovendien is een dergelijk vormdeel gevoeliger voor delaminatie, waarbij de lagen onderling gemakkelijker kunnen loslaten. Een vormdeel vervaardigd volgens de werkwijze van de uitvinding vertoont 15 verrassenderwijs een verbeterd vermoeiingsgedrag, zelfs als het vormdeel een vezelmetaallaminaat omvat met door beëindiging van lagen verkregen verlopende dikte. Een bijkomend voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat ook voor laminaten met verlopende dikte een in hoofdzaak gelijkmatige verstrekking (of voorspanning) van het laminaat kan plaatsvinden. Met de bekende werkwijze waarbij 20 het laminaat wordt onderworpen aan trekkrachten in het vlak ervan is dat niet mogelijk. De gemiddelde trekspanning in dunnere gedeeltes van het laminaat zal immers groter zijn dan de gemiddelde trekspanning in dikkere gedeeltes. Hoewel elke laag van het vezelmetaallaminaat in beginsel onderbroken kan zijn om aan het laminaat een verlopende dikte te geven, heeft het voordelen de aan de buitenzijde gelegen lagen niet 25 te onderbreken, en enkel inwendige lagen plaatselijk te beëindigen. Een dergelijke configuratie van het laminaat met verlopende dikte vertoont geen plotse diktesprongen, waardoor het walsen ook op posities met onderbroken lagen gecontroleerd kan verlopen. Het met onderhavige voorkeurs werkwijze verkregen vormdeel heeft als bijkomend voordeel dat de zich aan de buitenzijden bevindende metaallagen in 30 hoofdzaak ononderbroken zijn, waardoor de versterkingsvezels goed worden afgeschermd van omgevingsinvloeden.

Om te voorzien in een vormdeel met een althans gedeeltelijk verlopende dikte waarbij de eigenschappen toch relatief constant blijven over de lengte ervan — met name de 1030066 6 » i voorspanning - wordt in een voorkeursuitvoeringsvorm het vezelmetaallaminaat in de vorm van een doorlopende plaat op continue wijze aangevoerd en onder druk gebracht, waarbij de drukkracht uitgeoefend op het laminaat door de drukmiddelen op een vooraf bepaalde waarde wordt gehouden. De inrichting volgens de uitvinding is hiertoe 5 voorzien van middelen om de drukkracht uitgeoefend op het laminaat door de drukmiddelen op een vooraf bepaalde waarde te kunnen houden. Bij het doorleiden van het laminaat doorheen de drukmiddelen wordt op continue wijze de door de drukmiddelen op het laminaat uitgeoefende kracht gemeten. Door de krachtmeting op te nemen in een regelmechanisme en op een in hoofdzaak constante kracht te sturen, 10 wordt de onderlinge aftand tussen de drukmiddelen ter hoogte van het contactvlak met het laminaat vanzelf aangepast aan mogelijke variaties ervan. Diktevariaties kunnen hun oorzaak vinden in een bewust aangebracht dikteverloop. Een diktevariatie van het laminaat kan echter tevens zijn opgebouwd uit in de lagen van het laminaat onvermijdelijk optredende diktevariaties binnen de relevante materiaal specificaties.

15 Middelen die een vooraf bepaalde drukkracht kunnen onderhouden zijn op zich bekend en kunnen bijvoorbeeld krachtsensoren omvatten, die desgewenst zijn opgenomen in een regelmechanisme. Het moge duidelijk zijn dat de vakman hierbij verschillende mogelijkheden ter beschikking staan, en dat de uitvinding niet is beperkt tot een van deze oplossingen.

20

In een voorkeursuitvoering van de werkwijze wordt de verplaatsingssnelheid van het laminaat gemeten voor en na de positie waar het laminaat onder druk wordt gebracht.

De inrichting volgens de uitvinding is hiertoe voorzien van middelen die de verplaatsingssnelheid kunnen meten voor en na de vormwals. Een voorkeursinrichting 25 omvat hiertoe een met het laminaat meerolbaar wiel, waarvan de rotatiesnelheid kan worden bepaald. Door in de inrichting tevens een regelkring op te nemen die de op het laminaat uitgeoefende drukkracht kan instellen afhankelijk van de verhouding van de na en voor de vormwals gemeten verplaatsingsnelheden wordt bereikt dat een goed gecontroleerde rek aan het laminaat kan worden opgelegd, een en ander nagenoeg 30 onafhankelijk van diktevariaties in het laminaat.

In een verdere voorkeursuitvoering van de werkwijze wordt voor, ter hoogte van, en/of na het doorleiden van het laminaat door de vormwals de dikte van het laminaat gemeten. Hiertoe is de inrichting voorzien van een of meerdere, op zich bekende 1030066 ‘ # 7 diktemeters, die bij voorkeur in een regelkring voor de drukkracht worden opgenomen. Desgewenst kan een gecombineerd meettoestel worden toegepast voor de diktemeting en de meting van de verplaatsingssnelheid. In een mogelijke uitvoeringsvorm kan bijvoorbeeld de afstand tussen de walsrollen worden gemeten. Een diktemeting 5 voorafgaand aan het walsen heeft als voordeel dat kan worden bepaald waar zich een dikteverloop in het laminaat bevindt. Door deze positie voorafgaand aan het walsen vast te stellen kan aan de hand van de doorloopsnelheid van het laminaat in de inrichting nauwkeurig worden bepaald wanneer het dikteverloop zich tussen de walsrollen zal bevinden. Tijdens het walsen van het dikteverloop wordt de drukkracht waaraan het 10 laminaat wordt onderworpen dan bij voorkeur aangepast. Afhankelijk van de eigenschappen van het ingangslaminaat en de gewenste eigenschappen van het met de werkwijze vervaardigde vormdeel kan bij het walsen van het dikteverloop de drukkracht constant worden gehouden, worden verhoogd of juist worden verlaagd.

15 Het onder druk brengen van het vezelmetaallaminaat kan in beginsel bij elke temperatuur geschieden, en desgewenst bij verhoogde temperatuur, bijvoorbeeld voor vezelmetaallaminaten met vezelversterkte thermoplastische kunststoflagen. De inrichting volgens de uitvinding omvat hiertoe bij voorkeur verwarmingsmiddelen. De hoogte van de gewenste temperatuur is onder andere afhankelijk van het in het laminaat 20 toegepaste type vezelversterkte kunststof en/of metaal, maar kan bijvoorbeeld ook afhangen van de vorm van het te vervaardigen vormdeel. Geschikte temperaturen kunnen variëren van temperaturen onder kamertemperatuur tot honderden °C. Het maakt hierbij niet uit op welke positie de temperatuurverhoging wordt doorgevoerd. Zo is het mogelijk het laminaat voor, tijdens en/of na het onder druk brengen ervan op de 25 geschikte temperatuur te brengen. Een geschikte werkwijze voor het op temperatuur brengen bestaat er bijvoorbeeld in het laminaat te verwarmen met behulp van contactwarmte door deze tussen warme platen te plaatsen of door verwarmde walsdelen te leiden. Ook is het mogelijk het laminaat door middel van stralingswarmte, bijvoorbeeld infrarood (IR), of door middel van convectiewarmte op temperatuur te 30 brengen.

In een bijzonder geschikte uitvoeringsvormen van de werkwijze volgens de uitvinding heeft het laminaat bij het onder druk brengen ervan een temperatuur gelegen tussen 0 en 80°C. Met meer voorkeur is dit tussen 10 en 40°C.

1030066 * * 8

Voor de werkwijze volgens de uitvinding geschikte vezelmetaallaminaten omvatten éen of meerdere metaallagen met een laagdikte die bij voorkeur kleiner is dan 1 mm, met meer voorkeur gelegen is tussen 0,1 en 0,8 mm, en met de meeste voorkeur tussen 0,3 5 en 0,5 mm. Bij voorkeur hebben de lagen nagenoeg dezelfde dikte, hoewel dit niet noodzakelijk is. Toepassing van dunnere metaalplaten in het laminaat levert doorgaans betere mechanische eigenschappen op, maar werd tot dusver vanwege de hogere kosten niet veel doorgevoerd. De werkwijze volgens de uitvinding heeft als bijkomend voordeel dat zij het mogelijk maakt voor een vergelijkbare kostprijs van het vormdeel 10 duurdere, en dus betere laminaten toe te passen.

Vezelmetaallaminaten kunnen worden verkregen door een aantal metaallagen en tussenliggende vezelversterkte kunststoflagen door verhitten onder druk met elkaar te verbinden, en vervolgens af te koelen. Vezelmetaallaminaten bezitten goede specifieke 15 mechanische eigenschappen (eigenschappen per eenheid van dichtheid). Bijzonder geschikt toe te passen metalen omvatten lichte metalen, in het bijzonder aluminiumlegeringen, zoals bijvoorbeeld aluminiumkoper en/of aluminiumzink legeringen, of titaanlegeringen. Overigens is de werkwijze volgens de uitvinding niet beperkt tot het verwerken van laminaten met deze metalen, zodat desgewenst 20 bijvoorbeeld staal of een ander geschikt constructiemetaal kunnen worden toegepast.

De in de vezelmetaallaminaten toegepaste vezelversterkte kunststoffen zijn licht en sterk en omvatten versterkingsvezels die zijn ingebed in een kunststof. De kunststof dient tevens als hechtmiddel tussen de verschillende lagen. Geschikt toe te passen 25 versterkingsvezels zijn bijvoorbeeld glasvezels, koolstofvezels, metaalvezels, verstrekte thermoplastische kunststofvezels, zoals bijvoorbeeld aramidevezels, PBO vezels (Zylon®), M5® vezels, en ultrahoog moleculair gewicht polyetheen of polypropeen vezels, alsmede natuurvezels zoals bijvoorbeeld vlas-, hout- en hennepvezels, en/of combinaties van voomoemde vezels. Ook is het mogelijk 30 zogenaamde commingled en/of intermingled rovings toe te passen. Dergelijke rovings omvatten een versterkingsvezel en een thermoplastische kunststof in vezelvorm. Voorbeelden van geschikte matrixmaterialen voor de versterkingsvezels zijn thermoplastische kunststoffen zoals polyamides, polyimides, polyethersulfonen, polyetheretherketon, polyurethanen, polyetheen, polypropeen, polyfenyleensulfides 1030066 • · ! 9 (PPS), polyamide-imides, acrylonitrile-butadieen-styreen (ABS), styreen/maleinezuuranhydride (SMA), polycarbonaat, polyfenyleenoxide (PPO), thermoplastische polyesters zoals polyetheentereftalaat, polybutyleentereflalaat, alsmede mengsels en copolymeren van één of meerdere van bovengenoemde 5 polymeren, en thermohardende kunststoffen zoals epoxies, onverzadigde polyesterharsen, melamineformaldehyde harsen, fenolformaldehyde harsen, polyurethanen, eri dergelijke meer.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze omvat de vezelversterkte kunststof 10 in hoofdzaak continue vezels die zich in twee nagenoeg orthogonale richtingen uitstrekken (zogenaamd isotroop weefsel). In een andere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de vezelversterkte kunststof in hoofdzaak continue vezels die zich hoofdzakelijk in één richting uitstrekken (zogenaamd UD-weefsel). Het heeft voordelen de vezelversterkte kunststof in de vorm van een vooraf geïmpregneerd halffabrikaat toe te 15 passen. Een dergelijke “prepreg” vertoont na uitharding ervan doorgaans goede mechanische eigenschappen, onder andere omdat de benatting van de vezels door het matrixpolymeer reeds vooraf heeft plaatsgevonden.

Doorgaans zal een vezelmetaallaminaat worden gevormd door meerdere metaalplaten, 20 bijvoorbeeld drie, vier, vijf, of zes, waartussen telkens vezelversterkte kunststoflagen zijn aangebracht. Afhankelijk van de beoogde toepassing en de gestelde eisen kan het optimale aantal metaalplaten eenvoudig door de vakman worden bepaald. Doorgaans zal het totale aantal metaalplaten niet meer dan 30 bedragen, doch de werkwijze volgens de uitvinding is niet beperkt tot het vormen van laminaten met een dergelijk maximaal 25 aantal metaallagen.

Het is voordelig als het in de werkwijze volgens de uitvinding toegepaste vezelmetaallaminaat een vezelversterkte kunststof bevat met in hoofdzaak continue vezels, die zich hoofdzakelijk in de lengterichting van het laminaat uitstrekken. Een 30 bijzonder geschikt materiaal voor het versterkingsdeel omvat een laminaat van tenminste twee metaallagen en een tussenliggende vezelversterkte kunststoflaag. Een dergelijk materiaal is bij de vakman bekend onder de handelsnaam Arall® (met polyaramidevezels) of Glare® (met glasvezels). Dit materiaal wordt bij voorkeur toegepast in voorgespannen vorm, waarbij de vezels van de tussenliggende 1030066 > m 10 vezelversterkte kunststoflaag gemiddeld onder een trekspanning staan, en de metaallagen onder een drukspanning. Volgens de uitvinding wordt het nu mogelijk een dergelijk voorgespannen laminaat op continue wijze te vervaardigen, waarbij dit bovendien mogelijk wordt voor laminaten met een dikteverloop.

5

De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van de bijgevoegde figuren, waarin: Fig. 1 een schematische weergave is in perspectief van een in de werkwijze volgens de uitvinding toepasbaar vezelmetaallaminaat;

Fig. 2 schematisch in zijaanzicht een in de werkwijze volgens de uitvinding toepasbaar 10 laminaat met verlopende dikte toont;

Fig. 3 schematisch in zijaanzicht een regelmechanisme toont voor de drukkracht;

Fig. 4 schematisch een gedeelte toont van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding.

15 Onder verwijzing naar figuur 4 omvat een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding een trekinrichting (11a, 11b) voor het continu kunnen aanvoeren van een vezelmetaallaminaat 1 doorheen een drukmiddel 10. Drukmiddel 10 heeft de vorm van een vorm wals met een onderste drukmiddel 1 la en een bovenste drukmiddel 11 b, waartussen het laminaat 1 als doorlopende plaat op continue wijze wordt 20 aangevoerd. De trekkracht T wordt in deze uitvoeringsvorm opgebracht door het stel walsrollen (11a, 1 lb) in de aangegeven rotatierichtingen (12a, 12b) aan te drijven, waarbij het laminaat 1 wordt meegenomen door hierop een wrijvingskracht uit te oefenen. De walsrollen 11 zijn op een dusdanige onderlinge afstand X geplaatst dat zij althans het gedeelte van het laminaat 1 dat tussen de walsrollen 11 wordt geleid onder 25 een nagenoeg in de dikterichting gerichte drukkracht F brengen tijdens het doorvoeren ervan. Door de drukkracht F wordt laminaat 1 van een invoerdikte D op een uitvoerdikte d gebracht. Tegelijkertijd wordt het laminaat 1 in het vlak ervan verstrekt (in dit geval in de richting van de trekkracht T). De op deze wijze aan het laminaat 1 gegeven rek kan eenvoudig door de vakman worden ingesteld, onder andere door een 30 geschikte keuze van de tussenafstand X en de straal R van de twee walsrollen 11. Desgewenst is het mogelijk de stralen van het stel walsrollen verschillend te kiezen. Floewel niet aangegeven in figuur 4 is het tevens mogelijk meerdere walsrollen 11 na elkaar op te stellen om de dikteverandering en de verstrekking getrapt te laten verlopen. De inrichting 10 is tevens voorzien van middelen 15 om de verplaatsingssnelheid te <030066 • ψ 11 meten voor en na de vormwals 11, zoals schematisch is weergegeven in figuur 3. De inrichting is hiertoe voorzien van met het laminaat meeroibare wielen (15a, 15b), waarvan de rotatiesnelheid o op continue wijze kan worden gemeten. Tevens is een (schematisch door de stippellijn weergegeven) regelkring 16 opgenomen die de op het 5 laminaat 1 uitgeoefende drukkracht F doorlopend kan instellen, afhankelijk van de gemeten rotatiesnelheden a>2 en coi, en meer bepaald de verhouding 0)2/ cöi, van de na en voor de vormwals 11 gemeten verplaatsingsnelheden. Hierdoor wordt aan het laminaat 1 een goed gecontroleerde rek opgelegd, die nagenoeg onafhankelijk is van diktevariaties in het laminaat 1.

10

Onder verwijzing naar figuur 1 omvat een in de werkwijze volgens de uitvinding bijzonder geschikt toe te passen laminaat 1 vier metaalplaten 2, die aan elkaar zijn bevestigd door middel van tussenliggende vezelversterkte kunststoflagen 3. Doorgaans zal laminaat 1 aan de buitenzijden ervan zijn voorzien van twee metaalplaten 2a en 2b.

15 Deze metaalplaten beschermen de vezelversterkte kunststoflagen 3 tegen invloeden van buitenaf. In figuur 2 wordt op schematische wijze een vezelmetaallaminaat 1 getoond met een in de lengterichting ervan verlopende dikte. Hoewel het dikteverloop vrij abrupt is weergegeven zal het duidelijk zijn dat het dikteverloop in de praktijk geleidelijker en vloeiender kan verlopen dan aangegeven in figuur 2. Zoals getoond in figuur 2 wordt 20 een dergelijk vormdeel uit vezelmetaallaminaat verkregen door stapsgewijs opeenvolgende lagen van het laminaat te beëindigen. In het getoonde laminaat 1 is de metaallaag 2c plaatselijk onderbroken, waardoor ter plekke een dikteverloop optreedt. Door een inwendige laag 2c te beëindigen, en niet bijvoorbeeld een aan de buitenzijde gelegen laag 2a of 2b wordt voorkomen dat het kopvlak 6 in gebruik wordt blootgesteld 25 aan invloeden van buitenaf, wat nadelig is. Om het laminaat 1 verder niet onnodig te verzwakken ter plaatse van het dikteverloop wordt hier desgewenst een bijkomende lijmlaag 4 aangebracht. Door volgens de uitvinding het aldus verkregen uitgangslaminaat 1 met dikteverloop te walsen onder een bij voorkeur door meting van de verplaatsingssnelheid geregelde drukkracht - zoals hierboven werd beschreven -30 wordt een vormdeel verkregen in de vorm van een nagenoeg gelijkmatig voorgespannen (verstrekt) vezelmetaallaminaat.

De met de werkwijze volgens de uitvinding verkregen vormdelen kunnen als lichtgewicht constructie-element worden gebruikt in industriële toepassingen, zoals 1030066 V t 12 bijvoorbeeld in constructies, gebouwen, voertuigen, schepen, waarbij het vormdeel goede mechanische eigenschappen, en in het bijzonder weerstand tegen vermoeiing vertoont.

1030066

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een vormdeel uit een laminaat van 5 tenminste een metaallaag en een hiermee verbonden vezelversterkte kunststoflaag, welke werkwijze tenminste omvat het althans in de dikterichting gedeeltelijk onder druk brengen van het laminaat onder gebruikmaking van een drukmiddel met dien verstande dat vervorming in het vlak van het laminaat in hoofdzaak onbelemmerd is. i

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de uitgeoefende drukkracht tenminste groot genoeg is om aan het laminaat in de lengterichting een rek te geven, die groter is dan de elastische rek van de metaallagen en kleiner is dan de breukrek van de vezelversterkte kunststoflaag.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de uitgeoefende drukkracht dusdanig is dat de aan het laminaat in de lengterichting gegeven rek gelegen is tussen 0,2 en 1,4 procent.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de uitgeoefende drukkracht 20 dusdanig is dat de aan het laminaat in de lengterichting gegeven rek gelegen is tussen 0,3 en 0,7 procent.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het drukmiddel een stel drukplaten omvat waartussen althans een gedeelte van het laminaat i 25 wordt aangebracht en onder druk gebracht.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het drukmiddel een vormwals omvat met een onderste en bovenste drukmiddel waartussen het laminaat in de vorm van een doorlopende plaat op continue wijze wordt aangevoerd 30 en onder druk gebracht.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk dat het drukmiddel een vormwals omvat waartussen het laminaat in de vorm van een doorlopende plaat op continue wijze wordt aangevoerd en onder druk gebracht, waarbij de drukkracht 1030066 • » uitgeoefend op het laminaat door de drukmiddelen op een vooraf bepaalde waarde wordt gehouden. j |

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk dat de 5 verplaatsingssnelheid van het laminaat wordt gemeten voor en na de positie waar het I laminaat onder druk wordt gebracht. j i |

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de verplaatsingssnelheid wordt gemeten door de rotatiesnelheid te meten van een met het laminaat meerollend 10 wiel.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk dat de drukkracht op het laminaat wordt ingesteld afhankelijk van de verhouding van de gemeten verplaatsingsnelheden na en voor genoemde positie. 15

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat deze wordt toegepast voor het vervaardigen van een vormdeel met een verlopende dikte.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk dat de verlopende dikte is j 20 bereikt door stapsgewijs opeenvolgende lagen van het laminaat te beëindigen.

13. Inrichting voor het vervaardigen van een vormdeel met een dikteverloop uit een laminaat van tenminste een metaallaag en een hiermee verbonden vezelversterkte kunststoflaag, welke inrichting tenminste een drukmiddel omvat voor het althans in de 25 dikterichting gedeeltelijk onder druk brengen van het laminaat met dien verstande dat vervorming in het vlak van het laminaat in hoofdzaak onbelemmerd is.

14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk dat de inrichting een trekinrichting omvat voor het continu kunnen aanvoeren van het laminaat, en het 30 drukmiddel een vormwals omvat met een onderste en bovenste drukmiddel waartussen het laminaat in de vorm van een doorlopende plaat op continue wijze kan worden aangevoerd en onder druk gebracht. 1030066 * ·

15. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk dat de inrichting een trekinrichting omvat voor het continu kunnen aanvoeren van het laminaat, en het drukmiddel een vormwals omvat met een onderste en bovenste drukmiddel waartussen het laminaat in de vorm van een doorlopende plaat op continue wijze kan worden 5 aangevoerd en onder druk gebracht, waarbij de inrichting tevens is voorzien van middelen om de drukkracht uitgeoefend op het laminaat door de drukmiddelen op een bepaalde waarde te kunnen houden.

16. Inrichting volgens één der conclusies 13-15, met het kenmerk dat de inrichting 10 tevens middelen omvat voor het meten van de verplaatsingssnelheid van het laminaat voor en na de vormwals.

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk dat de middelen om de i | verplaatsingssnelheid te meten een met het laminaat meerolbaar wiel omvat, waarvan de 15 rotatiesnelheid kan worden bepaald.

18. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk dat deze tevens een regelkring omvat die de op het laminaat uitgeoefende drukkracht kan instellen afhankelijk van de verhouding van de na en voor de vormwals gemeten verplaatsingsnelheden. ! 20

19. Inrichting volgens één der conclusies 13-18, met het kenmerk dat de inrichting verwarmingsmiddelen omvat voor het op de gewenste temperatuur kunnen brengen van het laminaat.

20. Op continue wijze verkregen vormdeel met een dikteverloop uit een laminaat van tenminste een metaallaag en een hiermee verbonden vezelversterkte kunststoflaag, waarvan tenminste één van de lagen is onderbroken.

21. Vormdeel met een dikteverloop uit een laminaat van tenminste een metaallaag 30 en een hiermee verbonden vezelversterkte kunststoflaag, welk vormdeel verkrijgbaar is met de werkwijze volgens één der conclusies 1-12, en waarin in onbelaste toestand in de tenminste een metaallaag een drukspanning, en in de tenminste een vezelversterkte kunststoflaag een trekspanning aanwezig is. 1030066 5

22. Vormdeel volgens conclusie 20 of 21, met het kenmerk dat de dikte ervan op continue wijze verloopt. i i i ! 1030066