DE102015001274A1

DE102015001274A1 - Introduction of additional components in a fiber composite

Info

Publication number: DE102015001274A1
Application number: DE102015001274.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Bitzmann; Bernd Murawski
Original assignee: MT Aerospace AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2016-06-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft das Einbringen von Zusatzelementen in eine beliebig geformte Bauteilstruktur aus Faserverbundkunststoff zu deren Handhabung, Befestigung und/oder Bedienung ohne die Fasern, respektive den Faserverbund zu beschädigen.The present invention relates to the introduction of additional elements in an arbitrarily shaped component structure made of fiber composite plastic for their handling, attachment and / or operation without damaging the fibers, respectively the fiber composite.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Einbringen von Zusatzelementen in eine beliebig geformte Bauteilstruktur aus Faserverbundkunststoff zu deren Handhabung, Befestigung und/oder Bedienung ohne die Fasern, respektive den Faserverbund zu beschädigen. Die vorliegende Erfindung eignet sich in vorteilhafter Weise auch zum Einbringen von Zusatzelementen in Tanks aus Faserverbundkunststoff, die gegebenenfalls mit einem Liner ausgekleidet sind.The present invention relates to the introduction of additional elements in an arbitrarily shaped component structure made of fiber composite plastic for their handling, attachment and / or operation without damaging the fibers, respectively the fiber composite. The present invention is also advantageously suitable for introducing additional elements in tanks made of fiber composite plastic, which are optionally lined with a liner.

Bauteilstrukturen der vorgenannten Art benötigen für ihre Verwendung Zusatzelemente für die Krafteinleitung, Lagerung, Zentrierung, für Anbauteile, aber auch Öffnungen zur Befüllung, Entleerung und/oder Bedrückung. Zum Einbringen von Zusatzelementen ist es bisher erforderlich, bereits fertiggestellte Bauteilstrukturen aus Faserverbundkunststoff mit den gewünschten Zusatzelementen nachzurüsten. Dazu werden diese Zusatzelemente an die bereits fertiggestellte Bauteilstruktur angenietet, daran angeschraubt oder aufgeklebt.Component structures of the aforementioned type require for their use additional elements for the introduction of force, storage, centering, for attachments, but also openings for filling, emptying and / or depression. For introducing additional elements, it has hitherto been necessary to retrofit already completed component structures made of fiber-reinforced plastic with the desired additional elements. For this purpose, these additional elements are riveted to the already completed component structure, screwed or glued thereto.

Bei dieser Art der Verbindung bzw. Befestigung werden der Faserverbund bzw. die Fasern des Faserverbundkunststoffes durchbrochen und zum Teil großflächig zerstört. Damit geht eine nahezu irreversible Schädigung und Schwächung des Faserverbundes einher. Zusätzliche lokale Verstärkungen sind daher nötig. In jedem Fall besteht ein hoher Montageaufwand für das Anbringen vieler einzelner Zusatzelemente und es entsteht zusätzlicher Arbeits- und Zeitaufwand für ein nachträgliches Abdichten von Tanks.In this type of connection or attachment of the fiber composite or the fibers of the fiber composite plastic are broken and partially destroyed over a large area. This is accompanied by a nearly irreversible damage and weakening of the fiber composite. Additional local reinforcements are therefore necessary. In any case, there is a high installation cost for attaching many individual additional elements and there is additional work and time required for a subsequent sealing of tanks.

Die bisher eingebauten Zusatzelemente bestehen meistens aus metallischen Komponenten, weshalb sich aufgrund einer unterschiedlichen Temperaturausdehnung der metallischen Komponenten im Vergleich zum Faserverbund erhöhte thermische Spannungen ergeben können, die sich im Betrieb der Bauteil- oder Tankstruktur nachteilig auswirken können.The previously installed additional elements usually consist of metallic components, which is why, due to a different thermal expansion of the metallic components compared to the fiber composite increased thermal stresses may result, which may adversely affect the operation of the component or tank structure.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer Bauteilstruktur aus Faserverbundkunststoff anzugeben, mit welchem Zusatzelemente ohne die oben beschriebenen Nachteile eingebracht werden können. Wünschenswert ist auch eine weitergehende Gewichtsreduktion der beschriebenen Bauteilstrukturen.The object of the present invention was therefore to provide a method for producing a component structure made of fiber composite plastic, with which additional elements without the disadvantages described above can be introduced. It is also desirable to further reduce the weight of the component structures described.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zum Einbringen wenigstens eines Zusatzelementes in eine Bauteilstruktur aus Faserverbundkunststoff zu deren Handhabung, Befestigung und/oder Bedienung durch Einlaminieren des wenigstens einen Zusatzelementes in den Faserverbund während dessen Aufbau. Dazu wird das wenigstens eine Zusatzelement beim Aufbau des Faserverbunds, so einlaminiert, dass die Fasern ohne eine Durchtrennung um das Zusatzelement herumgeleitet werden.The subject of the present invention is therefore a method for introducing at least one additional element into a component structure made of fiber composite plastic for their handling, attachment and / or operation by lamination of the at least one additional element in the fiber composite during its construction. For this purpose, the at least one additional element in the construction of the fiber composite, so laminated that the fibers are passed around without circumvention of the additional element.

Als Zusatzelemente bzw. Bauteile werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche zur Krafteinleitung, Lagerung, Zentrierung und/oder Anbauteile sowie Elemente, die Öffnungen oder Durchbrüche für Anschlüsse, sogenannte Fittings, schaffen, verstanden. Es handelt sich hier jedoch nicht um eine abschließende Aufzählung von Zusatzelementen bzw. Bauteilen, welche sich in der erfindungsgemäßen Weise in eine Tankstruktur bzw. deren Faserverbundkunststoff-Wand integrieren lassen.As additional elements or components in the context of the present invention, those for force introduction, storage, centering and / or attachments and elements that create openings or openings for connections, so-called fittings, understood. However, this is not a final list of additional elements or components, which can be integrated in the manner according to the invention in a tank structure or its fiber composite plastic wall.

Das direkte Einbringen der Zusatzelemente bzw. Bauteile in den Faserverbundkunststoff, egal ob diese an einer Unterstruktur befestigt oder direkt in dem Faserverbundkunststoff verankert werden, während dessen Aufbau bewirkt primär, dass Schwächungen und Undichtigkeiten am Faserverbund von vorneherein vermieden werden können, die ansonsten beim nachträglichen Anbringen durch die damit einhergehende erforderliche partielle Beschädigung bzw. Zerstörung des Faserverbundes verursacht werden. Aus den lediglich um die Zusatzelemente gelenkten Fasern folgt die Möglichkeit einer faser- und belastungsgerechten Konstruktion der Bauteilstruktur, ohne erhöhten Arbeits- und Zeitaufwand. Aufgrund geringer Kerb- bzw. Spannungsspitzen und geringer Steifigkeitssprünge, die aus dieser Art und Weise des Einbringens der Zusatzelemente resultieren, ist die Gesamtkonstruktion haltbarer und höher belastbar als bisher möglich. Daraus resultiert das Vermögen der direkten und gegebenenfalls großflächigen Krafteinleitung in die Faserverbundstruktur. Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Tank enthält weniger Anbauteile. Es sind weniger Arbeitsschritte erforderlich, was mit geringeren Kosten und weniger Masse (Gewicht) einhergeht.The direct introduction of the additional elements or components in the fiber composite plastic, regardless of whether they are attached to a substructure or anchored directly in the fiber composite plastic, while its construction primarily causes weakening and leakage on the fiber composite can be avoided from the outset, the otherwise when retrofitting caused by the associated required partial damage or destruction of the fiber composite. From the only guided by the additional elements fibers follows the possibility of a fiber and load-oriented design of the component structure, without increased labor and time. Due to low notch or stress peaks and small jumps in stiffness, resulting from this way of introducing the additional elements, the overall construction is more durable and higher load capacity than previously possible. This results in the ability of the direct and possibly large-scale introduction of force into the fiber composite structure. A produced by the process according to the invention tank contains fewer attachment parts. Fewer steps are required, which results in lower costs and less mass (weight).

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie besonders bevorzugte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the method according to the invention and particularly preferred features emerge from the subclaims.

So zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt dadurch aus, dass das wenigstens eine Zusatzelement für die Bauteilstruktur in dem Faserverbund angeordnet wird, indem zunächst wenigstens eine Lage trockenes oder mit Harz vorgetränktes Fasermaterial als Boden drapiert wird, das wenigstens eine Zusatzelement an der vorgesehenen Position der herzustellenden Bauteilstruktur darauf angeordnet und fixiert, mit weiteren Fasern umgeben bzw. umschlossen und der Verbund ausgebildet wird.Thus, the method according to the invention is preferably characterized in that the at least one additional element for the component structure is arranged in the fiber composite by first draping at least one layer of dry or resin-impregnated fiber material as the bottom, the at least one additional element at the intended position to be produced Component structure disposed thereon and fixed, surrounded with other fibers or enclosed and the composite is formed.

In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das wenigstens eine Zusatzelement für die Bauteilstruktur zwischen einer Vorrichtung und dem Faserverbund angeordnet, indem das wenigstens eine Zusatzelement an der vorgesehenen Position der herzustellenden Bauteilstruktur angeordnet bzw. fixiert, mit trockenen oder mit Harz vorgetränkten Fasern umgeben bzw. umschlossen und der Verbund ausgebildet wird. Unter Vorrichtung wird hier eine geeignete Form oder ein Träger verstanden.In another variant of the method according to the invention, the at least one Additional element for the component structure between a device and the fiber composite disposed by the at least one additional element at the intended position of the component structure to be manufactured or fixed, surrounded or enclosed with dry or resin impregnated fibers and the composite is formed. Device is understood here to mean a suitable shape or a carrier.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das wenigstens eine Zusatzelement an einer vorgesehenen Position der herzustellenden Bauteilstruktur in die Vorrichtung integriert und mit trockenen oder mit Harz vorgetränkten Fasern umgeben bzw. umschlossen und der Verbund ausgebildet.In a further embodiment of the method according to the invention, the at least one additional element is integrated into the device at an intended position of the component structure to be produced and surrounded or enclosed by dry or resin-impregnated fibers and the composite is formed.

Es wird ausdrücklich festgehalten, dass der hier verwendete Begriff ”Vorrichtung” im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfassend zu verstehen ist. Es kann sich um flächige Elemente aus Metall oder Kunststoff handeln, welche eben bzw. plan, gekrümmt oder gebogen sind, so auch dreidimensionale Gebilde, wie beispielsweise eine Tankstruktur. So können beispielsweise Innengewinde oder Steckhülsen in eine Tankstruktur aus vorzugsweise Kunststoff integriert werden, in welche Stifte als Platzhalter eingesetzt werden. Diese werden zur Ausformung eines Zugangs zu dem Innengewinde oder den Steckhülsen mit dem Fasermaterial umgeben. Die Stifte werden nach Ausbildung des Verbunds entfernt.It is expressly stated that the term "device" as used herein is to be understood in the context of the present invention comprehensively. It can be flat elements made of metal or plastic, which are flat or flat, curved or curved, as well as three-dimensional structures, such as a tank structure. For example, internal threads or receptacles can be integrated into a tank structure made of preferably plastic, in which pins are used as placeholders. These are surrounded to form an access to the internal thread or the sockets with the fiber material. The pins are removed after formation of the composite.

Durch die angegebene Arbeitsweise lassen sich jegliche Zusatzelemente, ungeachtet deren Form oder Funktion im Arbeitsgang des Aufbauens des Faserverbunds in diesem Verankern, ohne die Faserstruktur zu beschädigen. Vielmehr lässt sich durch das Einbetten der Bauteile unmittelbar in den Faserverbund auch im Umfeld der Bauteile eine faser- und belastungsgerechte Ausgestaltung der Faserverbundstruktur Sicher stellen.By the procedure given any additional elements, regardless of their form or function in the operation of building the fiber composite in this anchoring, without damaging the fiber structure. Rather, by embedding the components directly into the fiber composite even in the environment of the components, a fiber and load-compatible design of the fiber composite structure can be ensured.

Die Zusatzelemente bzw. zusätzlichen Bauteile können einzeln auf die angegebene Weise in den Faserverbund der Tankstruktur einlaminiert werden. Bevorzugt werden diese Zusatzelemente jedoch, bevorzugt in funktionellen Gruppen, in den Faserverbund der Tankstruktur integriert, wozu sie in vorteilhafter Weise auf einer Trägereinheit zusammengefasst werden. Diese Maßnahme bringt eine weitere Vereinfachung des Einbringens der Zusatzelemente mit sich sowie eine großflächigere Verankerung mit dem Faserverbund, ohne zusätzlichen Arbeits- und Zeitaufwand.The additional elements or additional components can be individually laminated in the manner indicated in the fiber composite of the tank structure. However, these additional elements are preferably integrated into the fiber composite of the tank structure, preferably in functional groups, for which purpose they are advantageously combined on a carrier unit. This measure brings a further simplification of the introduction of the additional elements with it as well as a larger-scale anchoring with the fiber composite, without additional labor and time.

Durch die großflächige Verankerung ist insbesondere auch eine großflächige Krafteinleitung in die Faserverbundstruktur gewährleistet. Die auf einer Trägereinheit zusammengefassten zusätzlichen Bauteile könnten in einem Baukastensystem zur Verfügung gestellt werden.Due to the large-area anchoring, in particular a large-scale introduction of force into the fiber composite structure is ensured. The combined on a support unit additional components could be provided in a modular system.

Die Trägereinheit wird in vorteilhafter Weise an die Kontur der Bauteilstruktur angepasst oder gegebenenfalls auch die Kontur der Bauteilstruktur an die der Trägereinheit. Diese Vorgehensweise ist insbesondere bei großflächigen Ensembles von zusätzlichen Elementen vorteilhaft, um Spannungen zu vermeiden. Beispielsweise kann eine dreidimensional gekrümmte Bauteilstruktur zur Aufnahme bzw. Anbringung eines Trägerelements abgeflacht sein oder das Trägerelement wird entsprechend der Krümmung des Bauteilumfangs ausgebildet bzw. gekrümmt.The carrier unit is adapted in an advantageous manner to the contour of the component structure or possibly also the contour of the component structure to that of the carrier unit. This procedure is particularly advantageous for large-scale ensembles of additional elements in order to avoid stresses. For example, a three-dimensionally curved component structure for receiving or attaching a carrier element may be flattened or the carrier element is formed or curved in accordance with the curvature of the component circumference.

Die Trägereinheit wird des Weiteren in vorteilhafter Weise mit zusätzlichen Löchern und/oder Sicken versehen. Damit lässt sich in gewohnter Weise der Formschluss verbessern. Darüber hinaus bringen Löcher und/oder Sicken eine weitere Massereduktion mit sich.The carrier unit is further advantageously provided with additional holes and / or beads. This can be improved in the usual way, the positive connection. In addition, holes and / or beads bring about further mass reduction.

Wie bereits ausgeführt, werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Zusatzelemente bevorzugt erstens solche zur Krafteinleitung, Lagerung, Zentrierung und/oder Anbauteile sowie zweitens Elemente, die Öffnungen oder Durchbrüche für Anschlüsse, sogenannte Fittings schaffen, verstanden. Diese können beim Aufbau des Faserverbundes direkt, gegebenenfalls ohne weitere Hilfselemente, wie Flansche, etc. in diesen einlaminiert werden.As already stated, are in the context of the present invention as additional elements preferably firstly for the introduction of force, storage, centering and / or attachments and secondly elements that create openings or openings for connections, so-called fittings understood. These can be laminated directly into the structure of the fiber composite, optionally without further auxiliary elements, such as flanges, etc. in these.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine für den Anwendungsfall geeignete Kombination der genannten Zusatzelemente, gegebenenfalls zusammengefasst auf einer Trägereinheit vor.A further embodiment of the method according to the invention provides a suitable combination of said additional elements for the application, optionally combined on a carrier unit.

Zur ersten Gruppe lassen sich Gewindestifte, die aus der Bauteilstruktur hervorstehen sowie Gewindebuchsen mit Innen- oder Außengewinde zählen. Letztere können versenkt oder hervorstehend, starr oder schwimmend im Faserverbund der Bauteilstruktur verankert sein. Diese Gruppe von Zusatzelementen kann vorteilhaft zur Herstellung von beliebig konturierten, planen oder dreidimensional gekrümmten Bauteilstrukturen aus Faserverbundkunststoff zu deren Befestigung, Verbindung, etc. an und mit anderen Strukturen verwendet werden.The first group can be threaded pins, which protrude from the component structure and count threaded inserts with internal or external thread. The latter can be recessed or projecting, rigid or floating anchored in the fiber composite of the component structure. This group of additional elements can advantageously be used for producing any contoured, planar or three-dimensionally curved component structures made of fiber composite plastic for their attachment, connection, etc. to and with other structures.

Zur zweiten Gruppe gehören Flansche, Hülsen oder Bauteile mit einer oder mehreren Öffnungen. Diese können als Anschlüsse für den Zu- und Ablauf von flüssigen Medien oder zur Bedrückung dienen. Gleichermaßen können diese Öffnungen zur Aufnahme von Sensorikbauteilen oder im Fall von Tanks für deren Wartung und Pflege dienen.The second group includes flanges, sleeves or components with one or more openings. These can serve as connections for the inlet and outlet of liquid media or for depression. Likewise, these openings may be used to receive sensing components or, in the case of tanks, for their maintenance and care.

Wie eingangs bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise auch zur Herstellung eines Tanks, bestehend aus Faserverbund und einem den Tank auskleidenden Liner, unter Einlaminieren wenigstens eines Zusatzelementes für die Handhabung, Befestigung und/oder Bedienung des Tanks geeignet. As already mentioned, the method according to the invention is also advantageously suitable for producing a tank, consisting of fiber composite and a liner lining the tank, while at least one additional element is laminated for handling, fastening and / or operating the tank.

In vorteilhafter Weise wird dazu das wenigstens eine Zusatzelement für den Tank in dem Faserverbund angeordnet, indem zunächst wenigstens eine Lage trockenes oder mit Harz vorgetränktes Fasermaterial auf den Liner vorzugsweise gewickelt wird, das wenigstens eine Zusatzelement an einer vorgesehenen, Position des herzustellenden Tanks, polseitig oder nicht, angeordnet und mit weiterem Fasermaterial umwickelt und der Verbund ausgebildet wird.Advantageously, for this purpose, the at least one additional element for the tank in the fiber composite is arranged by first at least one layer of dry or resin impregnated fiber material is preferably wound on the liner, the at least one additional element at an intended, position of the tank to be manufactured, pole side or not, arranged and wrapped with more fiber material and the composite is formed.

Das wenigstens eine Zusatzelement für den Tank kann in einer weiteren Ausführungsform zwischen dem Liner und dem Faserverbund angeordnet werden, indem das wenigstens eine Zusatzelement an einer vorgesehenen, Position des herzustellenden Tanks, polseitig oder nicht, angeordnet und mit Fasermaterial umwickelt und der Verbund ausgebildet wird.The at least one additional element for the tank can be arranged in a further embodiment between the liner and the fiber composite by the at least one additional element at an intended position of the tank to be manufactured, pole side or not, arranged and wrapped with fiber material and the composite is formed.

Das wenigstens eine Zusatzelement kann auch an einer vorgesehenen, Position des Tanks, polseitig oder nicht, in den Liner integriert, der Liner und das wenigstens eine Zusatzelement mit trockenem oder mit Harz vorgetränktem Fasermaterial umwickelt und der Verbund ausgebildet werden. Das Zusatzelement kann dabei bereits während der Herstellung des Liners in diesen integriert werden, insbesondere wenn dieser aus einem Kunststoff gebildet wird.The at least one additional element can also be integrated into the liner at an intended position of the tank, pole side or not, and the liner and the at least one additional element can be wrapped with dry or resin-impregnated fiber material and the composite formed. The additional element can already be integrated during the production of the liner in this, especially if it is formed from a plastic.

Wieder lassen sich durch die angegebene Arbeitsweise jegliche Zusatzelemente, ungeachtet deren Form oder Funktion, im Arbeitsgang des Aufbauens des Faserverbunds in diesem Verankern, ohne die Faserstruktur bzw. die Fasern zu beschädigen. Vielmehr lässt sich durch das Einbetten der Zusatzelemente unmittelbar in den Faserverbund auch im Umfeld der Zusatzelemente eine faser- und belastungsgerechte Ausgestaltung der Faserverbundstruktur Sicher stellen.Again, any additional elements, regardless of their form or function, can be made to work in the process of building up the fiber composite in this anchorage without damaging the fiber structure or fibers by the stated procedure. Rather, by embedding the additional elements directly into the fiber composite even in the environment of the additional elements, a fiber and load-compatible design of the fiber composite structure can be ensured.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Liner für spezielle Anwendungsgebiete aus Metall, wie Stahl oder Titan, oder einer für den Anwendungsfall geeigneten Metalllegierung hergestellt sein oder werden. Bevorzugt findet jedoch ein Liner aus Kunststoff, vorzugsweise trinkwassergeeignetem Kunststoff Anwendung. Im Falle von Kunststofflinern werden diese vorzugsweise blasgeformt oder rotationsgegossen, was eine unmittelbare Integration und Positionierung der Zusatzelemente in den Liner ermöglicht.In the context of the present invention, the liner for special fields of application may be or may be made from metal, such as steel or titanium, or a metal alloy suitable for the application. Preferably, however, a liner made of plastic, preferably drinking water suitable plastic application. In the case of plastic liners, these are preferably blow molded or rotationally cast, allowing for immediate integration and positioning of the additional elements in the liner.

Die oben erwähnten Zusatzelemente können selbst aus Metall, Kunststoff oder Faserverbundkunststoff bestehen und auf Trägerelementen aus Metall, vorzugsweise Kunststoff oder Faserverbundkunststoff durch Einpressen, Anschweißen oder integrale Ausformung, angeordnet werden.The above-mentioned additional elements may themselves be made of metal, plastic or fiber composite plastic and on support elements made of metal, preferably plastic or fiber composite plastic by pressing, welding or integral molding, are arranged.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden zum Einlaminieren der Zusatzelemente zu deren direkter Integration in die Faserverbundkunststoff-Wand der herzustellenden Bauteilstruktur Fasergelege, mit Harz vorgetränkt oder nicht, in Form von Tapes oder Rovings verwendet, vorzugsweise für CFK.In the context of the present invention, fiber cladding impregnated with resin or not, in the form of tapes or rovings, preferably for CFRP, is used for laminating the additional elements for their direct integration into the fiber composite plastic wall of the component structure to be produced.

Nachfolgend wird die Erfindung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:The invention and the method according to the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 Beispiele von unterschiedlichen stiftartigen Zusatzelementen, die auf verschiedene Weise in dem Faserverbund angeordnet sind; 1 Examples of different pin-like additional elements, which are arranged in different ways in the fiber composite;

2 ein weiteres Beispiel für ein Zusatzelement, das zur Ausbildung von Öffnungen in der Tankstruktur dienen kann; 2 another example of an additional element that can serve to form openings in the tank structure;

3 schematisch von oben das Arbeitsprinzip der Applizierung des Fasermaterials um die Zusatzelemente. 3 schematically from above the working principle of the application of the fiber material to the additional elements.

1 zeigt schematisch die Anordnung von Zusatzelementen 1 in einem Faserverbund 2 in Form eines Stiftes a), der aus dem Faserverbund 2 heraussteht sowie versenkten b) oder herausstehenden c) Buchsen, die ein Innengewinde aufweisen können. Es ist schematisch angedeutet, dass die Zusatzelemente 1 an bzw. auf einer vorher beschriebenen Trägereinheit 3 angeordnet sind. Die Trägereinheit 3 dient nicht nur zur Gruppierung von mehreren, auch verschiedenen Zusatzelementen 1, sondern auch zur besseren Verankerung dieser Elemente in dem Verbund 2. Dadurch ist eine großflächige Krafteinleitung in die Faserverbundstruktur realisierbar. Zusätzlich sind bei der gezeigten Ausführungsform Löcher und/oder Sicken 4 in der Trägereinheit 3 ausgebildet, die zum besseren Formschluss und zur weiteren Massereduktion beitragen. 1 schematically shows the arrangement of additional elements 1 in a fiber composite 2 in the form of a pin a) made from the fiber composite 2 protrudes and recessed b) or protruding c) sockets, which may have an internal thread. It is indicated schematically that the additional elements 1 on or on a previously described carrier unit 3 are arranged. The carrier unit 3 not only serves to group several, but also different additional elements 1 but also to better anchor these elements in the composite 2 , As a result, a large-scale introduction of force into the fiber composite structure can be realized. In addition, in the embodiment shown holes and / or beads 4 in the carrier unit 3 trained, which contribute to better fit and further Massereduktion.

In der hier gezeigten Ausführungsform sind alle Zusatzelemente 1a, 1b und 1c mit der Trägereinheit 3 innerhalb des Faserverbundes 2 angeordnet. Dazu ist es erforderlich gewissermaßen einen Boden 5 aus Faserverbund 2 bzw. zunächst nur aus Fasermaterial aufzubauen. Darauf wird die Trägereinheit 3 mit den Zusatzelementen angeordnet und im Folgenden weiter mit Fasermaterial belegt bzw. umschlossen. Dabei ist es auch möglich, ein Zusatzelement 1 in das Tankinnere hineinragend, wie für 1b gezeigt, anzuordnen.In the embodiment shown here are all additional elements 1a . 1b and 1c with the carrier unit 3 within the fiber composite 2 arranged. For this it is necessary to a certain extent a floor 5 made of fiber composite 2 or initially build only from fiber material. Then the carrier unit becomes 3 arranged with the additional elements and further occupied or enclosed in the following with fiber material. It is also possible, an additional element 1 protruding into the tank interior, as for 1b shown, to arrange.

In 2 ist schematisch das Einbringen eines Flansches 6 in den Faserverbund 2 zur Ausbildung einer Öffnung 8 dargestellt. Der Flansch 6 ist in dem Liner 7 zwischen Linerflansch 7' und einem in dem Liner 7 radial angeformten Anschlag 9 eingespreizt. Der so eingespreizte Liner 7 wird dann zur Ausbildung des Faserverbunds 2 zunächst mit Fasern umlegt oder umwickelt.In 2 is schematically the introduction of a flange 6 in the fiber composite 2 to form an opening 8th shown. The flange 6 is in the liner 7 between liner flange 7 ' and one in the liner 7 radially formed stop 9 be spread. The so-spread liner 7 then becomes the formation of the fiber composite 2 initially wrapped with fibers or wrapped.

3 zeigt eine Aufsicht auf einen mit Fasern umschlossenen Stift 1a. Durch die Umschließung mit den Fasern 10 kann der Stift 1a, aber auch jedes andere Zusatzelement 1 der vorher definierten Art, formschlüssig in den Faserverbund 2 eingebettet und einlaminiert werden. Die Faserbahnen 10 können insbesondere beim Wickeln kreuzweise übereinander liegend angeordnet werden, wobei der Wickelwinkel variabel ist. 3 shows a plan view of a fiber-enclosed pen 1a , By enclosing with the fibers 10 can the pen 1a , but also every other additional element 1 the previously defined type, positively in the fiber composite 2 embedded and laminated. The fiber webs 10 can be arranged crosswise, in particular when winding cross-superimposed, wherein the winding angle is variable.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend die notwendigen Fertigungsschritte zum Einbringen der Zusatzelemente in den Faserverbund einer herzustellenden Bauteilstruktur erläutert.For a better understanding of the present invention, the necessary manufacturing steps for introducing the additional elements into the fiber composite of a component structure to be produced are explained below.

Zunächst müssen die Zusatzelemente vorbereitet werden. Bei stiftartigen Zusatzelementen wird eine Kappe aufgeschraubt, bei Buchsen mit Innen- oder Außengewinde wird ein Stift oder Bolzen mit zusätzlicher Kappe ein- oder aufgeschraubt oder aufgesteckt. Der Stift dient dann als Platzhalter für die im Faserverbund auszubildende Öffnung, oberhalb oder auch unterhalb der Buchse. Für Flansche oder Hülsen wird eine Kappe je nach Design eingeschraubt oder aufgesteckt.First, the additional elements must be prepared. When pin-like additional elements a cap is screwed, in sockets with internal or external thread is a pin or bolt with additional cap on or screwed or plugged. The pin then serves as a placeholder for the opening to be formed in the fiber composite, above or below the socket. For flanges or sleeves, a cap is screwed in or attached depending on the design.

Im nächsten Schritt erfolgt das Aufbringen des Fasergeleges und Ausbildung des Faserverbundes. Dazu werden Faserrovings, Fasertapes und/oder Fasergewebe aufgelegt oder vorzugsweise gewickelt, wobei das Roving, Tape und/oder Gewebe vorzugsweise an den Kappen ohne Verletzung der Einzelfasern aufgespreizt wird und sich auf diese Weise eng um das betreffende Zusatzelement legt.In the next step, the application of the fiber fabric and formation of the fiber composite takes place. To this end, fiber rovings, fiber tapes and / or fibrous tissue are laid on or preferably wound, wherein the roving, tape and / or tissue is preferably spread apart on the caps without injury to the individual fibers and in this way lays tightly around the relevant additional element.

Handelt es sich um harzgetränkte Rovings, Tapes oder Gewebe, kann in einem nächsten Schritt, gegebenenfalls unter vorheriger Verdichtung des Fasergeleges durch Druck, ausgehärtet werden. Ansonsten ist eine Harzinfiltration vorzuschalten.In the case of resin-impregnated rovings, tapes or fabrics, the next step is to cure by pressure, if necessary, with previous densification of the fiber fabric. Otherwise, a Harzinfiltration is vorzuschalten.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in einfacher, sicherer und kostengünstiger Weise Bauteilstrukturen, auch in Form von Tanks mit einlaminierten Zusatzelementen herstellen, die darüber hinaus über ein sehr geringes Gewicht verfügen. Die einlaminierten ersten Zusatzelemente sind geeignet, um die Bauteilstruktur direkt oder indirekt über einen zusätzlich montierten Halter an eine Oberstruktur eines Flugzeugs, Autos oder Satelliten zu befestigen und zu lagern oder um Anbauteile oder Flansche sicher und problemlos zu befestigen. Für die zweiten Zusatzelemente mit Öffnungen gilt das bereits Gesagte.With the method according to the invention, component structures, also in the form of tanks with laminated-in additional elements, which moreover have a very low weight, can be produced in a simple, safe and cost-effective manner. The laminated first additional elements are suitable for attaching and supporting the component structure directly or indirectly via an additionally mounted holder to an upper structure of an aircraft, car or satellite, or to fix attachments or flanges securely and without problems. For the second additional elements with openings that already said applies.

Die Bauteilstrukturen bzw. Tanks können somit in der Luftfahrt Verwendung finden, da sie höchsten thermischen und mechanischen Ansprüchen genügen können. Durch Einlaminieren der Zusatzelemente in den Faserverbund können damit ausgerüstete Bauteilstrukturen zur Befestigung/Lagerung beispielsweise eines Tanks direkt oder indirekt über einen zusätzlich montierten Halter an verschiedenen Oberstrukturen, zur Befestigung von Anbauteilen oder Flanschen dienen. Die Tanks können beispielsweise als Trink- und Abwassertanks im Bereich der Luftfahrt oder im Bereich der Raumfahrt als Satellitentanks etc. Verwendung finden.The component structures or tanks can thus be used in aviation, since they can meet the highest thermal and mechanical requirements. By lamination of the additional elements in the fiber composite so equipped component structures for attachment / storage, for example, a tank directly or indirectly via an additionally mounted holder on different upper structures, for attachment of attachments or flanges serve. The tanks can be used, for example, as drinking and waste water tanks in the field of aviation or in the field of space travel as satellite tanks, etc.

Claims

Method for introducing at least one additional element ( 1 ) for the handling, attachment and / or operation of a component structure made of fiber composite plastic by lamination of the at least one additional element ( 1 ) in the fiber composite ( 2 ) during its construction.

A method according to claim 1, characterized in that the at least one additional element ( 1 ) for the component structure in the fiber composite ( 2 ) is arranged by first at least one layer of dry or resin-impregnated fiber material ( 10 ), the at least one additional element ( 1 ) arranged at a predetermined position of the component structure and with further fiber material ( 10 ) and the composite is formed.

A method according to claim 1, characterized in that the at least one additional element ( 1 ) for the component structure between a device and the fiber composite ( 2 ) is arranged by the at least one additional element ( 1 ) are placed on a predetermined position of the component structure on the device and surrounded with dry or resin-impregnated fiber material and the composite is formed.

A method according to claim 3, characterized in that the at least one additional element ( 1 ) are integrated into the device at a designated position of the structure and surrounded with dry or resin-impregnated fiber material and the composite is formed.

Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the additional elements ( 1 ) individually or in functional groups in the fiber composite ( 2 ) of the component structure are laminated.

Method according to claim 5, characterized in that the additional elements ( 1 ) on a carrier unit ( 3 ).

Method according to claim 6, characterized in that the carrier unit ( 3 ) is adapted to the contour of the component structure or vice versa.

Method according to any one of claims 6 and 7, characterized in that the carrier unit ( 3 ) with additional holes and / or beads ( 4 ).

Method according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that additional elements ( 1 ) for force introduction, storage, centering and / or attachments in the construction of the fiber composite ( 2 ) are laminated directly into these.

Method according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that additional elements ( 1 ) are laminated directly in the structure of the fiber composite, which openings for connections ( 8th ).

Method according to claims 9 and 10, characterized by a combination of said additional elements ( 1 ), optionally combined on a carrier unit ( 3 ).

Method according to any one of the preceding claims 1 to 11 for producing an arbitrarily contoured, planar or three-dimensionally curved structural component made of fiber composite plastic with laminated additional elements ( 1 ).

Process according to any one of claims 1 to 11 for producing a tank structure consisting of fiber composite ( 2 ) and liners ( 7 ), with the introduction of at least one additional element ( 1 ) for the handling, attachment and / or operation of the tank structure.

A method according to claim 13, characterized in that the at least one additional element ( 1 ) for the tank structure in the fiber composite ( 2 ) is arranged by first at least one layer of dry or resin-impregnated fiber material ( 10 ) on the liner ( 7 ) is wound, the at least one additional element ( 1 ) arranged at an intended, non-pole position of the tank structure to be produced and with further fiber material ( 10 ) and the composite is formed.

A method according to claim 13, characterized in that the at least one additional element ( 1 ) for the tank structure between the liner ( 7 ) and the fiber composite ( 2 ) is arranged by the at least one additional element ( 1 ) are arranged at an intended, non-pole position of the tank structure to be produced and wrapped with and the composite is formed.

A method according to claim 13, characterized in that the at least one additional element ( 1 ) at an intended, non-pole position of the tank structure in the liner ( 7 ), the liner ( 7 ) and the at least one additional element ( 1 ) is wrapped with dry or resin pre-soaked fiber material and the composite is formed.

Method according to any one of claims 13 to 16, characterized in that the liner ( 7 ) made of plastics, preferably drinking water suitable plastics.

Method according to any one of claims 13 to 17, characterized in that the plastic liner ( 7 ) is blow-molded or rotomoulded.