DE112012000761T5

DE112012000761T5 - Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Produkts mit einem Wabenkern

Info

Publication number: DE112012000761T5
Application number: DE112012000761T
Authority: DE
Inventors: Judson A. Bradford
Original assignee: Bradford Co Inc
Current assignee: Bradford Co Inc
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-11-14
Also published as: WO2012109189A1; US20120205035A1; US8303744B2

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Produkts (16) mit einer inneren Wabenschicht oder einem Kern (72). Die innere Schicht (72) wird durch Führen einer im Wesentlichen flachen Materialbahn (10) zwischen Walzen (76a, 76b) geformt, um eine gewellte Bahn (82) zu erzeugen. Die gewellte Bahn (82) wird geschnitten und gefaltet, um den Wabenkern (72) zu erzeugen. Äußere Schutzhäute (64) werden an Außenflächen (66, 68) der inneren Schicht (52) aufgebracht, um ein mehrschichtiges Material (14) zu erzeugen, welches dann auf Größe geschnitten wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Produkt für Struktur-, Verpackungs- und andere Anwendungen und das Verfahren zum Herstellen des Produkts.
Hintergrund der Erfindung
In der Luftfahrtindustrie werden Wabenprodukte als eine Kernkomponente für sandwichartige Platten und Pappen verwendet, welche widerstandsfähig gegen Wölben und Biegen sind. Diese Wabenprodukte umfassen jeweils mehrere Zellen, welche im Querschnitt eine im Wesentlichen hexagonale Form aufweisen. Derartige Produkte können unter anderen Material aus Aluminium, Faserpapier oder Kunststoff gefertigt werden. Eine sandwichartige Struktur kann angefertigt werden, welche zwei Abdeckschichten oder Häute aufweist, welche an das Wabenprodukt geschweißt, anhaftend geklebt oder auf andere Art und Weise daran befestigt sind, um ein mehrschichtiges oder mehrlagiges Material zu erzeugen. Ein Interesse, welches in anderen industriellen Bereichen betreffend die Verwendung von leichtgewichtigen sandwichartigen Strukturen ausgedrückt wird, wächst kontinuierlich aufgrund zumindest zum Teil der Realisierung ihrer hohen Festigkeitseigenschaften, während sie ein verhältnismäßig geringes strukturelles Gewicht pro Volumen des Produkts aufrechterhalten.
Ein mehrschichtiges oder mehrlagiges Material mit einem Wabenprodukt als den Kern davon kann in der Verpackungsindustrie verwendet werden. Bei Automobilteilverpackungs- und vergleichbaren Märkten muss ein derartiges Produkt jedoch mit Wellpappe oder Wellkunststoff oder ähnlichen Materialien konkurrieren, welche schnell und verhältnismäßig kostengünstig hergestellt werden können.
Das US-Patent Nr. 6,183,836 offenbart einen Wabenkern zur Verwendung bei einem sandwichähnlichen Material, bei welchem das Material des Wabenkerns geschnitten und dann gefaltet wird, um mehrere hexagonale Zellen zu erzeugen. Aufgrund des Verfahrens, welches verwendet wird, um das Wabenprodukt anzufertigen, welches das komplexe Falten der geschnittenen Schicht aufweist, kann die resultierende Struktur kostspielig herzustellen sein.
Ein Verfahren zum Herstellen eines gefalteten Wabenkerns zur Verwendung in sandwichähnlichen Materialien aus einer kontinuierlichen ungeschnittenen Bahn wird in dem US-Patent Nr. 6,726,974 offenbart. Das US-Patent Nr. 6,800,351 offenbart ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines gefalteten Wabenkerns, welches ein Ritzen eines gewellten Materials vor einem Drehen miteinander verbundener gewellter Streifen aufweist. Der Wabenkern, welcher aus einer Verwendung von einem dieser Verfahren resultiert, kann ein Material aufweisen, welches zu dem Gewicht des Wabenkerns hinzugefügt wird, aber welches die Festigkeit des Wabenkerns nicht signifikant verbessern kann.
Ungeachtet welches Verfahren verwendet wird, um einen Wabenkern anzufertigen, kann der resultierende Kern eine Druckbelastbarkeit in einer Richtung aufweisen, welche höher als die Druckbelastbarkeit in einer anderen Richtung ist. Häufig ist die Druckbelastbarkeit in einer Richtung höher, da sich mehrere Schichten des Materials überlappen; wobei sich alle der überlappenden Abschnitte in der gleichen Richtung erstrecken. Dementsprechend gibt es einen Bedarf an einem mehrschichtigen Produkt, welches eine innere Wabenschicht mit gleichen Festigkeiten in mehreren Richtungen aufweist.
Ferner gibt es einen Bedarf an einem Verfahren zum Herstellen eines Produkts, wie z. B. eines Wabenprodukts, für eine Verwendung in einem mehrschichtigen Material, welches weniger kostspielig und effizienter als bisher bekannte Verfahren ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines sandwichähnlichen oder mehrschichtigen Produkts mit einer inneren Schicht, welche einen Wabenkern aufweist, und das resultierende Produkt. Das Produkt kann eine beliebige Anzahl von Schichten aufweisen; es ist nicht beabsichtigt, dass das Produkt auf drei Schichten beschränkt ist. Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um Produkte für eine Verwendung in einer beliebigen gewünschten Umgebung oder Industrie anzufertigen, einschließlich Verpackungsmaterialien, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Produkts ein Bewegen einer im Wesentlichen planaren Bahn eines Materials in einer ersten Richtung. Die im Wesentlichen planare oder im Wesentlichen flache Materialbahn kann von einer Rolle von Material abgerollt werden, bevor sie bearbeitet wird. Die Bahn kann oder die Bahnen können an dem Anfang des Verfahrens und zu einem beliebigen Stadium bei dem Verfahren auf eine beliebige gewünschte Temperatur erwärmt werden und eine beliebige gewünschte Dicke aufweisen. Zusätzliche kann die Bahn oder können die Bahnen aus einem beliebigen gewünschten Material bestehen, einschließlich Kunststoff, ist/sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Der nächste Schritt umfasst ein Führen der im Wesentlichen planaren Materialbahn zwischen ein Paar von Walzen, um eine im Wesentlichen gewellte Materialbahn herzustellen, welche ein im Wesentlichen gewelltes Profil mit fortlaufenden abgeflachten Bergen und abgeflachten Tälern aufweist, welche durch Verbindungsabschnitte der Bahn verbunden sind, wobei sich die abgeflachten Berge und abgeflachten Täler in der ersten Richtung oder Bewegungsrichtung der Bahn erstrecken. Zusätzliche Schritte umfassen ein Schneiden der fortlaufenden Wellen der gewellten Bahn und dann ein Falten der geschnitten gewellten Bahn, um einen Wabenkern zu erzeugen. Ein anderer Schritt umfasst ein Aufbringen oder Befestigen von Außenhäuten an dem Wabenkern. Um ein Produkt einer gewünschten Größe zu erlangen, kann der letzte Schritt bei dem Verfahren ein Schneiden des mehrschichtigen Materials einschließlich des Wabenkerns und der Außenhäute umfassen, um das fertiggestellte Produkt zu erzeugen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren ein Herstellen eines mehrschichtigen Produkts, welches eine innere Schicht mit einem Wabenkern aufweist. Das Verfahren weist ein Aufbringen von Außenhäuten an der inneren Schicht und ein Schneiden der kombinierten Schichten auf eine gewünschte Größe auf. Das Verfahren zum Herstellen der inneren Schicht umfasst ein Bewegen einer im Wesentlichen flachen Materialbahn in einer ersten Richtung. Der nächste Schritt umfasst ein Führen der Materialbahn zwischen Walzen, um eine gewellte Materialbahn zu erzeugen, welche ein im Wesentlichen gewelltes Profil mit fortlaufenden abgeflachten Bergen und abgeflachten Tälern aufweist, welche über Verbindungsabschnitte der Bahn verbunden sind, wobei sich die abgeflachten Berge und abgeflachten Täler in der Bewegungsrichtung der Bahn erstrecken. Der nächste Schritt bei dem Verfahren umfasst ein Schneiden der fortlaufenden Wellen der gewellten Bahn. Der nächste Schritt bei dem Verfahren umfasst ein Falten der gewellten Bahn, um einen Wabenkern zu erzeugen. Ein anderer Schritt bei dem Verfahren umfasst ein Aufbringen von Außenhäuten an dem Wabenkern.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren ein Anfertigen eines mehrschichtigen Produkts, welches eine innere Schicht mit einem Wabenkern aufweist. Ein Schritt bei dem Verfahren umfasst ein Führen einer Materialbahn zwischen Walzen, um eine gewellte Materialbahn mit fortlaufenden abgeflachten Bergen und abgeflachten Tälern, welche über Verbindungsabschnitte der Bahn verbunden sind, zu erzeugen. Die abgeflachten Berge und abgeflachten Täler erstrecken sich in der Bewegungsrichtung der Bahn. Ein anderer Schritt bei dem Verfahren umfasst ein Schneiden von Abschnitten der gewellten Bahn. Ein anderer Schritt bei dem Verfahren umfasst ein Falten der gewellten Bahn, um einen Wabenkern zu erzeugen. Ein anderer Schritt bei dem Verfahren umfasst ein Aufbringen von Außenhäuten an dem Wabenkern.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sind die Walzen derart geformt, dass aufgrund der Konfigurationen der Walzen einige der Verbindungsabschnitte der fortlaufenden Wellen dicker als die Berge oder Täler der fortlaufenden Wellen sind. Alternativ oder zusätzlich sind aufgrund der Konfigurationen der Walzen einige der Verbindungsabschnitte der fortlaufenden Wellen dicker als andere der Verbindungsabschnitte der fortlaufenden Wellen.
Ungeachtet des Verfahrens, welches verwendet wird, um das mehrschichtige Produkt zu erzeugen, ist ein Vorteil des Verfahrens, dass ein leichtgewichtiges festes Produkt mit einem großen Festigkeits-zu-Gewichts-Verhältnis schnell und einfach in einer gewünschten Größe oder Höhe hergestellt werden kann. Das Produkt dieser Erfindung, welches gemäß einem der hierin beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann, weist ein verhältnismäßig hohes Festigkeits-zu-Gewichts-Verhältnis auf und kann aus vielen unterschiedlichen Materialien schnell und kostengünstig hergestellt werden. Das Festigkeits-zu-Gewichts-Verhältnis kann durch strategisches Entfernen von Material von der Bahn zu einigen Zeiten bei dem Verfahren des Herstellens des Produkts verbessert werden. Das mehrschichtige Produkt kann in ein beliebiges gewünschtes Produkt eingebaut werden oder in einer beliebigen gewünschten Art und Weise verwendet werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Zielsetzungen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden klarer werden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung der Zeichnungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen in Betracht gezogen wird, in welchen:
1 eine Perspektivansicht einer im Wesentlichen planaren Materialbahn ist, welche, bevor sie mit Außenhäuten abgedeckt wird, zwischen Walzen geleitet, geschnitten und in einen Wabenkern gefaltet wird;
2 ist eine Querschnittsansicht der Walzen der 1, wobei die flache Materialbahn der 1 dazwischen verläuft;
2A ist eine Querschnittsansicht einer gewellten Materialbahn, nachdem sie zwischen die Walzen der 2 geführt wurde;
3 ist eine Perspektivansicht einer gewellten Bahn, welche gemäß der vorliegenden Erfindung geschnitten wird;
4 ist eine Perspektivansicht der geschnittenen gewellten Bahn der 4, welche in einen Wabenkern gefaltet wird;
5 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Abschnitts der geschnittenen gewellten Bahn der 4;
6 ist eine Querschnittsansicht von alternativen Walzen, wobei eine flache Materialbahn dazwischen zum Anfertigen eines Wabenkerns gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verläuft;
7 ist eine Querschnittsansicht einer gewellten Materialbahn nachdem sie zwischen die Walzen der 6 geführt wurde;
7A ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Bereichs der 7;
8 ist eine teilweise weggeschnittene Draufsicht eines Produkts, welches unter Verwendung des Wabenkerns der 7 und 7A angefertigt wurde;
9 ist eine Querschnittsansicht von alternativen Walzen, wobei eine flache Materialbahn dazwischen zum Anfertigen eines Wabenkerns gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verläuft;
10 ist eine Querschnittsansicht einer gewellten Materialbahn nachdem sie zwischen den Walzen der 9 geführt wurde;
10A ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Bereichs der 10;
11 ist eine teilweise weggeschnittene Draufsicht eines Produkts, welches unter Verwendung des Wabenkerns der 10 und 10A angefertigt wurde; und
12 ist eine Perspektivansicht eines kontinuierlichen Flusses eines mehrschichtigen Produkts mit einem Wabenkern, welches auf eine gewünschte Größe geschnitten wird.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Bezug nehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 ist eine flexible Materialbahn 10 gezeigt, welche in eine Vorrichtung 12 eindringt, um einen durchgängigen Fluss eines mehrschichtigen Materials 14 herzustellen, welches auf Größe geschnitten wird, um ein fertiggestelltes mehrschichtiges Produkt 16 (siehe 12) herzustellen. Die Materialbahn 10 kann von einer beliebigen Quelle kommen, welche eine Rolle 18 einbezieht, welche in 1 durchsichtig gezeigt ist, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Sobald die Materialbahn abgewickelt oder abgerollt ist, ist sie im Wesentlichen planar oder eben. Sie wird dann in die Richtung von Pfeilen 19 auf eine herkömmliche Art und Weise gezogen oder bewegt, was einbezieht, dass dies durch eine drehende Bewegungswalze 20 unterstützt wird. Die Bewegungsrichtung der Bahn 10 während des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird durch in 1 gezeigte Pfeile 19 angezeigt. Obwohl nur eine Bewegungswalze 20 in 1 gezeigt ist, kann die Bahn 10 um mehrere oder zwischen mehreren Walzen geführt werden, bevor sie bearbeitet oder durch in 2 im Detail gezeigte Formgebungswalzen 22a, 22b in eine gewellte Form wie nachfolgend beschrieben verformt wird.
Die flexible Materialbahn 10 kann massiv sein oder kann Öffnungen aufweisen, welche dadurch in einer beliebigen Phase des Verfahrens ausgebildet werden, wie es in der US-Patentanmeldung Nr. 11/535,623 dargestellt und/oder beschrieben ist, welche hierin vollständig mitaufgenommen ist.
Der nächste Schritt in dem in den 1 und 2 gezeigten Verfahren ist, die Materialbahn 10 plastisch zu verformen oder zu bearbeiten, indem die Materialbahn 10 zwischen drehende Formgebungswalzen 22a, 22b geführt wird, welche auf eine beliebige gewünschte Temperatur gekühlt oder erwärmt sein können. Alternativ kann die sich bewegende verhältnismäßig ebene Materialbahn 10 erwärmt werden, bevor sie über die Formgebungswalzen 22a, 22b plastisch verformt wird.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist jede Formgebungswalze 22a, 22b mehrere Zähne 24 auf, welche sich von einem Kern 26 der Formgebungswalze nach außen erstrecken. Die Konfiguration oder Form dieser Zähne 24 verleiht der Bahn 10, welche zwischen den Formgebungswalzen 22a, 22b geführt wird, eine bestimmte Konfiguration. Wie es in den 1 und 3 gezeigt ist, erzeugt die Bearbeitung oder Deformation, welche durch Führen der Bahn 10 zwischen den Formgebungswalzen 22a, 22b bewirkt wird, eine ungeschnittene im Wesentlichen gewellte Bahn 28 mit einem im Wesentlichen gewellten Profil mit fortlaufenden abgeflachten Bergen 30 und fortlaufenden abgeflachten Tälern 32, welche über Verbindungsabschnitte 34 verbunden sind und sich alle in der durch Pfeile 19 gezeigten Bewegungsrichtung der Bahn 10 erstrecken. Die Formgebungswalzen 20a, 20b verformen oder formen die abgerollte Materialbahn 10 plastisch aus einer im Wesentlichen flachen Gestaltung in eine im Wesentlichen gewellte Gestaltung mit über fortlaufende Verbindungsabschnitte 34 verbundenen fortlaufenden abgeflachten Bergen 30 und fortlaufenden abgeflachten Tälern 32, welche sich alle in der durch Pfeile 19 gezeigten Bewegungsrichtung der Bahn 10 erstrecken.
Obwohl die Formgebungswalzen 20a, 20b so gezeigt sind, dass sie der Bahn 10 eine Prägung verleihen, können der Bahn 10 andere Konfigurationen oder Arten von Wellen verliehen werden. Zum Beispiel kann die ungeschnittene gewellte Bahn 28 eine beliebige Anzahl von abgeflachten Bergen und/oder abgeflachten Tälern von beliebiger gewünschter Größe, d. h., Breite, aufweisen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist, wie in 2A gezeigt ist, die ungeschnittene gewellte Bahn 28 eine gleichförmige Dicke entlang ihrer Länge und Breite auf. Mit anderen Worten ist die Dicke „T” der Bahn durchgehend identisch; die gleiche in den Bergen 30, Tälern 32 und Verbindungsabschnitten 34. Diese Dicke „T” kann durch Ändern der Anordnung der Formgebungswalzen 22a, 22b geändert werden, um den Abstand oder die Lücke oder den Walzenspalt zwischen den Zähnen 24 der Formgebungswalzen 22a, 22b zu ändern.
Wie es in den 1 und 3 gezeigt ist, ist der nächste Schritt bei dem Verfahren, Abschnitte der ungeschnittenen gewellten Bahn 28 unter Verwendung oberer und unterer Schneidwerkzeuge 36, 38, welche erwärmt sein können oder nicht, zu schneiden. Die Zeichnungen zeigen Schneidwerkzeuge 36, 38 einer bestimmten Konfiguration. Wie es in 3 gezeigt ist, werden Pfeile 40 verwendet, um darzustellen, dass die Schneidwerkzeuge 36, 38 erwärmt sein können. Die Schneidwerkzeuge, welche bei einem beliebigen der Verfahren dieser Erfindung verwendet werden, können jedoch andere Größen, Formen oder Konfigurationen aufweisen und können mit einem beliebigen herkömmlichen Mittel bewegt werden, wie z. B. einem (nicht gezeigten) pneumatischen Leistungsantrieb oder einem beliebigen anderen Antrieb.
Wie es in 3 gezeigt ist, kann die Gruppe von oberen Schneidwerkzeugen 36 mit einem oder mehreren Verbindungsmitteln 42 (eines ist in 3 durchsichtig gezeigt) zusammen verbunden sein und zusammen in der Richtung von Pfeilen 43 bewegt werden. Um die im Wesentlichen abgeflachten Berge 30 und die Verbindungsabschnitte 34 der ungeschnittenen gewellten Bahn 28 zu schneiden, werden die Schneidwerkzeuge 36, wie in 3 gezeigt, um eine bestimmte Entfernung nach unten bewegt, ohne die im Wesentlichen ebenen Täler 32 der ungeschnittenen gewellten Bahn 28 zu schneiden.
Ähnlich wie in 3 gezeigt, kann die Gruppe von unteren Schneidwerkzeugen 38 mit einem oder mehreren Verbindungsmitteln 44 (eines ist in 3 durchsichtig gezeigt) miteinander verbunden sein und zusammen in der Richtung von Pfeilen 45 bewegt werden. Um die im Wesentlichen flachen Täler 32 und die Verbindungsabschnitte 34 der ungeschnittenen gewellten Bahn 28 zu schneiden, werden die Schneidwerkzeuge 38, wie in 3 gezeigt, um eine bestimmte Entfernung nach oben bewegt, ohne die im Wesentlichen abgeflachten Berge 30 der ungeschnittenen gewellten Bahn 28 zu schneiden. Obwohl die Anzahl und Größe der Schneidwerkzeuge 36, 38 der 1 und 3 einander nicht gleich ist, ist es für einen Fachmann klar, dass eine beliebige Anzahl von Schneidwerkzeugen mit einer beliebigen gewünschten Größe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Der Ort der Schneidwerkzeuge 36, 38 kann geändert werden, um den Abstand zwischen den oberen Schnitten 46, welche von den oberen Schneidwerkzeugen 36 angefertigt werden, und den unteren Schnitten 48, welche von den unteren Schneidwerkzeugen 38 angefertigt werden, zu ändern. Der Abstand zwischen benachbarten Schnitten 46, 48 bestimmt die Höhe „H” der Zellen 50 des Wabenkerns oder der Schicht 52, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist. Als ein Ergebnis des Schneidvorgangs, welcher in den 1 und 3 gezeigt ist, wird eine fortlaufende geschnittene gewellte Bahn 54 ausgebildet.
Wie es in 4 gezeigt ist, ist der nächste Schritt in dem Verfahren, die fortlaufende geschnittene gewellte Bahn 54 entlang geritzter Abschnitte 55 zu falten, um Faltlinien 56 zu erzeugen. Jede Faltlinie 56 wird durch mehrere ausgerichtete beabstandet angeordnete obere Schnitte 46 oder mehrere beabstandet angeordnete ausgerichtete untere Schnitte 48 und beabstandet angeordnete geritzte Abschnitte 55 definiert. Falls es gewünscht ist, können die geritzten Abschnitte 55 weggelassen werden. Die Faltlinien 56 erstrecken sich quer von einem Seitenrand 58 der fortlaufenden geschnittenen gewellten Bahn 54 zu dem gegenüberliegenden Seitenrand 58 in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung der fortlaufenden geschnittenen gewellten Bahn 54. Wie es in 4 gezeigt ist, verkürzt sich die fortlaufende geschnittene gewellte Bahn 54 nachdem sie akkordeonartig gefaltet wurde und wird ein fortlaufender Wabenkern oder eine fortlaufende Schicht 52. Der Faltschritt wird schematisch durch den Kasten 60 in den 1 und 12 offenbart.
Wie es in den 4 und 5 gezeigt ist, wechseln die Faltlinien 56 zwischen der oberen und unteren Ebene P1 und P2 der fortlaufenden geschnittenen gewellten Bahn 54. Der Wabenkern 52 weist eine Höhe H auf, welche als der Abstand zwischen der oberen und unteren Ebene P3, P4 des Wabenkerns 52 nachdem die fortlaufende geschnittene gewellte Bahn 54 gefaltet wurde definiert ist, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist. Wie es in 5 gezeigt ist, weist jede der Zellen 50 des Wabenkerns 52 ein hohles Inneres 62 auf. Wenn die fortlaufende geschnittene gewellte Bahn 54 gefaltet ist, können die Berührungs- oder Kontaktabschnitte der fortlaufenden Berge 30 und fortlaufenden Täler 32 in einer beliebigen bekannten Art und Weise miteinander verbunden werden, wie es in 5 gezeigt ist.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist der nächste Schritte bei dem Verfahren, Außenhäute 64 (eine ist aus Gründen der Klarheit teilweise durchsichtig gezeigt) an einer oberen und unteren Fläche 66, 68 des fortlaufenden Wabenkerns 52 in der Bewegungsrichtung der Bahn 10 aufzubringen oder zu befestigen. Wie es in 1 gezeigt ist, erzeugt dieses zuvor beschriebene Verfahren mit den Schritten, welche in einer beliebigen gewünschten Reihenfolge ausgeführt werden, einen fortlaufenden Materialstreifen 14, welcher eine sandwichähnliche oder dreischichtige Zusammensetzung aufweist, wobei Außenhäute 64 außen sind und an der fortlaufenden inneren Schicht 52 befestigt sind. Die fortlaufende innere Schicht 52 umfasst einen Wabenkern, welcher aus Wabenkernzellen 50 aufgebaut ist, welche jeweils ein hohles Inneres 62 aufweisen, welches das Gewicht des endgültigen Produkts 16 verringert, ohne die Festigkeit des Produkts 16 zu beeinträchtigen.
Wie es in 12 dargestellt ist, kann das fortlaufende mehrschichtige Material 14 mit einem Schneidwerkzeug 70 auf Größe geschnitten werden, um ein fertiggestelltes Produkt 16 mit einer Wabeninnenschicht zu erzeugen. Obwohl in 12 eine Größe des Produkts 16 dargestellt ist, kann das Produkt 16 eine beliebige gewünschte Größe, d. h., Länge, Breite und/oder Höhe, aufweisen.
1 zeigt zwei Außen- oder Schutzhäute 64, welche über und unter dem fortlaufenden Wabenkern 52 angeordnet sind, um ein dreischichtiges fortlaufendes Produkt 14 zu erzeugen. Die Außenhäute 64 können von (nicht gezeigten) Materialrollen zugeführt werden, oder können in einer beliebigen bekannten Art und Weise zugeführt werden. Das Schneidwerkzeug oder die Schneidvorrichtung 70 schneidet das dreischichtige fortlaufende Produkt 14 auf eine gewünschte Größe mit einer Längsabmessung oder Länge L in der Bewegungsrichtung des Materials und einer Querabmessung oder Breite W senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Materials, wie es in 12 gezeigt ist. Das Ergebnis ist ein fertiggestelltes Produkt 16 mit einer Wabeninnenschicht 72 und Außenhäuten 74. Alternativ kann das dreischichtige fortlaufende Produkt 14 aufgerollt werden und später geschnitten werden, um Produkte von gewünschter Größe zu erhalten. Dieses Verfahren ermöglicht dem Produkt 16, weniger zu wiegen als vergleichbare Produkte mit einem massiven Wabenkern, ohne Festigkeit oder Widerstandsvermögen zu beeinträchtigen.
6–8 stellen andere Aspekte der vorliegenden Erfindung dar. 6 stellt alternative Formgebungswalzen 76a, 76b dar, welche bei dem hierin gezeigten und zuvor beschriebenen Verfahren verwendet werden. Formgebungswalzen 76a, 76b arbeiten wie Formgebungswalzen 22a, 22b, um eine verhältnismäßig ebene Materialbahn 10 plastisch zu verformen, zu bearbeiten oder zu formen, indem die Materialbahn 10 zwischen die drehenden Formgebungswalzen 76a, 76b geführt wird. Die drehenden Formgebungswalzen 76a, 76b können auf eine beliebige gewünschte Temperatur gekühlt oder erwärmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die sich bewegende verhältnismäßig flache Materialbahn 10 erwärmt werden, bevor sie mittels der Formgebungswalzen 76a, 76b plastisch verformt wird.
Wie es in 6 gezeigt ist, weist jede Formgebungswalze 76a, 76b mehrere Zähne 78 auf, welche sich von einem Kern 80 der Formgebungswalze nach außen erstrecken. Die Konfiguration oder Form dieser Zähne 78 verleiht der Bahn 10, welche zwischen den Formgebungswalzen 76a, 76b verläuft, eine bestimmte Konfiguration. Wie es in den 6 und 7 gezeigt ist, erzeugt die Bearbeitung oder Deformation, welche durch Führen der Bahn 10 zwischen die Formgebungswalzen 76a, 76b bewirkt wird, eine in den 7 und 7A gezeigte fortlaufende ungeschnittene im Wesentlichen gewellte Bahn 82, welche ein im Wesentlichen gewelltes Profil mit fortlaufenden abgeflachten Bergen 84 und fortlaufenden abgeflachten Tälern 86 aufweist, welche über fortlaufende Verbindungsabschnitte 88 verbunden sind, welche sich alle in der durch Pfeile 19 in 1 gezeigten Bewegungsrichtung der Bahn 10 erstrecken. Die Formgebungswalzen 76a, 76b verformen oder formen die sich bewegende Materialbahn 10 plastisch aus einer im Wesentlichen flachen Gestaltung in eine im Wesentlichen gewellte Gestaltung mit fortlaufenden abgeflachten Bergen 84 und fortlaufenden abgeflachten Tälern 86, welche über fortlaufende Verbindungsabschnitte 88 verbunden sind und sich alle in der Bewegungsrichtung der Bahn 10 erstrecken.
Obwohl die Formgebungswalzen 76a, 76b so gezeigt sind, dass sie der Bahn 10 eine Prägung verleihen, können durch diese Formgebungswalzen der Bahn 10 andere Konfigurationen oder Arten von Wellen verliehen werden. Zum Beispiel kann die ungeschnittene gewellte Bahn 82 eine beliebige Anzahl von abgeflachten Bergen und/oder abgeflachten Tälern mit einer beliebigen gewünschten Größe aufweisen.
Wie es in den 7 und 7A gezeigt ist, muss die ungeschnittene gewellte Bahn 82, nachdem sie zwischen die drehenden Formgebungswalzen 76a, 76b geführt wurde, keine gleichförmige Dicke aufweisen. Wie es in 7A gezeigt ist, ist die Dicke „T1” der abgeflachten Berge 84 und der abgeflachten Täler 86 der gewellten Bahn 82 identisch. Die Dicke „T2” der alternativen Verbindungsabschnitte 88 der gewellten Bahn 82 ist jedoch weiter oder größer als die Dicke „T1” der abgeflachten Berge 84 und abgeflachten Täler 86 der gewellten Bahn 82. Diese Dicken können geändert werden, indem der Ort der Formgebungswalzen 76a, 76b geändert wird, um den Abstand oder die Lücke oder den Walzenspalt zwischen den Zähnen 78 der Formgebungswalzen 76a, 76b zu ändern. Obwohl jedoch gemäß diesem Aspekt der Erfindung der Abstand, die Lücke oder der Walzenspalt zwischen den Zähnen 78 der Formgebungswalzen 76a, 76b geändert wird, ist jeder zweite Verbindungsabschnitt dicker als die Berge und Täler der im Wesentlichen gewellten Bahn 82.
8 stellt ein fertiggestelltes mehrschichtiges Produkt 92 dar, welches gemäß diesem Aspekt der Erfindung angefertigt wurde (nachdem die in 7 gezeigte gewellte Bahn 82 gefaltet wurde). Das mehrschichtige Produkt 92 weist ein Paar von gegenüberliegenden Seitenrändern 94 auf, wobei der Abstand zwischen diesen die Breite „W” des mehrschichtigen Produkts 92 definiert. Gleichermaßen weist das mehrschichtige Produkt 92 ein Paar von Endrändern 96 auf, wobei der Abstand zwischen diesen die Länge „L” des Produkts 92 definiert. Das mehrschichtige Produkt 92 weist eine mittlere Schicht oder einen Wabenkern 90 auf, welcher an einer Oberseite und einer Unterseite mit Außen- oder Schutzhäuten oder Schichten 91 bedeckt ist (nur eine ist teilweise in 8 gezeigt).
Eines der Ergebnisse davon, dass die Verbindungsabschnitte 88 der gewellten Bahn 82 dicker als die Berge 84 und Täler 86 der gewellten Bahn 82 ist (gezeigt in 7A), ist, dass die Festigkeit des Wabenkerns 90 des Produkts 92, welches in 8 gezeigt ist, in der Quer- (zwischen gegenüberliegenden Seitenrändern 94) und Längsrichtung (zwischen gegenüberliegenden Endrändern 96) die gleiche ist. Da, wie es in 7A gezeigt ist, die Dicke „T2” von abwechselnden Verbindungsabschnitten 88 der gewellten Bahn 82 näherungsweise die gleiche wie die Dicke von zwei Bergen 84 oder Tälern 86 der gewellten Bahn 82 ist, welche einander berühren nachdem das Verfahren zum Herstellen des mehrschichtigen Produkts 92 fertiggestellt ist, ist die Festigkeit des Wabenkerns 90 des Produkts 92 die gleiche in sowohl der Quer- als auch Längsrichtung.
9–11 stellen einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. 9 stellt alternative Formgebungswalzen 98a, 98b dar, welche bei dem gezeigten und hierin beschriebenen Verfahren verwendet werden. Die Formgebungswalzen 98a, 98b arbeiten wie die Formgebungswalzen 22a, 22b und 76a, 76b, um eine verhältnismäßig flache Materialbahn 10 plastisch zu verformen, zu bearbeiten oder zu formen, indem die Materialbahn 10 zwischen die drehenden Formgebungswalzen 98a, 98b geführt wird. Die drehenden Formgebungswalzen 98a, 98b können auf eine beliebige gewünschte Temperatur gekühlt oder erwärmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die sich bewegende verhältnismäßig flache Materialbahn 10 erwärmt werden, bevor sie über die Formgebungswalzen 98a, 98b plastisch verformt wird.
Wie es in 9 gezeigt ist, weist jede Formgebungswalze 98a, 98b mehrere Zähne 100 auf, welche sich von einem Kern 102 der Formgebungswalze nach außen erstrecken. Die Konfiguration oder Form dieser Zähne 100 verleiht der Bahn 10, welche zwischen die Formgebungswalzen 98a, 98b geführt wird, eine bestimmte Konfiguration. Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, erzeugt die Bearbeitung oder Verformung, welche durch Führen einer verhältnismäßig flachen Bahn zwischen die Formgebungswalzen 98a, 98b bewirkt wird, eine in den 10 und 10A gezeigte fortlaufende ungeschnittene im Wesentlichen gewellte Bahn 104, welche ein im Wesentlichen gewelltes Profil mit fortlaufenden abgeflachten Bergen 106 und fortlaufenden abgeflachten Tälern 108 aufweist, welche über fortlaufende Verbindungsabschnitte 110 verbunden sind, welche sich alle in der Bewegungsrichtung der Bahn 10 erstrecken, welche durch Pfeile 19 in 1 gezeigt ist. Die Formgebungswalzen 98a, 98b verformen oder formen die sich bewegende Materialbahn 10 plastisch von einer im Wesentlichen flachen Gestaltung in eine im Wesentlichen gewellte Gestaltung mit fortlaufenden abgeflachten Bergen 106 und fortlaufenden abgeflachten Tälern 108, welche über fortlaufende Verbindungsabschnitte 110 verbunden sind und sich alle in der Bewegungsrichtung der Bahn 10 erstrecken.
Obwohl die Formgebungswalzen 98a, 98b so gezeigt sind, dass sie der Bahn 10 eine Prägung verleihen, können diese Formgebungswalzen der Bahn 10 andere Konfigurationen oder Arten von Wellen verleihen. Zum Beispiel kann die ungeschnittene gewellte Bahn 82 eine beliebige Anzahl von abgeflachten Bergen und/oder abgeflachten Tälern mit einer beliebigen gewünschten Größe aufweisen.
Wie es in den 10 und 10A gezeigt ist, weist die ungeschnittene gewellte Bahn 104, nachdem sie zwischen die drehenden Formgebungswalzen 98a, 98b geführt wurde, keine einheitliche Dicke auf. Wie es in 10A gezeigt ist, ist die Dicke „T1” der abgeflachten Berge 106 und der abgeflachten Täler 108 der gewellten Bahn 104 identisch. Die Dicke „T2” von jedem Verbindungsabschnitt 110 der gewellten Bahn 104 ist jedoch weiter oder größer als die Dicke „T1” der abgeflachten Berge 106 und abgeflachten Täler 108 der gewellten Bahn 104. Diese Dicken können geändert werden, indem die Anordnung der Formgebungswalzen 98a, 98b geändert wird, um den Abstand oder die Lücke oder den Walzenspalt zwischen den Zähnen 100 der Formgebungswalzen 98a, 98b zu ändern. Obwohl jedoch der Abstand oder die Lücke oder der Walzenspalt zwischen den Zähnen 100 der Formgebungswalzen 98a, 98b geändert ist, ist gemäß diesem Aspekt der Erfindung jeder Verbindungsabschnitt dicker als die Berge und Täler der im Wesentlichen gewellten Bahn 104.
11 stellt ein fertiggestelltes mehrschichtiges Produkt 112 dar, welches gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung angefertigt wurde und welches ein Paar von gegenüberliegenden Seitenrändern 114 aufweist, wobei der Abstand zwischen diesen die Breite W des Produkts 112 definiert. Ebenso weist das Produkt 112 ein Paar von Endrändern 116 auf, wobei der Abstand zwischen diesen die Länge L des Produkts 112 definiert. Das Produkt 112 weist eine mittlere Schicht oder einen Wabenkern 118 auf, welcher an einer Oberseite und einer Unterseite mit Außen- oder Schutzhäuten oder Schichten 120 bedeckt ist (wobei nur eine teilweise in 11 gezeigt ist).
Eines der Ergebnisse davon, dass die Verbindungsabschnitte 110 der gewellten Bahn 104 dicker als die Berge 106 und Täler 108 der gewellten Bahn 104 (welche in 10A gezeigt ist) sind, ist dass die Festigkeit des Wabenkerns 118 des Produkts 112, welches in 11 gezeigt ist, in der Quer- und Längsrichtung die gleiche ist. Da, wie es in 7A gezeigt ist, die Dicke von „T2” der Verbindungsabschnitte 110 der gewellten Bahn 104 näherungsweise die gleiche wie die Dicke von zwei Bergen 106 oder Tälern 108 der gewellten Bahn 104 ist, welche einander berühren nachdem das Herstellungsverfahren fertiggestellt ist, führt dies bei dem Produkt 112 dazu, dass die Festigkeit des Wabenkerns 118 des Produkts 112 die gleiche in sowohl der Quer- als auch Längsrichtung ist.
Obwohl mehrere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, werden einem Fachmann Änderungen und Modifikationen einfallen, welche durchgeführt werden können, ohne von der Lehre der Erfindung abzuweichen. Obwohl z. B. eine Konfiguration einer Zelle dargestellt und beschrieben ist, können die Zellen der vorliegenden Erfindung andere Konfigurationen aufweisen, wie z. B. eine zylindrische Form. Die Erfindung soll daher nur durch die nachfolgenden Ansprüche und Äquivalente davon beschränkt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6183836 [0004]
US 6726974 [0005]
US 6800351 [0005]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Produkts mit einer Wabenschicht, umfassend in einer beliebigen Reihenfolge: Bewegen einer im Wesentlichen planaren Materialbahn in der ersten Richtung; Führen der Materialbahn zwischen ein Paar von Walzen, um eine gewellte Materialbahn zu erzeugen, welche ein in Wesentlichen gewelltes Profil mit fortlaufenden abgeflachten Bergen und abgeflachten Tälern aufweist, welche über Verbindungsabschnitte der Bahn verbunden sind, wobei sich die abgeflachten Berge und abgeflachten Täler in der Bewegungsrichtung der Bahn erstrecken; Schneiden der fortlaufenden Wellen der gewellten Bahn; Falten der gewellten Bahn, um einen Wabenkern zu erzeugen; und Aufbringen von Außenhäuten an dem Wabenkern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn eine Dicke größer als die Dicke von anderen der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn eine Dicke größer als die Dicke von einigen der Berge der gewellten Bahn aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn eine Dicke größer als die Dicke von einigen der Täler der gewellten Bahn aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Schneidens der fortlaufenden Wellen der gewellten Bahn ein Kontaktieren der gewellten Bahn mit zwei Messern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei sich die zwei Messer in entgegengesetzte Richtungen bewegen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder der Verbindungsabschnitte der Bahn eine Dicke größer als die Dicke der abgeflachten Berge und/oder abgeflachten Täler aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Produkts mit einem Wabenkern, umfassend in einer beliebigen Reihenfolge: Bewegen einer Materialbahn in einer ersten Richtung; Führen der Materialbahn zwischen Walzen, um eine gewellte Materialbahn zu erzeugen, welche ein im Wesentlichen gewelltes Profil mit fortlaufenden abgeflachten Bergen und abgeflachten Tälern, die über Verbindungsabschnitte der Bahn verbunden sind, aufweist, wobei sich die abgeflachten Berge und abgeflachten Täler in der Bewegungsrichtung der Bahn erstrecken; Schneiden der fortlaufenden Wellen der gewellten Bahn; Falten der gewellten Bahn, um einen Wabenkern zu erzeugen; und Aufbringen von Außenhäuten auf den Wabenkern.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Eingangsbahn von einer Rolle abgerollt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn eine Dicke größer als die Dicke von anderen Verbindungsabschnitten der gewellten Bahn aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn eine Dicke größer als die Dicke von einigen der Berge der gewellten Bahn aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn eine Dicke größer als die Dicke von einigen der Täler der gewellten Bahn aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Schneidens der fortlaufenden Wellen der gewellten Bahn ein Kontaktieren der gewellten Bahn mit zwei Messern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei sich die zwei Messer in entgegengesetzte Richtungen bewegen.
Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Produkts mit einer Wabenschicht, umfassend in einer beliebigen Reihenfolge: Führen einer Materialbahn zwischen Walzen, um eine gewellte Materialbahn zu erzeugen, welche fortlaufende abgeflachte Berge und abgeflachte Täler aufweist, welche über Verbindungsabschnitte der Bahn verbunden sind, wobei sich die abgeflachten Berge und abgeflachten Täler in der Bewegungsrichtung der Bahn erstrecken; Schneiden von Abschnitten der gewellten Bahn; Falten der gewellten Bahn, um einen Wabenkern zu erzeugen; und Aufbringen von Außenhäuten an den Wabenkern.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn eine Dicke größer als die Dicke von anderen der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn eine Dicke größer als die Dicke von einigen der Berge der gewellten Bahn aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei zumindest einige der Verbindungsabschnitte der gewellten Bahn eine Dicke größer als die Dicke von einigen der Täler der gewellten Bahn aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Schneidens der fortlaufenden Wellen der gewellten Bahn ein Kontaktieren der gewellten Bahn mit zwei Messern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei sich die zwei Messer in entgegengesetzte Richtungen bewegen.