DE102004055130A1 - Composite material for e.g. car body assembly, has layer composition with two layers having partial structures, where material has actuator with whose excitation material changes from one stable form to another stable form - Google Patents

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Abstract

The material (10) has layer composition with two layers. The layers include partial structures with direction orientations deviating from each other. The composite material is suitable to receive two different end forms. The composite material includes an actuator (12), with whose excitation the material changes from one of the stable forms into another stable form that is different from the former form. An independent claim is also included for an assembly e.g. car body assembly, for a motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundmaterial mit einem Schichtaufbau umfassend mindestens zwei Schichten. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Bauteil, vorzugsweise Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug, welches mindestens ein Verbundmaterial der vorgenannten Art umfasst.The The present invention relates to a composite material having a layer structure comprising at least two layers. The subject of the invention is furthermore a component, preferably a body component for a motor vehicle, which comprises at least one composite material of the aforementioned type.

Bislang hat man im Automobilbau Karosseriebauteile, zum Beispiel solche, die für die Aerodynamik des Fahrzeugs von Bedeutung sind, zum Beispiel Spoiler, Lamellen, Klappen oder dergleichen mittels mechanischer Einrichtungen oder hydraulisch/pneumatisch verstellt, um eine Änderung in Form, Geometrie oder Anordnung zu erzielen. Bei einer mechanischen Verstellbarkeit hat man zum Beispiel zwei über ein Scharnier miteinander verbundene feste Bauteile in ihrer Lage zueinander verändert. Eine Geometrieänderung von Fahrzeugbauteilen im Karosseriebereich stößt jedoch im Betrieb des Fahrzeugs auf Schwierigkeiten. Bei der Verwendung von Hydrauliksystemen zur Optimierung der Aerodynamik ist das hohe Gewicht solcher Systeme nachteilig.So far you have body parts in the automotive industry, for example, such the for the aerodynamics of the vehicle are important, for example spoilers, Slats, flaps or the like by means of mechanical devices or hydraulically / pneumatically adjusted to a change in shape, geometry or arrangement to achieve. With a mechanical adjustability For example, you have two over a hinge interconnected solid components in their position changed each other. A geometry change However, vehicle body parts in the body area encounters the operation of the vehicle to difficulties. When using hydraulic systems for Optimizing the aerodynamics is the high weight of such systems disadvantageous.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbundmaterial mit einem Schichtaufbau umfassend mindestens zwei Schichten zur Verfügung zu stellen, welches so konzipiert ist, dass der Werkstoff selbst beziehungsweise ein aus diesem bestehendes Bauteil in der Lage ist unter bestimmten Einflüssen seine Form zu verändern.Here uses the present invention. Object of the present invention it is a composite material having a layer structure comprising at least two layers available to provide, which is designed so that the material itself or a made of this existing component is able under certain influences to change his form.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial mit einem Schichtaufbau der vorgenannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens zwei Schichten des Verbundmaterials mindestens teilweise Strukturen mit voneinander abweichender Richtungsorientierung umfassen, wodurch das Verbundmaterial geeignet ist, mindestens zwei unterschiedliche Endformen einzunehmen, wobei das Verbundmaterial weiterhin mindestens einen Aktuator umfasst, bei dessen Anregung das Verbundmaterial von einer ersten stabilen Endform in eine zweite von dieser verschiedene stabile Endform übergeht.The solution This object is achieved by a composite material according to the invention having a layer structure of the aforementioned type with the characterizing features of the main claim. It is provided according to the invention, that at least two layers of the composite material at least partially Include structures with divergent directionality, whereby the composite material is suitable, at least two different ones Endforms, wherein the composite material continues to at least an actuator, upon excitation of which the composite material of a first stable end shape in a second of these different stable final shape passes.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens eine Schicht eine Faserverbundschicht. Vorzugsweise sind mindestens zwei Faserverbundschichten vorgesehen, die mindestens teilweise in zueinander verschiedene Raumrichtungen ausgerichtete Fasern umfassen. Der erforderliche Aktuator kann beispielsweise auf eine Mehrschichtanordnung aufgebracht, vorzugsweise aufgeklebt und/oder in eine Mehrschichtanordnung einlaminiert werden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines piezoelektrischen, vorzugsweise piezokeramischen Aktuators.According to one Development of the invention, at least one layer is a fiber composite layer. Preferably At least two fiber composite layers are provided which at least partially aligned in mutually different spatial directions Fibers include. The required actuator, for example applied to a multilayer arrangement, preferably glued and / or laminated into a multilayer arrangement. Especially preferred is the use of a piezoelectric, preferably piezoceramic actuator.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, beispielsweise die Aerodynamik von Fahrzeugkarosserien zu optimieren oder auch zu anderen Zwecken das Karosseriedesign bei Bedarf zu verändern. Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Schaffung verstellbarer Klappen oder Spoiler beziehungsweise Flügel, die gezielte Schaffung von Abrisskanten oder Veränderung von Diffusoren oder Luftleitsystemen, zum Beispiel Querschnittsveränderungen. Die erfindungsgemäßen Lösungen sind insbesondere interessant für den extremen Karosserieleichtbau. Die Erfindung schafft ein innovatives Konzept zur Verbesserung der Aerodynamik und des Designs von Kraftfahrzeugkarosserien.The present invention enables it, for example, to optimize the aerodynamics of vehicle bodies or for other purposes, the body design if necessary change. The invention allows in particular the creation of adjustable flaps or spoilers or wings, the targeted creation of demolition edges or modification of diffusers or Air handling systems, for example cross-sectional changes. The solutions according to the invention are especially interesting for the extreme body light construction. The invention creates an innovative Concept for improving the aerodynamics and the design of motor vehicle bodies.

Der Einsatz unsymmetrischer Mehrschichtverbunde aus beispielsweise orthotrop verstärkten Einzellagen erlaubt durch gezielte Auswahl von Faser/Matrixkombinationen und des Schichtaufbaus aufgrund der Strukturisotropie bestimmte Koppeleffekte. Dies kann zu komplizierten Eigenspannungen im Materialverbund und dadurch zu Krümmungen und Verdrillungen (Verzug) führen. Bei genauer Kenntnis der strukturmechanischen Koppelphänomene von unsymmetrischen Laminaten können spannungsinduzierte Deformationen gezielt und vorteilhaft genutzt werden. Piezoelektrische Materialien verändern bei Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Abmessungen, wobei zum Beispiel bis zu 2 % Längenänderung möglich ist.Of the Use of asymmetrical multilayer composites of, for example, orthotropic reinforced individual layers allowed by specific selection of fiber / matrix combinations and the layer structure due to the structure isotropy certain coupling effects. This can lead to complicated residual stresses in the composite material and thereby to curvatures and Twists (delay) lead. With exact knowledge of the structural-mechanical coupling phenomena of Unbalanced laminates can be stress-induced Deformations are targeted and used to advantage. piezoelectric Change materials upon application of an electrical voltage their dimensions, wherein for example up to 2% change in length possible is.

Die erfindungsgemäße Idee basiert auf der Anisotropie von Faserverbundwerkstoffen sowie der Tatsache, dass anisotrope Mehrschichtverbunde mit unsymmetrischem Schichtaufbau mehrere stabile Gleichgewichtslagen (Endgeometrien) bilden können. Bei einem Bauteil aus einem solchen Werkstoff ist es daher möglich, dass das Bauteil unter äußerer Energieeinwirkung (Kraft) von einer stabilen Lage in eine andere stabile Lage umspringt (sogenanntes Durchschnappen nach dem Knackfrosch-Prinzip).The inventive idea based on the anisotropy of fiber composites as well as the fact that anisotropic multi-layer composites with unsymmetrical layer structure can form several stable equilibrium positions (final geometries). at a component made of such a material, it is therefore possible that the component under external energy effect (Force) from one stable position to another stable position umspringt (So-called snapping after the crackpot principle).

Bei einem bestimmten Schichtaufbau lassen sich somit gezielte stabile Endgeometrien erreichen. Beispielsweise kann man einen Luftleitkanal mit großem Querschnitt und kleinem Querschnitt schaffen oder ein Bauteil für das Heck eines Fahrzeugs mit runder Geometrie bzw. stark ausgeprägter Abrisskante.at a specific layer structure can thus be targeted stable Achieve final geometries. For example, you can use an air duct with big Create cross section and small cross section or a component for the rear a vehicle with a round geometry or pronounced spoiler lip.

Als Aktuator können vorzugsweise Piezokeramikfasern in MFCs (Macro Fiber Composites) verwendet werden, die beispielsweise direkt auf das Bauteil geklebt werden oder in das Bauteil mit einlaminiert werden. Piezokeramiken verändern ihr Volumen unter Elektrizitätsspannungseinfluss (Dehnung des Gesamtverbunds: MFC = Piezokeramikfasen in Polyimidmatrix um beispielsweise ca. 0,1 %). Bei Anlegen einer Spannung verzieht der MFC das Bauteil auf Grund der eingebrachten Dehnung bis in einen Verzweigungspunkt der Gleichgewichtslagen dieses Bauteils. Das Bauteil kann nun ohne weiteren Krafteinfluss in eine andere Geometrie (in eine andere Gleichgewichtslage) übergehen, in der es dann wiederum stabil (gegenüber kleineren äußeren Kräften) verbleibt.Piezo-ceramic fibers in MFCs (Macro Fiber Composites) which are glued, for example, directly to the component or incorporated into the component can preferably be used as the actuator be miniert. Piezoceramics change their volume under the influence of electricity stress (elongation of the overall composite: MFC = piezoceramic chamfers in polyimide matrix, for example by approx. 0.1%). When a voltage is applied, the MFC deforms the component due to the introduced strain to a branching point of the equilibrium positions of this component. The component can now go into another geometry (into a different equilibrium position) without any further influence of force, in which case it then remains stable (with respect to smaller external forces).

Die Erfindung beruht somit auf der gezielten Ausnutzung und Auslegung der Multistabilitäten von Mehrschichtverbunden mit unsymmetrischen Schichtaufbau. Ein Bauteil aus einem solchen Material wird mittels eines Aktuators dazu angeregt, von einer stabilen Gleichgewichtslage hinsichtlich Geometrie bzw. Form in eine andere umzuspringen. Als Aktuatoren eignen sich insbesondere intelligente Materialien, z. B. Piezokeramiken. Unter Ausnutzung deren Eigenschaft, sich bei Einfluss einer elektrischen Spannung auszudehnen, wird eine Dehnung (oder eine Kraft) auf das Bauteil gebracht, das somit aus seiner Gleichgewichtslage heraus bis zu einer instabilen Lage zwischen zwei verschiedenen Gleichgewichtslagen gebracht wird. Das Bauteil kann dann bei Überwinden dieser instabilen Lage in eine andere stabile Lage übergehen. Der Aktuator ist dabei nur bis zum Durchschnappen/Umspringen der Bauteile tätig und muss daher nur kurzzeitig Kräfte aufbringen.The Invention is thus based on the targeted utilization and design of multi-stabilities of multilayer composites with unsymmetrical layer structure. One Component of such a material is by means of an actuator stimulated by a stable equilibrium position regarding Geometry or shape to change to another. As actuators are particularly intelligent materials, eg. B. piezoceramics. Taking advantage of their property, under the influence of an electric Stretching tension will put a strain (or force) on it Component brought, thus out of its equilibrium position to an unstable position between two different equilibrium positions is brought. The component can then overcome these unstable Move to another stable position. The actuator is only active until snapping / jumping over of the components and therefore only has short-term powers muster.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann somit eine bleibende stabile Formänderung/Geometrieänderung von Bauteilen aus Mehrschichtverbunden erreicht werden. Diese Technik ermöglicht zum Einen die Realisierung von großflächigen Geometrieänderungen bei Bauteilen, z. B. zur Aerodynamikoptimierung. Sie ermöglicht aber zum Anderen beispielsweise auch die lokale Geometrieänderung bei Spoilern oder Klappen, um diese zu verstellen, um Abrisskanten auszustellen oder beispielsweise die Geometrie von Luftleitkanälen zu verändern.By the solution according to the invention can thus a permanent stable shape change / geometry change be achieved by components of multilayer composites. This technique allows On the one hand, the realization of large-scale geometry changes for components, eg. B. for aerodynamics optimization. But it does allow on the other hand, for example, the local geometry change in spoilers or flaps, to adjust these to demolition edges issue or change, for example, the geometry of Luftleitkanälen.

Mehrschichtverbunde werden bereits im Automobilbau eingesetzt. Gängige Beispiele sind Glasfaserverbundbauteile oder Kohlefaserverbundstoffe. Diese kommen beispielsweise bei hochbeanspruchten Teilen, Verkleidungsteilen oder Karosseriebauteilen zum Einsatz. Im Zuge immer größerer Ansprengungen in Richtung Leichtbau bieten Verbundwerkstoffe das größte Leichtbaupotential, da sie niedrige Dichte mit hoher Steifigkeit und Festigkeit verbinden. Auf Grund des Charakters eines Verbundes verstärkt durch die richtungsabhängigen mechanischen Eigenschaften der Faser selbst sind diese Werkstoffe stark anisotrop. Nach dem Stand der Technik werden größere Bauteile oder Bauteile mit hoher Wandstärke durch das Aneinanderlegen bzw. Aufeinanderlegen mehrerer Schichten hergestellt. Das Schichten wird auch dazu genutzt, die starke Anisotropie einzelner Fasern (oder Schichten) im gesamten Bauteil durch zueinander verdrehte Schichten auszugleichen. Über die Schichten gemittelt entsteht dann ein quasiisotropes Bauteil. Außerdem kann man durch gezieltes Schichten der anisotropen Einzellagen bestimmte mechanische Eigenschaften des Gesamtbauteils einstellen.Multi-layer composites are already used in the automotive industry. Common examples are fiberglass composite components or carbon fiber composites. These come, for example, in highly stressed Parts, trim parts or body parts are used. In the course of ever greater impact in the direction of lightweight composite materials offer the largest lightweight potential, because they combine low density with high rigidity and strength. On Reason of the character of a composite reinforced by the directional mechanical Properties of the fiber itself, these materials are highly anisotropic. According to the prior art, larger components or components with high wall thickness through made the juxtaposition or stacking of multiple layers. The layers are also used, the strong anisotropy of individual fibers (or layers) in the entire component through each other twisted Balance layers. About the Averaged layers then creates a quasi-isotropic component. In addition, can By targeted layers of anisotropic individual layers certain mechanical Set the properties of the overall component.

Die Faserverbundbauteile werden in der Regel bei erhöhter Temperatur hergestellt. Da auch die Wärmeausdehnung jeder einzelnen Schicht (bzw. jeder einzelnen Faser) in verschiedene Raumrichtungen unterschiedlich ist, kommt es beim Abkühlen der Bauteile meist zu Verzug. Nach dem Stand der Technik begegnet man diesem Problem durch einen symmetrischen Lagenaufbau der Bauteile, welcher Unterschiede in den einzelnen Lagen gemittelt über das ganze Bauteil ausgleicht.The Fiber composite components are usually produced at elevated temperature. As well as the thermal expansion every single layer (or fiber) into different ones Spaces is different, it comes when cooling the components usually to default. According to the state of the art, this is encountered Problem by a symmetrical layer structure of the components, which Differences in the individual layers averaged over the whole component compensates.

Die vorliegende Erfindung nutzt diese Anisotropie gezielt aus. Der Lagenaufbau und die Auslegung werden derart vorgenommen, dass der auftretende Verzug gewünscht ist, um die endgültige Geometrie des Bauteils zu erreichen. Außerdem werden sie dergestalt gewählt, dass sich vor dem oder beim Verzug mehrere Deformationsmöglichkeiten ergeben, das heißt der Aufbau des Verbundbauteils ist strukturmechanisch so, dass dieses die Möglichkeit hat, sich in verschiedene Endformen zu verziehen. In der Realität entscheiden äußerst kleine Einflüsse darüber, welche Endform eingenommen wird, z. B. minimale Defekte im Material, Einschlüsse im Material, kleine Temperaturgradienten, etc. Dies bedeutet, dass es nur kleiner Einflüsse bedarf, um die resultierende Endform zu beeinflussen. Im fertigen Bauteil, wenn sich dieses in einer der stabilen Endformen befindet, liegen dann Eigenspannungen vor, die versuchen, eine andere Gleichgewichtslage zu erreichen. Sie reichen aber nicht aus, um das Bauteil aus einer stabilen Lage heraus zu deformieren, so dass es eine andere Form annehmen kann. Unter Einwirkung einer äußeren Kraft kann das Bauteil jedoch so deformiert werden, dass es sich in eine andere Gleichgewichtslage verformen kann.The The present invention makes targeted use of this anisotropy. The layer structure and the interpretation are made such that the occurring Delay desired is to the final To achieve geometry of the component. Besides, they become like that selected that before or during the delay several deformation possibilities result, that is the structure of the composite component is structurally such that this has the opportunity to forgive in various final forms. In reality, decide very small Influences over which ones Final form is taken, for. Minimal defects in the material, inclusions in the material, small temperature gradients, etc. This means that it is only smaller influences needed to influence the resulting final shape. Im finished Component, if it is in one of the stable final shapes, There are then residual stresses that try a different equilibrium position to reach. But they are not enough to make the component of a stable Able to deform out, so that it take on a different shape can. Under the influence of an external force However, the component can be deformed so that it is in a deform other equilibrium position.

Der Aktuator für Bauteile, bei denen diese Technik angewendet werden soll, kann beispielsweise auf das Bauteil aufgeklebt werden. Er kann eine Kraft oder Dehnung beispielsweise über eine Mechanik auf das Bauteil aufbringen oder er kann beispielsweise direkt mit in das Bauteil einlaminiert werden.Of the Actuator for For example, components to which this technique is to be applied may be used be glued to the component. He can be a force or strain for example about apply a mechanism to the component or he can, for example directly laminated into the component.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Bauteil, vorzugsweise ein Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug, welches mindestens ein Verbundmaterial der erfindungsgemäßen Art umfasst. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Schaffung in ihrer Form/Geometrie veränderlicher Bauteile, die für die Aerodynamik oder das Design einer Kraftfahrzeugkarosserie von Bedeutung sind wie zum Beispiel Spoiler oder Luftleitsysteme oder zur Schaffung gegebenenfalls verstellbarer Klappen, Lamellen mit Abrisskanten, Unterbodendiffusoren oder dergleichen.The present invention furthermore relates to a component, preferably a body component for a motor vehicle, which comprises at least one composite material of the type according to the invention. The invention is particularly suitable for Creation in shape / geometry of variable components that are of importance for the aerodynamics or design of a motor vehicle body, such as spoilers or air handling systems, or to provide optional adjustable flaps, fins with trailing edges, underbody diffusers or the like.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigenfollowing The present invention will be described with reference to exemplary embodiments explained in more detail in the accompanying drawings. Show

1 ein erfindungsgemäßes Mehrschichtverbundmaterial in einer ersten stabilen Endlage, 1 a multilayer composite material according to the invention in a first stable end position,

2 eine schematische geometrische Darstellung des in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Mehrschichtverbundmaterials, 2 a schematic geometric representation of the in 1 illustrated multilayer composite material according to the invention,

3 das in 1 dargestellte Mehrschichtverbundmaterial in einer zweiten stabilen Endlage, 3 this in 1 shown multilayer composite material in a second stable end position,

4 eine schematische geometrische Darstellung des Mehrschichtverbundmaterials von 3, 4 a schematic geometric representation of the multilayer composite material of 3 .

5 eine Teilansicht im Heckbereich eines Fahrzeugs, welches eine bistabile Lamelle aus dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial aufweist, in der Seitenansicht gesehen, 5 a partial view in the rear region of a vehicle, which has a bistable lamella made of the composite material according to the invention, seen in side view,

6 eine entsprechende schematisch vereinfachte Teilansicht im Heckbereich eines Fahrzeugs, in der Draufsicht gesehen. 6 a corresponding schematically simplified partial view in the rear of a vehicle, seen in plan view.

Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Platte aus einem erfindungsgemäßen Verbundmaterial, welches einen Mehrschichtaufbau aufweist. Es handelt sich dabei um ein Mehrschichtverbundmaterial umfassend verschiedene Faserverbundschichten, die übereinander liegen. Bei Verwendung von Faserverbundschichten können beispielsweise die Fasern in einer Schicht Verbundmaterial eine andere Richtungsorientierung aufweisen als diejenigen in der darüber angeordneten nächsten Schicht. Das Faserverbundmaterial 10 gemäß 1 kann insbesondere bei erhöhter Temperatur hergestellt werden. Da die einzelnen Schichten eine unterschiedliche Wärmeausdehnung aufweisen, kommt es beim Abkühlen dazu, dass sich das Mehrschichtverbundmaterial verzieht. Aufgrund von Eigenspannungen kommt es zur Ausbildung einer Krümmung, wobei beispielsweise in den 1 und 2 eine stabile Endlage des Verbundmaterials dargestellt ist, in der dieses in einer Raumrichtung in der Zeichnung von links nach rechts (X-Koordinate) eine konkave Krümmung aufweist. Auf den Mehrschichtverbund 11 ist ein Aktuator 12 aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt, der ein Bleizirkoniumtitanat (PZT) in Faseranordnung auf einem Polyimidträger umfasst. Stattdessen sind auch polymere Piezofasern denkbar. Es sind Zuleitungen 13 für eine Betätigung des Aktuators durch Anlegen einer elektrischen Spannung vorgesehen, wodurch man eine gezielte Deformation des in 1 dargestellten Verbundmaterials in eine andere stabile Endlage erreichen kann, wie sie in 3 dargestellt ist.First, it will open 1 Referenced. The illustration shows a total of 10 designated plate of a composite material according to the invention, which has a multi-layer structure. It is a multi-layer composite material comprising different fiber composite layers, which are superimposed. For example, when using fiber composite layers, the fibers in one layer of composite material may have a different directional orientation than those in the next layer disposed above. The fiber composite material 10 according to 1 can be prepared especially at elevated temperature. Since the individual layers have a different thermal expansion, cooling causes the multilayer composite material to distort. Due to residual stresses it leads to the formation of a curvature, for example, in the 1 and 2 a stable end position of the composite material is shown, in which this has a concave curvature in a spatial direction in the drawing from left to right (X coordinate). On the multi-layer composite 11 is an actuator 12 applied, for example, glued, which comprises a lead zirconium titanate (PZT) in fiber arrangement on a polyimide. Instead, polymeric piezofibers are also conceivable. They are supply lines 13 provided for actuation of the actuator by applying an electrical voltage, whereby a targeted deformation of the in 1 shown composite material can reach into another stable end position, as in 3 is shown.

Wie man aus den 3 und 4 entnehmen kann, ist das Verbundmaterial aus der in 1 und 2 dargestellten Endlage quasi umgeklappt, wobei das Bauteil aus dem Verbundmaterial wie man durch Vergleich von 4 und 2 erkennen kann in 3 und 4 gegenüber der ursprünglichen Position von 1 um 90° im Uhrzeigersinn gedreht dargestellt ist. Es ist nun eine konvexe Krümmung in der Darstellung gemäß 3 und 4 von links nach rechts vorhanden.How to get out of the 3 and 4 can be seen, the composite material of the in 1 and 2 quasi folded over, the component of the composite material as you can by comparing 4 and 2 can recognize in 3 and 4 opposite the original position of 1 rotated by 90 ° clockwise. It is now a convex curvature in the illustration according to 3 and 4 from left to right.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 ein mögliches Anwendungsbeispiel im Kraftfahrzeugbereich näher erläutert. Die beiden Ansichten sind schematisch stark vereinfacht und zeigen jeweils beispielhaft einen Teilbereich eines Hecks einer Fahrzeugkarosserie, wobei nur diejenigen Details gezeigt sind, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von Interesse sind. 5 zeigt die Seitenansicht des Fahrzeughecks, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist. Es kann sich um einen Heckdeckel 21 handeln, der wie eine Klappe in einer Schwenkbewegung geöffnet werden kann. Der Heckdeckel 21 umfasst beispielsweise Rückscheinwerfer 22, die in den Heckdeckel 21 eingelassen sind, sowie einen multistabilen Mehrschichtverbund 23, der in seiner eingeklappten Lage, die mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, vollkommen in die designoptimierte Umrisslinie 24 des Heckdeckels integriert ist, so dass sich ein ansprechendes Design im Heckbereich des Fahrzeugs ergibt. Da das Bauteil 23 aus einem Mehrschichtverbundmaterial der zuvor beschriebenen Art besteht, ist es durch Betätigung eines entsprechenden Aktuators (hier nicht dargestellt) möglich, das Bauteil 23 aus der in die Hecklinie integrierten eingeklappten Endlage heraus in eine zweite stabile Endlage 23' auszustellen, in der das Bauteil eine Abrisskante 23a bildet. Die ausgestellte Position ist in 5 gestrichelt dargestellt.The following is with reference to the 5 and 6 a possible application example in the automotive field explained in more detail. The two views are greatly simplified schematically and each show an example of a portion of a rear of a vehicle body, with only those details are shown, which are in connection with the present invention of interest. 5 shows the side view of the vehicle rear, which in total with the reference numeral 20 is designated. It can be a trunk lid 21 act, which can be opened like a flap in a pivoting movement. The trunk lid 21 includes, for example, rear lights 22 in the trunk lid 21 are embedded, and a multi-stable multi-layer composite 23 , which in its folded position, which is represented by solid lines, completely into the design-optimized outline 24 The rear lid is integrated so that there is an attractive design in the rear of the vehicle. Because the component 23 consists of a multi-layer composite material of the type described above, it is possible by actuation of a corresponding actuator (not shown here), the component 23 from the integrated into the rear line folded end position out into a second stable end position 23 ' exhibit in which the component has a spoiler edge 23a forms. The issued position is in 5 shown in dashed lines.

6 zeigt die entsprechende Draufsicht auf das Fahrzeugheck. Man erkennt auch hier das Bauteil 23 aus dem Mehrschichtverbundmaterial in der eingeklappten Position, dargestellt in durchgezogenen Linien und in der ausgestellten Position 23', die in gestrichelten Linien dargestellt ist. Das Bauteil 23/23' kann während der Fahrt ausgestellt werden, um Aerodynamik und Fahrverhalten des Fahrzeugs zu verbessern. In der eingeklappten Ruheposition des Bauteils 23 ergibt sich hingegen ein ansprechendes Design, da das Bauteil wie man aus 5 erkennt, in die Umrisslinie des Fahrzeughecks 20 integriert ist. 6 shows the corresponding plan view of the rear of the vehicle. You can also see the component here 23 from the multilayer composite in the folded position, shown in solid lines and in the deployed position 23 ' , which is shown in dashed lines. The component 23 / 23 ' can be issued while driving, to improve the aerodynamics and handling of the vehicle. In the folded-in rest position of the component 23 On the other hand, there is an appealing design, because the component looks like one 5 recognizes, in the outline of the vehicle rear 20 is integrated.

1010
Platteplate
1111
MehrschichtverbundMultilayer
1212
Aktuatoractuator
1313
Zuleitungsupply
2020
Fahrzeugheckvehicle rear
2121
Heckdeckelrear lid
2222
Rückscheinwerferrear headlights
2323
Bauteil aus Mehrschichtverbundmaterialcomponent made of multilayer composite material
23a23a
Abrisskantetear-off edge
23'23 '
zweite stabile Endlagesecond stable end position
2424
Umrisslinieoutline

Claims (12)

Verbundmaterial mit einem Schichtaufbau umfassend mindestens zwei Schichten, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schichten des Verbundmaterials (10) mindestens teilweise Strukturen mit voneinander abweichender Richtungsorientierung umfassen, wodurch das Verbundmaterial geeignet ist, mindestens zwei unterschiedliche Endformen einzunehmen, wobei das Verbundmaterial weiterhin mindestens einen Aktuator (12) umfasst, bei dessen Anregung das Verbundmaterial von einer ersten stabilen Endform in eine zweite von dieser verschiedene stabile Endform übergeht.Composite material having a layer structure comprising at least two layers, characterized in that at least two layers of the composite material ( 10 ) comprise at least partially structures with divergent directional orientation, whereby the composite material is capable of assuming at least two different end shapes, wherein the composite material further comprises at least one actuator ( 12 In the excitation of which the composite material passes from a first stable final shape to a second stable end shape different therefrom. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht eine Faserverbundschicht ist.Composite material according to claim 1, characterized at least one layer is a fiber composite layer. Verbundmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Faserverbundschichten vorgesehen sind, die mindestens teilweise in zueinander verschiedene Raumrichtungen ausgerichtete Fasern umfassen.Composite material according to claim 2, characterized that at least two fiber composite layers are provided, the at least partially aligned in mutually different spatial directions Fibers include. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Aktuator (12) auf eine Mehrschichtanordnung (11) aufgebracht, vorzugsweise aufgeklebt und/oder in eine Mehrschichtanordnung einlaminiert ist.Composite material according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one actuator ( 12 ) to a multilayer arrangement ( 11 ) is applied, preferably glued and / or laminated in a multilayer arrangement. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein piezoelektrischer Aktuator (12) vorgesehen ist.Composite material according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one piezoelectric actuator ( 12 ) is provided. Verbundmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein piezokeramischer Aktuator (12) vorgesehen ist.Composite material according to claim 5, characterized in that at least one piezoceramic actuator ( 12 ) is provided. Verbundmaterial nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Aktuator (12) piezokeramische Fasern umfasst.Composite material according to claim 5 or 6, characterized in that at least one actuator ( 12 ) comprises piezoceramic fibers. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein piezoelektrischer Aktuator (12) ein Bleizirkoniumtitanat (PZT) umfasst.Composite material according to one of claims 5 to 7, characterized in that at least one piezoelectric actuator ( 12 ) comprises a lead zirconium titanate (PZT). Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens ein Macro Fiber Composite (MFC) umfasst.Composite material according to one of claims 1 to 8, characterized in that this at least one macro fiber Composite (MFC) includes. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens eine Schicht aus einem Glasfaserverbundwerkstoff oder Kohlefaserverbundwerkstoff umfasst.Composite material according to one of claims 1 to 9, characterized in that this at least one layer a glass fiber composite or carbon fiber composite includes. Bauteil, vorzugsweise Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens ein Verbundmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.Component, preferably a body component for a motor vehicle, characterized in that this at least one composite material according to one the claims 1 to 10. Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Spoiler, ein Luftleitkanal, ein Unterbodendiffusor oder ein anderes für die Aerodynamik einer Kraftfahrzeugkarosserie bedeutsames Bauteil (23) oder eine gegebenenfalls verstellbare Klappe einer Kraftfahrzeugkarosserie ist.Component according to claim 11, characterized in that this a spoiler, an air duct, an underbody diffuser or other significant for the aerodynamics of a motor vehicle body component ( 23 ) or an optionally adjustable flap of a motor vehicle body.
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