DE102011009868A1

DE102011009868A1 - Zellulare Kernschicht für Leichtbauplatten

Info

Publication number: DE102011009868A1
Application number: DE102011009868A
Authority: DE
Inventors: Gunter Tannhäuser
Original assignee: Genima Innovations Marketing GmbH
Current assignee: Genima Innovations Marketing GmbH
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2031-02-01
Also published as: DE102011009868B4

Abstract

Für die Kernschicht von Leichtbauplatten wird eine Struktur vorgeschlagen, die aus zwei miteinander verbundenen Elementen – vorzugsweise Folien oder Blechen – besteht, in die zueinander kongruente oder nahezu kongruente Kegel- oder Pyramidenstümpfe so ausgeformt sind, dass sich diese an berühren und dort miteinander verbunden sind. Die Struktur weist bei geringem Gewicht hohe innere Steife auf und besteht aus geschlossenen Kammern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zellulare Struktur für Kerne von Leichtbauplatten.
Leichtbaupatten werden zumeist als Sandwichstrukturen ausgeführt und bestehen daher aus einem leichten Kern und zug- sowie stauchfesten Deckschichten.
Hohe Steife und Tragfähigkeit werden dabei durch die geometrischen Verhältnisse bestimmt: So lange die Kernschicht die beiden Deckschichten auf fester Distanz halten kann, muss bei einer möglichen Durchbiegung die der Last abgewandte Seite gedehnt und die der Last zugewandte Seite gestaucht werden.
Hat man stauch- und zugfeste Deckschichten, was mit vergleichsweise geringem Materialaufwand möglich ist, bleibt die Platte also so lange steif, wie sich die Kernschicht nicht verformt.
Als Kernstrukturen dafür sind hochkant aufgebaute Waben- oder Röhrchenstrukturen verbreitet, neben Hartschäumen, die aber nicht duktil sein dürfen und daher meist schwerer sind.
Ein Nachteil von Waben- und Röhrchenstrukturen ist jedoch die kleine Fläche, die zur Verbindung mit den Deckschichten zur Verfügung steht und ihre geringe Schubfestigkeit ohne feste Verklebung. Dies wurde bereits durch die Entwicklung von Kernen mit Doppelpyramiden-Struktur nach DE 10 2008 007 5167 bzw. PCT/DE2009/000143 überwunden.
Es besteht aber das Problem, dass die Kernschichten derartiger Strukturen in der Querrichtung durchlässig sind. Das macht sie für Anwendungen, die auch bei einseitig beschädigten Deckschichten gasdicht bleiben oder kein Wasser aufnehmen sollen, wie z. B. Bootsrümpfe oder Behälter, ungeeignet.
Auch ist die Tragfähigkeit all derartiger Strukturen bei knickender Belastung dann an der Grenze, wenn sich die distanzgebenden Elemente selbst verformen. Dies kann zwar durch höhere Wandstärke – durch dickere Folien oder Bleche, oder geringeres Tiefziehverhältnis bei der Ausformung – vermieden werden, bedeutet aber höheren Materialeinsatz und größeres Gewicht.
Um diese Nachteile zu überwinden, wird eine Kernstruktur vorgeschlagen, bei der zwei Bleche, Blätter oder Folien mit darin ausgeformten Pyramiden- oder Kegelstümpfen so ineinandergefügt sind, dass die zwischen jeweils benachbarten ”hängenden” und ”stehenden” Ausformungen sich berührenden Randzonen form- und materialschlüssig miteinander verbunden sind.
So sind also z. B. die Kanten der ”hängenden” und die der sie umstehenden ”stehenden” Pyramiden, oder die gemeinsamen Tangenten ”hängender” und der sie umstehender ”stehender” gerader Kegel miteinander verschweißt, wie dies vor allem bei thermoplastischer Ausformung und gleichzeitigen Verschweißung zweier Folien im sog. Twinsheet-Verfahren möglich ist.
Daneben ist es natürlich möglich, wenn auch schwieriger, diese Kanten-Vereinigung durch Reibschweißen oder ersatzweise durch Verkleben einzeln ausgeformter Flächenelemente, wie etwa solcher aus Blech oder Faserzement, herzustellen.
Zwar sind Kernstrukturen bekannt, bei denen entsprechende Ausformungen ineinander rasten, oder durch Schweißpunkte an den Pyramiden-Abschnitten mit nicht ausgeformten Partien der Gegenbleche oder -Folien verbunden sind. Ohne zusätzlichen Aufwand weisen diese aber keine geschlossenen, dichten Zellen auf und erfordern für vergleichbare Steife zudem höhere Wandstärken – sie sind daher erheblich schwerer.
Denn bei der erfindungsgemäßen Struktur wird wesentlich höhere Steife und insbesondere Kickbelastbarkeit dadurch erzielt, dass – neben der Verrastung oder Verbindung der Pyramiden- oder Kegelstümpfe mit der jeweils gegenüberliegenden Fläche – die Kanten der ausgeformten oberen und unteren Strukturelemente durchgehend miteinander verbunden sind.
Dies kann auch das Problem der Schrauben- und Nagelhaltung in derartigen Strukturen verbessern, weil ein senkrecht eindringendes Befestigungselement ausreichender Länge neben der Deckschicht zwei Materialschichten des Kernes – und zwar fast immer schräg – durchdringt.
Ferner ist es auch bei beliebig verlaufenden Schnitten durch die Struktur nicht möglich, auf tiefgehende Leerstellen zu treffen, die ein Befestigen von Kanten an der Struktur dadurch erschweren, dass ein Kleberauftrag in die Tiefe der Struktur wegsacken kann.
Die Erfindung wird in den anliegenden Zeichnungen 1 und 2 näher dargestellt:
1 zeigt die Ausformung von nach oben stehenden Pyramidenstümpfen 1 bis 9 (gerastert) aus der Grundfolie 10, während exemplarisch vier von der oberen Folie 11 nach unten ausgeformte Pyramidenstümpfe 12 bis 15 so in den unteren Pyramidenstumpfen 1 bis 9 (liniert) fluchten, dass sich im Twinsheet-Verfahren neben verschweißender Pyramidenabschnitten z. B. 16 und 17, auch verschweißende gemeinsame Kanten, z. B. 18 bis 20 ergeben.
2 zeigt, wie sich bei Durchschneiden in beliebiger Richtung (die Schnittlinie 21 ist möglichst ungünstig gewählt) immer Schnittkanten angeschnittener Flächen, z. B. 22 bis 25, ergeben, die eine druckfeste Verbindung mit entlang der Schnittfläche aufzubringenden Abschluss kanten (nicht dargestellt) ermöglichen.
3 zeigt eine Ausführung mit geraden Kegelstümpfen, z. B. 26 und 27. Sie hat den Vorteil möglicher höherer Fertigungstoleranzen, weil hier nicht wie bei im Querschnitt rechteckigen oder sternförmigen Pyramiden deren Kanten genau zueinander fluchten müssen, sondern beim Ineinanderfügen zwangsweise Berührtangenten (z. B. 28, 29) entstehen und somit ein leichter Versatz der Elemente weniger stört. Hier nicht ausgeführt ist die – ebenfalls mögliche – Kombination von Kegel- und Pyramidenabschitten auf einer oder zwischen zwei Folien.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1020080075167 [0006]
DE 2009/000143 [0006]

Claims

Zellulare Kernschicht für Leichtbauplatten, die aus zwei Folien, Blättern oder Blechen mit ausgeformten, kongruenten Kegel- oder Pyramidengeometrien aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine identische Neigung der Seitenflächen dieser Kegel- oder Pyramidenformen gemeinsame Berührkanten ermöglicht und diese jeweils zwischen den stehenden und hängenden Kegel- oder Pyramiden durchgehend miteinander verbunden sind.
Zelluläre Kernstruktur für Leichtbauplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeformten Elemente Kegel- oder Pyramidenabschnitte aufweist, deren Abschnittsflächen mit der gegenüber liegenden Strukturelement, dort aber mit den nicht-ausgeformten Bereichen zwischen den Ausformungen, verbunden sind.
Zelluläre Kernstruktur für Leichtbauplatten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur aus tiefgezogenen oder kaltgeschlagenen metallischen Blechen ausgeführt ist.
Zelluläre Kernstruktur für Leichtbauplatten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bleche durch Reibschweißen miteinander verbunden sind.
Zelluläre Kernstruktur für Leichtbauplatten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Bleche durch Kleben miteinander verbunden sind.
Zelluläre Kernstruktur für Leichtbauplatten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegel- oder Pyramidenförmigen Elemente aus zwei Blättern von Faserkunststoff- oder Faserzement geformt sind.
Zelluläre Kernstruktur für Leichtbauplatten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente durch zementartige Bindemittel, Klebe- oder Laminierharze miteinander verbunden sind.
Zelluläre Kernstruktur für Leichtbauplatten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur aus zwei tiefgezogenen thermoplastischen Kunststoff-Folien hergestellt ist.
Zelluläre Kernstruktur für Leichtbauplatten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeformten Folien durch Reibschweissen miteinander verbunden sind.
Zelluläre Kernstruktur für Leichtbauplatten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeformten Folien durch Kleben miteinander verbunden sind.
Zelluläre Kernstruktur für Leichtbauplatten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass thermoplastische Folien im Twinsheet-Verfahren ausgeformt und im gleichen Arbeitsgang miteinander veschweißt sind.