EP2718203B1

EP2718203B1 - Frachtboden, frachtcontainer, verfahren zur herstellung eines frachtbodens

Info

Publication number: EP2718203B1
Application number: EP12726115.4A
Authority: EP
Inventors: Thomas Huber
Original assignee: Telair International GmbH
Current assignee: Telair International GmbH
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-06-06
Also published as: WO2012168310A1; HK1190681A1; US9850063B2; EP2718203A1; US20140097181A1; DE102011050893A1; DE102011050893B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Frachtboden, einen Frachtcontainer und ein Verfahren zur Herstellung eines Frachtbodens. Für den effektiven Transport von Ladung in Flugzeugen sind Frachtcontainer und Frachtpaletten unverzichtbar, da sie ein schnelles Be- und Entladen des Flugzeugs ermöglichen. Die überwiegende Anzahl von kommerziell eingesetzten Flugzeugen kann eine Vielzahl von Frachtcontainern oder Frachtpaletten aufnehmen. Die meisten Container bzw. Paletten sind normiert, so dass diese unabhängig von dem für den Transport verwendeten Flugzeug eingesetzt werden können. Bis vor 10 Jahren wurden Frachtcontainer ausschließlich aus Aluminium hergestellt, wobei das Eigengewicht des Containers ca. 100 kg betrug. Die momentan verwendeten Container greifen teilweise auf leichtere Materialien zurück, so dass inzwischen Frachtcontainer mit einem Gewicht von ca. 60 kg verwendet werden. Es sollte offensichtlich sein, dass die Verringerung des Eigengewichts der verwendeten Container oder Paletten erhebliche finanzielle sowie ökologische Auswirkungen mit sich bringt. Frachtcontainer sind beispielsweise aus der EP10520745A1 , der DE102007035228A1 , der WO00/21861A2 , der DE 69 702 821 T2 , der US 5,941,405 , der DE 20 64 241 und der DE 102 008 005 010 A1 bekannt. Auch die Verwendung von Textilien bzw. Gewebe (vgl. US 4,538,663 ) oder von nichtmetallischen Materialien (vgl. JP 07257683 A , DE 69616182 T2 und DE 3409683 A1 ) in diesem Bereich wurde in Betracht gezogen.
Bei dem Aufbau eines Frachtcontainers oder einer Frachtpalette ist es wesentlich, wie der Frachtboden ausgestaltet ist. Auf diesem ruht die gesamte Last der verladenen Frachtstücke. Des Weiteren werden die Frachtcontainer oder Frachtpaletten häufig unsachgemäß zwischengeparkt, so dass teilweise große punktuelle Lasten auf die Frachtböden wirken. Frachtcontainer und Frachtpaletten werden vollautomatisch oder teilweise automatisch auf dem Frachtdeck des Flugzeugs an einer vorgegebenen Position geparkt und verriegelt. Für den Antrieb der Frachtcontainer und Frachtpaletten sorgen in das Frachtdeck eingelassene Rollenantriebseinheiten (PDUs: Power Drive Units) oder Frachtantriebseinheiten. Diese Frachtantriebseinheiten verfügen über Rollen, die mit einem Elastomer (z.B. Gummi) beschichtet sind und am Frachtboden ansetzen, um entsprechende Kräfte aufzubringen. Bei der Konstruktion von Frachtcontainern ist es daher notwendig, die Frachtcontainerböden bzw. Frachtböden derart auszugestalten, dass ausreichend Kraft mittels der Rollen übertragen werden kann. Auch hier wirken hohe Kräfte auf Teilbereiche der Frachtböden, die zu einer schnellen Abnutzung führen können.
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Frachtcontainer mit einem verbesserten Frachtboden und einen entsprechenden Frachtboden allein bereitzustellen. Insbesondere sollen die neuen Frachtböden und Frachtcontainer leichter, funktionell einsetzbar und robust sein.
Diese Aufgabe wird durch einen Frachtboden gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere wird diese Aufgabe durch einen Frachtboden mit mindestens einer Kernschicht aus kohlenstoffverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und / oder aramidfaserverstärktem Kunststoff und einer Auflageschicht aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, gelöst, wobei es sich hierbei um einen Verbundstoff handelt.
Ein wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Gewicht des Frachtbodens dadurch zu reduzieren, dass dieser aus mehreren Schichten, insbesondere in einer Sandwichbauweise, hergestellt wird, wobei für die Schichten Materialien aus Metall sowie aus Kunststoff verwendet werden. Hierbei werden gegebene Anforderungen, z.B. gute Reib- und Verschleißverhältnisse, berücksichtigt, wobei ein insgesamt sehr stabiler Verbundwerkstoff oder Kompositwerkstoff bereitgestellt wird.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Verbindung der Schichten durch Stoff- und/oder Formschluss, wobei ein Stoffschluss zu besonders guten Ergebnissen führt.
Der Frachtboden umfasst eine Vielzahl von Kernschichten Diese Kernschichten bilden einen Kern aus. Die Kernschichten sind faserverstärkt, wobei eine erste Kernschicht eine erste Faserausrichtung haben kann, die sich von einer zweiten Faserausrichtung einer zweiten Kernschicht unterscheidet. Beispielsweise können zwei Kernschichten derart angeordnet sein, dass sich die erste Faserausrichtung von der zweiten Faserausrichtung um einen Absolutwinkel von mindestens 20 oder 30 oder 40 oder 45 Grad oder 90 Grad unterscheidet. Der Absolutwinkel kann derart definiert sein, dass dieser der kleinste absolute Winkelwert zwischen zwei Faserausrichtungen ist.
Mindestens eine Kernschicht umfasst ein Fasernetz aus Kohlenstofffasern und/oder Glasfasern und/oder Aramidfasern. Die Fasern innerhalb eines Fasernetzes können zueinander im Wesentlichen rechtwinklig verlaufen, so dass sich ein Gitternetz ergibt. Eine entsprechende Kernschicht ist besonders haltbar. Auch die Kernschichten mit Fasernetzen können derart angeordnet sein, dass sich die Faserausrichtungen zweier Kernschichten um 20 oder 30 oder 40 oder 45 Grad oder 90 Grad unterscheiden. Auch diese Winkelangabe kann als Absolutwinkel verstanden werden.
Der Frachtboden umfasst mindestens eine Kernschicht mit einer Schaumschicht. Hier kann ein Schaumstoff mit zelliger Struktur und niedriger Dichte verwendet werden. Der Schaumstoff ist zumindest teilweise mit Kunstharz getränkt. Der Schaumstoff führt dazu, dass der erfindungsgemäße Frachtraumboden ein geringes Gewicht aufweist, wobei das Kunstharz die Konstruktion versteift.
Die Schaumschicht umfasst eine Stützstruktur. Erfindungsgemäß erstreckt sich diese Stützstruktur vertikal zu dem Frachtraumboden, so dass diese an der Schaumschicht anliegende Schichten fest miteinander verbindet. Die Stützstruktur ist aus einem Kunstharz ausgebildet. Die Stützstruktur kann eine rechteckige oder wabenförmige oder runde Form aufweisen, um vertikal wirkende Kräfte aufzunehmen.
Die Schaumschicht kann zwischen einer ersten Kernschicht aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder aramidfaserverstärktem Kunststoff und einer zweiten Kernschicht aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder aramidfaserverstärktem Kunststoff eingelagert sein. Vorzugsweise sind die einzelnen Schichten durch Stoffschluss miteinander verbunden. Beispielsweise kann eine Verbindung der Schichten durch Kunstharz hergestellt werden. Vorzugsweise weist die Schaumschicht die bereits beschriebene Stützstruktur auf, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Faserrichtung bzw. den Faserrichtungen der ersten und zweiten Kernschicht erstreckt.
Mindestens eine Kernschicht kann auf einer der Auflageschicht zugewandten Seite eine Verbindungsschicht aufweisen. Diese Verbindungsschicht kann zur Verbindung der entsprechenden Kernschicht oder des Kerns mit der Auflageschicht dienen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um die Kernschicht, die unmittelbar zur Auflageschicht benachbart angeordnet ist. Die Verbindungsschicht kann aus einem Elastomer hergestellt werden. Vorzugsweise dient diese Verbindungsschicht zum einen zur Verbindung der Auflageschicht mit dem Kern oder den Kernschichten. Des Weiteren gleicht die Verbindungsschicht eine sich unterscheidende Wärmedehnung zwischen dem Kern mit der mindestens einen Kernschicht und der Auflageschicht aus. Dies kann vorteilhaft sein, wenn der erfindungsgemäße Frachtraumboden hergestellt wird, oder dieser bei dessen Verwendung starken Temperaturschwankungen ausgesetzt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Klebstoff, insbesondere ein PolyurethanKleber, zur Verbindung der Auflageschicht mit der Kernschicht verwendet werden.
Die Verbindungsschicht kann mit der Kernschicht und/oder der Auflageschicht durch Stoffschluss, insbesondere durch Aufvulkanisierung, verbunden werden. Vorzugsweise dient die Auflageschicht aus der Metalllegierung als Außenschicht, an der die Frachtantriebseinheiten angreifen. Des Weiteren nimmt diese Schicht punktuelle Belastungen auf und verteilt sie flächig. Eine Aluminiumlegierung ist hier besonders geeignet, da sich in Verbindung mit herkömmlichen Rollen von Frachtantriebseinheiten ein guter Reibungskoeffizient ergibt. Die Kernschichten versteifen die gesamte Konstruktion und führen zu erheblichen Gewichtsersparnissen.
Die Auflageschicht kann eine Dicke von 0,5 mm bis 2,5 mm, insbesondere von 0,7 mm bis 1,5 mm, insbesondere von 0,9 mm bis 1,5 mm aufweisen. Vorzugsweise hat die Auflageschicht im Verhältnis zu der Dicke des gesamten Frachtbodens nur eine geringe Dicke, z.B. weniger als 40%, insbesondere weniger als 30%, insbesondere weniger als 20% der Gesamtdicke. Insofern können deutlich leichtere Frachtböden hergestellt werden.
Die Auflageschicht kann eine Festigkeit von mehr als 400 N/mm², insbesondere mehr als 500 N/mm² aufweisen. Insofern kann die Auflageschicht die Kernschicht vor hohen punktuellen Belastungen schützen. Der erfindungsgemäße Frachtboden unterliegt bei der üblichen rauen Behandlung nur einer langsamen Abnutzung und ist sehr robust.
Vorzugsweise kann jedoch mindestens eine weitere Schicht, nämlich eine Verschleißschicht oder Deckelschicht vorgesehen werden, die auf der der Auflageschicht abgewandten Seite der Kernschicht angeordnet ist.
Die Verschleißschicht kann aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, und/oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff und/oder einem Werkstoff aus der Gruppe der aromatischen Polyamide (z.B. Aramid) ausgebildet sein. Die Verschleißschicht kann die Kernschicht vor einer Abnutzung schützen und die Sandwichkonstruktion insgesamt versteifen.
Die genannten Aluminiumlegierungen für die Auflageschicht und/oder Verschleißschicht können Aluminiumknetlegierungen sein. Das verwendete Hauptlegierungselement kann Zink sein, wobei Zink ein Bestandteil von 0,7 bis 13%, insbesondere 0,8 bis 12% einnimmt. Derartige Aluminiumlegierungen sind sehr hart. Beispielsweise kann 7075 T6 oder 7075 T7 als Material verwendet werden.
Andererseits kann eine Aluminiumknetlegierung mit dem Hauptlegierungselement Kupfer verwendet werden, wobei Kupfer ein Bestandteil von 0,5 bis 9%, insbesondere 0,7 bis 8% einnehmen kann. Zusätzlich zu den bereits genannten Materialien 7075 T6, 7075 T7 sind beispielsweise Materialien wie 2024 T3/T4, 2026 T3511, 2056 T3, 2524 T3, 5052, 6061 T4, 7075 T761 oder 7475 T61 denkbar. Besonders gute Eigenschaften haben 2024 T3/T4, 2056 T3 oder 2524 T3, da diese Materialien den Frachtraumboden ausreichend versteifen und eine lange Lebensdauer unter Belastung haben.
Vorzugsweise ist auch die Verschleißschicht durch Form- und/oder Stoffschluss mit der Kernschicht verbunden.
Die genannten Aluminiumlegierungen können Aluminiumlegierungen mit einer lösungsgeglühten und/oder wärmeausgelagerten und/oder überhärteten Wärmebehandlung sein, so dass eine ausreichende Festigkeit erzielt wird.
Die Kernschicht kann eine Dicke von mindestens 1 mm, insbesondere mindestens 1,5 mm, insbesondere mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 4 mm, insbesondere mindestens 6 mm, aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Kernschicht einen Massivkern. Anmeldungsgemäß kann unter einem Massivkern ein Kern verstanden werden, der im Wesentlichen solide ist. Das heißt, die Kernschicht ist zu mindestens 50%, insbesondere zumindest 70%, insbesondere zumindest 90% aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff aufgebaut. Größere zusammenhängende Hohlräume, insbesondere Waben oder Ähnliches, sind nicht vorgesehen.
Die Verschleißschicht kann eine Dicke von 0,1 bis 1 mm, insbesondere von 0,2 bis 0,6 mm, insbesondere von 0,25 bis 0,5 mm haben.
Die genannte Aufgabe wird des Weiteren durch einen Frachtcontainer gemäß Anspruch 14 gelöst, der einen Frachtboden, wie dieser bereits erläutert wurde, sowie an dem Frachtboden angeordnete Seitenwände umfasst. Für den Frachtcontainer ergeben sich ähnliche Vorteile, wie diese bereits in Verbindung mit dem Frachtboden erläutert wurden.
Der Frachtboden umfasst ein zumindest abschnittsweise umlaufendes Randprofil, in Form eines Wulstes, zur Verbindung der Seitenwände mit dem Frachtraumboden. Letztendlich kann der Frachtraumboden so ausgebildet sein, dass er einen umlaufenden Rand hat, welcher dann in die umlaufenden Containereckprofile eingeschoben werden kann, damit keine Nieten für die Verbindung des Bodens mit den Seitenwänden notwendig sind.
Die Seitenwände können zumindest abschnittsweise aus glasfaserverstärktem und/oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gefertigt sein.
Die genannte Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Herstellung gemäß Anspruch 17 gelöst.
Das Herstellungsverfahren umfasst die folgenden Schritte:

Herstellen eines Kerns mit mindestens einer Kernschicht aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/or aramidfaserverstärktem Kunststoff;
Herstellen einer Auflageschicht aus einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung;
Verbinden der Auflageschicht mit der mindestens einen Kernschicht durch Stoffschluss und/oder Materialschluss.

Erfindungsgemäß dient das Verfahren dazu, einen Frachtraumboden herzustellen, wie dieser bereits beschrieben wurde.
Das Verbinden der Auflageschicht mit der Kernschicht kann durch ein Auftragen und/oder Aufvulkanisieren einer Verbindungsschicht aus der Gruppe der Elastomere erfolgen.
Der Kern wird aus einer Vielzahl von Kernschichten hergestellt.
Erfindungsgemäß weisen die Kernschichten mindestens zwei Kernschichten aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder aramidfaserverstärktem Kunststoff auf, wobei sich die Faserausrichtung der einzelnen Kernschichten unterscheidet.
Zur Reduzierung des Gewichts umfasst eine Kernschicht des Kerns einen Schaumstoff mit einer Stützstruktur.
Die Kernschichten können durch ein Aufbringen eines Kunstharzes miteinander verbunden werden. Vorzugsweise erfolgt ein Aushärten des Kunststoffs bei Temperaturen zwischen 100 und 200 Grad, insbesondere zwischen 150 und 180 Grad. Das Aushärten der Kernschicht bzw. der Kernschichten kann gleichzeitig mit dem Verbinden der Auflageschicht mit dem Kern erfolgen. Beispielsweise kann die aufgebrachte Wärmeenergie zum Aushärten des Kerns dazu verwendet werden, einen zumindest teilweise unvulkanisierten Gummi mit der Auflageschicht und dem Kern zu verbinden. Alternativ kann ein Klebstoff verwendet werden, um die Verbindung zwischen der Auflageschicht und der Kernschicht herzustellen. Beispielsweise kann ein Polyurethan-Kleber verwendet werden, um die Schichten miteinander zu verbinden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich anhand der Unteransprüche.
Nachfolgend wird die Erfindung mittels mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Frachtcontainers mit einer Bodenplatte und Seitenwänden;
Fig. 2: einen Querschnitt durch die Bodenplatte aus Fig. 1;
Fig. 3: eine dreischichtige Ausführungsform der Bodenplatte aus Fig. 1;
Fig. 4: einen Ausschnitt eines Randbereichs des Frachtcontainers aus Fig. 1;
Fig. 5: einen Querschnitt durch eine alternative Ausgestaltung einer Bodenplatte (einschichtiger Kern mit Verbindungsschicht); und
Fig. 6: einen Querschnitt durch eine alternative Ausgestaltung einer Bodenplatte (mehrschichtiger Kern mit Verbindungsschicht).

In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
Fig. 1 zeigt einen quaderförmig ausgebildeten Frachtcontainer 10, der eine Frachtcontainerhöhe h, Frachtcontainerbreite b und eine Frachtcontainerlänge I aufweist.
Der Frachtcontainer 10 hat eine Bodenplatte 20, die gegenüber einer Deckelplatte 13 angeordnet ist und als eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frachtbodens angesehen werden kann. Die Mantelfläche des quaderförmigen Frachtcontainers 10 wird durch die Seitenwände 12a bis 12d, insbesondere eine erste Seitenwand 12a, eine zweite Seitenwand 12b, eine dritte Seitenwand 12c und eine vierte Seitenwand 12d, gebildet. Die Seitenwände 12a bis 12d sind jeweils paarweise einander gegenüberliegend angeordnet.
Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Bodenplatte 20 des Frachtcontainers 10. In dem in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bodenplatte 20 in einem Mehrschichtaufbau, umfassend eine Auflageschicht 21 und einen Kern 40, aufgebaut. Die Auflageschicht 21 bildet die untere Schicht und ist flächig mit dem Kern 40 durch Stoffschluss verbunden, wobei der Kern auf der Auflageschicht 21 aufliegt. Die Bodenplatte 20 ist also als Verbundwerkstoff aufgebaut, wobei der Kern 40 aus einer Kernschicht, nämlich aus einer CFK-Schicht 42 (kohlenstoffverstärkten Kunststoff),und die Auflageschicht 21 aus einer Aluminiumlegierung (z.B. einem Material mit der Bezeichnung 7075 T6 oder 2024 T3/T4) besteht. Die Auflageschicht 21 hat eine Auflageschichtdicke h1 von 1 mm und die CFK-Schicht 42 eine Kernschichtdicke h2 von mindestens 2 mm. Vorzugsweise hat die Aluminiumlegierung eine Festigkeit von mindestens 500 N/mm². Mit diesem Aufbau ist es möglich, eine Gewichtsreduzierung der Bodenplatte 20 von ca. 35% bis 50% zu erreichen, wobei bestehende Anforderungen (z.B. guter Kraftschluss mit Rollen von Frachtfördereinrichtungen, hohe Stabilität) erfüllt werden. Da das Hauptgewicht eines herkömmlichen Frachtcontainers 10 immer noch in der Bodenplatte 20 steckt, wird somit das Gesamtgewicht deutlich reduziert. Dies führt beim Transport des Frachtcontainers 10 mit einem Flugzeug zu einer deutlichen Treibstoffeinsparung, die wiederum in einer geringeren CO₂-Emission resultiert.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bodenplatte 20, wobei diese dreilagig aufgebaut ist. In einer Reihenfolge von oben nach unten hat diese Bodenplatte 20 eine Verschleißschicht 23, einen Kern 40, bestehend aus einer CFK-Schicht 42 als Kernschicht und einer Auflageschicht 21. Die Verschleißschicht 23 kann aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder Aramid gefertigt sein. Die Auflageschicht 21 ist aus einer Metalllegierung, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung, hergestellt. Eine Verschleißschichtdicke h3 beläuft sich auf ca. 0,25 bis 0,5 mm, während die Kernschichtdicke h2 ca. 3 mm und die Auflageschichtdicke h1 ca. 1 mm ist.
Diese Ausführung der Bodenplatte 20 als Sandwichpaneele hat den Vorteil, dass die mindestens eine Kernschicht (z.B. CFK-Schicht 42) durch die Verschleißschicht 23 geschützt wird. Des Weiteren führt der mehrschichtige Aufbau zu einer Erhöhung der Stabilität der gesamten Bodenplatte 20. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Verschleißschicht 23 ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung, z.B. 7075 T7 oder 7075 T6 hergestellt werden. Theoretisch könnte auch ein Stahlblech verwendet werden, wobei jedoch eine elektrisch nicht leitfähige Schicht zu bevorzugen ist, da diese auf möglicherweise am oder im Frachtcontainer 10 vorgesehene RFID Tags 14 (vgl. Fig. 1) keine Einflüsse hat.
Die erfindungsgemäße Bodenplatte 20 weist vorzugsweise ein umlaufendes Bodenplattenprofil 25 (Fig. 4) auf, das in ein Container-Eckenprofil eingeschoben werden kann, um die Bodenplatte 20 an den Seitenwänden 12a bis 12d zu befestigen. Es kann also auf zusätzliche Befestigungsmittel, z.B. eine Schweißverbindung oder Nieten, verzichtet werden.
Die erfindungsgemäßen Frachtcontainer 10 verfügen vorzugsweise über eine Bodenplatte 20, die nach unten hin mit einer Auflageschicht 21 ausgestattet sind, die aus einer Metalllegierung, insbesondere einer Aluminiumlegierung, hergestellt ist. Dies führt dazu, dass vorhandene Frachtdecks von Flugzeugen mit entsprechenden Frachtfördereinrichtungen zum Transport der Frachtcontainer 10 eingesetzt werden können, ohne dass bezüglich der Reibwerte beim Eingriff der an diesen vorgesehenen Rollen Probleme auftreten. Die erfindungsgemäßen Frachtcontainer 10 sind also universell einsetzbar.
Erfindungsgemäß ist die Bodenplatte 20 also mindestens dreischichtig aufgebaut und als Verbundwerkstoff oder Kompositwerkstoff ausgeführt. Eine Verbindung der einzelnen Schichten, insbesondere der Auflageschicht 21 und/oder Kernschicht und/oder Verschleißschicht 23, erfolgt per Stoff- oder Formschluss, wobei ein Stoffschluss zu bevorzugen ist. Eine Verbindung zwischen den einzelnen Schichten kann mittelbar oder unmittelbar hergestellt werden.
In den beschriebenen Ausführungsformen wurde detailliert auf die quaderförmige Ausgestaltung eines Frachtcontainers 10 eingegangen. Für den hier tätigen Fachmann sollte es offensichtlich sein, dass die Form des Frachtcontainers 10 rein exemplarisch ist und beliebig sein kann. Häufig verwendete Frachtcontainer 10 haben im oberen Bereich eine Abschrägung, um diese optimal an den Frachtraum eines Flugzeuges anzupassen.
Weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele des Frachtraumbodens 20 ergeben sich anhand der Fig. 5 und 6.
Fig. 5 zeigt einen Frachtraumboden 20, der einen Kern 40 und eine Auflageschicht 21 aus einer Aluminiumlegierung aufweist. Der Kern 40 ist aus einer CFK-Schicht 42 hergestellt und über eine Gummi-Schicht 47 mit der Auflageschicht 21 verbunden. Die Gummi-Schicht 47 kann mit der CFK-Schicht 42 und/oder der Auflageschicht 21 verklebt sein. Denkbar ist der Einsatz eines PUKlebers. Alternativ kann die Gummi-Schicht 47 auf die Auflageschicht 21 und/oder die CFK-Schicht 42 aufvulkanisiert sein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel geht aus der Fig. 6 hervor. Der Kern 40 ist in diesem Beispiel mehrschichtig aufgebaut und über eine Gummi-Schicht 47 als Verbindungsschicht mit der Auflageschicht 21 verbunden. Der Kern 40 umfasst eine Schaumstoffschicht 43, wobei wechselseitig der Schaumstoffschicht 43 eine erste CFK-Schicht 42 bzw. eine zweite CFK-Schicht 44 angeordnet sind. Die Schaumstoffschicht 43, die erste CFK-Schicht 42 und die zweite CFK-Schicht 44 sind über ein Kunstharz miteinander verklebt. Vorzugsweise weist die Schaumstoffschicht 43 wabenförmige Aussparungen auf, die es ermöglichen, dass das ausgehärtete Kunstharz eine unmittelbare Stoffverbindung zwischen der ersten CFK-Schicht 42 und der zweiten CFK-Schicht 44 herstellt. Insofern ist die von den CFK-Schichten 42, 44 ummantelte Schaumstoffschicht 43 besonders gut dazu geeignet, vertikale Lasten aufzunehmen, ohne dass es zu einer Kompression des Kerns 40 kommt. Das ausgehärtete Kunstharz in den Aussparungen der Schaumstoffschicht 43 bildet also eine Stürzstruktur. An der der Auflageschicht 21 abgewandten Seite der ersten CFK-Schicht 42 ist eine GFK-Schicht 41 angeordnet. Diese GFK-Schicht 41 kann eine Verschleißschicht 43 sein, die die erste CFK-Schicht 42 vor einer Abnutzung schützt. Es ist möglich, die GFK-Schicht im Zuge der Herstellung des Kerns 40 mit diesem zu verkleben.
Die CFK-Schicht 42 kann ein erstes Netz aus Glasfasern und die erste CFK-Schicht 42 ein zweites Netz aus Kunststofffasern aufweisen, wobei die Fasern des ersten Netzes in einem 45 Grad-Winkel zu den Fasern des zweiten Netzes angeordnet sind. Insgesamt könnte sich daher folgender Aufbau ergeben: +45/-45 Grad GFK-Schicht, 0/90 Grad CFK-Schicht, Schaumstoffkern (z.B. Rohacell), 0/90 Grad CFK-Schicht.
Die erste CFK-Schicht 42 kann beispielsweise eine Dicke von 0,2 mm bis 0,6 mm, insbesondere 0,4 mm haben. Die Schaumstoffschicht 43 kann eine Dicke von 1,0 bis 8,0 mm, insbesondere von 1,8 bis 6,0 mm haben. Die zweite CFK-Schicht 44 kann ähnliche oder identische Dickenverhältnisse haben wie die erste CFK-Schicht 42. Die Auflageschicht 21 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Dicke von 1,0 bis 1,5 mm und besteht aus 2024 T3.
In einem Ausführungsbeispiel wird auf beiden Seiten eines Kerns, z. B. eines Kerns 40, wie dieser vorab beschrieben wurde, eine Metallschicht, z. B. aus Aluminium, angeordnet. Die Verbindung zwischen den Schichten kann durch ein Verkleben und/oder ein Aufvulkanisieren erfolgen. Diese Sandwichanordnung hat den Vorteil, dass sich die Bodenplatte 20 bei Temperaturschwankungen nur geringfügig verformt. Auch der Herstellungsprozess ist einfach, da die Auflageschicht 21 und die Verschleißschicht 23 aus Metall bzw. aus einer Metalllegierung in einem Fertigungsschritt mit dem Kern 40 verbunden, z. B. verklebt, werden können. In einem Ausführungsbeispiel kann das Verbinden der Schichten unter Temperatur (z. B. größer 20°, größer 30°, größer 40°) erfolgen.
Vorhergehend wurde die Ausgestaltung des Frachtcontainers und der darin verwendeten Bodenplatte 20 beschrieben. Anmeldungsgemäß soll auch ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Bodenplatte 20 oder eines Frachtcontainerbodens sowie ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Frachtcontainers 10 erfasst werden. Erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Frachtcontainerbodens die folgenden Schritte :

Herstellen der Kernschicht 22 aus kohlenstoffverstärkten und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff;
Herstellen einer Auflageschicht 21 aus einer Metalllegierung, insbesondere aus der bereits beschriebenen Aluminiumlegierung;
Verbinden der Auflageschicht 21 mit der Kernschicht 22 durch Stoffschluss und/oder Materialschluss.

Die genannten Herstellungsschritte können vor dem Verbinden der Schichten erfolgen. Theoretisch ist es jedoch auch denkbar, eine der Schichten zuerst herzustellen und dann die weitere Schicht auf dieser Grundschicht aufzubauen. Beispielsweise kann die Aluminiumlegierung die Grundschicht bilden, auf der die Kernschicht 22 mit der Kohlenstoffverstärkung und/oder Glasfaserverstärkung und/oder Aramidfaserverstärkung sukzessiv hergestellt wird.
Des Weiteren kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verschleißschicht 23 angebracht werden. Auch hier ist es möglich, erst die Auflageschicht 21, die Kernschicht 22 und die Verschleißschicht 23 herzustellen und dann eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Schichten herzustellen. Alternativ können die Auflageschicht 21 und die Verschleißschicht 23 hergestellt und die Kernschicht 22 sukzessiv auf der Auflageschicht 21 und/oder der Verschleißschicht 23 aufgebaut werden. Der Verbundwerkstoff kann dann durch ein Zusammenfügen der Auflageschicht 21 mit oder ohne Kernschicht 22 und der Verschleißschicht 23 mit oder ohne Kernschicht 22 erfolgen.
Für den hier tätigen Fachmann sollte es offensichtlich sein, dass es zahlreiche alternative Ausführungsformen für das Herstellungsverfahren gibt. Ebenso sollte es für den hier tätigen Fachmann leicht ersichtlich sein, wie sich ein erfindungsgemäßer Frachtcontainer 10 herstellen lässt. Des Weiteren sollte der Fachmann wissen, wie man den erfindungsgemäßen Frachtboden als Teil einer Frachtpalette herstellt.

Bezugszeichenliste

10: Frachtcontainer
12a bis 12d: Seitenwand
13: Deckelplatte
14: RFID-Tag
20: Bodenplatte
21: Auflageschicht
23: Verschleißschicht
25: Bodenplattenprofil
40: Kern
41: GFK-Schicht
42: CFK-Schicht
43: Schaumstoffschicht
44: CFK-Schicht
47: Gummischicht
h: Frachtcontainerhöhe
b: Frachtcontainerbreite
l: Frachtcontainerlänge
h1: Auflageschichtdicke
h2: Kernschichtdicke
h3: Verschleißschichtdicke

Claims

Frachtboden umfassend:
- eine erste Kernschicht und eine zweite Kernschicht (42, 43, 44) aus kohlenstofffaserverstärktem und/oder glasfaserverstärktem und/oder aramidfaserverstärktem Kunststoff und

- eine Auflageschicht (21) aus einer Metalllegierung, wobei eine der Kernschichten (42, 43, 44) und die Auflageschicht (21) durch Stoffschluss und/oder Formschluss miteinander verbunden sind,
gekennzeichnet durch
eine dritte Kernschicht mit einer Schaumschicht (43) mit einer Stützstruktur aus Kunstharz, die sich vertikal zum Frachtboden erstreckt, und die die an der Schaumschicht anliegende erste und zweite Kernschicht fest miteinander verbindet, wobei der Frachtboden (20) ein zumindest abschnittsweise umlaufendes Randprofil (25) in Form eines Wulstes umfasst, wobei der Wulst zur Verbindung des Frachtbodens (20) mit Seitenwänden (12a - 12d) dient.
Frachtboden nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
einen Kern (40), der mindestens eine erste Kernschicht (42, 43, 44) mit mindestens einer ersten Faserausrichtung und mindestens eine zweite Kernschicht (42, 43, 44) mit mindestens einer zweiten Faserausrichtung umfasst, wobei sich die erste Faserausrichtung vorzugsweise um mindestens 20 Grad oder um mindestens 30 Grad oder um mindestens 40 Grad oder um mindestens 45 Grad oder um mindestens 90 Grad von der zweiten Faserausrichtung unterscheidet.
Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Kernschicht (42, 43, 44) ein Fasernetz aus Kohlenstofffasern und/oder Glasfaserfasern und/oder Aramidfasern umfasst, wobei vorzugsweise eine erste Vielzahl von Kohlenstofffasern/Glasfasern/Aramidfasern im Wesentlichen rechtwinklig zu einer zweiten Vielzahl von Kohlenstofffasern/Glasfasern/Aramidfasern verlaufen.
Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaumschicht (43) eine wabenförmige Stützstruktur umfasst.
Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaumschicht (43) zwischen der ersten Kernschicht (42) und der zweiten Kernschicht (44) eingelagert ist, wobei die Schichten durch Stoffschluss miteinander verbunden sind.
Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Kernschicht (42, 43, 44) auf einer der Auflageschicht (21) zugewandten Seite eine Verbindungsschicht (47), nämlich eine Verbindungsschicht (47) aus der Gruppe der Elastomere, zur Verbindung mit der Auflageschicht (21) umfasst.
Frachtboden nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungsschicht (47) mit der Kernschicht (42, 43, 44) und/oder der Auflageschicht (21) durch Stoffschluss, nämlich durch Vulkanisierung, verbunden ist.
Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auflageschicht (21) eine Dicke (h1) von 0,5 mm bis 2,5 mm aufweist.
Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auflageschicht (21) eine Festigkeit von mehr als 300 N/mm² aufweist.
Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Verschleißschicht (23) oder Deckelschicht, die auf der der Auflageschicht (21) abgewandten Seite mindestens einer Kernschicht (42, 43, 44) angeordnet ist, wobei die Verschleißschicht (23) und die Kernschicht (42, 43, 44) durch Stoffschluss und/oder Formschluss verbunden sind.
Frachtboden nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verschleißschicht (23) aus einer Metalllegierung, nämlich aus einer Aluminiumlegierung, und/oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff und/oder einem Werkstoff aus der Gruppe der aromatischen Polyamide ausgebildet ist.
Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine der Aluminiumlegierungen eine Aluminiumknetlegierung mit dem Hauptlegierungselement Kupfer, nämlich mit 0,5 bis 9 % Kupfer ist.
Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine der Aluminiumlegierungen eine Aluminiumlegierung mit einer lösungsgeglühten und/oder warmausgelagerten und/oder überhärteten Wärmebehandlung ist.
Frachtcontainer, umfassend einen Frachtboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie an dem Frachtboden (20) angeordnete Seitenwände (12a - 12d).
Frachtcontainer nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Randprofil (25) in Containereckprofile eingeschoben ist, um den Frachtboden mit den Seitenwänden (12a - 12d) zu verbinden.
Frachtcontainer nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Seitenwände (12a - 12d) zumindest abschnittsweise aus glasfaserverstärktem und/oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gefertigt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Frachtbodens, umfassend die Schritte:
- Herstellen eines Kerns (40) mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Kernschicht (42, 43, 44),
wobei die ersten und die zweite Kernschicht (42, 43, 44) aus kohlenstoffverstärktem und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt wird,
wobei die dritte Kernschicht eine Schaumschicht (43) mit einer Stützstruktur aus Kunstharz umfasst, die sich vertikal zum Frachtboden erstreckt und die die an der Schaumschicht anliegende erste und zweite Kernschicht fest miteinander verbindet, wobei der Frachtboden ein zumindest abschnittsweise umlaufendes Randprofil (25) in Form eines Wulstes umfasst, wobei der Wulst zur Verbindung des Frachtbodens (20) mit Seitenwänden (12a - 12d) dient;

- Herstellen einer Auflageschicht (21) aus einer Metalllegierung;

- Verbinden der Auflageschicht (21) mit der Kernschicht (42, 43, 44) durch Stoffschluss unter Verwendung eines Klebstoffs.
Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verbinden durch ein Auftragen und/oder Aufvulkanisieren einer Verbindungsschicht aus der Gruppe der Elastomere erfolgt.