WO2012168310A1 - Frachtboden, frachtcontainer, verwendung eines mehrschichtpaneels zur herstellung eines frachtbodens, verfahren zur herstellung eines frachtbodens - Google Patents

Frachtboden, frachtcontainer, verwendung eines mehrschichtpaneels zur herstellung eines frachtbodens, verfahren zur herstellung eines frachtbodens Download PDF

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WO2012168310A1
WO2012168310A1 PCT/EP2012/060719 EP2012060719W WO2012168310A1 WO 2012168310 A1 WO2012168310 A1 WO 2012168310A1 EP 2012060719 W EP2012060719 W EP 2012060719W WO 2012168310 A1 WO2012168310 A1 WO 2012168310A1
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WO
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layer
cargo floor
core
fiber reinforced
cargo
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Application number
PCT/EP2012/060719
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English (en)
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Inventor
Thomas Huber
Original Assignee
Telair International Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/02—Large containers rigid
    • B65D88/12—Large containers rigid specially adapted for transport
    • B65D88/14—Large containers rigid specially adapted for transport by air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/02—Wall construction
    • B65D90/022—Laminated structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249924—Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
    • Y10T428/24994—Fiber embedded in or on the surface of a polymeric matrix
    • Y10T428/24995—Two or more layers
    • Y10T428/249951—Including a free metal or alloy constituent

Definitions

  • the present invention relates to a cargo floor, a freight container, the use of a multi-layer panel for the production of a cargo floor and a method for the production of a cargo floor.
  • Freight containers and cargo pallets are indispensable for the effective transport of cargo in aircraft, as they allow a fast loading and unloading of the aircraft.
  • the vast majority of commercial aircraft can accommodate a variety of freight containers or cargo pallets.
  • Most containers or pallets are standardized so that they can be used independently of the aircraft used for transport.
  • freight containers were made exclusively of aluminum, with the weight of the container was about 100 kg.
  • the currently used containers are partly based on lighter materials, so that freight containers weighing around 60 kg are now being used. It should be obvious that reducing the dead weight of the containers or pallets used has a significant financial and environmental impact. Freight containers are for example from the
  • Cargo pallets often parked improperly, so that in some cases large punctual loads act on the cargo floors.
  • Freight containers and freight pallets are parked and locked fully automatically or partially automatically on the cargo deck of the aircraft at a predetermined position.
  • roller drive units PDUs: Power Drive Units
  • cargo drive units are embedded in the cargo deck.
  • These cargo propulsion units have rollers that are coated with an elastomer (eg rubber) and attach to the cargo floor to apply appropriate forces.
  • an elastomer eg rubber
  • the new cargo floors and cargo containers should be lighter, functionally applicable and robust.
  • this object is achieved by a cargo floor with at least one core layer of carbon-reinforced and / or glass-fiber-reinforced and / or aramid-fiber-reinforced plastic and a support layer of a
  • Metal alloy in particular of an aluminum alloy, dissolved, which is a composite material.
  • An essential idea of the present invention is to reduce the weight of the cargo floor by making it of several layers, in particular in a sandwich construction, wherein for the
  • Layers of metal and plastic materials are used. Here are given requirements, eg. As good friction and wear conditions, considered, with a total of very stable composite material or
  • the cargo floor may comprise a plurality of core layers.
  • Core layers can form a nucleus.
  • the core layers can be
  • a first core layer may have a first fiber orientation extending from a second fiber orientation of a second fiber orientation
  • Core layer is different.
  • two core layers may be arranged such that the first fiber orientation of the second
  • Fiber orientation differs by an absolute angle of at least 20 or 30 or 40 or 45 degrees or 90 degrees.
  • the absolute angle may be defined such that it is the smallest absolute angle value between two
  • Fiber alignments is.
  • At least one core layer may comprise a fiber network of carbon fiber and / or glass fibers and / or aramid fibers. The fibers within one
  • Fiber network can be substantially perpendicular to each other, so that there is a grid.
  • a corresponding core layer is particularly durable.
  • the core layers with fiber nets can also be arranged such that the fiber orientations of two core layers differ by 20 or 30 or 40 or 45 degrees or 90 degrees. This angle can also be used as
  • the cargo floor may comprise at least one core layer with a foam layer.
  • a foam with cellular structure and low density can be used.
  • the foam may be at least partially impregnated with synthetic resin. The foam causes the inventive
  • Cargo compartment floor has a low weight, wherein the synthetic resin
  • the foam layer may comprise a support structure.
  • this support structure extends vertically to the cargo compartment floor, so that this adhering to the foam layer layers firmly together.
  • the support structure may be formed of a synthetic resin.
  • the support structure may have a rectangular or honeycomb or round shape to accommodate vertical forces.
  • the foam layer may be between a first core layer
  • the individual layers are interconnected by material bond.
  • a compound of the layers can be made by synthetic resin.
  • the foam layer has the support structure already described, which is substantially perpendicular to the fiber direction or the
  • Fiber directions of the first and second core layers extend.
  • At least one core layer may have a connection layer on a side facing the support layer.
  • This connection layer can for
  • Pad layer serve. This is preferably the core layer, which is arranged directly adjacent to the support layer.
  • Bonding layer can be made of an elastomer.
  • this connection layer serves firstly to connect the support layer to the core or the core layers.
  • the tie layer compensates for a differential thermal expansion between the core having the at least one core layer and the overlay layer. This can be advantageous if the cargo space floor according to the invention is produced, or if it is exposed to strong temperature fluctuations during its use.
  • an adhesive in particular a polyurethane adhesive, can be used to bond the support layer to the core layer.
  • the bonding layer can be bonded to the core layer and / or the overlay by adhesion, in particular by vulcanization.
  • the overlay layer of the metal alloy serves as the outer layer against which the cargo drive units engage. Furthermore, this layer absorbs punctual loads and distributes them over a wide area.
  • An aluminum alloy is particularly suitable here, since a good coefficient of friction results in connection with conventional rollers of cargo drive units.
  • the core layers stiffen the entire construction and lead to significant
  • the support layer may have a thickness of 0.5 mm to 2.5 mm, in particular from 0.7 mm to 1.5 mm, in particular from 0.9 mm to 1.5 mm.
  • the overlay layer has only a small thickness in relation to the thickness of the entire cargo floor, e.g. B. less than 40%, in particular less than 30%, in particular less than 20% of the total thickness. In this respect, significantly lighter cargo floors can be produced.
  • the support layer may have a strength of more than 400 N / mm 2 , in particular more than 500 N / mm 2 .
  • the overlay layer can protect the core layer from high punctual loads.
  • the cargo floor according to the invention is subject to the usual rough treatment only a slow wear and is very robust.
  • the cargo floor in a multilayer structure only in two layers.
  • at least one further layer namely a wear layer or cover layer can be provided, which is arranged on the side facing away from the support layer of the core layer.
  • the wear layer may be formed from a metal alloy, in particular from an aluminum alloy, and / or a glass fiber reinforced plastic and / or a material from the group of aromatic polyamides (eg aramid).
  • the wear layer can protect the core layer from wear and stiffen the sandwich construction as a whole.
  • Wear layer may be aluminum wrought alloys.
  • the main alloying element used may be zinc, with zinc occupying a constituent of 0.7 to 13%, in particular 0.8 to 12%.
  • Such aluminum alloys are very hard.
  • 7075 T6 or 7075 T7 may be used as the material.
  • an aluminum wrought alloy with the main alloying element copper may be used, whereby copper may occupy a constituent of 0.5 to 9%, in particular 0.7 to 8%.
  • materials such as 2024 T3 / T4, 2026 T3511, 2056 T3, 2524 T3, 5052, 6061 T4, 7075 T761 or 7475 T61 are conceivable, for example.
  • Particularly good properties are 2024 T3 / T4, 2056 T3 or 2524 T3, since these materials sufficiently stiffen the cargo hold floor and have a long service life under load.
  • the wear layer is connected by form and / or material bond with the core layer.
  • the aluminum alloys mentioned can be aluminum alloys with a solution-annealed and / or heat-aging and / or overhardened
  • the core layer may have a thickness of at least 1 mm, in particular at least 1.5 mm, in particular at least 2 mm, in particular at least 4 mm, in particular at least 6 mm.
  • the core layer comprises a solid core.
  • a core may be understood to mean a core that is essentially solid. That is, the core layer is at least 50%, in particular at least 70%, in particular at least 90%
  • the wear layer may have a thickness of 0, 1 to 1 mm, in particular from 0.2 to 0.6 mm, in particular from 0.25 to 0.5 mm.
  • the stated object is further achieved by a freight container which comprises a cargo floor, as has already been explained, as well as side walls arranged on the cargo floor.
  • the freight container has similar advantages as those already explained in connection with the cargo floor.
  • the cargo floor may comprise an at least partially circumferential edge profile, in particular in the form of a bead, for connecting the side walls to the cargo compartment floor.
  • the cargo hold floor can do so
  • the side walls may be at least partially made of glass fiber reinforced and / or carbon fiber reinforced plastic.
  • Multilayer panel comprising a core layer of carbon fiber reinforced and / or glass fiber reinforced and / or aramid fiber reinforced plastic and a release layer of a metal alloy, in particular one
  • Aluminum alloy for the production of a cargo floor and solved by a corresponding manufacturing process.
  • the manufacturing process may include the following steps:
  • the method is suitable for producing a cargo hold floor, as has already been described.
  • the bonding of the support layer to the core layer can be achieved by applying and / or vulcanizing a bonding layer from the group of
  • the core can be made from a variety of core layers.
  • the core layers have at least two core layers of carbon fiber reinforced and / or glass fiber reinforced and / or
  • a core layer of the core can have a
  • Foam, in particular with a support structure include.
  • the core layers can be bonded together by applying a synthetic resin.
  • a curing of the plastic takes place at Temperatures between 100 and 200 degrees, in particular between 150 and 180 degrees.
  • the curing of the core layer (s) may occur simultaneously with the bonding of the overlay layer to the core.
  • the applied thermal energy for curing the core may be used to bond an at least partially unvulcanized rubber to the overlay layer and the core.
  • an adhesive may be used to make the bond between the overlay layer and the core layer.
  • a polyurethane adhesive may be used to bond the layers together.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a freight container with a
  • FIG. 2 shows a cross section through the bottom plate of Fig. 1.
  • Fig. 3 is a three-layer embodiment of the bottom plate of Fig. 1;
  • FIG. 5 shows a cross section through an alternative embodiment of a
  • Base plate single layer core with tie layer
  • Fig. 6 shows a cross section through an alternative embodiment of a
  • Base plate multilayer core with bonding layer.
  • 1 shows a cuboid-shaped freight container 10 which has a freight container height h, freight container width b and a freight container length I.
  • the freight container 10 has a bottom plate 20, which is arranged opposite a cover plate 13 and as an embodiment of the invention
  • the lateral surface of the cuboid freight container 10 is formed by the side walls 12a to 12d, in particular a first side wall 12a, a second side wall 12b, a third side wall 12c and a fourth side wall 12d.
  • the side walls 12a to 12d are arranged in pairs opposite each other.
  • the bottom plate 20 is constructed in a multi-layer structure comprising a support layer 21 and a core 40.
  • the support layer 21 forms the lower layer and is connected in a planar manner to the core 40 by material connection, the core resting on the support layer 21.
  • the base plate 20 is thus constructed as a composite material, wherein the core 40 consists of a core layer, namely of a CFRP layer 42 (carbon-reinforced plastic), and the support layer 21 of an aluminum alloy (eg a material with the designation 7075 T6 or 2024 T3 / T4).
  • the support layer 21 has a support layer thickness h1 of 1 mm and the CFRP layer 42 has a core layer thickness h2 of at least 2 mm.
  • the CFRP layer 42 has a core layer thickness h2 of at least 2 mm.
  • Aluminum alloy has a strength of at least 500 N / mm 2 . With this structure, it is possible to achieve a weight reduction of the bottom plate 20 of about 35% to 50%, satisfying existing requirements (eg good traction with rollers of freight conveyors, high stability). Since the main weight of a conventional freight container 10 is still in the bottom plate 20, thus the total weight is significantly reduced. This results in the transport of the freight container 10 with an aircraft to a significant fuel savings, which in turn results in a lower C0 2 emission.
  • Fig. 3 shows another embodiment of a bottom plate 20, wherein this is constructed in three layers.
  • this bottom plate 20 has a wear layer 23, a core 40 consisting of a CFK layer 42 as a core layer and a support layer 21.
  • the wear layer 23 may be made of glass fiber reinforced plastic or aramid.
  • the overlay layer 21 is made of a metal alloy, preferably one
  • a wear layer thickness h3 amounts to approx. 0.25 to 0.5 mm, while the core layer thickness h2 approx. 3 mm and the
  • Layer thickness hl is approx. 1 mm.
  • This embodiment of the bottom plate 20 as sandwich panels has the advantage that the at least one core layer (eg CFK layer 42) is protected by the wear layer 23. Furthermore, the multilayer structure leads to an increase in the stability of the entire base plate 20. In another
  • the wear layer 23 also from a
  • the floor panel 20 preferably has a revolving floor panel profile 25 ( Figure 4) which can be inserted into a container corner profile to secure the floor panel 20 to the side walls 12a-12d. It can therefore on additional fastening means, for. Legs
  • the freight containers 10 according to the invention preferably have a bottom plate 20, which are equipped at the bottom with a support layer 21, which is made of a metal alloy, in particular an aluminum alloy.
  • corresponding cargo conveyors for transporting the freight container 10 can be used without problems occur with respect to the coefficients of friction during engagement of the rollers provided thereon.
  • the freight container 10 according to the invention are therefore universally applicable.
  • the bottom plate 20 is thus at least two layers, in particular constructed in three layers and designed as a composite material or composite material.
  • Pad layer 21 and / or core layer and / or wear layer 23, carried by material or form fit, with a fabric bond is preferable.
  • a Connection between the individual layers can be made directly or indirectly.
  • FIGS. 5 and 6 Further exemplary embodiments of the cargo compartment floor 20 will be apparent from FIGS. 5 and 6.
  • Fig. 5 shows a cargo hold floor 20 having a core 40 and a
  • Pad layer 21 has an aluminum alloy.
  • the core 40 is made of a CFK layer 42 and a rubber layer 47 with the
  • the rubber layer 47 may be bonded to the CFK layer 42 and / or the overlay layer 21. It is conceivable to use a PU adhesive. Alternatively, the rubber layer 47 may be vulcanized onto the support layer 21 and / or the CFK layer 42.
  • the core 40 is multilayered in this example and connected via a rubber layer 47 as a connecting layer with the support layer 21.
  • the core 40 comprises a foam layer 43, wherein alternately the foam layer 43, a first CFK layer 42 and a second CFK layer 44 are arranged.
  • the foam layer 43, the first CFRP layer 42 and the second CFRP layer 44 are glued together via a synthetic resin.
  • the foam layer 43, the first CFRP layer 42 and the second CFRP layer 44 are glued together via a synthetic resin.
  • Foam layer 43 honeycomb-shaped recesses which allow the cured resin makes a direct material connection between the first CFRP layer 42 and the second CFRP layer 44.
  • the foam layer 43 sheathed by the CFK layers 42, 44 is particularly well suited for picking up vertical loads without causing compression of the core 40.
  • the cured resin in the recesses of the foam layer 43 thus forms a Stz structure.
  • a GRP layer 41 is arranged on the side facing away from the support layer 21 of the first CFRP layer 42.
  • This GRP layer 41 may be a wear layer 43, which is the protects first CFK layer 42 from wear. It is possible to bond the GRP layer in the course of the production of the core 40 with this.
  • the CFRP layer 42 may comprise a first network of glass fibers and the first CFRP layer 42 a second network of plastic fibers with the fibers of the first network disposed at a 45 degree angle to the fibers of the second network. Overall, therefore, the following structure could result: + 45 / -45 degree GFRP layer, 0/90 degree CFRP layer, foam core (eg Rohacell), 0/90 degree CFRP layer.
  • the first CFRP layer 42 may, for example, have a thickness of 0.2 mm to 0.6 mm, in particular 0.4 mm.
  • the foam layer 43 may have a thickness of 1.0 to 8.0 mm, in particular from 1.8 to 6.0 mm.
  • the second CFRP layer 44 may have similar or identical thickness ratios as the first CFRP layer 42.
  • the overlay layer 21 in the embodiment shown has a thickness of 1.0 to 1.5 mm and consists of 2024 T3.
  • a metal layer for. B. aluminum, arranged on both sides of a core, e.g. B. a core 40, as described above.
  • the connection between the layers can be done by gluing and / or vulcanization.
  • This sandwich arrangement has the advantage that the base plate 20 deforms only slightly with temperature fluctuations. Also, the manufacturing process is easy as the
  • Metal alloy in a manufacturing step connected to the core 40, z. B. glued, can be.
  • the bonding of the layers may be carried out under temperature (eg greater than 20 °, greater than 30 °, greater than 40 °).
  • a method for producing a corresponding base plate 20 or a cargo container floor as well as a production method for producing a freight container 10 should also be recorded.
  • a method of manufacturing a cargo container floor may include the following steps: - Producing the core layer 22 of carbon-reinforced and / or glass-fiber reinforced plastic;
  • the production steps mentioned can be carried out before joining the layers. Theoretically, however, it is also conceivable to produce one of the layers first and then to build up the further layer on this base layer.
  • the aluminum alloy may form the base layer on which the core layer 22 with the carbon reinforcement and / or glass fiber reinforcement and / or aramid fiber reinforcement is produced successively.
  • a wear layer 23 can be applied. Again, it is possible to first make the support layer 21, the core layer 22 and the wear layer 23 and then produce a material connection between the individual layers.
  • the overlay layer 21 and the wear layer 23 may be formed, and the core layer 22 successively formed on the overlay layer 21 and / or the
  • Wear layer 23 are constructed. The composite may then be made by joining the overlay layer 21 with or without the core layer 22 and the wear layer 23 with or without the core layer 22.
  • inventive freight container 10 can be produced. Furthermore, one skilled in the art should know how to make the cargo floor of the invention as part of a cargo pallet.
  • Embodiment 1.1 Cargo floor comprising:
  • Embodiment 1.2
  • the support layer 21 has a thickness hl of 0.5 mm to 2.5 mm, in particular from 0.7 mm to 1.5 mm, in particular from 0.9 mm to 1.5 mm.
  • Embodiment 1.3
  • the support layer 21 has a strength of more than 400 N / mm 2 , in particular more than 500 N / mm 2 .
  • Embodiment 1.4
  • a wear layer 23 or cover layer which is arranged on the side facing away from the support layer 21 of the core layer 42, 43, 44, wherein the
  • Wear layer 23 and the core layer 42, 43, 44 preferably by
  • Embodiment 1.5 is a diagrammatic representation of Embodiment 1.
  • the wear layer 23 is formed of a metal alloy, in particular of an aluminum alloy, and / or a glass fiber reinforced plastic and / or a material from the group of aromatic polyamides.
  • Embodiment 1.6 Cargo floor according to one of the preceding embodiments, dgege ke nn Proof that
  • At least one of the aluminum alloys is an aluminum wrought alloy with the main alloying element zinc, in particular with 0.7 to 13.0% zinc,
  • Embodiment 1.7
  • At least one of the aluminum alloys an aluminum alloy with a solution-annealed and / or warm-outs and / or over-hardened
  • Embodiment 1.8
  • the core layer 42, 43, 44 has a thickness h2 of at least 1 mm, in particular at least 1.5 mm, in particular at least 2 mm.
  • Embodiment 1.9
  • the core layer 42, 43, 44 comprises a solid core.
  • Embodiment 1.10
  • the wear layer 23 has a thickness of 0.1 to 1 mm, in particular from 0.2 to 0.6 mm, in particular from 0.25 to 0.5 mm.
  • Embodiment 2.1
  • Cargo container comprising a cargo floor according to one of the preceding embodiments as well as arranged on the cargo floor 20 side walls 12a - 12d.
  • Embodiment 2.2 Freight container according to embodiment 2.1,
  • the cargo floor 20 comprises an edge profile 25 running around at least in sections, in particular in the form of a bead, for connecting the side walls 12a-12d to the cargo floor (20).
  • Embodiment 2.3
  • the side walls 12a-12d are at least partially made of glass fiber reinforced and / or carbon fiber reinforced plastic.
  • Embodiment 3 is a diagrammatic representation of Embodiment 3
  • Aluminum alloy for the production of a cargo floor 20, in particular according to one of the embodiments 1.1 to 1.10.
  • Embodiment 4 is a diagrammatic representation of Embodiment 4:
  • Method for producing a cargo floor in particular a cargo floor 20 according to one of the embodiments 1.1 to 1.10, comprising the steps:

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Abstract

Aus Gründen von ökonomischen und ökologischen Überlegungen ist es ein fortwährendes Bestreben der Flugzeugindustrie, das Gewicht von Frachtcontainern und/oder -paletten zu reduzieren. Hierbei ist es jedoch notwendig, dass die Funktionsfähigkeit und die robuste Ausgestaltung des Frachtcontainers bzw. der Frachtpalette unbeeinflusst bleiben. Die vorliegende Erfindung stellt diesbezüglich einen Lösungsansatz bereit, wobei ein Frachtboden mehrschichtig aufgebaut und als Verbundwerkstoff ausgebildet ist, umfassend eine Kernschicht (42, 43, 44) aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff und eine Auflageschicht (21) aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung.

Description

Frachtboden, Frachtcontainer, Verwendung eines Mehrschichtpaneels zur Herstellung eines Frachtbodens, Verfahren zur Herstellung eines Frachtbodens
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Frachtboden, einen Frachtcontainer, die Verwendung eines Mehrschichtpaneels zur Herstellung eines Frachtbodens und ein Verfahren zur Herstellung eines Frachtbodens.
Für den effektiven Transport von Ladung in Flugzeugen sind Frachtcontainer und Frachtpaletten unverzichtbar, da sie ein schnelles Be- und Entladen des Flugzeugs ermöglichen. Die überwiegende Anzahl von kommerziell eingesetzten Flugzeugen kann eine Vielzahl von Frachtcontainern oder Frachtpaletten aufnehmen. Die meisten Container bzw. Paletten sind normiert, so dass diese unabhängig von dem für den Transport verwendeten Flugzeug eingesetzt werden können. Bis vor 10 Jahren wurden Frachtcontainer ausschließlich aus Aluminium hergestellt, wobei das Eigengewicht des Containers ca. 100 kg betrug. Die momentan verwendeten Container greifen teilweise auf leichtere Materialien zurück, so dass inzwischen Frachtcontainer mit einem Gewicht von ca. 60 kg verwendet werden. Es sollte offensichtlich sein, dass die Verringerung des Eigengewichts der verwendeten Container oder Paletten erhebliche finanzielle sowie ökologische Auswirkungen mit sich bringt. Frachtcontainer sind beispielsweise aus der
DE 69 702 821 T2, der US 5,941,405, der DE 20 64 241 und der
DE 102 008 005 010 AI bekannt. Auch die Verwendung von Textilien bzw.
Gewebe (vgl. US 4,538,663) oder von nichtmetallischen Materialien (vgl.
JP 07257683 A, DE 69616182 T2 und DE 3409683 AI) in diesem Bereich wurde in Betracht gezogen.
Bei dem Aufbau eines Frachtcontainers oder einer Frachtpalette ist es wesentlich, wie der Frachtboden ausgestaltet ist. Auf diesem ruht die gesamte Last der verladenen Frachtstücke. Des Weiteren werden die Frachtcontainer oder
Frachtpaletten häufig unsachgemäß zwischengeparkt, so dass teilweise große punktuelle Lasten auf die Frachtböden wirken. Frachtcontainer und Frachtpaletten werden vollautomatisch oder teilweise automatisch auf dem Frachtdeck des Flugzeugs an einer vorgegebenen Position geparkt und verriegelt. Für den Antrieb der Frachtcontainer und Frachtpaletten sorgen in das Frachtdeck eingelassene Rollenantriebseinheiten (PDUs: Power Drive Units) oder Frachtantriebseinheiten. Diese Frachtantriebseinheiten verfügen über Rollen, die mit einem Elastomer (z. B. Gummi) beschichtet sind und am Frachtboden ansetzen, um entsprechende Kräfte aufzubringen. Bei der Konstruktion von Frachtcontainern ist es daher notwendig, die Frachtcontainerböden bzw. Frachtböden derart auszugestalten, dass ausreichend Kraft mittels der Rollen übertragen werden kann. Auch hier wirken hohe Kräfte auf Teilbereiche der Frachtböden, die zu einer schnellen Abnutzung führen können.
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, einen Frachtcontainer mit einem verbesserten
Frachtboden und einen entsprechenden Frachtboden allein bereitzustellen.
Insbesondere sollen die neuen Frachtböden und Frachtcontainer leichter, funktionell einsetzbar und robust sein.
Diese Aufgabe wird durch einen Frachtboden gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere wird diese Aufgabe durch einen Frachtboden mit mindestens einer Kernschicht aus kohlenstoffverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und / oder aramidfaserverstärktem Kunststoff und einer Auflageschicht aus einer
Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, gelöst, wobei es sich hierbei um einen Verbundstoff handelt.
Ein wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Gewicht des Frachtbodens dadurch zu reduzieren, dass dieser aus mehreren Schichten, insbesondere in einer Sandwichbauweise, hergestellt wird, wobei für die
Schichten Materialien aus Metall sowie aus Kunststoff verwendet werden. Hierbei werden gegebene Anforderungen, z. B. gute Reib- und Verschleißverhältnisse, berücksichtigt, wobei ein insgesamt sehr stabiler Verbundwerkstoff oder
Kompositwerkstoff bereitgestellt wird.
Vorzugsweise erfolgt eine Verbindung der Schichten durch Stoff- und/oder Formschluss, wobei ein Stoffschluss zu besonders guten Ergebnissen führt. Der Frachtboden kann eine Vielzahl von Kernschichten umfassen. Diese
Kernschichten können einen Kern ausbilden. Die Kernschichten können
faserverstärkt sein, wobei eine erste Kernschicht eine erste Faserausrichtung haben kann, die sich von einer zweiten Faserausrichtung einer zweiten
Kernschicht unterscheidet. Beispielsweise können zwei Kernschichten derart angeordnet sein, dass sich die erste Faserausrichtung von der zweiten
Faserausrichtung um einen Absolutwinkel von mindestens 20 oder 30 oder 40 oder 45 Grad oder 90 Grad unterscheidet. Der Absolutwinkel kann derart definiert sein, dass dieser der kleinste absolute Winkelwert zwischen zwei
Faserausrichtungen ist.
Mindestens eine Kernschicht kann ein Fasernetz aus Kohlen Stoff fasern und/oder Glasfasern und/oder Aramidfasern umfassen. Die Fasern innerhalb eines
Fasernetzes können zueinander im Wesentlichen rechtwinklig verlaufen, so dass sich ein Gitternetz ergibt. Eine entsprechende Kernschicht ist besonders haltbar. Auch die Kernschichten mit Fasernetzen können derart angeordnet sein, dass sich die Faserausrichtungen zweier Kernschichten um 20 oder 30 oder 40 oder 45 Grad oder 90 Grad unterscheiden. Auch diese Winkelangabe kann als
Absolutwinkel verstanden werden.
Der Frachtboden kann mindestens eine Kernschicht mit einer Schaumschicht umfassen. Hier kann ein Schaumstoff mit zelliger Struktur und niedriger Dichte verwendet werden. Der Schaumstoff kann zumindest teilweise mit Kunstharz getränkt sein. Der Schaumstoff führt dazu, dass der erfindungsgemäße
Frachtraumboden ein geringes Gewicht aufweist, wobei das Kunstharz die
Konstruktion versteift.
Die Schaumschicht kann eine Stützstruktur umfassen. Vorzugsweise erstreckt sich diese Stützstruktur vertikal zu dem Frachtraumboden, so dass diese an der Schaumschicht anliegende Schichten fest miteinander verbindet. Die Stützstruktur kann aus einem Kunstharz ausgebildet sein. Die Stützstruktur kann eine rechteckige oder wabenförmige oder runde Form aufweisen, um vertikal wirkende Kräfte aufzunehmen.
Die Schaumschicht kann zwischen einer ersten Kernschicht aus
kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder
aramidfaserverstärktem Kunststoff und einer zweiten Kernschicht aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder
aramidfaserverstärktem Kunststoff eingelagert sein. Vorzugsweise sind die einzelnen Schichten durch Stoffschluss miteinander verbunden. Beispielsweise kann eine Verbindung der Schichten durch Kunstharz hergestellt werden.
Vorzugsweise weist die Schaumschicht die bereits beschriebene Stützstruktur auf, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Faserrichtung bzw. den
Faserrichtungen der ersten und zweiten Kernschicht erstreckt.
Mindestens eine Kernschicht kann auf einer der Auflageschicht zugewandten Seite eine Verbindungsschicht aufweisen. Diese Verbindungsschicht kann zur
Verbindung der entsprechenden Kernschicht oder des Kerns mit der
Auflageschicht dienen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um die Kernschicht, die unmittelbar zur Auflageschicht benachbart angeordnet ist. Die
Verbindungsschicht kann aus einem Elastomer hergestellt werden. Vorzugsweise dient diese Verbindungsschicht zum einen zur Verbindung der Auflageschicht mit dem Kern oder den Kernschichten. Des Weiteren gleicht die Verbindungsschicht eine sich unterscheidende Wärmedehnung zwischen dem Kern mit der mindestens einen Kernschicht und der Auflageschicht aus. Dies kann vorteilhaft sein, wenn der erfindungsgemäße Frachtraumboden hergestellt wird, oder dieser bei dessen Verwendung starken Temperaturschwankungen ausgesetzt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Klebstoff, insbesondere ein Polyurethan- Kleber, zur Verbindung der Auflageschicht mit der Kernschicht verwendet werden.
Die Verbindungsschicht kann mit der Kernschicht und/oder der Auflageschicht durch Stoffschluss, insbesondere durch Aufvulkanisierung, verbunden werden. Vorzugsweise dient die Auflageschicht aus der Metalllegierung als Außenschicht, an der die Frachtantriebseinheiten angreifen. Des Weiteren nimmt diese Schicht punktuelle Belastungen auf und verteilt sie flächig. Eine Aluminiumlegierung ist hier besonders geeignet, da sich in Verbindung mit herkömmlichen Rollen von Frachtantriebseinheiten ein guter Reibungskoeffizient ergibt. Die Kernschichten versteifen die gesamte Konstruktion und führen zu erheblichen
Gewichtsersparnissen.
Die Auflageschicht kann eine Dicke von 0,5 mm bis 2,5 mm, insbesondere von 0,7 mm bis 1,5 mm, insbesondere von 0,9 mm bis 1,5 mm aufweisen. Vorzugsweise hat die Auflageschicht im Verhältnis zu der Dicke des gesamten Frachtbodens nur eine geringe Dicke, z. B. weniger als 40%, insbesondere weniger als 30%, insbesondere weniger als 20% der Gesamtdicke. Insofern können deutlich leichtere Frachtböden hergestellt werden.
Die Auflageschicht kann eine Festigkeit von mehr als 400 N/mm2, insbesondere mehr als 500 N/mm2 aufweisen. Insofern kann die Auflageschicht die Kernschicht vor hohen punktuellen Belastungen schützen. Der erfindungsgemäße Frachtboden unterliegt bei der üblichen rauen Behandlung nur einer langsamen Abnutzung und ist sehr robust.
Es ist möglich, den Frachtboden in einem Mehrschichtaufbau lediglich zweischichtig auszugestalten. Vorzugsweise kann jedoch mindestens eine weitere Schicht, nämlich eine Verschleißschicht oder Deckelschicht vorgesehen werden, die auf der der Auflageschicht abgewandten Seite der Kernschicht angeordnet ist.
Die Verschleißschicht kann aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, und/oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff und/oder einem Werkstoff aus der Gruppe der aromatischen Polyamide (z. B. Aramid) ausgebildet sein. Die Verschleißschicht kann die Kernschicht vor einer Abnutzung schützen und die Sandwichkonstruktion insgesamt versteifen.
Die genannten Aluminiumlegierungen für die Auflageschicht und/oder
Verschleißschicht können Aluminiumknetlegierungen sein. Das verwendete Hauptlegierungselement kann Zink sein, wobei Zink ein Bestandteil von 0,7 bis 13%, insbesondere 0,8 bis 12% einnimmt. Derartige Aluminiumlegierungen sind sehr hart. Beispielsweise kann 7075 T6 oder 7075 T7 als Material verwendet werden.
Andererseits kann eine Aluminiumknetlegierung mit dem Hauptlegierungselement Kupfer verwendet werden, wobei Kupfer ein Bestandteil von 0,5 bis 9%, insbesondere 0,7 bis 8% einnehmen kann. Zusätzlich zu den bereits genannten Materialien 7075 T6, 7075 T7 sind beispielsweise Materialien wie 2024 T3/T4, 2026 T3511, 2056 T3, 2524 T3, 5052, 6061 T4, 7075 T761 oder 7475 T61 denkbar. Besonders gute Eigenschaften haben 2024 T3/T4, 2056 T3 oder 2524 T3, da diese Materialien den Frachtraumboden ausreichend versteifen und eine lange Lebensdauer unter Belastung haben. Vorzugsweise ist auch die Verschleißschicht durch Form- und/oder Stoffschluss mit der Kernschicht verbunden.
Die genannten Aluminiumlegierungen können Aluminiumlegierungen mit einer lösungsgeglühten und/oder wärmeausgelagerten und/oder überhärteten
Wärmebehandlung sein, so dass eine ausreichende Festigkeit erzielt wird .
Die Kernschicht kann eine Dicke von mindestens 1 mm, insbesondere mindestens 1,5 mm, insbesondere mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 4 mm, insbesondere mindestens 6 mm, aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Kernschicht einen Massivkern.
Anmeldungsgemäß kann unter einem Massivkern ein Kern verstanden werden, der im Wesentlichen solide ist. Das heißt, die Kernschicht ist zu mindestens 50%, insbesondere zumindest 70%, insbesondere zumindest 90% aus
kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff aufgebaut. Größere zusammenhängende Hohlräume, insbesondere Waben oder Ähnliches, sind nicht vorgesehen.
Die Verschleißschicht kann eine Dicke von 0, 1 bis 1 mm, insbesondere von 0,2 bis 0,6 mm, insbesondere von 0,25 bis 0,5 mm haben.
Die genannte Aufgabe wird des Weiteren durch einen Frachtcontainer gelöst, der einen Frachtboden, wie dieser bereits erläutert wurde, sowie an dem Frachtboden angeordnete Seitenwände umfasst. Für den Frachtcontainer ergeben sich ähnliche Vorteile, wie diese bereits in Verbindung mit dem Frachtboden erläutert wurden.
Der Frachtboden kann ein zumindest abschnittsweise umlaufendes Randprofil, insbesondere in Form eines Wulstes, zur Verbindung der Seitenwände mit dem Frachtraumboden umfassen. Letztendlich kann der Frachtraumboden so
ausgebildet sein, dass er einen umlaufenden Rand hat, welcher dann in die umlaufenden Containereckprofile eingeschoben werden kann, damit keine Nieten für die Verbindung des Bodens mit den Seitenwänden notwendig sind.
Die Seitenwände können zumindest abschnittsweise aus glasfaserverstärktem und/oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gefertigt sein. Die genannte Aufgabe wird des Weiteren durch eine Verwendung eines
Mehrschichtpaneels, umfassend eine Kernschicht aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder aramidfaserverstärktem Kunststoff und eine Auslageschicht aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer
Aluminiumlegierung, zur Herstellung eines Frachtbodens sowie durch ein entsprechendes Herstellungsverfahren gelöst.
Das Herstellungsverfahren kann die folgenden Schritte umfassen :
- Herstellen eines Kerns mit mindestens einer Kernschicht aus
kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/or aramidfaserverstärktem Kunststoff;
- Herstellen einer Auflageschicht aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung;
- Verbinden der Auflageschicht mit der mindestens einen Kernschicht durch Stoffschluss und/oder Materialschluss.
Vorzugsweise ist das Verfahren dazu geeignet, einen Frachtraumboden herzustellen, wie dieser bereits beschrieben wurde.
Das Verbinden der Auflageschicht mit der Kernschicht kann durch ein Auftragen und/oder Aufvulkanisieren einer Verbindungsschicht aus der Gruppe der
Elastomere erfolgen.
Der Kern kann aus einer Vielzahl von Kernschichten hergestellt werden.
Vorzugsweise weisen die Kernschichten mindestens zwei Kernschichten aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder
aramidfaserverstärktem Kunststoff auf, wobei sich die Faserausrichtung der einzelnen Kernschichten unterscheidet.
Zur Reduzierung des Gewichts kann eine Kernschicht des Kerns einen
Schaumstoff, insbesondere mit einer Stützstruktur, umfassen.
Die Kernschichten können durch ein Aufbringen eines Kunstharzes miteinander verbunden werden. Vorzugsweise erfolgt ein Aushärten des Kunststoffs bei Temperaturen zwischen 100 und 200 Grad, insbesondere zwischen 150 und 180 Grad. Das Aushärten der Kernschicht bzw. der Kernschichten kann gleichzeitig mit dem Verbinden der Auflageschicht mit dem Kern erfolgen. Beispielsweise kann die aufgebrachte Wärmeenergie zum Aushärten des Kerns dazu verwendet werden, einen zumindest teilweise unvulkanisierten Gummi mit der Auflageschicht und dem Kern zu verbinden. Alternativ kann ein Klebstoff verwendet werden, um die Verbindung zwischen der Auflageschicht und der Kernschicht herzustellen.
Beispielsweise kann ein Polyurethan-Kleber verwendet werden, um die Schichten miteinander zu verbinden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich anhand der
Unteransprüche.
Nachfolgend wird die Erfindung mittels mehrerer Ausführungsbeispiele
beschrieben, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Frachtcontainers mit einer
Bodenplatte und Seitenwänden;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Bodenplatte aus Fig. 1;
Fig. 3 eine dreischichtige Ausführungsform der Bodenplatte aus Fig. 1;
Fig. 4 einen Ausschnitt eines Randbereichs des Frachtcontainers aus
Fig. 1;
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine alternative Ausgestaltung einer
Bodenplatte (einschichtiger Kern mit Verbindungsschicht); und
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine alternative Ausgestaltung einer
Bodenplatte (mehrschichtiger Kern mit Verbindungsschicht).
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet. Fig. 1 zeigt einen quaderförmig ausgebildeten Frachtcontainer 10, der eine Frachtcontainerhöhe h, Frachtcontainerbreite b und eine Frachtcontainerlänge I aufweist.
Der Frachtcontainer 10 hat eine Bodenplatte 20, die gegenüber einer Deckelplatte 13 angeordnet ist und als eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Frachtbodens angesehen werden kann. Die Mantelfläche des quaderförmigen Frachtcontainers 10 wird durch die Seitenwände 12a bis 12d, insbesondere eine erste Seitenwand 12a, eine zweite Seitenwand 12b, eine dritte Seitenwand 12c und eine vierte Seitenwand 12d, gebildet. Die Seitenwände 12a bis 12d sind jeweils paarweise einander gegenüberliegend angeordnet.
Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Bodenplatte 20 des Frachtcontainers 10. In dem in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bodenplatte 20 in einem Mehrschichtaufbau, umfassend eine Auflageschicht 21 und einen Kern 40, aufgebaut. Die Auflageschicht 21 bildet die untere Schicht und ist flächig mit dem Kern 40 durch Stoffschluss verbunden, wobei der Kern auf der Auflageschicht 21 aufliegt. Die Bodenplatte 20 ist also als Verbundwerkstoff aufgebaut, wobei der Kern 40 aus einer Kernschicht, nämlich aus einer CFK-Schicht 42 (kohlenstoffverstärkten Kunststoff) ,und die Auflageschicht 21 aus einer Aluminiumlegierung (z. B. einem Material mit der Bezeichnung 7075 T6 oder 2024 T3/T4) besteht. Die Auflageschicht 21 hat eine Auflageschichtdicke hl von 1 mm und die CFK-Schicht 42 eine Kernschichtdicke h2 von mindestens 2 mm. Vorzugsweise hat die
Aluminiumlegierung eine Festigkeit von mindestens 500 N/mm2. Mit diesem Aufbau ist es möglich, eine Gewichtsreduzierung der Bodenplatte 20 von ca. 35% bis 50% zu erreichen, wobei bestehende Anforderungen (z. B. guter Kraftschluss mit Rollen von Frachtfördereinrichtungen, hohe Stabilität) erfüllt werden. Da das Hauptgewicht eines herkömmlichen Frachtcontainers 10 immer noch in der Bodenplatte 20 steckt, wird somit das Gesamtgewicht deutlich reduziert. Dies führt beim Transport des Frachtcontainers 10 mit einem Flugzeug zu einer deutlichen Treibstoffeinsparung, die wiederum in einer geringeren C02-Emission resultiert.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bodenplatte 20, wobei diese dreilagig aufgebaut ist. In einer Reihenfolge von oben nach unten hat diese Bodenplatte 20 eine Verschleißschicht 23, einen Kern 40, bestehend aus einer CFK-Schicht 42 als Kernschicht und einer Auflageschicht 21. Die Verschleißschicht 23 kann aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder Aramid gefertigt sein. Die Auflageschicht 21 ist aus einer Metalllegierung, vorzugsweise einer
Aluminiumlegierung, hergestellt. Eine Verschleißschichtdicke h3 beläuft sich auf ca. 0,25 bis 0,5 mm, während die Kernschichtdicke h2 ca. 3 mm und die
Auflageschichtdicke hl ca. 1 mm ist.
Diese Ausführung der Bodenplatte 20 als Sandwichpaneele hat den Vorteil, dass die mindestens eine Kernschicht (z. B. CFK-Schicht 42) durch die Verschleißschicht 23 geschützt wird. Des Weiteren führt der mehrschichtige Aufbau zu einer Erhöhung der Stabilität der gesamten Bodenplatte 20. In einem weiteren
Ausführungsbeispiel kann die Verschleißschicht 23 ebenfalls aus einer
Aluminiumlegierung, z. B. 7075 T7 oder 7075 T6 hergestellt werden. Theoretisch könnte auch ein Stahlblech verwendet werden, wobei jedoch eine elektrisch nicht leitfähige Schicht zu bevorzugen ist, da diese auf möglicherweise am oder im Frachtcontainer 10 vorgesehene RFID Tags 14 (vgl. Fig. 1) keine Einflüsse hat.
Die erfindungsgemäße Bodenplatte 20 weist vorzugsweise ein umlaufendes Bodenplattenprofil 25 (Fig. 4) auf, das in ein Container-Eckenprofil eingeschoben werden kann, um die Bodenplatte 20 an den Seitenwänden 12a bis 12d zu befestigen. Es kann also auf zusätzliche Befestigungsmittel, z. B. eine
Schweißverbindung oder Nieten, verzichtet werden.
Die erfindungsgemäßen Frachtcontainer 10 verfügen vorzugsweise über eine Bodenplatte 20, die nach unten hin mit einer Auflageschicht 21 ausgestattet sind, die aus einer Metalllegierung, insbesondere einer Aluminiumlegierung, hergestellt ist. Dies führt dazu, dass vorhandene Frachtdecks von Flugzeugen mit
entsprechenden Frachtfördereinrichtungen zum Transport der Frachtcontainer 10 eingesetzt werden können, ohne dass bezüglich der Reibwerte beim Eingriff der an diesen vorgesehenen Rollen Probleme auftreten. Die erfindungsgemäßen Frachtcontainer 10 sind also universell einsetzbar.
Vorzugsweise ist die Bodenplatte 20 also mindestens zweischichtig, insbesondere dreischichtig aufgebaut und als Verbundwerkstoff oder Kompositwerkstoff ausgeführt. Eine Verbindung der einzelnen Schichten, insbesondere der
Auflageschicht 21 und/oder Kernschicht und/oder Verschleißschicht 23, erfolgt per Stoff- oder Formschluss, wobei ein Stoffschluss zu bevorzugen ist. Eine Verbindung zwischen den einzelnen Schichten kann mittelbar oder unmittelbar hergestellt werden.
In den beschriebenen Ausführungsformen wurde detailliert auf die quaderförmige Ausgestaltung eines Frachtcontainers 10 eingegangen. Für den hier tätigen Fachmann sollte es offensichtlich sein, dass die Form des Frachtcontainers 10 rein exemplarisch ist und beliebig sein kann. Häufig verwendete Frachtcontainer 10 haben im oberen Bereich eine Abschrägung, um diese optimal an den
Frachtraum eines Flugzeuges anzupassen.
Weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele des Frachtraumbodens 20 ergeben sich anhand der Fig. 5 und 6.
Fig. 5 zeigt einen Frachtraumboden 20, der einen Kern 40 und eine
Auflageschicht 21 aus einer Aluminiumlegierung aufweist. Der Kern 40 ist aus einer CFK-Schicht 42 hergestellt und über eine Gummi-Schicht 47 mit der
Auflageschicht 21 verbunden. Die Gummi-Schicht 47 kann mit der CFK-Schicht 42 und/oder der Auflageschicht 21 verklebt sein. Denkbar ist der Einsatz eines PU- Klebers. Alternativ kann die Gummi-Schicht 47 auf die Auflageschicht 21 und/oder die CFK-Schicht 42 aufvulkanisiert sein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel geht aus der Fig . 6 hervor. Der Kern 40 ist in diesem Beispiel mehrschichtig aufgebaut und über eine Gummi-Schicht 47 als Verbindungsschicht mit der Auflageschicht 21 verbunden. Der Kern 40 umfasst eine Schaumstoffschicht 43, wobei wechselseitig der Schaumstoffschicht 43 eine erste CFK-Schicht 42 bzw. eine zweite CFK-Schicht 44 angeordnet sind. Die Schaumstoffschicht 43, die erste CFK-Schicht 42 und die zweite CFK-Schicht 44 sind über ein Kunstharz miteinander verklebt. Vorzugsweise weist die
Schaumstoffschicht 43 wabenförmige Aussparungen auf, die es ermöglichen, dass das ausgehärtete Kunstharz eine unmittelbare Stoffverbindung zwischen der ersten CFK-Schicht 42 und der zweiten CFK-Schicht 44 herstellt. Insofern ist die von den CFK-Schichten 42, 44 ummantelte Schaumstoffschicht 43 besonders gut dazu geeignet, vertikale Lasten aufzunehmen, ohne dass es zu einer Kompression des Kerns 40 kommt. Das ausgehärtete Kunstharz in den Aussparungen der Schaumstoffschicht 43 bildet also eine Stürzstruktur. An der der Auflageschicht 21 abgewandten Seite der ersten CFK-Schicht 42 ist eine GFK-Schicht 41 angeordnet. Diese GFK-Schicht 41 kann eine Verschleißschicht 43 sein, die die erste CFK-Schicht 42 vor einer Abnutzung schützt. Es ist möglich, die GFK-Schicht im Zuge der Herstellung des Kerns 40 mit diesem zu verkleben.
Die CFK-Schicht 42 kann ein erstes Netz aus Glasfasern und die erste CFK-Schicht 42 ein zweites Netz aus Kunststofffasern aufweisen, wobei die Fasern des ersten Netzes in einem 45 Grad-Winkel zu den Fasern des zweiten Netzes angeordnet sind. Insgesamt könnte sich daher folgender Aufbau ergeben : +45/-45 Grad GFK- Schicht, 0/90 Grad CFK-Schicht, Schaumstoffkern (z. B. Rohacell), 0/90 Grad CFK- Schicht.
Die erste CFK-Schicht 42 kann beispielsweise eine Dicke von 0,2 mm bis 0,6 mm, insbesondere 0,4 mm haben. Die Schaumstoffschicht 43 kann eine Dicke von 1,0 bis 8,0 mm, insbesondere von 1,8 bis 6,0 mm haben. Die zweite CFK-Schicht 44 kann ähnliche oder identische Dickenverhältnisse haben wie die erste CFK-Schicht 42. Die Auflageschicht 21 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Dicke von 1,0 bis 1,5 mm und besteht aus 2024 T3.
In einem Ausführungsbeispiel wird auf beiden Seiten eines Kerns, z. B. eines Kerns 40, wie dieser vorab beschrieben wurde, eine Metallschicht, z. B. aus Aluminium, angeordnet. Die Verbindung zwischen den Schichten kann durch ein Verkleben und/oder ein Aufvulkanisieren erfolgen. Diese Sandwichanordnung hat den Vorteil, dass sich die Bodenplatte 20 bei Temperaturschwankungen nur geringfügig verformt. Auch der Herstellungsprozess ist einfach, da die
Auflageschicht 21 und die Verschleißschicht 23 aus Metall bzw. aus einer
Metalllegierung in einem Fertigungsschritt mit dem Kern 40 verbunden, z. B. verklebt, werden können. In einem Ausführungsbeispiel kann das Verbinden der Schichten unter Temperatur (z. B. größer 20°, größer 30°, größer 40°) erfolgen.
Vorhergehend wurde die Ausgestaltung des Frachtcontainers und der darin verwendeten Bodenplatte 20 beschrieben. Anmeldungsgemäß soll auch ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Bodenplatte 20 oder eines Frachtcontainerbodens sowie ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Frachtcontainers 10 erfasst werden. Beispielsweise kann ein Verfahren zur Herstellung eines Frachtcontainerbodens die folgenden Schritte umfassen : - Herstellen der Kernschicht 22 aus kohlenstoffverstärkten und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff;
- Herstellen einer Auflageschicht 21 aus einer Metalllegierung, insbesondere aus der bereits beschriebenen Aluminiumlegierung;
- Verbinden der Auflageschicht 21 mit der Kernschicht 22 durch Stoffschluss und/oder Materialschluss.
Die genannten Herstellungsschritte können vor dem Verbinden der Schichten erfolgen. Theoretisch ist es jedoch auch denkbar, eine der Schichten zuerst herzustellen und dann die weitere Schicht auf dieser Grundschicht aufzubauen. Beispielsweise kann die Aluminiumlegierung die Grundschicht bilden, auf der die Kernschicht 22 mit der Kohlenstoffverstärkung und/oder Glasfaserverstärkung und/oder Aramidfaserverstärkung sukzessiv hergestellt wird .
Des Weiteren kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verschleißschicht 23 angebracht werden. Auch hier ist es möglich, erst die Auflageschicht 21, die Kernschicht 22 und die Verschleißschicht 23 herzustellen und dann eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Schichten herzustellen.
Alternativ können die Auflageschicht 21 und die Verschleißschicht 23 hergestellt und die Kernschicht 22 sukzessiv auf der Auflageschicht 21 und/oder der
Verschleißschicht 23 aufgebaut werden. Der Verbundwerkstoff kann dann durch ein Zusammenfügen der Auflageschicht 21 mit oder ohne Kernschicht 22 und der Verschleißschicht 23 mit oder ohne Kernschicht 22 erfolgen.
Für den hier tätigen Fachmann sollte es offensichtlich sein, dass es zahlreiche alternative Ausführungsformen für das Herstellungsverfahren gibt. Ebenso sollte es für den hier tätigen Fachmann leicht ersichtlich sein, wie sich ein
erfindungsgemäßer Frachtcontainer 10 herstellen lässt. Des Weiteren sollte der Fachmann wissen, wie man den erfindungsgemäßen Frachtboden als Teil einer Frachtpalette herstellt.
Nachfolgend wird eine Vielzahl von Ausführungsformen zur Verwirklichung der Erfindung beschrieben.
Ausführungsform 1.1 : Frachtboden umfassend:
- eine Kernschicht 42, 43, 44 aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder aramidfaserverstärktem Kunststoff und
- eine Auflageschicht 21 aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, wobei die Kernschicht 42, 43, 44 und die Auflageschicht 21 durch Stoffschluss und/oder Formschluss miteinander verbunden sind.
Ausführungsform 1.2:
Frachtboden nach Ausführungsform 1.1,
d a d u r c h g e ke n n ze i c h n e t, dass
die Auflageschicht 21 eine Dicke hl von 0,5 mm bis 2,5 mm, insbesondere von 0,7 mm bis 1,5 mm, insbesondere von 0,9 mm bis 1,5 mm, aufweist.
Ausführungsform 1.3:
Frachtboden nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n et, dass
die Auflageschicht 21 eine Festigkeit von mehr als 400 N/mm2, insbesondere mehr als 500 N/mm2, aufweist.
Ausführungsform 1.4:
Frachtboden nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
eine Verschleißschicht 23 oder Deckelschicht, die auf der der Auflageschicht 21 abgewandten Seite der Kernschicht 42, 43, 44 angeordnet ist, wobei die
Verschleißschicht 23 und die Kernschicht 42, 43, 44 vorzugsweise durch
Stoffschluss und/oder Formschluss verbunden sind.
Ausführungsform 1.5:
Frachtboden nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, insbesondere nach Ausführungsform 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et, dass
die Verschleißschicht 23 aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, und/oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff und/oder einem Werkstoff aus der Gruppe der aromatischen Polyamide ausgebildet ist.
Ausführungsform 1.6: Frachtboden nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
mindestens eine der Aluminiumlegierungen eine Aluminiumknetlegierung mit dem Hauptlegierungselement Zink, insbesondere mit 0,7 bis 13,0 % Zink,
insbesondere 0,8 bis 12,0 % Zink, ist.
Ausführungsform 1.7:
Frachtboden nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
mindestens eine der Aluminiumlegierungen eine Aluminiumlegierung mit einer lösungsgeglühten und/oder warmausgelagerten und/oder überhärteten
Wärmebehandlung ist.
Ausführungsform 1.8:
Frachtboden nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
die Kernschicht 42, 43, 44 eine Dicke h2 von mindestens 1 mm, insbesondere mindestens 1,5 mm, insbesondere mindestens 2 mm, aufweist.
Ausführungsform 1.9:
Frachtboden nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
die Kernschicht 42, 43, 44 einen Massivkern umfasst.
Ausführungsform 1.10:
Frachtboden nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
die Verschleißschicht 23 eine Dicke von 0,1 bis 1 mm, insbesondere von 0,2 bis 0,6 mm, insbesondere von 0,25 bis 0,5 mm, hat.
Ausführungsform 2.1:
Frachtcontainer, umfassend einen Frachtboden nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen sowie an dem Frachtboden 20 angeordnete Seitenwände 12a - 12d.
Ausführungsform 2.2: Frachtcontainer nach Ausführungsform 2.1,
d a d u r c h g e ke n n ze i c h n e t, dass
der Frachtboden 20 ein zumindest abschnittsweise umlaufendes Randprofil 25, insbesondere in Form eines Wulstes, zur Verbindung der Seitenwände 12a - 12d mit dem Frachtboden (20) umfasst.
Ausführungsform 2.3:
Frachtcontainer nach Ausführungsform 2.1 oder 2.2,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
die Seitenwände 12a - 12d zumindest abschnittsweise aus glasfaserverstärktem und/oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gefertigt sind.
Ausführungsform 3:
Verwendung eines Mehrschichtpaneels, umfassend:
- eine Kernschicht 42, 43, 44 aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff und
- eine Auflageschicht 21 aus einer Metalllegierung, insbesondere
Aluminiumlegierung, zur Herstellung eines Frachtbodens 20, insbesondere gemäß einer der Ausführungsformen 1.1 bis 1.10.
Ausführungsform 4:
Verfahren zur Herstellung eines Frachtbodens, insbesondere eines Frachtbodens 20 nach einer der Ausführungsformen 1.1 bis 1.10, umfassend die Schritte:
- Herstellen einer Kernschicht 42, 43, 44 aus kohlenstoffverstärktem und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff;
- Herstellen einer Auflageschicht 21 aus einer Metalllegierung,
insbesondere aus einer Aluminiumlegierung;
- Verbinden der Auflageschicht 21 mit der Kernschicht 42, 43, 44 durch
Stoffschluss und/oder Materialschluss.
Bezugszeichenliste
10 Frachtcontainer
12a bis 12d Seitenwand
13 Deckelplatte 14 RFID-Tag
20 Bodenplatte
21 Auflageschicht
23 Verschleißschicht
25 Bodenplattenprofil
40 Kern
41 GFK-Schicht
42 CFK-Schicht
43 Schaumstoffschicht
44 CFK-Schicht
47 Gummischicht h Frachtcontainerhöhe b Frachtcontainerbreite
1 Frachtcontainerlänge hl Auflageschichtdicke h2 Kernschichtdicke h3 Verschleißschichtdicke

Claims

Ansprüche
1. Frachtboden umfassend:
- mindestens eine Kernschicht (42, 43, 44) aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder aramidfaserverstärktem Kunststoff und
- eine Auflageschicht (21) aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, wobei die Kernschicht (42, 43, 44) und die Auflageschicht (21) durch Stoffschluss und/oder Formschluss miteinander verbunden sind.
2. Frachtboden nach Anspruch 1,
g e k e n n z e i c h n e t durch
einen Kern (40), der mindestens eine erste Kernschicht (42, 43, 44) mit mindestens einer ersten Faserausrichtung und mindestens eine zweite Kernschichten (42, 43, 44) mit mindestens einer zweiten Faserausrichtung umfasst, wobei sich die erste Faserausrichtung vorzugsweise um
mindestens 20 Grad oder um mindestens 30 Grad oder um mindestens 40 Grad oder um mindestens 45 Grad oder um mindestens 90 Grand von der zweiten Faserausrichtung unterscheidet.
3. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die mindestens eine Kernschicht (42, 43, 44) ein Fasernetz aus
Kohlenstofffasern und/oder Glasfaserfasern und/oder Aramidfasern umfasst, wobei vorzugsweise eine erste Vielzahl von
Kohlenstofffasern/Glasfasern/Aramidfasern im Wesentlichen rechtwinklig zu einer zweiten Vielzahl von Kohlenstofffasern/Glasfasern/Aramidfasern verlaufen.
4. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
mindestens eine Kernschicht (42, 43, 44) eine Schaumschicht (43), insbesondere eine kunstharzgetränkte Schaumschicht umfasst.
5. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
insbesondere nach Anspruch 4, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
die Schaumschicht (43) eine Stützstruktur, insbesondere eine
wabenförmige Stützstruktur, umfasst.
6. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
insbesondere nach Anspruch 4 oder 5,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
die Schaumschicht (43) zwischen einer ersten Kernschicht (42) aus kohlen stoff faserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder aramidfaserverstärktem Kunststoff und einer zweiten Kernschicht (44) aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder aramidfaserverstärktem Kunststoff eingelagert ist, wobei die Schichten vorzugsweise durch Stoffschluss miteinander verbunden sind.
7. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
mindestens eine Kernschicht (42, 43, 44) auf einer der Auflageschicht (21) zugewandten Seite eine Verbindungsschicht (47), insbesondere eine Verbindungsschicht (47) aus der Gruppe der Elastomere, zur Verbindung mit der Auflageschicht (21) umfasst.
8. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
insbesondere nach Anspruch 7,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
die Verbindungsschicht (47) mit der Kernschicht (42, 43, 44) und/oder der Auflageschicht (21) durch Stoffschluss, insbesondere durch Vulkanisierung, verbunden ist.
9. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rc h g e ke n n ze i ch n et, dass
die Auflageschicht (21) eine Dicke (hl) von 0,5 mm bis 2,5 mm,
insbesondere von 0,7 mm bis 2 mm, insbesondere von 0,9 mm bis 1,5 mm, aufweist.
10. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rc h g e ke n n ze i ch n et, dass
die Auflageschicht (21) eine Festigkeit von mehr als 300 N/mm2 , insbesondere mehr als 400 N/mm2, insbesondere mehr als 500 N/mm2, aufweist.
11. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
eine Verschleißschicht (23) oder Deckelschicht, die auf der der
Auflageschicht (21) abgewandten Seite mindestens einer Kernschicht (42, 43, 44) angeordnet ist, wobei die Verschleißschicht (23) und die
Kernschicht (42, 43, 44) vorzugsweise durch Stoffschluss und/oder Formschluss verbunden sind.
12. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et, dass
die Verschleißschicht (23) aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, und/oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff und/oder einem Werkstoff aus der Gruppe der aromatischen Polyamide ausgebildet ist.
13. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n et, dass
mindestens eine der Aluminiumlegierungen eine Aluminiumknetlegierung mit dem Hauptlegierungselement Kupfer, insbesondere mit 0,5 bis 9 % Kupfer, insbesondere 0,7 bis 8,0 % Kupfer, ist.
14. Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
mindestens eine der Aluminiumlegierungen eine Aluminiumlegierung mit einer lösungsgeglühten und/oder warmausgelagerten und/oder
überhärteten Wärmebehandlung ist.
15. Frachtcontainer, umfassend einen Frachtboden nach einem der
vorhergehenden Ansprüche sowie an dem Frachtboden (20) angeordnete Seitenwände (12a - 12d).
16. Frachtcontainer nach Anspruch 15,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass der Frachtboden (20) ein zumindest abschnittsweise umlaufendes
Randprofil (25), insbesondere in Form eines Wulstes, zur Verbindung der Seitenwände (12a - 12d) mit dem Frachtboden (20) umfasst.
17. Frachtcontainer nach Anspruch 15 oder 16,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
die Seitenwände (12a - 12d) zumindest abschnittsweise aus
glasfaserverstärktem und/oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gefertigt sind.
18. Verwendung eines Mehrschichtpaneels, umfassend:
- mindestens eine Kernschicht (42, 43, 44) aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff und
- eine Auflageschicht (21) aus einer Metalllegierung, insbesondere
Aluminiumlegierung, zur Herstellung eines Frachtbodens (20),
insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
19. Verfahren zur Herstellung eines Frachtbodens, insbesondere eines
Frachtbodens (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend die Schritte:
- Herstellen eines Kerns (40) mit mindestens einer Kernschicht (42, 43, 44) aus kohlenstoffverstärktem und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff;
- Herstellen einer Auflageschicht (21) aus einer Metalllegierung,
insbesondere aus einer Aluminiumlegierung;
- Verbinden der Auflageschicht (21) mit der Kernschicht (42, 43, 44) durch Stoffschluss und/oder Materialschluss.
20. Verfahren zur Herstellung eines Frachtbodens, insbesondere eines
Frachtbodens (20) nach Anspruch 19,
d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
das Verbinden durch ein Auftragen und/oder Aufvulkanisieren einer
Verbindungsschicht aus der Gruppe der Elastomere erfolgt.
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