DE102017108601A1 - Verfahren zum Herstellen einer Bootsrumpfwandung aus einem Faserverbund-Sandwichbauteil - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Bootsrumpfwandung aus einem Faserverbund-Sandwichbauteil Download PDF

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Abstract

Zur Herstellung einer aus einem Faserverbund-Sandwichbauteil (2) bestehenden Bootsrumpfwandung, wird vorgeschlagen, mehrere jeweilige zur Ausbildung der Bootsrumpfwandung geeignet geformte Formkörpern (4) aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaum mit einem Faserverbund-Material (6) zu umhüllen, in dem die Fasern zumindest bidirektional ausgerichtet sind, die umhüllten Formkörper (4) in einem Vakuum-Injektions-Aufbau auf einer unteren Deckschicht (8) aus einem Faserverbund-Material (6) nebeneinander zu legen, eine obere Deckschicht (8) aus einem Faserverbund-Material (6) aufzulegen und den Vakuum-Injektions-Aufbau abzudichten, ein Matrixmaterials (12) in dem Vakuum-Injektions-Aufbau einzuleiten und zu verteilen, bis das Faserverbund-Material (6) vollständig mit dem Matrixmaterial (12) durchtränkt ist, das Matrixmaterial (12) im Vakuum-Injektions-Aufbau auszuhärten, und das fertige Faserverbund-Sandwichbauteil aus dem Vakuum-Injektions-Aufbau zu entnehmen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer aus einem Faserverbund-Sandwichbauteil bestehenden Bootsrumpfwandung.
  • Sandwichkonstruktionen bestehen regelmäßig aus einem Kunststoffkern und zwei Deckschichten, die auf den Außenseiten des Kunststoffkerns angebracht sind. Eine beispielhafte Sandwichkonstruktion ist beispielsweise in der Schrift DE 10 2014 206 639 A1 offenbart. Durch den Verbund der Deckschichten mit dem schubsteifen Kern ergibt sich für das Sandwichpaneel eine hohe Tragfähigkeit und eine große Steifigkeit bei gleichzeitig einem vergleichsweise geringen Gewicht. Derartige Sandwichkonstruktionen sind deshalb ideal zur Herstellung von Bootsrumpfwandungen geeignet.
  • Die Deckschichten können aus einem Faserverbund-Material hergestellt sein. Das ist beispielsweise aus der Schrift DE 10 2014 222 560 A1 bekannt. Als Faserwerkstoffe für das Faserverbund-Material werden beispielsweise Glasfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern oder auch Naturfasern verwendet. Die Fasern geben dem Faserverbund-Material die notwendige Festigkeit. Neben der Zugfestigkeit schaffen die Fasern in Grenzen auch eine Biegefestigkeit gegen eine Druckbelastung. Die Fasern werden durch ein Matrixmaterial in ihrer Position gehalten und geschützt. Das Matrixmaterial überträgt und verteilt auch Spannungen zwischen den Fasern. Als Matrixmaterial kommen verschiedene Harzsysteme, wie beispielsweise Polyester-, Vinylester-, Epoxid-, BMI- oder Phenol-Harze, in Betracht.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, derartige Sandwichkonstruktionen mit einem Faserverbund-Material in einem Vakuum-Infusions-Aufbau herzustellen. Bei diesem Verfahren wird das trockene Fasermaterial - beispielsweise Rovings, Matten, Gelege, Gewebe und dergleichen - in eine mit Trennmittel beschichtete Form eingelegt. Darüber werden ein Trenngewebe sowie ein Verteilermedium gelegt, das das gleichmäßige Fließen des Harzes erleichtern soll. Die im Vakuum-Infusions-Aufbau befindliche Luft kann beispielsweise über eine flächige oder um einen Absaugschlauch gelegte Membran, die gasdurchlässig, aber matrixmaterialdicht ist, evakuiert werden. Mittels Vakuum-Abdichtband wird die Folie gegen die Form abgedichtet und das Bauteil anschließend mit Hilfe einer Vakuumpumpe evakuiert. Der Luftdruck presst die eingelegten Teile zusammen und fixiert sie. Das temperierte flüssige Harz wird durch das angelegte Vakuum in das Fasermaterial gesaugt. Um zu verhindern, dass überschüssiges Harz nach dem Passieren der Fasern in die Vakuumpumpe gerät, wird vor der Pumpe eine Harzbremse und/oder Harzfalle montiert. Nachdem die Fasern vollständig getränkt sind, wird die Harzzufuhr unterbunden. Der getränkte Faserverbundkörper kann nach dem Aushärten entformt werden. Die Aushärtezeiten sind abhängig vom gewählten Matrix-Werkstoff und der Temperatur. Vorteil dieses Verfahrens ist die gleichmäßige und fast blasenfreie Tränkung der Fasern und somit die hohe Qualität der produzierten Bauteile sowie die Reproduzierbarkeit.
  • Die mechanische Belastbarkeit von Sandwichkonstruktionen kann erhöht werden, indem die Deckschichten durch Stege miteinander verbunden sind. Stege aus einem Faserverbund-Material können zwischen die Formkörper eingelegt werden, die die Kunststoffkerne bilden. Allerdings ergeben sich Schwachstellen im Bereich der Verbindungen des Fasermaterials der Stege mit dem Fasermaterial der Deckschichten, wenn die Fasern nur über das Matrixmaterial und nur im direkten Stoßbereich miteinander verbunden sind.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Faserverbund-Sandwichbauteile herzustellen, die bei möglichst niedrigem Herstellungsaufwand eine erhöhte mechanische Belastbarkeit aufweisen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:
    1. 1. Umhüllen von mehreren jeweiligen zur Ausbildung der Bootsrumpfwandung geeignet geformten Formkörpern aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaum mit einem Faserverbund-Material, in dem die Fasern zumindest bidirektional ausgerichtet sind,
    2. 2. Nebeneinanderlegen der umhüllten Formkörper in einem Vakuum-Injektions-Aufbau auf einer unteren Deckschicht aus einem Faserverbund-Material, Auflegen einer oberen Deckschicht aus einem Faserverbund-Material und Abdichten des Vakuum-Injektions-Aufbaus,
    3. 3. Einleiten und Verteilen eines Matrixmaterials in dem Vakuum-Injektions-Aufbau, bis das Faserverbund-Material vollständig mit dem Matrixmaterial durchtränkt ist,
    4. 4. Aushärten des Matrixmaterials im Vakuum-Injektions-Aufbau, und
    5. 5. Entnehmen des fertigen Faserverbund-Sandwichbauteils aus dem Vakuum-Injektions-Aufbau.
  • Erfindungsgemäß wird der Kunststoffkern des Faserverbund-Sandwichbauteils aus mehreren Formkörpern zusammengesetzt, deren jeweilige Teilung, Form und Maße so gestaltet sind, dass sich nach dem Aneinanderlegen aller Formkörper annähernd die Form und das Maß der Bootsrumpfwandung ergibt, die hergestellt werden soll. Die Formkörper sind beim Zusammenlegen an den Stellen mit dem zumindest bidirektional geflochtenen Faserverbund-Material in der erforderlichen Materialstärke und Faserausrichtung umhüllt, an denen das Faserverbund-Material später im fertigen Bauteil für die in Voraus berechnete Soll-Steifigkeit benötigt wird. Das ist insbesondere im Bereich der Deckschichten und der Stege der Fall. Sie können aber auch stirnseitig mit dem Faserverbund-Material bedeckt sein. Die Formkörper werden dazu vor dem Zusammenlegen mit dem zumindest bidirektional geflochtenen Faserverbund-Material umhüllt.
  • Die Umhüllung der Formkörper kann beispielsweise erfolgen, indem diese direkt mit entsprechenden Fasern umflochten werden. Es ist aber auch möglich, ein vorher erstelltes Geflecht oder Gewirk eines Faserverbund-Materials in passenden Abmessungen auf die Oberfläche des Formkörpers aufzulegen und dort so zu befestigen, dass es dort bis zur Herstellung des fertigen Bauteils in der gewünschten Lage verbleibt. Dazu kann das Faserverbund-Bauteil auf den Formkörper beispielsweise geklemmt oder geklebt werden. Das Faserverbund-Material muss einen Formkörper nicht genau um 360° umfassen, sondern kann ihn auch in einem geringeren Maß oder bereichsweise oder vollständig mehrlagig umhüllen. So können im Kantenbereich auch separate Verstärkungsstreifen aufgelegt werden.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Umhüllung eines Formkörpers in zumindest einer Lage in einem Übergangsbereich vom Bereich der Deckschicht bis in den Bereich eines Stegs reicht, um darüber eine gute Kraftübertragung aus der Deckschicht in den Steg zu ermöglichen. Indem die Fasern des Faserverbund-Materials aus dem Steg nicht nur auf der Fläche der Fasern des Faserverbund-Materials der Deckschicht stehen, sondern das Material des Faserverbund-Materials aus der Umhüllung zumindest bereichsweise auf dem Faserverbund-Material der Deckschicht und des Steges auf- und anliegen und dabei einwirkende Kräfte um eine Kante eines Formköpers herumführen können, wird die Festigkeit des fertigen Bauteils insgesamt deutlich erhöht.
  • Die Formkörper können in einem Vorfertigungsprozess entsprechend ihrer jeweiligen Sollform geformt und mit dem Faserverbund-Material umhüllt werden. Dadurch kann die Anordnung der Formkörper im Vakuum-Injektions-Aufbau beschleunigt und die Zeit bis zum Beginn des Injektionsprozesses erheblich verkürzt werden. Im Vorfertigungsprozess ist es leichter, die Faserverbund-Materialien in einer gewünschten räumlichen Anordnung zu positionieren, dies zu kontrollieren und dadurch die Bauteilqualität zu steigern. Die Fasern der Faserverbund-Materialien können in einer genauen Ausrichtung und Lage an dem Formkörper angebracht werden.
  • Beim Nebeneinanderlegen der mit dem Faserverbund-Material umhüllten Formkörper kommen im Bereich der Stege jeweilig benachbarte Lagen der Faserverbund-Materialien aneinander zu liegen. Die Stege werden also durch die benachbart zueinander zu liegen kommenden Formkörper definiert. Das Faserverbund-Material, mit dem die Formkörper im benachbarten Bereich umhüllt sind, bildet die Faserverstärkung der Stege. Wenn beide benachbarten Formkörper in diesem Bereich mit Faserverbund-Material umhüllt sind, bilden die benachbarten Lagen der Faserverbund-Materialien nach dem Fluten dieses Steges mit Matrixmaterial einen gemeinsamen Steg. In diesem Steg sind die Lagen des Faserverbund-Materials durch das benachbarte Material des Formkörpers spielfrei abgestützt, da der gesamte Hohlraum zwischen den Formkörpern nach dem Fluten mit Matrixmaterial vollständig ausgefüllt ist. Genauso sind auch die Lagen des den Formkörper umhüllenden Faserverbund-Materials, das sich im Bereich einer Deckschicht befindet, über das Matrixmaterial gut mit dem Faserverbund-Material verbunden, das als Deckschicht in dem Vakuum-Injektions-Aufbau auf die Formkörper auf- oder untergelegt ist. Auch hier ist das einen Formkörper umhüllende Faserverbund-Material über das in den Vakuum-Injektions-Aufbau eingeflossene Matrixmaterial spielfrei abgestützt. Durch die vor dem Aneinanderlegen mit dem Faserverbund-Material umhüllten Formkörper genügt es also, die Formkörper aneinanderzulegen, um dadurch im Bereich der Deckschichten und der Stege genau die Mengen an Faserverbund-Material maßgenau zu positionieren, wie es für das fertige Faserverbund-Bauteil erwünscht ist. Durch die Formkörper ist die Lage und Form der Stege genau definiert, die Stege können im Laminat bei der Herstellung nicht ausbeulen.
  • Die Anzahl, der Verlauf, die Dicke und Ausrichtung der durch die Formen der Formkörper vorgegebenen Stege richtet sich nach den statischen Anforderungen an das fertige Bauteil. Die Eigenschaften des Verbundes können über die Winkel der Stege sowie deren Dicke und die Ausrichtung der darin positionierten Fasern bestimmt werden. Auch können statt eines Steges mit großem Querschnitt mehrere enger beieinander liegende Stege mit kleinerem Querschnitt gewählt werden, um die punktuelle Druckfestigkeit zu erhöhen. Gleiches gilt für das Material, die Menge, Orientierung und Dicke der Fasern in dem Faserverbund-Material. Die Formkörper können genau so geformt und geteilt werden, dass sich über die Stege und deren Anbindung an die Deckschichten eine vorher berechnete Soll-Festigkeit des fertigen Bauteils einstellt. Die Formkörper können beispielsweise als gerade oder gekrümmt verlaufende Profile ausgestaltet sein, die einen dreieckigen Querschnitt, eine Trapez-Querschnittsform oder rechteckige oder quadratische Querschnittsformen aufweisen, die aneinander gelegt eine annähernd glatte oder als Schiffrumpf geeignet gekrümmte Flächenform ausbilden. Die Formkörper können auch so geformt werden, dass sich eine Faserverbund-Materialschicht leicht auf die Oberfläche der Formkörper aufbringen lässt. Eine zumindest bidirektionale Ausrichtung der Fasern ist vorteilhaft, um auf das Bauteil einwirkende Kräfte in zumindest zwei unterschiedliche Richtungen abzuleiten. Es ist aber auch möglich, die Fasern je nach Bereich in mehr als zwei Richtungen auszurichten, um dadurch die Festigkeit zusätzlich zu erhöhen.
  • Erfindungsgemäß ist der Kunststoffkern des Faserverbund-Sandwichbauteils aus einem extrudierten Polystyrol-Hartschaum gebildet. Dieser Werkstoff wurde bisher in der Fachwelt als ungeeignet angesehen, um in Faserverbund-Sandwichbauteilen verwendet zu werden. Im Bootsrumpfbau ist der Werkstoff jedoch vorteilhaft, weil die Zellen des extrudierten Polystyrol-Hartschaums geschlossen und feinporig sind, so dass sie bei der Herstellung des Faserverbund-Bauteils wenig Harz aufnehmen. Das senkt die Kosten und das Gewicht des fertigen Bauteils. Bei einer Beschädigung der Außenwand des Rumpfes nimmt das extrudierte Polystyrol auch kaum Wasser auf, weil die Poren geschlossen sind. Extrudiertes Polystyrol hat eine Wasseraufnahme von < 0,7 %, bei höheren Dichten sogar < 0,3 %. Das Material ist deshalb schadenstoleranter. Da extrudiertes Polystyrol verrottungsfrei ist, kann bei leichten Beschädigungen des Rumpfes Wasser den Kern des Bauteils nicht beschädigen. Zwar ist extrudiertes Polystyrol wenig wärmebeständig, die beschränkte Verwendbarkeit bis zu 70°C ist im Bootsrumpfbau aber unkritisch. Die UV-Empfindlichkeit ist bei der Einbettung der Formkörper in das Faserverbund-Material ebenfalls zu vernachlässigen. Der extrudierte Polystyrol-Hartschaum kann auch sehr leicht in beliebige Formen gebracht werden. Die dreidimensionale Ausformung der Formkörper kann auch mittels digital und automatisiert gesteuerter Werkzeuge erfolgen, wodurch die Fertigungsqualität erhöht und die Maßgenauigkeit der einzelnen Formkörper verbessert wird.
  • Wegen des vergleichsweise geringen Gewichts ergibt sich aus dem leichten Werkstoff ein hoher Auftrieb. Bei der Verwendung eines Epoxidharzes als Matrixmaterial unterliegt die Wandung des Bootsrumpfes auch keinem Osmoserisiko. Der extrudierte Polystyrol-Hartschaum hat im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffkern-Materialien zwar ein niedrigeres Schubmodul, das kann aber durch die mit dem Faserverbund-Material verstärkten Stege wieder ausgeglichen werden. Das Schubmodul eines extrudierten Polystyrol-Hartschaums in einer Qualität mit 45 kg/m3 liegt beispielsweise bei ca. 18 N/mm2, ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff hat ein Schubmodul von ca. 15.000 N/mm2. So kann in der Kombination der aus einem extrudierten Polystyrol-Hartschaum hergestellten Formkörper mit den faserverstärkten Stegen auf die Fläche ein Schubmodul eines deutlich dichteren Kunststoffschaumes erreicht werden bei einem gleichzeitig geringeren Gewicht.
  • Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Verwendung von Formkörpern aus einem extrudierten Polystyrol ergibt, ist in dem elastischen Verhalten bei einer Überlastung der Bootsrumpfwandung zu sehen. Das extrudierte Polystyrol verfügt über eine vergleichsweise hohe Druckfestigkeit und stützt deshalb das Faserverbund-Material im fertigen Bauteil ideal ab. Es schert unter einer Überlast nicht vom Faserverbund-Material ab, sondern reagiert elastisch. Wenn sich das Faserverbund-Material lastbedingt bewegt und zu versagen beginnt, wird es vom Material der Formkörper zusätzlich abgestützt. Es kommt beim extrudierten Polystyrol also nicht zu einem abrupten Schubversagen im Kern, wie es bei anderen Kernmaterialien auftritt, sondern die Kombination des Faserverbund-Materials mit den Formkörpern aus einem extrudierten Polystyrol versagt weich in zwei Stufen, nämlich zuerst dem Faserverbund-Material und dann dem Material der Formkörper aus dem extrudierten Polystyrol. Das erfindungsgemäß hergestellte Bauteil macht nach dem Versagen der Stege aus dem Faserverbund-Material also noch eine sehr hohe Verformung bis zum Schubversagen des extrudierten Polystyrols mit.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Formkörper vor der Umhüllung mit dem Faserverbund-Material schmelzend in ihre Form geschnitten worden. Dabei kann beispielsweise eine Thermosäge verwendet werden, die mit einem heißen Metalldraht den extrudierten Polystyrol-Hartschaum, aus dem die Formkörper hergestellt sind, im Kontaktbereich zum Schmelzen bringt. Beim schmelzenden Abteilen von Stücken eines Formkörpers werden die Zellwände der im Schnittbereich befindlichen Poren verschmolzen. Daraus ergibt sich eine höhere Druckfestigkeit des Materials im Schneidebereich gegenüber einem mechanischen Schnitt. Zudem verbessert sich die Anbindung des Matrixmaterials an die Oberfläche des Formkörpers.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Formkörper auf ihrer Oberfläche Ausnehmungen auf, die als Fließhilfe für das Matrixmaterial dienen. Bei einer planen Anlage des Faserverbund-Materials auf der Oberfläche eines Formkörpers kann sich das Matrixmaterial innerhalb der Hohlräume des Vakuum-Injektions-Aufbaus daran entlang nur langsam und zähfließend verteilen. Um das Einsickern des Matrixmaterials in die Hohlräume zu beschleunigen, können die Ausnehmungen als Kanäle dienen, durch die sich das Matrixmaterial schneller innerhalb des Vakuum-Injektions-Aufbaus verteilen kann. Durch die Ausnehmungen kann insbesondere sichergestellt werden, dass das Matrixmaterial auch in sonst schwer zugängliche Bereiche, wie beispielsweise die von Stegen, sickert, in denen sonst ein vollständiges Eindringen nicht sichergestellt wäre.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden in die Hohlräume des Vakuum-Injektions-Aufbaus Fließhilfen eingesetzt. Die Fließhilfen können insbesondere als interlaminare Fließhilfen eingesetzt werden. Durch die Fließhilfen verbessert und beschleunigt sich die Verteilung des Matrixmaterials. Blindstellen, in die kein Matrixmaterial eingedrungen sein könnte, werden auf diese Weise minimiert.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Formkörper Hohlkanäle auf, die einen Oberflächenabschnitt des Formkörpers mit einem anderen Oberflächenabschnitt verbinden. Die Hohlkanäle dienen wie die vorstehend beschriebenen Ausnehmungen dazu, die Verteilung des Matrixmaterials innerhalb des Vakuum-Injektions-Aufbaus zu beschleunigen und eine gleichmäßige Auffüllung aller Hohlräume in dem Vakuum-Injektions-Aufbau mit dem Matrixmaterial sicherzustellen. Die Hohlkanäle werden bevorzugt so in dem Formkörper angelegt, dass sich eine erste Öffnung des Hohlkanals in einem Bereich des Formkörpers befindet, den die Fließfront des in den Vakuum-Injektions-Aufbau einströmenden Matrixmaterials früher erreicht als den Bereich der zweiten oder einer weiteren Öffnung des Hohlkanals.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein freies Ende einer Lage eines Faserverbund-Materials in eine Vertiefung in der Oberfläche eines Formkörpers eingesteckt. Bei der Vertiefung kann es sich beispielsweise um einen in die Oberfläche eingebrachten Schlitz handeln, in den das freie Ende eingesteckt worden ist, um es dort in seiner Lage zu fixieren und um dadurch die Umhüllung des Formkörpers zu erleichtern. Bei der Vertiefung kann es sich allerdings auch um eine flächige Vertiefung handeln, die beispielsweise dazu dient, eine Doppellagigkeit des Faserverbund-Materials im Bereich der flächigen Vertiefung auszugleichen, so dass sich trotz der in diesem Bereich doppellagigen Umhüllung des Formteils eine plane Oberfläche ergibt, beispielsweise im Bereich einer Deckschicht.
  • Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung jeweils für sich, aber auch in beliebigen Kombinationen untereinander mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs kombiniert werden können, soweit dem keine technisch zwingenden Hindernisse entgegen stehen.
  • Weitere Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen entnehmen.
  • Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
    • 1: eine Querschnittsansicht durch ein fertiges Faserverbund-Sandwichbauteil.
  • In 1 ist eine Querschnittsansicht durch ein fertiges Faserverbund-Sandwichbauteil 2 gezeigt. In der Querschnittsansicht ist gut erkennbar, dass das Faserverbund-Sandwichbauteil 2 eine Anzahl von nebeneinander liegenden Formkörper 4 aufweist, die so nebeneinander angeordnet sind, dass sie einen Abschnitt einer Wandung insbesondere für einen Bootsrumpf bilden. Im Ausführungsbeispiel haben die Formkörper 4 eine Trapezform in der Querschnittsansicht, es können aber auch beliebig andere Querschnittsformen gewählt werden. Im Ausführungsbeispiel haben die Formkörper 4 auch alle dieselbe Querschnittsform, natürlich können davon abweichend auch Formkörper 4 verwendet werden, die unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen und nebeneinander angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel sind die Formkörper 4 gegeneinander geschachtelt angeordnet, damit die Stege 10 in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind, um dadurch das Faserverbund-Sandwichbauteil 2 insgesamt belastbarer zu machen.
  • Jeder Formkörper 4 ist mit einem Faserverbund-Material 6 umhüllt. Umfangseitig ist dadurch jeder Formkörper 4 vollflächig mit dem Faserverbund-Material 6 abgedeckt. Nach oben und unten ist auf das die Formkörper 4 umhüllende Faserverbund-Material 6 noch jeweils eine Deckschicht 8 aufgelegt. Die Deckschicht 8 kann ebenfalls aus einem Faserverbund-Material 6 bestehen.
  • In dem Bereich, in dem die Oberflächen von benachbarten Formkörpern 4 einander zugewandt sind, begrenzen die Oberflächen jedenfalls den Hohlraum 16 für einen Steg 10. Im Hohlraum des jeweiligen Steges 10 befinden sich im Ausführungsbeispiel zwei Lagen des Faserverbund-Materials 6. Wenn der Hohlraum 16 im Bereich der Stege 10 mit Matrixmaterial 12 angefüllt wird, so sind die Faserverbund-Materialien 6 im Bereich der Stege 10 darüber miteinander verbunden. Auch im Bereich der Deckschichten 8 verbindet das Matrixmaterial 12 die anliegenden Abschnitte des Faserverbund-Materials 6 mit den jeweiligen Deckschichten 8. Die Oberfläche des Matrixmaterials 12 im fertigen Faserverbund-Sandwichbauteil 2 sind durch die beiden strichpunktierten Linien 12 angedeutet.
  • Beispielhaft sind in einem Formkörper 4 zwei Ausnehmungen 14 in der einem Steg 10 zugewandten Seite der Oberfläche durch gestrichelten Linien angedeutet. Derartige Ausnehmungen 14 können als Fließhilfe für das Matrixmaterial 12 dienen, über die sich das Matrixmaterial 12 besser im Bereich eines Steges verteilen kann. Im Ausführungsbeispiel verlaufen die Ausnehmungen 14 quer zur Hochachse des Steges 10, die Ausnehmungen 14 können aber auch in einer beliebig anderen Richtung verlaufen oder sich in ihrem Verlauf verzweigen oder ändern.
  • In der Querschnittsansicht in 1 sind die Hohlräume 16, die sich in einem Vakuum-Injektions-Aufbau noch zeigen, nach der Herstellung des fertigen Bauteils vollständig mit Matrixmaterial 12 ausgefüllt.
  • Als ein weiteres Ausführungsbeispiel ist im rechten Steg 10 eine Fließhilfe 18 zwischen die beiden Lagen des dortigen Faserverbund-Materials 6 eingelegt. Die Fließhilfe kann beispielsweise ein Vlies sein, durch das das Matrixmaterial 12 besser fließen kann als durch aufeinanderliegende Faserverbund-Materialien 6. Die Fließhilfe 18 kann auf diese Weise die Verteilung des Matrixmaterials 12 im Bereich eines Stegs 10 beschleunigen und verbessern.
  • Im linken Formkörper 4 ist durch gestrichelte Linien ein Hohlkanal 20 angedeutet. Der Hohlkanal 20 kann dazu dienen, auf der Oberseite des linken Formkörpers 4 an die Öffnung des Hohlkanals 20 heranfließendes Matrixmaterial 12 zur unteren Öffnung des Hohlkanals 20 zu leiten, damit sich das Matrixmaterial dort weiter ausbreiten kann. Ein Hohlkanal 20 kann auf diese Weise dazu beitragen, dass die Hohlräume 16 in einem Vakuum-Injektions-Aufbau schneller mit einem Matrixmaterial 12 vollständig befüllt werden.
  • In den Formkörpern 4 befindet sich jeweils an einer den Deckschichten 8 zugewandten Stelle noch eine Vertiefung 22. Im Bereich der Vertiefung 22 ist ein freies Ende des jeweiligen Faserverbund-Materials 6 eingelegt. Die Vertiefung 22 ist so bemessen, dass das Faserverbund-Material 6 im Bereich der Vertiefung 22 nicht nach oben oder unten hin hervorsteht, wenn darauf die Deckschicht 8 aufgelegt wird. Dadurch ist es möglich, trotz einzelner überlappender Bereiche der Faserverbund-Materialien 6 eine insgesamt glatte und ansprechende Oberfläche des Faserverbund-Sandwichbauteils 2 über die gesamte Fläche der Deckschichten 8 zu erzielen. Das freie Ende des jeweiligen Faserverbund-Materials 6 kann im Bereich der Vertiefung 22 zur besseren Fixierung verklebt oder auf eine sonstige geeignete Weise befestigt sein.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Dem Fachmann bereitet es keine Schwierigkeiten, die Ausführungsbeispiele auf eine ihm geeignet erscheinende Weise abzuwandeln, um sie an einen konkreten Anwendungsfall anzupassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014206639 A1 [0002]
    • DE 102014222560 A1 [0003]

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen einer aus einem Faserverbund-Sandwichbauteil (2) bestehenden Bootsrumpfwandung, umfassend die folgenden Schritte: 1. Umhüllen von mehreren jeweiligen zur Ausbildung der Bootsrumpfwandung geeignet geformten Formkörpern (4) aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaum mit einem Faserverbund-Material (6), in dem die Fasern zumindest bidirektional ausgerichtet sind, 2. Nebeneinanderlegen der umhüllten Formkörper (4) in einem Vakuum-Injektions-Aufbau auf einer unteren Deckschicht (8) aus einem Faserverbund-Material (6), Auflegen einer oberen Deckschicht (8) aus einem Faserverbund-Material (6) und Abdichten des Vakuum-Injektions-Aufbaus, 3. Einleiten und Verteilen eines Matrixmaterials (12) in dem Vakuum-Injektions-Aufbau, bis das Faserverbund-Material (6) vollständig mit dem Matrixmaterial (12) durchtränkt ist, 4. Aushärten des Matrixmaterials (12) im Vakuum-Injektions-Aufbau, und 5. Entnehmen des fertigen Faserverbund-Sandwichbauteils aus dem Vakuum-Injektions-Aufbau.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (4) vor der Umhüllung mit dem Faserverbund-Material (6) schmelzend in ihre Form geschnitten worden sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (4) auf ihrer Oberfläche Ausnehmungen (14) aufweisen, die als Fließhilfe für das Matrixmaterial (12) dienen.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hohlräume (16) des Vakuum-Injektions-Aufbaus Fließhilfen (18) eingesetzt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (4) Hohlkanäle (20) aufweisen, die einen Oberflächenabschnitt des Formkörpers (4) mit einem anderen Oberflächenabschnitt verbinden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein freies Ende einer Lage eines Faserverbund-Materials (6) in eine Vertiefung (22) in der Oberfläche eines Formkörpers (4) eingesteckt ist.
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