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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Integration von Verstärkungsbereichen 21 in fertige Kernverbunde 1 mit einer offenen dreidimensionalen Kernstruktur 2, insbesondere einer Faltwabenstruktur, und beidseitig aufgebrachte Deckschichten 3. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird im Bereich der Kernstruktur 2 des fertigen Kernverbundes 1 mindestens ein Verstärkungsbereich 21 gebildet. DOLLAR A Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schaffung von lokalen Verstärkungsbereichen 21 innerhalb von fertigen Kernverbunden 1 mit beidseitig aufgebrachten Deckschichten 3, die eine offene Kernstruktur 2, insbesondere eine dreidimensionale Faltwabenstruktur, aufweisen, schnell und einfach ermöglicht.
    公开号:DE102004013147A1
    申请号:DE102004013147
    申请日:2004-03-17
    公开日:2005-10-13
    发明作者:Gregor Christian Endres；Hans-Jürgen WEBER
    申请人:Airbus Operations GmbH；
    IPC主号:B31D3-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Integration von Verstärkungsbereichenin fertige Kernverbunde mit einer offenen dreidimensionalen Kernstruktur,insbesondere einer Faltwabenstruktur, und beidseitig aufgebrachteDeckschichten.
    [0002] Aufgrundihres außerordentlichguten Verhältnissesvon Steifigkeit bzw. Festigkeit zu Dichte finden Kernverbunde insbesondereim Bereich des Flugzeugbaus einen breiten Anwendungsbereich.
    [0003] Kernverbundewerden im Allgemeinen aus einer oberen und einer unteren Deckschichtbzw. Decklage gebildet, zwischen denen sich zur Erhöhung derSteifigkeit beispielsweise eine aus vertikal verlaufenden Zellenmit hexagonalem Querschnitt gebildete, honigwabenartige Kernstrukturbefindet.
    [0004] ZurBildung der Kernstruktur werden beispielsweise metallische, korrosionsgeschützte Aluminiumfolienverwendet oder auch nicht metallische Materialien, wie zum BeispielNomex®-oder Kevlar®/N636-Papier.Sowohl das Nomex®-Papier als auch das Kevlar®/N636-Papierwerden zur Erhöhung dermechanischen Festigkeit in einem Tauchverfahren mit Phenolharz beschichtet.Abschließendwird die Kernstruktur beidseitig mit Deckschichten versehen, umden fertigen Kernverbund zu bilden.
    [0005] Einelokale Versteifung einer fertigen Kernstruktur, wie sie die obenbeschriebene Honigwabenstruktur darstellt, ist unproblematisch möglich. Durch diekleinvolumigen Wiederholungseinheiten kann ein Material zur Versteifung,das heißtzur Bildung eines Verstärkungsbereiches,beispielsweise unmittelbar in eine den Kernverbund durchsetzendeBohrung eingefüllt,eingepresst, eingeschäumtoder eingegossen werden. Bei dem versteifenden Material kann essich beispielsweise um ein aushärtendesKunststoffmaterial, zum Beispiel in Form eines Kunstharzes und/oderKunststoffschaums handeln. Um eine Verbindung des Kernverbundeszu anderen Bauteilen zu ermöglichen,kann der Kernverbund im Bereich des Verstärkungsbereiches anschließend gebohrtwerden. Erforderlichenfalls kann mit Hilfe einschlägig bekannterVerfahren auch ein Befestigungselement, beispielsweise eine Einsetzmutteroder ein Insert in den Verstärkungsbereichdes Kernverbundes eingebracht werden.
    [0006] Neuartige,insbesondere aus dreidimensionalen Faltwabenstrukturen gebildeteKernverbunde weisen im Unterschied zu den oben beschriebenen Kernverbunden,bei denen immer eine räumlicheBegrenzung vorhanden ist, eine offene bzw. drainagefähige Strukturauf. Hierdurch wird beispielsweise eine Führung von Leitungen durch denKernverbund ermöglicht,ohne vorher eine Durchführung,unter Einbußenzum Beispiel bei den mechanischen Eigenschaften, schaffen zu müssen.
    [0007] Wirdzur Bildung von Verstärkungsbereichen indie oben beschriebenen fertigen Kernverbunde mit drainagefähigen Kernstrukturenein pastösesoder viskoses härtendesMaterial beispielsweise in eine den Kernverbund durchsetzende Bohrungeingebracht, so kann es sich je nach Viskosität mehr oder weniger unkontrolliert über dieoffene Kernstruktur ausbreiten. Im Gegensatz zu Honigwabenstrukturen, beidenen mit einer Bohrung grundsätzlichnur eine begrenzte Anzahl von Struktureinheiten geöffnet wird undso eingebrachte Substanzen immer räumlich begrenzt sind, können sichviskose oder pastöseSubstanzen bei Verwendung offener drainagefähiger Kernstrukturen über größere Distanzenunkontrollierbar ausbreiten.
    [0008] Damitsind die Standardverfahren nach Maßgabe des Standes der Technikzur Schaffung von Verstärkungsbereicheninnerhalb fertiger – mitbeiden Deckschichten versehenen – Kernverbunde mit einer offenendrainagefähigenKernstruktur nicht ohne weiteres einsetzbar.
    [0009] Aufgabeder Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bildung von Verstärkungsbereichenin bereits beidseitig mit Deckschichten versehene, fertige Kernverbunde,die eine offene Kernstruktur, insbesondere eine dreidimensionaleFaltwabenstruktur aufweisen, zur Verfügung zu stellen.
    [0010] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
    [0011] Dadurch,dass im Bereich der Kernstruktur des fertigen Kernverbundes mindestensein Verstärkungsbereichgebildet wird, ist beispielsweise eine Krafteinleitung oder eineEinbringung von Ausnehmungen, insbesondere von Bohrungen möglich. Weiterhingestattet die Erfindung die Integration von Befestigungselementenwährendoder nach der Ausbildung der Verstärkungsbereiche.
    [0012] Daserfindungsgemäße Verfahrenermöglichtdie einfache und schnelle Schaffung von lokalen Verstärkungsbereicheninnerhalb von fertigen, bereits mit Deckschichten versehenen Kernverbunden, wobeidiese Kernverbunde übereine offene Kernstruktur, insbesondere eine dreidimensionale Faltwabenstrukturverfügen.
    [0013] Weiterbildungenund vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiterenPatentansprüchenniedergelegt. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgendenDetailbeschreibung der Erfindung.
    [0014] Inder Zeichnung zeigen:
    [0015] 1 Einenfertigen Kernverbund, mit einer offenen dreidimensionalen Kernstrukturmit beidseitig aufgebrachten Deckschichten,
    [0016] 2 Kernverbundmit einer Bohrung, die in einem ersten Verfahrensschritt eingebrachtwird,
    [0017] 3 Kernverbundmit einem Hohlraum, der in einem zweiten Verfahrensschritt gebildetwird,
    [0018] 4–7 eineSpiralhülseals Begrenzungselement zur Bildung einer Raumbegrenzung in einemInnenbereich des Kernverbundes in einem teilentspannten Zustandund in einem gespannten Zustand, jeweils in einer Seitenansichtund einer Querschnittsdarstellung,
    [0019] 8 Einbringungder Spiralhülseim gespannten Zustand in den Kernverbund in einem dritten Verfahrensschritt,
    [0020] 9 Spiralhülse im teilentspanntenZustand in einem vierten Verfahrensschritt,
    [0021] 10 Auffüllen derdurch die Spiralhülse gebildetenRaumbegrenzung mit einer Füllmassezur Bildung eines Verstärkungsbereichesin einem fünftenVerfahrensschritt, und
    [0022] 11 Integrationeines Befestigungselementes in den Verstärkungsbereich in einem fakultativenVerfahrensschritt.
    [0023] Die 1 zeigteinen fertigen Kernverbund 1 mit einer schematisch dargestelltenKernstruktur 2 und beidseitig aufgebrachten Deckschichten 3.Die Kernstruktur 2 ist als offene dreidimensionale Faltwabenstrukturausgebildet und fest mit den Deckschichten 3 zur Bildungdes fertigen Kernverbundes 1 verbunden.
    [0024] Inder 2 ist die Einbringung einer Bohrung 4 miteinem Bohrungsdurchmesser 5 in den Kernverbund 1 ineinem ersten Verfahrensschritt dargestellt. Die Bohrung 4 durchsetzthierbei den gesamten Kernverbund 1, einschließlich derDeckschichten 3 sowie der Kernstruktur 2. Sollnur ein Verstärkungsbereichgeschaffen werden oder in den Verstärkungsbereich beispielsweiseein Sackloch eingebracht werden, ist eine einseitige Bohrung 4 ausreichend.
    [0025] Die 3 stelltschematisch und nicht maßstäblich dieEinbringung eines Hohlraums 6 in den fertigen Kernverbund 1 miteinem nicht näherdargestellten Spezialwerkzeug, beispielsweise einem Spezialfräser, dar.Der Hohlraum 6 wird vorzugsweise zylindrisch ausgebildet,kann aber auch eine von der Zylindergeometrie abweichende Gestaltaufweisen. Zur Bildung des Hohlraums 6 wird der Spezialfräser in dieBohrung 4 eingeführtund die Kernstruktur 2 soweit aufgeweitet, bis ein Durchmesser 7 desHohlraums 6 in etwa den 1,0 bis 20,0-fachen Betrag des Bohrungsdurchmessers 5 derBohrung 4 erreicht hat. Der Bohrungsdurchmesser 5 inden Deckschichten 3 bleibt hiervon unberührt.
    [0026] Die 4 unddie 5 zeigen eine Spiralhülse 8 als ein möglichesBegrenzungsmittel zur Bildung eines Verstärkungsbereiches innerhalb des Kernverbundesin einem teilentspannten Zustand 9 in einer Seitenansichtund in einer Querschnittsdarstellung. Als Begrenzungsmittel können alternativ auchandere Einrichtungen, deren Querschnittsgeometrie gezielt veränderbarist, wie beispielsweise aufblasbare Hohlkörper oder Hohlkörper mitMemory-Metallen etc. eingesetzt werden.
    [0027] DieSpiralhülse 8 weisteine in etwa zylindrische Außengeometriemit einer Mantelfläche 10 und einerHöhe 11 auf.Die Höhe 11 derSpiralhülse 8 entsprichtin etwa der Höheder Kernstruktur 2. Die Spiralhülse 8 wird aus einemebenen federelastischen Materialstreifen 12, beispielsweiseaus einem Kunststoffmaterial, der anschließend aufgerollt wird, gebildet.Die Spiralhülse 8 weistim teilentspannten Zustand 9 einen Durchmesser 13 auf,der in etwa dem Durchmesser 7 des Hohlraums 6 entspricht.Im vollständigentspannten Zustand der Spiralhülse 8,außerhalbdes Kernverbundes 1, ist deren Durchmesser größer alsoder gleich dem Durchmesser 7 des Hohlraums 6.
    [0028] Inder 6 und der 7 ist dieSpiralhülse 8 ineinem gespannten Zustand 14 jeweils in einer Seitenansichtund einer Querschnittsdarstellung gezeigt. Der gespannte Zustand 14 kannbeispielsweise durch enges Aufrollen der Spiralhülse 8, vergleichbarmit dem Spannen einer Spiralfeder, erreicht werden. Im gespanntenZustand 14 weist die Spiralhülse 8 einen kleinerenDurchmesser 15 auf, der in etwa dem Bohrungsdurchmesser 5 entspricht,sodass eine Einbringung der Spiralhülse 8 durch die Bohrung 4 hindurchin den Hohlraum 6 möglichist. Die Höhe 11 derSpiralhülse 8 bleibthierbei unverändert.
    [0029] DerMaterialstreifen 12 kann – vergleiche die Darstellungder Spiralhülse 8 inden 10 und 11 – zumindestbereichsweise mit Ausnehmungen versehen und hierdurch zumindestbereichsweise durchlässiggestaltet werden. Hierzu könnenkleine, vorzugsweise gleichmäßig über dieMantelfläche 10 verteiltangeordnete Ausnehmungen, insbesondere kleine Bohrungen etc., inden die Spiralhülse 8 bildendenMaterialstreifen 12 eingebracht werden. In einer alternativenVariante des Verfahrens kann der Materialstreifen 12 auchaus einem Material mit einer netzartigen oder einer gewebeartigenStruktur gebildet werden.
    [0030] Weiterhinkann zur Bildung des Materialstreifens 12 beispielsweiseein Kohle- oder Glasfasergewebe eingesetzt werden, das anschließend miteinem Kunststoffmaterial überzogenund/oder durchgetränktwird, wobei zumindest bereichsweise Öffnungen im Materialstreifen 12 durchgängig bleiben. Mittelsder Kohle- oder Glasfasergewebearmierung verbessern sich die Federeigenschaftendes mit einem Kunststoffmaterial gebildeten Materialsstreifens 12.
    [0031] Weiterhinist es möglich,die Mantelfläche 10 derSpiralhülse 8 zumindestbereichsweise mit einer Klebeschicht zu versehen. In diesem Fallist es nicht erforderlich, dass der Materialstreifen 12 Ausnehmungenaufweist. Die Klebeschicht muss hierbei derartig aufgebracht werden,dass die Expansion der Spiralhülse 8 vomgespannten Zustand 14 in den teilentspannten Zustand 9 durchdie Klebeschicht nicht behindert wird.
    [0032] Fernerkann der Materialstreifen 12 aus einem Material bestehen,das unter Temperatureinwirkung definiert erweicht. Schließlich kannder Materialstreifen 12 mit einem Material gebildet werden,das unter bestimmten Bedingungen selbsttätig aufschäumt. Auch in den beiden letztgenanntenFällen istes nicht erforderlich, Ausnehmungen im Materialstreifen 12 vorzusehen.
    [0033] Die 8 unddie 9 zeigen die Einbringung einer Spiralhülse 8 ohneAusnehmungen in den Hohlraum 6 im Inneren des Kernverbundes 1.Zunächstwird die Spiralhülse 8 imgespannten Zustand 14 durch die Bohrung 4 in dieKernstruktur 2, wie durch den Pfeil 16 angedeutet,eingeschoben, wo sie anschließendselbsttätiginfolge ihrer Federelastizität,wie durch einen Pfeil 17 angedeutet, in den teilentspanntenZustand 9 zur Bildung einer Raumbegrenzung 18 expandiert.Die Mantelfläche 10 derSpiralhülse 8 liegthierbei infolge der Federelastizität der Spiralhülse 8 zumindestabschnittsweise an freien Stegen 19 der Kernstruktur 2 an.Die Spiralhülse 8 wirdzudem durch die, den Hohlraum 6 partiell bedeckenden Deckschichten 3 amHerausfallen aus der Bohrung 4 bzw. dem Kernverbund 1 gehindert.
    [0034] Durchdie Spiralhülse 8 wirdim Inneren des Kernverbundes 1 die Raumbegrenzung 18 gebildet, indie ausweislich der 10 eine Füllmasse 20, beispielsweiseein Kunststoffmaterial, insbesondere ein aushärtbares Kunstharz und/oderein aushärtbarer Kunststoffschaum,zur Bildung eines Verstärkungsbereiches 21 eingebrachtwerden kann.
    [0035] Wirddie Spiralhülse 8,wie oben im Rahmen der Beschreibung der 4 bis 7 bereitsausgeführt,beispielsweise mit einem zumindest bereichsweise Ausnehmungen 22 aufweisendenMaterialstreifen 12 gebildet, kann die Füllmasse 20 inkontrolliertem und daher begrenztem Umfang in die Kernstruktur 2 außerhalbder Raumbegrenzung 18 eintreten, wodurch eine kraftschlüssige Anbindungder Stege 19 der Kernstruktur 2 an die Spiralhülse 8 bzw. diedarin ausgehärteteFüllmasse 20 erreichtwird. Damit wird eine Kraftüberleitungvom Verstärkungsbereich 21 aufdie Kernstruktur 2 mit den Deckschichten 3 unddamit auf den gesamten Kernverbund 1 ermöglicht.
    [0036] DieselbeWirkung ist erzielbar, wenn die Mantelfläche 10 der Spiralhülse 8 zumindestbereichsweise mit einer Klebeschicht versehen wird. Weiterhin istes möglich,die Spiralhülse 8 miteinem Material zu bilden, das bei einer bestimmten Temperatur erweichtund somit eine kraftschlüssigeAnbindung der Spiralhülse 8 andie Stege 19 der Kernstruktur 2 und damit an dengesamten Kernverbund 1 zu erreichen. Die Stege 19 drücken sichhierbei in die erweichte Spiralhülse 8 ein.Darüberhinaus kann die Spiralhülse 8 auchmit einem Material gebildet werden, das nach dem Einsetzen in denHohlraum 6 aufschäumtund somit eine Anbindung der Spiralhülse 8 an die Stege 19 derKernstruktur 1 erreicht wird. In den drei letztgenanntenVarian ten ist es nicht zwingend erforderlich, die Spiralhülse 8,bzw. den diese bildenden Materialstreifen 12 mit zumindestbereichsweisen Ausnehmungen 22 zu versehen.
    [0037] Die 11 illustriertdie fakultative Integration eines Befestigungselementes 23 inden Verstärkungsbereich 21.Bei dem Befestigungselement 23 kann es sich beispielsweiseum eine Einsetzmutter oder ein Insert handeln. Weitere Variantenvon Befestigungselementen 23 sind in diesem Zusammenhangdenkbar. Zur Integration des Befestigungselementes 23 wirdzunächsteine Befestigungsbohrung 24 in die den Verstärkungsbereich 21 bildendeFüllmasse 20 eingebracht.Anschließendwird das Befestigungselement 23 mit bekannten Methodenin der Befestigungsbohrung 24 positioniert und kraftschlüssig indieser, beispielsweise durch Einkleben, befestigt. Ausgehend vomBefestigungselement 23 können Kräfte über die Füllmasse 20, die Spiralhülse 8 sowiedie daran angebundenen Stege 19 auf den aus der Kernstruktur 2 mitbeidseitigen Deckschichten 3 gebildeten Kernverbund übergeleitetwerden.
    [0038] Alternativkann das Befestigungselement 23 auch vor dem Auffüllen derSpiralhülse 8 mitder Füllmasse 20 eingesetztwerden.
    1 Kernverbund 2 Kernstruktur 3 Deckschicht 4 Bohrung 5 Bohrungsdurchmesser 6 Hohlraum 7 Durchmesser 8 Spiralhülse 9 teilentspannterZustand 10 Mantelfläche 11 Höhe 12 Materialstreifen 13 Durchmesser 14 gespannterZustand 15 Durchmesser 16 Pfeil 17 Pfeil 18 Raumbegrenzung 19 Steg 20 Füllmasse 21 Verstärkungsbereich 22 Ausnehmung 23 Befestigungselement 24 Befestigungsbohrung
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Verfahren zur Integration von Verstärkungsbereichenin fertige Kernverbunde (1) mit einer offenen dreidimensionalenKernstruktur (2), insbesondere einer Faltwabenstruktur,und beidseitig aufgebrachte Deckschichten (3), dadurchgekennzeichnet, dass im Bereich der Kernstruktur (2)des fertigen Kernverbundes (1) mindestens ein Verstärkungsbereich(21) gebildet wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass zunächsteine Bohrung (4) mit einem Bohrungsdurchmesser (5)in den Kernverbund (1) eingebracht wird und anschließend einHohlraum (6) mit einem größeren oder gleichen Durchmesser(7) als der Bohrungsdurchmesser (5) im Bereichder Kernstruktur (2) geschaffen wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass durch die Bohrung (4) ein Begrenzungsmittel in denHohlraum (6) eingebracht wird, wobei das Begrenzungsmittelnach dem Einbringen zumindest abschnittsweise an Stegen (19) derKernstruktur (2) anliegt, und anschließend in eine durch das Begrenzungsmittelgebildete Raumbegrenzung (18) eine Füllmasse (20) zur Bildungdes Verstärkungsbereiches(21) eingebracht wird.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass das Begrenzungsmittel insbesondere als eine Spiralhülse (8)ausgebildet wird, die in einem gespannten Zustand (14)durch die Bohrung (4) in den Kernverbund (2) einbringbarist und die in einem mindestens teilentspannten Zustand (9)an den Stegen (19) der Kernstruktur (2) anliegt.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Spiralhülse(8) eine Höhe(11) aufweist, die etwa einer Höhe der Kernstruktur (2)entspricht.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass die Spiralhülse(8) zumindest bereichsweise mit Ausnehmungen (22)versehen wird, um einen begrenzten Austritt der Füllmasse(20) in die Kernstruktur (2) zur Anbindung einerMantelfläche(10) der Spiralhülse(8) an die Kernstruktur (2) zu erreichen.
    [7] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die Ausnehmungen (22) in etwa regelmäßig, insbesonderezur Schaffung einer lochblechartigen und/oder netzartigen, gewebeartigen Strukturder Spiralhülse,in einen diese bildenden Materialstreifen (12) eingebrachtwerden.
    [8] Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,dass der Materialstreifen (12) mit einem zumindest bereichsweiseAusnehmungen (22) aufweisenden Kunststoffmaterial mit federelastischenEigenschaften gebildet wird.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Mantelfläche(10) der Spiralhülse(8) zumindest bereichsweise mit einer Klebeschicht zurAnbindung der Mantelfläche (10)der Spiralhülse(8) an die Kernstruktur (2) versehen wird.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Spiralhülse(8) mit einem Material gebildet wird, das unter bestimmten Temperaturbedingungenerweicht, um eine Anbindung der Mantelfläche (10) der Spiralhülse (8)an die Kernstruktur (2) zu erreichen.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Spiralhülse(8) mit einem Material gebildet wird, das unter bestimmtenBedingungen aufschäumt,um eine Anbindung der Mantelfläche(10) der Spiralhülse(8) an die Kernstruktur (2) zu erreichen.
    [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,dass ein Befestigungselement (23), insbesondere eine Einsetzmutteroder ein Insert, in den Verstärkungsbereich(21) integriert wird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004013147B4|2008-01-03|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-13| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-06-26| 8364| No opposition during term of opposition|
    2011-01-13| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: AIRBUS OPERATIONS GMBH, 21129 HAMBURG, DE |
    2021-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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