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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer
Faltwabenstruktur für
einen Kernverbund sowie ein faltbares Flächenmaterial.
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Obwohl
auf beliebige Faltstrukturen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung
sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf gefaltete
Kernstrukturen für
Kernverbunde im Flugzeugbau näher
erläutert.
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Aufgrund
ihres guten Verhältnisses
von Steifigkeit und Festigkeit zur Dichte finden im Bereich des Flugzeugbaus
Verbundwerkstoffe und insbesondere so genannte Kernverbunde einen
breiten Anwendungsbereich.
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Kernverbunde
weisen im allgemeinen eine obere und eine untere Deckschicht auf,
zwischen denen sich zur Erhöhung
der Steifigkeit beispielsweise eine aus vertikal verlaufenden Zellen
mit hexagonalem Querschnitt verlaufende Kernstruktur befindet.
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Eine
andere, vor allem für
die Anwendung in doppelschaligen Flugzeugrümpfen geeignete Kernstrukturvariante
sind aus ebenen Halbzeugen gefaltete Kernstrukturen. Ein besonderer
Vorteil dieser Strukturen ist, dass sich aus allen ebenen faltbaren Materialien
mit geringem Energieaufwand und bei sich wiederholenden Mustern
auch endlos ein leichter, beulsteifer, drainagefähiger, Schall isolierender und
den mechanischen Be lastungen angepasster Kern für einen Kernverbund falten
lässt.
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Der
Herstellungsprozess von Faltwabenstrukturen muss mit ausreichender
Genauigkeit erfolgen, um eine problemlose spätere Verarbeitung zu ermöglichen.
Neben der erforderlichen Präzision
ist eine wirtschaftliche Herstellung ein zweites wichtiges Kriterium.
Bei verschiedenen herkömmlichen
Verfahren wird ein zu faltendes Flächenmaterial mit Stempeln oder
durch Einbettung zwischen mit formgebenden Verstrebungen versehenen
Membranen in die gewünschte
Faltungsform gebracht. Andere Verfahren sehen eine Vorbehandlung
zur Schwächung
des Flächenmaterials
entlang der gewünschten
Faltlinien vor. Eine gemeinsame Eigenschaft dieser Verfahren ist,
dass die Faltwabenstrukturen nach dem Faltungsprozess keine hinreichende
Eigenstabilität
besitzen, so dass es notwendig ist, die Faltwabenstrukturen während weiterer
Verfahrensschritte wie z.B. einer Stabilisierung durch Beschichten
oder Imprägnieren
mit Harz und nachfolgender Wärmebehandlung
zur Aushärtung
durch Passformen, Halterungen und ähnliches mechanisch zu unterstützen. Dies führt zu hohen
Herstellungskosten und erschwert insbesondere die Herstellung von
Faltwaben in einem kontinuierlichen Verfahren.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren
für Faltwabenstrukturen
zu schaffen, das bei einer hohen Maßgenauigkeit der Faltwabenstruktur
niedrige Herstellungskosten ermöglicht,
und insbesondere eine kontinuierliche Herstellung der Faltwabenstrukturen
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Faltwabenstruktur
für einen
Kernverbund mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch
ein faltbares Flächenmaterial
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin,
dass ein entlang vorbestimmter Faltlinien zu faltendes ebenes Flächenmaterial
lokal im Bereich der Faltlinien erwärmt wird, um auf diese Weise
entlang der gewünschten
Faltkanten lokal erweichte Zonen zu schaffen, die in der Art von Scharnieren
zwischen den durch die Faltlinien begrenzten, nicht erweichten Flächenabschnitten
wirken und es somit erlauben, die Faltwabenstruktur mit minimaler
mechanischer Führung
in die gewünschte Form
zu falten. Zu diesem Zweck wird ein Flächenmaterial bereitgestellt,
das eine Erweichungstemperatur aufweist, d.h. ein Material, das
erweicht, wenn es auf eine oder auf oberhalb einer bestimmten Temperatur,
der Erweichungstemperatur des Materials, erwärmt wird. Die lokale Erwärmung erfolgt
derart, dass während
des Faltvorgangs die lokale Temperatur des Flächenmaterials im Bereich der
Faltlinien gleich der oder höher
als die Erweichungstemperatur des Flächenmaterials ist, die lokale
Temperatur des Flächenmaterials
in den durch die Faltlinien begrenzten Flächenbereichen jedoch unterhalb
der Erweichungstemperatur des Flächenmaterials
liegt.
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Unter
einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein faltbares
Flächenmaterial
mit einem Faserwerkstoff bereit, insbesondere zur Verwendung in
dem bereitgestellten Verfahren, wobei an oder unterhalb einer Oberfläche des
Flächenmaterials
elektrische Leiterbahnen verlaufen. Die Leiterbahnen sind derart
angeordnet, dass sich bei einem Falten des Flächenmaterials entlang der Leiterbahnen
eine sich aus der zweidimensionalen Ausgangsform des Flächenmaterials
in eine dritte Dimension erstreckende Faltwabenstruktur ergibt.
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In
den Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der
Erfindung.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist weiterhin vorgesehen, die aus dem
lokal erwärmten Flächenmaterial
gefaltete Faltwabenstruktur auf unterhalb der Erweichungstemperatur
ab zukühlen. Hierdurch
wird die Erweichung im Bereich der aus den Faltlinien hervorgegangenen
Faltkanten der Faltwabenstruktur rückgängig gemacht, so dass die Faltwabenstruktur
stabilisiert wird. Insbesondere wird ermöglicht, bei einer Weiterverarbeitung
der Faltwabenstruktur auf eine mechanische Stützung zu verzichten bzw. eine
gegebenenfalls zur Faltung verwendete mechanische Führung nach
dem Abkühlen zu
entfernen. Dies somit erheblich vereinfachte Weiterverarbeitung
ermöglicht
es, die Herstellungskosten der Kernstruktur zu senken.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die lokale Erwärmung im
Bereich der Faltlinien mittels elektrischer Leiterbahnen realisiert, die
entlang der vorbestimmten Faltlinien in oder auf dem Flächenmaterial
ausgebildet werden. Dies geschieht im Rahmen der Bereitstellung
des Flächenmaterials.
Um zur Einleitung des Faltvorgangs die gewünschte lokale Erweichung des
Flächenmaterials herbeizuführen, wird
elektrischer Strom durch die Leiterbahnen geleitet. Dadurch, dass
die Leiterbahnen auf dem ebenen Flächenmaterial ausgebildet werden,
lassen sich hierfür
kostengünstige
und präzise
Verfahren anwenden.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung werden die elektrischen Leiterbahnen in
oder auf dem Flächenmaterial
durch Drucken mit einer elektrisch leitfähigen Substanz erzeugt. Ähnliche
Druckverfahren werden in anderen Gebieten der Technik wie z.B. der
Herstellung von gedruckten Leiterplatten in der Elektronik oder
von Heckscheibenheizungen in der Kraftfahrzeugtechnik verwendet,
so dass kostengünstig
auf entsprechende Techniken zurückgegriffen
werden kann. Diese Weiterbildung ermöglicht auf besonders vorteilhafte
Weise das Ausbilden von Leiterbahnen in Flächenmaterialien mit einer glatten Oberfläche. Bevorzugt
erfolgt das Drucken mit einer elektrischen Leitpaste, wie z.B. einer
Silberpaste.
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Gemäß einer
alternativen Weiterbildung werden die elektrischen Leiterbahnen
durch Einlagern elektrisch leitfähiger
Fäden in
das Flächenmaterial ausgebildet.
Diese Weiterbildung ermöglicht
auf besonders vorteilhafte Weise das Ausbilden von Leiterbahnen
in Flächenmaterialien,
die eine lockere Faserstruktur wie ein Gewebe oder Fasergelege enthalten
oder keine zum Bedrucken geeignete Oberfläche aufweisen. Vorzugsweise
handelt es sich bei den leitfähigen
Fäden um
Kohlefäden,
da diese sehr kostengünstig
sind und einen geeigneten spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Flächenmaterial
auf Grundlage eines dünnen,
flächenartig
ausgedehnten Fasermaterialhalbzeugs bereitgestellt, das mit einem
Harz, wie z.B. Phenolharz, imprägniert
oder beschichtet wird. Das resultierende Faserbundmaterial mit Harzmatrix
verleiht der Faltwabenstruktur eine besonders große Stabilität. Gleichzeitig
wird ermöglicht,
den mechanische Zusammenhalt der im erwärmten Zustand als Scharniere
wirkenden Faltlinien zu erhöhen,
da sich zweckmäßiger Weise
Fasermaterial und Harz so wählen
lassen, dass lediglich die Harzmatrix erweicht, während das
Fasermaterial seine Zugfestigkeit unverändert beibehält.
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Vorzugsweise
erfolgt dabei das Ausbilden der elektrischen Leiterbahnen vor dem
Imprägnieren bzw.
Beschichten des Fasermaterialhalbzeugs. Dies hat den Vorteil, dass
die Leiterbahn im Innern der Harzmatrix zu liegen kommt, daher gut
geschützt
ist und das Flächenmaterial
im Bereich der Faltlinien nach beiden Seiten hin gleichmäßig erwärmen kann. Weiterhin
wird vorteilhaft ermöglicht,
z.B. bei Verwendung eines Papiers als Fasermaterial dessen besonders
leichte Bedruckbarkeit zu nützen
und so besonders kostengünstige
Druckverfahren wie z.B. Rotationsdruck anzuwenden.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung erfolgt zudem ein teilweises Vernetzen
des Harzes durch eine Wärmebehandlung
des imprägnierten bzw.
beschichteten Fasermaterialhalbzeugs, wodurch das Flächenmaterial
als duromerisches System in einem teilvernetzten Zustand bereitgestellt wird.
Durch das Vernetzen erhöht
sich die Stabilität des
Flächenmaterials
soweit, dass die beim Faltvorgang lokal nicht erwärmten Bereiche
sich zwischen den erweichten Faltlinien ohne mechanische Stützung z.B.
durch eine Form aufrichten können.
Gleichzeitig sorgt das Vernetzen dafür, dass das Harz an der Oberfläche des
Flächenmaterials
nicht mehr klebrig ist. Beide Effekte ermöglichen eine besonders einfache
und kostengünstige
Herstellung der Faltwabenstruktur.
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Dadurch,
dass hierbei das Vernetzen nur teilweise erfolgt, bleibt es andererseits
möglich,
das Flächenmaterial
als duromerisches System im teilvernetzten Zustand durch Erwärmen auf
eine Temperatur oberhalb einer Erweichungstemperatur wieder zu erweichen.
Stabilität
wie auch Erweichungstemperatur hängen
dabei vom Vernetzungsgrad ab, der gemäß den Erfordernissen des Herstellungsprozesses eingestellt
werden kann. Vorzugsweise erfolgt das teilweise Vernetzen des Harzes
bis zu einem Vernetzungsgrad von 50%-60%.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung wird die durch Faltung aus dem Flächenmaterial
entstandene Faltwabenstruktur einer zweiten Wärmebehandlung unterzogen, während derer
der Vernetzungsgrad des Harzes weiter erhöht wird. Vorzugsweise wird
dabei eine wesentlich vollständige
Vernetzung mit einem Vernetzungsgrad nahe 100 erreicht. Dies ist
vorteilhaft, da so eine maximale Stabilität des duromerischen Systems
erreicht wird.
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Während der
Wärmebehandlung
erhöht sich,
bei typischen duromerischen Systemen, neben dem Vernetzungsgrad
auch die das System charakterisierende Erweichungstemperatur. Vorzugsweise wird
bei der zweiten Wärmebehandlung
die Temperatur des gefalteten Flächenmaterials
stets unter der aktuellen Erweichungstemperatur des gefalteten Flächenmaterials
gehalten.
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Dadurch
wird verhindert, dass die Faltwabenstruktur an den Faltkanten oder
in anderen Bereichen erweicht, was ermöglicht, eine Entfaltung oder Deformierung
der Faltwabenstruktur während
der Wärmebehandlung
zu verhindern, ohne das eine mechanische Stützung der gefalteten Form erforderlich wäre. Dies
ist besonders vorteilhaft, da ein wesentlich vereinfachter Herstellungsprozess
ermöglicht wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
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Von
den Figuren zeigen:
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1A eine
perspektivische Schrägansicht eines
Beispiels einer Faltwabenstruktur für einen Kernverbund;
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1B eine
Querschnittsansicht eines Kernverbunds mit der Faltwabenstruktur
aus 1A;
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2 eine
Draufsicht auf ein faltbares Flächenmaterial
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, zur Herstellung der Faltwabenstruktur in 1A;
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3A eine
Querschnittsansicht eines Ausschnitts des Flächenmaterials aus 2;
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3B eine
Querschnittsansicht eines Ausschnitts eine s faltbaren Flächenmaterials
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung; und
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4 ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Faltwabenstruktur
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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In
den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1A zeigt
in perspektivischer Schrägansicht
ein Beispiel einer Faltwabenstruktur, wie sie bei der Herstellung
von Kernverbunden verwendet wird. Die gezeigte Faltwabenstruktur
weist Faltkanten 104, 110 auf, die bei der Faltung
eines ebenen Ausgangsmaterials entlang vorbestimmter Faltlinien
aus den Faltlinien hervorgehen. In der Darstellung an der Oberseite
der Faltwabenstruktur zu sehende, in Zickzackform verlaufende obere
Faltkanten 104 spannen im gefalteten Zustand eine imaginäre obere
Begrenzungsebene der Faltwabenstruktur auf, während entsprechend in Zickzackform
an der Unterseite der Faltwabenstruktur verlaufende untere Faltkanten 110 eine
zur oberen Begrenzungsebene parallele imaginäre untere Begrenzungsebene
aufspannen. Die Faltkanten von Faltwabenstrukturen für Kernverbunde
können
jedoch auch in anderer, prinzipiell beliebiger Weise gestaltete
Begrenzungsflächen
definieren, wie z.B. keilartig gegeneinander geneigte Ebenen, gekrümmte oder
unregelmäßig geformte
Flächen.
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1B zeigt
in Querschnittsansicht einen Kernverbund 102, der eine
Faltwabenstruktur 100 wie die in 1A gezeigte
enthält.
Die Faltwabenstruktur 100 ist zwischen einer oberen 106
und einer unteren 108 Deckschicht eingeschlossen. wobei
die oberen Faltkanten 104 an der oberen Deckschicht 106 und
die unteren Faltkanten 110 an der unteren Deckschicht befestigt
sind.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf ein faltbares Flächenmaterial 200,
das gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zur Herstellung einer Faltwabenstruktur wie der in 1A gezeigten
verwendet wird. Das Flächenmaterial
liegt als eine auf eine Rolle 204 gewickelte Bahn mit definierter
Breite w und undefinierter Länge
vor, was die Herstellung einer Faltwabenstruktur mit ebenfalls definierter
Breite und undefi nierter Länge
in einem kontinuierlichen Prozess ermöglicht. Alternativ verwendet
werden können
auch einzelne Bögen
des Flächenmaterials 200 mit
definierter Länge
und Breite, beispielsweise in einem diskontinuierlichen Herstellungsprozess
von Faltwabenstrukturen mit gleichfalls definierter Länge und
Breite.
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Auf
dem Flächenmaterial 200 zu
sehen ist ein Muster elektrischer Leiterbahnen 202, die
entlang vorbestimmter Faltlinien verlaufen, an denen beabsichtigt
ist, das Flächenmaterial
zur Bildung der Faltwabenstruktur zu falten.
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3A zeigt
eine Querschnittsansicht eines Ausschnitts des Flächenmaterials
aus 2, anhand derer Zusammensetzung und Struktur des
Flächenmaterials
erläutert
werden soll. Den Kern des Flächenmaterials 200 bildet
ein flächenartig
ausgedehntes Fasermaterial 304 wie z.B. ein Papier auf
Aramidfaserbasis. An einer Oberfläche des Papiers ist eine elektrisch
leitfähige
Substanz 300 wie z.B. eine Leitpaste aufgebracht, die die
hier im Querschnitt gezeigte Leiterbahn 202 bildet.
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Zur
Erhöhung
der Stabilität
ist das Papier mit einem Harz 308, wie z.B. Phenolharz
beschichtet oder getränkt,
so dass das Papier in eine Matrix aus Harz eingebettet ist. Durch
eine anschließende
Wärmebehandlung
befindet sich die Harzmatrix in einem teilweise vernetzten Zustand,
wodurch Stabilität
und Steifigkeit des Flächenmaterials
weiter erhöht
sind. Da die Vernetzung jedoch unvollständig ist, weist das Flächenmaterial
eine Erweichungstemperatur auf, d.h. es ist möglich, das Flächenmaterial
durch gezieltes Erwärmen
auf mindestens die Erweichungstemperatur wieder in einen weichen,
verformbaren Zustand zu bringen.
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3B zeigt
eine Querschnittsansicht eines Ausschnitts eines faltbaren Flächenmaterials
gemäß einer
weiteren, alternativen Ausführungsform
der Erfindung. Als Fasermaterial wird hier anstelle eines Papiers
ein Gelege oder Gewebe aus Fasern 306, z.B. Aramidfasern
oder Glasfasern verwendet, die in eine teilweise vernetzte Harzmatrix 308 eingebettet sind.
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Die
gezeigte Leiterbahn 202 ist hier durch eingelagerte, elektrisch
leitfähige
Fasern wie z.B. Kohlefasern 202 ausgeführt. Die unterschiedlichen Merkmale
der Ausführungsformen
von 3A und 3B können auch
anders kombiniert sein. Zum Beispiel können die Kohlefasern 302 auch
an der Oberfläche
des Fasermaterials liegen und/oder mit dem in 3A gezeigten
Papier gemeinsam verwendet werden.
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Faltwabenstruktur
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Das gezeigte Verfahren umfasst neun Schritte 400-414,
von denen die ersten fünf
Schritte 400-407 dem Bereitstellen 416 eines
Flächenmaterials
dienen, wie es z.B. in den 2 bis 3A gezeigt
und oben erläutert
wurde.
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Zum
Bereitstellen 416 des Flächenmaterials wird zunächst in
Schritt 400 ein dünnes,
flächenartig ausgedehntes
Fasermaterialhalbzeug bereitgestellt, das in der hier beispielhaft
beschriebenen Ausführungsform
als ein Aramidfaserpapier wie z.B. Kevlar®/N636
oder Kevlar®/N637
angenommen werden soll.
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Mit
den Schritten 402 und 404 werden an der Oberfläche des
Papiers elektrische Leiterbahnen derart ausgebildet, dass sie dem
Verlauf vorbestimmter Faltlinien folgen, an denen das Flächenmaterial zur
Bildung der Faltwabenstruktur gefaltet werden soll. Dazu wird zunächst in
Schritt 402 das Papier im Bereich der beabsichtigten Leiterbahnen
mit einer leitfähigen
Paste bedruckt. Geeignete Pasten werden z.B. bei der Fertigung gedruckter
Leiterplatten verwendet und enthalten üblicherweise eine Metallkomponente
und eine Binderkomponente. Das Aufdrucken kann durch Siebdruck,
Rotationsdruck und andere geeignete Verfahren erfolgen.
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Da
bei üblicherweise
verwendeten leitfähigen
Pasten ein Ein brand erforderlich ist, wird in Schritt 404 die
Leitpaste durch Erhitzen des bedruckten Fasermaterialhalbzeugs auf
die geforderte Einbrenntemperatur eingebrannt. Zweckmäßigerweise wird
die in Schritt 402 verwendete leitfähige Paste so gewählt, dass
die Einbrenntemperatur niedriger als die durch das Papier maximal
tolerierte Grenztemperatur liegt, z.B. niedriger als 250°C.
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In
Schritt 406 wird das Papier mit Phenolharz beschichtet,
was z.B. durch Eintauchen oder Bestreichen erfolgen kann. Hierdurch
erhöht
sich die Steifigkeit des Papiers. In Schritt 407 erfolgt
durch eine erste Wärmebehandlung
des beschichteten Papiers eine teilweise Vernetzung des Phenolharzes.
Hierdurch erhöht
sich die Steifigkeit des Papiers weiter. Gleichzeitig verliert die
mit Harz bedeckte Oberfläche des
Papiers ihre Klebrigkeit, was die Weiterverarbeitung erleichtert.
Die Dauer und Temperatur der Wärmebehandlung
wird so gewählt,
dass sich ein Vernetzungsgrad mit den gewünschten Eigenschaften ergibt
(z.B. 50%-60%), es gleichzeitig aber möglich bleibt, das Flächenmaterial
durch gezielte Erwärmung
auf oder über
seine Erweichungstemperatur wieder zu erweichen.
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Hiermit
ist das Bereitstellen 416 des Flächenmaterials abgeschlossen.
Die folgenden Schritte können
sich unmittelbar anschließen,
z.B. in Form eines kontinuierlichen Herstellungsprozesses. Andererseits
ist es möglich,
das Flächenmaterial
in der beschriebenen Weise an einem Ort herzustellen und zur Ausführung der
folgenden Schritte an einen anderen Ort zu bringen, z.B. als Stapel
von Einzelblättern
oder auch in Form aufgerollter Bahnen undefinierter Länge.
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In
Schritt 408 wird elektrischer Strom durch die Leiterbahnen
des Flächenmaterials
geleitet, so dass dieses sich in einem begrenzten Bereich an den und
um die Leiterbahnen erwärmt.
Zu diesem Zweck können
beispielsweise die Leiterbahnen am Rande des Papiers durch metallene
Bürsten,
Klammern oder Nadeln kontaktiert werden, die gegebenenfalls bei
im Innern des Flä chenmaterials
verlaufenden Leiterbahnen die äußere Schicht
des Papiers durchdringen. Stärke
und zeitlicher Verlauf des elektrischen Stroms werden zweckmäßigerweise
so gewählt, dass
sich in unmittelbarer Nähe
der Leiterbahnen eine definierte Erweichung des Flächenmaterials durch
Erwärmen
auf mindestens die Erweichungstemperatur ergibt.
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In
Schritt 410 wird eine Faltung des Flächenmaterials z.B. durch Einwirkung
seitlicher Kräfte
eingeleitet. Da die Temperatur des Flächenmaterials in den flächenartigen
Bereichen zwischen den Leiterbahnen unterhalb der Erweichungstemperatur
liegt, verbleibt das Flächenmaterial
in diesen Bereichen steif, während
es in den linienartigen Bereichen um die Leiterbahnen erweicht ist.
Dadurch wirken die Bereiche um die Leiterbahnen wie Scharniere,
so dass die Faltgeometrie vorgegeben ist und das Flächenmaterial
sich bei entsprechender Führung
leicht in die Faltwabenstruktur falten lässt.
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In
Schritt 412 wird der elektrische Strom ausgeschaltet, während die
Faltwabenstruktur durch eine geeignete Führung in der gefalteten Form
gehalten wird. In Folge kühlen
sich die Bereiche um die Leiterbahnen auf eine Temperatur unterhalb
der Erweichungstemperatur ab. Damit verlieren die Bereiche um die
Leiterbahnen ihre Scharnierwirkung und stabilisieren die Faltwabe
soweit, dass die Führung entfernt
werden kann.
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In
Schritt 414 wird die auf diese Weise stabilisierte Faltwabenstruktur
insgesamt einer zweiten Wärmebehandlung
unterzogen, z.B. durch Einbringen in einen Ofen. Während der
Wärmebehandlung wird
die Temperatur stets unterhalb der Erweichungstemperatur des Materials
der Faltwabenstruktur gehalten, um zu vermeiden, dass die Faltwabenstruktur
erweicht und sich in Abwesenheit einer Führung wieder entfaltet. Infolge
der Wärmebehandlung vernetzt
sich die Phenolharzmatrix der Faltwabenstruktur allmählich, wodurch
gleichzeitig die Erweichungstemperatur kontinuierlich ansteigt.
Um die Wärmebehandlung
daher möglichst
schnell abzuschließen,
ist es daher zweckmäßig, die
Temperatur im Ofen stets knapp unterhalb der Erweichungstemperatur
zu belassen und mit dieser kontinuierlich zu erhöhen. Dies kann z.B. in einem
Tunnelofen mit einem zum Ausgang hin ansteigenden Temperaturprofil
geschehen, durch den die Faltwabenstruktur geführt wird.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige
Weise modifizierbar.
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Beispielsweise
ist es möglich,
Leiterbahnen der beschriebenen Art auf thermoplastischen Materialien
vorzusehen, wobei die thermoplastischen Materialien durch Abkühlung der
lokal erwärmten
Bereiche stabilisiert sind.
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Auch
können
andere Verbundmaterialien einschließlich kohlefaserverstärkter Kunststoffe
verwendet werden. Leiterbahnen können
bei entsprechender Isolation auch in oder auf elektrisch leitfähigen Flächenmaterialien
ausgebildet werden.
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Die
lokale Erwärmung
entlang der Faltlinien kann durch andere Mittel bewirkt werden,
wie z.B. eine Bestrahlung mit Laserlicht, oder einen Berührungskontakt
mit einer in einem entsprechenden Muster inhomogen erwärmten Kontaktfläche, z.B.
einer Folie oder Walze, in die elektrische Leiterbahnen eingelassen
sind.
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- 100
- Faltwabenstruktur
- 102
- Kernverbund
- 104
- Obere
Faltkanten
- 106
- Obere
Decklage
- 108
- Untere
Decklage
- 110
- Untere
Faltkanten
- 200
- Flächenmaterial
- 202
- Elektrische
Leiterbahnen
- 204
- Rolle
- 300
- Elektrisch
leitfähige
Substanz (Leitpaste)
- 302
- Elektrisch
leitfähige
Fäden (Kohlefäden)
- 304
- Papier
- 306
- Fasergelege
- 308
- Harz
- 400
- Bereitstellen
eines Fasermaterialhalbzeugs
- 402
- Ausbilden
elektrischer Leiterbahnen
- 406
- Imprägnieren
bzw. Beschichten
- 407
- Erste
Wärmebehandlung,
zum teilweisen Vernetzen
- 408
- Lokales
Erwärmen
- 410
- Falten
- 412
- Abkühlen
- 414
- Zweite
Wärmebehandlung,
zum vollständigen
Vernetzen
- 416
- Bereitstellen
eines Flächenmaterials