DE102006048822A1

DE102006048822A1 - Bonded fiber component e.g. for compressor has at least one metal chain-link mesh attached to it

Info

Publication number: DE102006048822A1
Application number: DE200610048822
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Keck; Frank Kocian; Jörg Prof. Dr. Wellnitz
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2006-10-09
Publication date: 2008-04-10

Abstract

The bonded fiber component is made of a fiber-reinforced plastic material, with at least one metal chain-link mesh attached to it, which may be at least partly embedded or immersed in plastic material. It may be positioned between layers of plastic material. It may be covered with plastic on the side facing outwards.

Description

Die Erfindung betrifft ein Faserverbundwerkstoff-Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial.The The invention relates to a fiber composite component made of a fiber-reinforced plastic material.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils.Further The invention relates to the use of a fiber composite component.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils.Farther The invention relates to a method for producing a fiber composite component.

Aus der DE 101 10 102 A1 ist eine Rotorschaufel in Hybrid-Bauweise mit einem Schaufelblatt und einem Schaufelfuß beschrieben, wobei das Schaufelblatt einen ersten Schaufelblattabschnitt aus einem metallischen Werkstoff und einen zweiten Schaufelblattabschnitt aus einem Leichtbauwerkstoff umfasst. Der erste Schaufelblattabschnitt dient unter anderem zur Erhöhung der Impactresistenz und insbesondere zum Schutz bei Vogelschlag.From the DE 101 10 102 A1 a rotor blade is described in hybrid construction with an airfoil and a blade root, wherein the airfoil comprises a first airfoil portion of a metallic material and a second airfoil portion of a lightweight material. Among other things, the first airfoil section serves to increase the impact resistance and in particular to protect against bird strikes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Faserverbundwerkstoff-Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial herzustellen, welches eine hohe Durchdringresistenz (Durchdringfestigkeit) aufweist.Of the Invention is based on the object, a fiber composite component made of a fiber-reinforced To produce plastic material, which has a high penetration resistance (Penetration resistance).

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem faserverstärkten Kunststoffmaterial mindestens ein metallisches Kettengeflecht angeordnet ist.The The object is achieved in that on the fiber reinforced Plastic material arranged at least one metallic chain mesh is.

Durch das mindestens eine metallische Kettengeflecht lässt sich die fehlende Duktilität von Faserverbundwerkstoffen kompensieren. Durch das mindestens eine Kettengeflecht kann die Durchdringung eines Impactors vermieden werden und die Durchdringresistenz wird erhöht. Das mindestens eine metallische Kettengeflecht weist eine hohe Deformationsfähigkeit aufgrund seiner metallischen Ausbildung und seiner geometrischen Struktur auf. Dadurch ergibt sich eine hohe Energieabsorptionsfähigkeit, welche eine hohe Impactresistenz bedingt.By the at least one metallic chain mesh can be the missing ductility of fiber composites compensate. By at least one chain mesh, the Penetration of an impactor can be avoided and the penetration resistance will be raised. The at least one metallic chain mesh has a high deformation capability due to its metallic training and its geometric Structure on. This results in a high energy absorption capacity, which causes a high impact resistance.

Es ist möglich, das mindestens eine Kettengeflecht gezielt nur in einem Bereich bzw. Teilbereich des Faserverbundwerkstoff-Bauteils zu positionieren, in welchem eine Impactgefährdung vorliegt. Beispielsweise braucht ein Kettengeflecht nur in einem vorderen Teil einer Rotorschaufel, welche durch Vogelschlag gefährdet ist, positioniert werden. Dadurch ergibt sich ein Gewichtsvorteil, da nur eine lokale Anordnung in kritischen Bereichen notwendig ist. Durch Anordnung eines Kettengeflechts können eventuelle Grenzflächenprobleme bei der Anbindung vermieden werden, da ein Kettengeflecht eine "dreidimensionale" Struktur ist.It is possible, the at least one chain mesh targeted only in one area or to position the partial area of the fiber composite component, in which an impact hazard is present. For example, a chain mesh needs only in a front Part of a rotor blade that is endangered by bird strike, be positioned. This results in a weight advantage because only a local arrangement in critical areas is necessary. By arranging a chain mesh possible interface problems be avoided in the connection, as a chain mesh is a "three-dimensional" structure.

Erfindungsgemäß wird ein Bauteil aus einem Hybridwerkstoff bereitgestellt, welches steif und tragfähig ist und über das mindestens eine Kettengeflecht durchschlagsfest ist.According to the invention is a Component made of a hybrid material which is stiff and sustainable is and about the at least one chain mesh is puncture resistant.

Das mindestens eine Kettengeflecht kann mittig im Faserverbundwerkstoff-Bauteil angeordnet sein oder näher zu einer Oberfläche hin. Es ist dabei grundsätzlich auch möglich, dass das mindestens eine Kettengeflecht mindestens in einem Teilbereich an der Oberfläche des entsprechenden Faserverbundwerkstoff-Bauteils liegt oder aus dieser herausragt.The at least one chain mesh can be arranged centrally in the fiber composite component or closer to a surface out. It is basically also possible, that the at least one chain mesh at least in a partial area the surface the corresponding fiber composite component is or is off this stands out.

Insbesondere ist das mindestens eine Kettengeflecht in das faserverstärkte Kunststoffmaterial mindestens teilweise eingebettet, um die Gesamtduktilität und damit die Durchschlagsresistenz zu erhöhen.Especially is the at least one chain netting in the fiber reinforced plastic material at least partially embedded to the overall ductility and thus the breakdown resistance to increase.

Es ist günstig, wenn das mindestens eine Kettengeflecht an Kunststoffmaterial angeordnet ist. Durch das Kunststoffmaterial wird das Kettengeflecht "ausgerichtet" gehalten, um eine hohe Durchschlagsfestigkeit zu erreichen. Das Kettengeflecht kann dabei einseitig an dem Kunststoffmaterial fixiert sein oder mehrseitig.It is cheap, if the at least one chain mesh arranged on plastic material is. Through the plastic material, the chain mesh is kept "aligned" to a to achieve high dielectric strength. The chain mesh can to be fixed on one side of the plastic material or multi-sided.

Beispielsweise ist das mindestens eine Kettengeflecht von Kunststoffmaterial umgeben.For example is the at least one chain mesh surrounded by plastic material.

Ferner ist es aus dem gleichen Grund günstig, wenn das mindestens eine Kettengeflecht zwischen Kunststoffmateriallagen positioniert ist. Das mindestens eine Kettengeflecht ist dadurch in das faserverstärkte Kunststoffmaterial eingebettet, um eine hohe Energieabsorptionsfähigkeit bereitzustellen.Further is it favorable for the same reason if the at least one chain mesh between plastic material layers is positioned. The at least one chain mesh is characterized in the fiber reinforced Plastic material embedded to a high energy absorption capacity provide.

Es ist ferner günstig, wenn das mindestens eine Kettengeflecht nach außen durch Kunststoffmaterial abgedeckt ist. Dadurch lässt sich beispielsweise eine glatte Oberfläche bereitstellen.It is also cheap if the at least one chain mesh outward through plastic material is covered. By doing so leaves For example, provide a smooth surface.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Kettengeflecht in das Kunststoffmaterial integriert ist. Dadurch ergibt sich eine hohe Energieabsorptionsfähigkeit für das Faserverbundwerkstoff-Bauteil.All It is particularly advantageous if the at least one chain mesh integrated into the plastic material. This results in a high energy absorption capacity for the Fiber composite component.

Insbesondere ist das mindestens eine Kettengeflecht in einem Bereich des Bauteils angeordnet, welcher impactgefährdet ist, wobei vorzugsweise das mindestens eine Kettengeflecht nur in demjenigen Bereich eines Bauteils angeordnet ist, welcher impactgefährdet ist. Dadurch lässt sich das Gewicht des Faserverbundwerkstoff-Bauteils trotz erhöhter Durchschlagsresistenz gering halten.Especially is the at least one chain mesh in an area of the component arranged, which endanger impact is, wherein preferably at least one chain mesh only in the area of a component is arranged, which is at risk of impact. By doing so leaves the weight of the fiber composite component despite increased resistance to breakdown keep low.

Insbesondere weist die Faserverstärkung Endlosfasern und/oder Langfasern auf. Dadurch lässt sich eine optimierte Kräfteableitung durch das Bauteil hindurch erreichen.In particular, the fiber reinforcement comprises continuous fibers and / or long fibers. Thereby an optimized force dissipation can be achieved through the component.

Es ist ferner günstig, wenn Kurzfasern an oder in der Nähe des mindestens einen Kettengeflechts zu dessen Einbettung angeordnet sind. Über das Vorsehen von Kurzfasern (welche eine Länge kleiner als 50 mm und insbesondere von kleiner 3 mm aufweisen) lässt sich der Anschluss des mindestens einen Kettengeflechts an das Kunststoffmaterial verbessern; durch die Kurzfasern lassen sich Hohlräume "auffüllen", so dass diese im hergestellten Bauteil nicht mehr vorhanden sind.It is also cheap if short fibers on or near arranged the at least one chain mesh for its embedding are. About the Providing short fibers (which have a length less than 50 mm and in particular smaller than 3 mm) improve the connection of the at least one chain mesh to the plastic material; cavities can be "filled up" by the short fibers, so that they are in the manufactured component are no longer available.

Es kann vorgesehen sein, dass das Kunststoffmaterial ein thermoplastisches Material ist. Ein Beispiel für ein solches thermoplastisches Material ist PEEK.It can be provided that the plastic material is a thermoplastic Material is. An example for such a thermoplastic material is PEEK.

Es ist auch möglich, dass das Kunststoffmaterial ein duromeres Material wie beispielsweise ein Epoxidharz ist.It is possible, too, that the plastic material is a duromer material such as an epoxy resin.

Es ist vorgesehen, dass das mindestens eine Kettengeflecht eine Mehrzahl von Ringelementen aufweist, wobei ein Ringelement jeweils einen Ringdraht umfasst, welcher eine Mittelöffnung umgibt. Ein solches Ringelement ist beispielsweise kreisförmig ausgestaltet. Es sind aber auch andere Ringformen möglich.It is provided that the at least one chain mesh a plurality of ring elements, wherein a ring element in each case one Ring wire comprises, which surrounds a central opening. Such Ring element is designed, for example, circular. There are but also other ring shapes possible.

Insbesondere ist ein Ringelement mit mindestens einem benachbarten Ringelement verbunden. Dadurch lässt sich eine Kettenstruktur realisieren, bei welcher das Material der einzelnen Ringelemente eine hohe Duktilität aufweist und die Verformbarkeit der Gesamtstruktur durch die geometrische Anordnung weiter erhöht ist. Dadurch erhält man eine hohe Durchlagsfestigkeit.Especially is a ring element with at least one adjacent ring element connected. By doing so leaves to realize a chain structure in which the material of single ring elements has a high ductility and ductility the overall structure is further increased by the geometric arrangement. This preserves you have a high puncture resistance.

Insbesondere sind ein erstes Ringelement und ein zweites Ringelement dadurch miteinander verbunden, dass der Ringdraht des ersten Ringelements durch die Mittelöffnung des zweiten Ringelements geführt ist. Das erste Ringelement und das zweite Ringelement sind dadurch miteinander verflochten.Especially are a first ring element and a second ring element thereby connected to each other, that the ring wire of the first ring element through the middle opening led the second ring element is. The first ring element and the second ring element are characterized intertwined.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn jedes Ringelement mit der gleichen Anzahl von benachbarten Ringelementen versehen ist. Es lässt sich dadurch ein Kettengeflecht bereitstellen, welches regelmäßig ausgebildet ist. Ein solches Kettengeflecht lässt sich auf einfache Weise herstellen und optimiert einsetzen.All It is particularly advantageous if each ring element with the same Number of adjacent ring elements is provided. It can be thereby provide a chain mesh, which is formed regularly is. Such a chain mesh can be easily produce and use optimized.

Insbesondere weist das mindestens eine Kettengeflecht ein Geflechtmuster von 1:4 oder 1:6 auf, bei dem jedes Ringelement mit vier benachbarten Ringelementen bzw. sechs benachbarten Ringelementen verbunden ist. Solche Kettengeflechte lassen sich automatisiert herstellen.Especially the at least one chain mesh has a mesh pattern of 1: 4 or 1: 6, in which each ring element with four adjacent Ring elements or six adjacent ring elements is connected. Such chain braids can be produced automatically.

Günstig ist es, wenn das mindestens eine metallische Kettengeflecht aus Edelstahl oder Titan hergestellt ist. Es lässt sich dadurch unter Gewichtsoptimierung ein Faserverbundwerkstoff-Bauteil mit hoher Energieabsorptionsfähigkeit insbesondere in kritischen Bereichen herstellen.Cheap is it, if that at least one metallic chain mesh made of stainless steel or titanium is made. It leaves thereby a weight-optimized fiber composite component with high energy absorption capacity especially in critical areas.

Ein erfindungsgemäßes Faserverbundwerkstoff-Bauteil lässt sich auf vorteilhafte Weise bei Impactgefährdung verwenden. Beispielsweise kann es für eine Panzerung wie beispielsweise eine Panzerplatte oder für einen Flügel oder Flügelteil (wie beispielsweise ein Vorflügel) oder als Rotorschaufel oder als Containment verwendet werden.One Inventive fiber composite component let yourself Use in an advantageous manner at Impact hazard. For example can it for an armor such as an armor plate or for a wing or wing part (such as a slat) or used as a rotor blade or as a containment.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils bereitszustellen, mit dem sich auf einfache Weise ein Faserverbundwerkstoff-Bauteil mit hoher Durchschlagresistenz herstellen lässt.Of the The invention is further based on the object, a process for the preparation to provide a fiber composite component with which in a simple way, a fiber composite component with high breakdown resistance can be produced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an mindestens einer Faserlage mindestens ein metallisches Kettengeflecht positioniert wird und Matrixmaterial konsolidiert und/oder ausgehärtet wird.These Task is inventively characterized solved, at least one metallic chain mesh on at least one fiber layer is positioned and matrix material is consolidated and / or cured.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoff-Bauteil erläuterten Vorteile auf.The inventive method has the already in connection with the fiber composite component according to the invention explained Advantages.

Über die mindestens eine Faserlage erhält man ein faserverstärktes Bauteil. Das Matrixmaterial, in welchem Fasern der Faserlage eingebettet sind, wird über Konsolidierung und/oder Aushärtung verfestigt.About the At least one fiber layer is obtained a fiber reinforced Component. The matrix material in which fibers of the fiber layer embedded are, will over Consolidation and / or curing solidified.

Beispielsweise wird das Bauteil mittels Prepreg-Materialien hergestellt, wobei die Prepreg-Materialien Fasergebilde und hochviskoses Matrixmaterial enthalten, welches konsolidierbar ist. Es ist auch möglich, dass das Bauteil mittels eines Harzinfiltrationsverfahrens hergestellt wird, wobei die mindestens eine Faserlage und das mindestens eine daran positionierte Kettengeflecht mit Harz infiltriert wird, welches dann aushärtet.For example the component is produced by means of prepreg materials, wherein the prepreg materials fiber structure and high viscosity matrix material which can be consolidated. It is also possible that the component produced by a Harzinfiltrationsverfahrens is, wherein the at least one fiber layer and the at least one attached chain mesh is infiltrated with resin, which then hardens.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoff-Bauteil erläutert.Further advantageous embodiments were also already in connection with the fiber composite component according to the invention explained.

Insbesondere wird für eine Faserlage mindestens ein Fasergebilde positioniert. Dadurch lässt sich ein faserverstärktes Bauteil herstellen.Especially is for a fiber layer positioned at least one fiber structure. Thereby let yourself a fiber reinforced Manufacture component.

Insbesondere ist das mindestens eine Fasergebilde ein Faserstrang (Roving) und/oder Fasergelege (Verbund von im Wesentlichen parallel ausgerichteten beabstandeten Rovings) und/oder Fasergewebe und/oder Fasergewirke und/oder Faservlies. Je nach Anwendung lässt sich dann das Faserverbundwerkstoff-Bauteil optimieren.Especially the at least one fiber structure is a fiber strand (roving) and / or Fiberglass (composite of substantially parallel aligned spaced rovings) and / or fiber fabrics and / or Fasergewirke and / or non-woven fabric. Depending on the application can then be the fiber composite component optimize.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird das mindestens eine Kettengeflecht an Prepreg-Material positioniert. Bei dem Prepreg-Material sind Fasergebilde mit Matrixmaterial getränkt. Anschließend erfolgt beispielsweise unter Druck die Konsolidierung des Matrixmaterials, um die endgültige Verfestigung zu erreichen.at an embodiment the at least one warp braid is positioned on prepreg material. In the prepreg material fiber structures are impregnated with matrix material. Subsequently, for example under pressure the consolidation of the matrix material to the final consolidation to reach.

Günstig ist es, wenn Prepreg-Material mit Ausnehmungen zu dem mindestens einen Kettengeflecht hin versehen wird. Die Ausnehmungen können Bereiche des mindestens einen Kettengeflechts und insbesondere Verknüpfungsbereiche von Ringelementen des Kettengeflechts aufnehmen, welche bezogen auf eine Höhenrichtung des mindestens einen Kettengeflechts außen liegen. Dadurch lässt sich der Anschluss des Kettengeflechts an das Matrixmaterial und insbesondere an das faserverstärkte Kunststoffmaterial verbessern. Es lassen sich Hohlräume gering halten. Dadurch wiederum lässt sich der Anschluss des mindestens einen Kettengeflechts verbessern, da sich bei einer anschließenden Konsolidierung Hohlräume vermeiden lassen.Cheap is it if prepreg material with recesses to the at least one Chain mesh is provided. The recesses can be areas the at least one chain mesh and in particular linking areas Receive ring elements of the chain mesh, which related in a height direction of the at least one chain mesh lie outside. This can be done the connection of the chain mesh to the matrix material and in particular to the fiber reinforced Improve plastic material. It can be cavities low hold. This in turn leaves improve the connection of the at least one chain mesh, as in a subsequent Consolidation cavities avoid it.

Es kann vorteilhaft sein, wenn Fasergebilde zwischen dem mindestens einen Kettengeflecht und einer benachbarten Faserlage positioniert werden. Über diese Fasergebilde lässt sich eine Verbesserung der Einbettung des mindestens einen Kettengeflechts erreichen, da Hohlräume auffüllbar sind und damit nach der Konsolidierung vermieden sind.It may be advantageous if fiber structure between the at least a chain mesh and an adjacent fiber layer positioned become. about leaves these fiber structures an improvement in the embedding of the at least one chain mesh reach because cavities refillable and thus are avoided after consolidation.

Bei den Fasergebilden handelt es sich insbesondere um Kurzfasern. Durch diese lassen sich "Zwischenräume" auffüllen, um den Anschluss des Kettengeflechts an das Kunststoffmaterial zu verbessern.at The fiber structures are in particular short fibers. By these can be filled up "gaps" to to improve the connection of the chain mesh to the plastic material.

Beispielsweise werden die Fasergebilde durch Kürzen (wie beispielsweise Schreddern) von Fasern hergestellt. Dadurch lässt sich das Faserverbundwerkstoff-Bauteil auf einfache und kostengünstige Weise herstellen.For example are the fiber structures by shortening (such as shredding) made of fibers. Thereby let yourself the fiber composite component in a simple and cost-effective manner produce.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:The The following description of preferred embodiments is used in conjunction with the drawing of the closer explanation the invention. Show it:

1 eine perspektivische Darstellung eines Verdichters mit einem Containment als Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoff-Bauteils; 1 a perspective view of a compressor with a containment as an embodiment of a fiber composite component according to the invention;

2 eine Schnittansicht des Containments gemäß 1 längs der Linie 2-2; 2 a sectional view of the containment according to 1 along the line 2-2;

3 schematisch einen Zwischenschritt bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoff-Bauteils; 3 schematically an intermediate step in the manufacture of a fiber composite component according to the invention;

4 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Kettengeflechts (mit einem Geflechtmuster von 1:4); 4 a plan view of an embodiment of a chain mesh (with a braid pattern of 1: 4);

5 eine Seitenansicht des Kettengeflechts gemäß 3; und 5 a side view of the chain mesh according to 3 ; and

6 eine perspektivische Darstellung des Kettengeflechts gemäß 3. 6 a perspective view of the chain mesh according to 3 ,

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoff-Bauteils, welches in 1 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, ist ein Containment für einen Verdichter 12.An embodiment of a fiber composite component according to the invention, which in 1 shown and there with 10 is a containment for a compressor 12 ,

Der Verdichter 12 umfasst eine Nabe 14, an welcher eine Mehrzahl von Verdichterschaufeln 16 (Blätter) angeordnet ist. Die Kombination aus Nabe 14 und Verdichterschaufeln 16 wird auch als Fan bezeichnet. Der Verdichter 12 ist um eine Achse 18 drehbar.The compressor 12 includes a hub 14 to which a plurality of compressor blades 16 (Leaves) is arranged. The combination of hub 14 and compressor blades 16 is also called a fan. The compressor 12 is about an axis 18 rotatable.

Das Containment 10 dient dazu, Bruchstücke von Verdichterschaufeln 16, welche beispielsweise durch Vogelschlag entstehen, in einem lokalisierten Bereich, nämlich innerhalb des Containments 10, zu halten. Insbesondere soll eine Streuung der Bruchstücke außerhalb des Containments verhindert werden, um die Beschädigung von anderen Komponenten zu verhindern.The containment 10 serves to fragments of compressor blades 16 which arise for example by bird strike, in a localized area, namely within the containment 10 , to keep. In particular, a scattering of the fragments outside the containment is to be prevented in order to prevent the damage of other components.

Das Containment 10 umgibt dazu den Verdichter 12. Insbesondere weist das Containment 10 einen hohlzylindrischen Innenraum 20 auf. Eine Achse dieses hohlzylindrischen Innenraums 20 fällt mit der Drehachse 18 des Verdichters zusammen. Der Abstand zwischen einem äußeren radialen Ende 22 der Verdichterschaufeln 16 und dem Containment 10 ist gering gehalten.The containment 10 surrounds the compressor 12 , In particular, the containment 10 a hollow cylindrical interior 20 on. An axis of this hollow cylindrical interior 20 falls with the axis of rotation 18 the compressor together. The distance between an outer radial end 22 the compressor blades 16 and the containment 10 is kept low.

Das Containment 10 umfasst einen Umgebungsbereich 24, welcher ringzylindrisch ausgebildet ist. Dieser Umgebungsbereich 24 umgibt den Verdichter 12. An dem Umgebungsbereich 24 sind in radialer Richtung orientiert beabstandete Verstärkungsrippen 26a, 26b usw. angeordnet. Benachbarte Verstärkungsrippen 26a, 26b usw. sind insbesondere parallel zueinander ausgerichtet. Die Verstärkungsrippen 26a, 26b sind quer und insbesondere senkrecht zu einer Achse des Containments 10 orientiert.The containment 10 includes a surrounding area 24 , which is formed annular cylindrical. This environment area 24 surrounds the compressor 12 , At the surrounding area 24 are radially oriented spaced apart reinforcing ribs 26a . 26b etc. arranged. Adjacent reinforcing ribs 26a . 26b etc. are aligned in particular parallel to each other. The reinforcing ribs 26a . 26b are transverse and in particular perpendicular to an axis of the containment 10 oriented.

Das Containment 10 ist aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt und umfasst eine Matrix 28 aus einem Kunststoffmaterial, in welche Fasern 30 eingebettet sind. Bei den Fasern handelt es sich insbesondere um Langfasern und/oder Endlosfasern. Als Endlosfasern werden Fasern bezeichnet, die in der Form von Rovings (Faserbündel bzw. Faserstränge) oder Geweben oder Gewirken oder Vliesen verarbeitet werden und deren Länge konstruktionsbedingt ist oder durch die geometrischen Abmessungen des Bauteils bedingt ist. Als Langfasern werden Fasern bezeichnet, die eine Länge von insbesondere größer 50 mm aufweisen. Hier werden unter Kurzfasern Fasern mit einer Länge bis 50 mm verstanden, wobei die Länge insbesondere kleiner gleich 3 mm ist.The containment 10 is made of a fiber composite material and comprises a matrix 28 from a plastic material into which fibers 30 are embedded. The fibers are, in particular, long fibers and / or continuous fibers. As continuous fibers fibers are referred to, which are processed in the form of rovings (fiber bundles or fiber strands) or woven or knitted or nonwovens and whose length is due to the design or due to the geometric dimensions of the component. Long fibers are fibers which have a length of in particular greater than 50 mm. Here short fibers are understood to mean fibers with a length of up to 50 mm, the length being in particular less than or equal to 3 mm.

Der Faserverbundwerkstoff (CFK) kann als Matrixmaterial für die Matrix 28 ein thermoplastisches Material wie PEEK aufweisen oder ein duromeres Material wie ein Epoxidharz oder Polyester.The fiber composite material (CFRP) can be used as matrix material for the matrix 28 a thermoplastic material such as PEEK or a thermosetting material such as an epoxy resin or polyester.

Das Faserverbundwerkstoff-Bauteil ist in seiner geometrischen Formgebung in seinem Aufbau an die entsprechende Anwendung, wie beispielsweise als Containment 10, angepasst.The fiber composite component is in its geometric shape in its structure to the appropriate application, such as a containment 10 , customized.

In das Containment 10 ist in dem Umgebungsbereich 24 (mindestens) ein Kettengeflecht 32 integriert. Das Kettengeflecht 32 ist aus einem metallischen Material wie beispielsweise Edelstahl oder Titan hergestellt. Es ist in die Kunststoffmatrix 28 eingebettet und von dieser umgeben. Das Kettengeflecht 32 ist nach außen hin durch das Material der Matrix 28 abgedeckt, so dass das Kettengeflecht 32 vollständig im Innern des Faserverbundwerkstoff-Bauteils liegt.In the containment 10 is in the surrounding area 24 (at least) a chain mesh 32 integrated. The chain mesh 32 is made of a metallic material such as stainless steel or titanium. It's in the plastic matrix 28 embedded and surrounded by this. The chain mesh 32 is outward through the material of the matrix 28 covered, so that the chain mesh 32 completely inside the fiber composite component.

Es ist grundsätzlich auch möglich, dass ein Kettengeflecht so an einer Matrix angeordnet ist, dass es nicht vollständig eingebettet ist und beispielsweise nur einseitig an der Matrix gehalten ist.It is basically also possible, that a chain mesh is arranged on a matrix that it is not complete is embedded and held, for example, only one side of the matrix is.

Das Kettengeflecht 32 umfasst eine Vielzahl von Ringelementen 34 (4 und 6). Ein Ringelement 34 ist mittels eines Ringdrahts 36 gebildet, welcher eine Mittelöffnung 38 umgibt.The chain mesh 32 includes a plurality of ring elements 34 ( 4 and 6 ). A ring element 34 is by means of a ring wire 36 formed, which has a central opening 38 surrounds.

Beispielsweise ist der Ringdraht 36 kreisförmig gebogen. Es sind aber auch andere Ringformen je nach Anwendung möglich.For example, the ring wire 36 curved in a circle. But there are also other ring shapes depending on the application possible.

Ein Ringelement 34 ist mit mehreren benachbarten Ringelementen 40a, 40b, 40c, 40d verbunden. Die Verbindung erfolgt durch Verflechtung der Ringelemente miteinander. Dazu ist der Ringdraht der benachbarten Ringelemente 40a, 40b, 40c, 40d durch die Mittelöffnung 38 des Ringelements 34 geführt.A ring element 34 is with several adjacent ring elements 40a . 40b . 40c . 40d connected. The connection is made by interweaving the ring elements together. For this purpose, the ring wire of the adjacent ring elements 40a . 40b . 40c . 40d through the middle opening 38 of the ring element 34 guided.

Das in den 4 und 6 gezeigte Kettengeflecht weist ein Geflechtmuster von 1:4 auf, d. h. jedes Ringelement 34 ist mit vier benachbarten Ringelementen verbunden.That in the 4 and 6 Chain mesh shown has a braid pattern of 1: 4, ie each ring element 34 is connected to four adjacent ring elements.

In 5 ist eine Seitenansicht gezeigt. Das Kettengeflecht 32 weist eine Höhenausdehnung in einer Höhenrichtung 42 auf.In 5 a side view is shown. The chain mesh 32 has a height extent in a height direction 42 on.

Es sind auch andere Formen von Kettengeflechten möglich. Beispielsweise ist ein Ringelement mit sechs benachbarten Ringelementen verbunden (Geflechtmuster 1:6).It Other forms of chain braids are possible. For example, one is Ring element with six adjacent ring elements connected (braid pattern 1: 6).

Kettengeflechte mit einem Geflechtmuster von 1:4 oder 1:6 lassen sich auf einfache Weise und insbesondere automatisch herstellen.chain braids with a braid pattern of 1: 4 or 1: 6 can be on easy In particular, automatically and automatically.

Es sind auch angepasst an die Anwendung andere Kettengeflechte beispielsweise mit einem Geflechtmuster von 1:8 oder 2:8 möglich.It are also adapted to the application other chain mesh, for example with a braid pattern of 1: 8 or 2: 8 possible.

Die Abmessungen der einzelnen Ringelemente 34 in den Kettengeflechten ist angepasst an die Anwendung.The dimensions of the individual ring elements 34 in the chain mesh is adapted to the application.

In den Verstärkungsrippen 26a, 26b usw. sind Fasern 44 und insbesondere Langfasern bzw. Endlosfasern eingebettet, welche in der Erstreckungsrichtung der jeweiligen Verstärkungsrippen 26a, 26b usw. orientiert sind. Sie sind dadurch quer und insbesondere senkrecht zur Achse des Containments 10 orientiert. Sie weisen eine radiale Orientierung auf.In the reinforcing ribs 26a . 26b etc. are fibers 44 and embedded in particular long fibers or endless fibers, which in the direction of extension of the respective reinforcing ribs 26a . 26b etc. are oriented. They are thereby transverse and in particular perpendicular to the axis of the containment 10 oriented. They have a radial orientation.

Fasern 46 im Umgebungsbereich 24 sind quer und insbesondere senkrecht zu den Fasern 44 orientiert. Vorzugsweise sind die Fasern 46 parallel zur Achse des Containments 10 orientiert und/oder in Umfangsrichtung orientiert.fibers 46 in the surrounding area 24 are transverse and in particular perpendicular to the fibers 44 oriented. Preferably, the fibers are 46 parallel to the axis of the containment 10 oriented and / or oriented in the circumferential direction.

Ein Faserverbundwerkstoff-Bauteil wird beispielsweise so hergestellt, dass ein Kettengeflecht 32 zwischen zwei Faserlagen 48, 50 positioniert wird (2), wobei die Lagen 48 und 50 konsolidierbares Matrixmaterial umfassen.A fiber composite component, for example, is prepared so that a chain mesh 32 between two fiber layers 48 . 50 is positioned ( 2 ), the layers 48 and 50 comprise consolidatable matrix material.

Es ist dabei möglich, dass die Lagen 48, 50 mittels konsolidierbarem Matrixmaterial und Fasergebilden aufgebaut wurden. Bei den Fasergebilden kann es sich um Rovings (Faserstränge) und/oder Fasergewebe und/oder Fasergewirke und/oder Faservliese handeln.It is possible that the layers 48 . 50 were constructed by means of consolidatable matrix material and fiber structures. The fiber structures may be rovings (fiber strands) and / or fiber fabrics and / or fiber knitted fabrics and / or non-woven fabrics.

Es ist beispielsweise auch möglich, dass Prepreg-Material eingesetzt wird, welches Fasergebilde und zu konsolidierendes Matrixmaterial enthält.It is also possible, for example, that prepreg material is used, which fiber structure and contains matrix material to be consolidated.

Zwischen der Lage 48 und dem Kettengeflecht 32 und der Lage 50 und dem Kettengeflecht 32 können Fasergebilde 51 und insbesondere Kurzfasern (mit einer Länge kleiner 50 mm und kleiner 3 mm) positioniert werden, um die Anbindung des Kettengeflechts 16 an das umgebende Kunststoffmaterial zu verbessern. Die entsprechenden Fasergebilde werden beispielsweise durch Kürzen (beispielsweise durch Schreddern) von längeren Fasern bzw. Fasergebilden hergestellt. Durch die Fasergebilde können Zwischenräume 52 an dem Kettengeflecht 32 teilweise ausgefüllt werden.Between the location 48 and the chain mesh 32 and the location 50 and the chain mesh 32 can fiber structures 51 and in particular short fibers (with a length less than 50 mm and less than 3 mm) are positioned to the connection of the chain mesh 16 to improve the surrounding plastic material. The corresponding fiber structures are produced, for example, by shortening (for example by shredding) longer fibers or fiber structures. Through the fiber structure can spaces 52 on the chain mesh 32 partially completed.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Lagen 48, 50 mit Ausnehmungen 54 versehen sind, in welche Verknüpfungsbereiche 56 zwischen benachbarten Ringelementen 34 eintauchbar sind. Insbesondere gehen die Ausnehmungen 54 nutenförmig durch; in 3 ist die durchgehende Richtung senkrecht zur Zeichenebene. Bei einem entsprechend ausgebildeten Kettengeflecht wie beispielsweise dem Kettengeflecht 32 gemäß 4 liegen die Verknüpfungsbereiche 56 auf einer Linie 58. Die Verknüpfungsbereiche auf einer solchen Linie 58 lassen sich in der entsprechenden Ausnehmung 54 positionieren.It may be provided that the layers 48 . 50 with recesses 54 are provided in which linking areas 56 between adjacent ring elements 34 are submersible. In particular, the recesses go 54 groove-shaped; in 3 is the continuous direction perpendicular to the plane of the drawing. In a suitably trained chain mesh such as the chain mesh 32 according to 4 lie the linking areas 56 on a line 58 , The linking areas on such a line 58 can be in the corresponding recess 54 position.

Das Faserverbundwerkstoff-Bauteil wird dann durch Konsolidierung des Matrixmaterials hergestellt. Beispielsweise erfolgt eine Konsolidierung unter Druck.The Fiber composite component is then consolidated by consolidating Matrix material produced. For example, a consolidation takes place under Print.

Es ist auch möglich, dass ein entsprechendes Bauteil mittels eines Harzinfiltrationsverfahrens hergestellt wird, bei dem eine oder mehrere Faserlagen mit Harz infiltriert werden, welches dann aushärtet.It is possible, too, that a corresponding component produced by a Harzinfiltrationsverfahrens is one in which one or more fiber layers infiltrated with resin which then hardens.

Erfindungsgemäß wird ein Faserverbundwerkstoff-Bauteil bereitgestellt, in welches mindestens ein Kettengeflecht wie beispielsweise das Kettengeflecht 32 integriert ist. Faserverbundwerkstoffe mit einer Kunststoffmatrix weisen grundsätzlich eine geringe Duktilität auf, die zu einer geringen Durchschlagsresistenz bei Impact führt. Durch die Positionierung des mindestens einen Kettengeflechts wird die Durchschlagsresistenz erhöht; bei einem Impact kann durch das mindestens eine Kettengeflecht Energie aufgenommen werden. Das Kettengeflecht weist eine hohe Deformationsfähigkeit auf, die auf der Duktilität des metallischen Materials in Kombination mit der geometrischen Verformbarkeit der individuellen Ringelemente 34 und der Verflechtung der Ringelemente beruht. Durch ein integriertes Kettengeflecht lässt sich die Durchschlagsfestigkeit des Faserverbundwerkstoff-Bauteils im Bereich des Kettengeflechts stark erhöhen.According to the invention, a fiber composite component is provided, in which at least one chain mesh such as the chain mesh 32 is integrated. Fiber composite materials with a plastic matrix generally have a low ductility, which leads to a low resistance to breakdown in impact. The positioning of the at least one chain mesh increases the breakdown resistance; In an impact can be absorbed by the at least one chain mesh energy. The chain mesh has a high deformation capability based on the ductility of the metallic material in combination with the geometric deformability of the individual ring elements 34 and the interweaving of the ring elements is based. An integrated chain mesh can greatly increase the dielectric strength of the fiber composite component in the area of the chain mesh.

Das mindestens eine Kettengeflecht wird vorzugsweise dort angeordnet, wo eine Impactgefährdung vorliegt. Es lässt sich dabei das mindestens eine Kettengeflecht nur in einem entsprechenden Teilbereich anordnen, wie beispielsweise bei dem Containment 10 im Umgebungsbereich 24. Es ist eine gezielte lokale Optimierung der Durchschlagsresistenz möglich, wobei das Gewicht des Gesamtbauteils niedrig gehalten werden kann, da nur der entsprechend gefährdete Bereich verstärkt werden muss.The at least one chain mesh is preferably arranged where an impact hazard exists. It can thereby arrange the at least one chain mesh only in a corresponding sub-area, such as in the containment 10 in the surrounding area 24 , A targeted local optimization of the breakdown resistance is possible, whereby the weight of the entire component can be kept low, since only the correspondingly endangered area has to be reinforced.

Durch entsprechende Materialkombination und/oder durch eine Vorbehandlung der Oberfläche eines Kettengeflechts 32 lässt sich eine gute Anbindung des Kettengeflechts 32 an den umgebenden Kunststoff erreichen. Dadurch lässt sich das Werkstoffverhalten im Falle eines Impacts optimieren.By appropriate combination of materials and / or by pretreatment of the surface of a chain mesh 32 can be a good connection of the chain mesh 32 reach to the surrounding plastic. As a result, the material behavior can be optimized in the event of an impact.

Das mindestens eine Kettengeflecht 32 kompensiert die fehlende Duktilität von Faserverbundwerkstoffen. Durch das Vorsehen eines Kettengeflechts 32 kann die Durchdringung eines Objekts wie beispielsweise eines Projektils verhindert werden. Durch Integration einer metallischen Struktur in den Faserverbundwerkstoff erhöht sich die Durchschlagfestigkeit. Das mindestens eine Kettengeflecht 32 weist eine nicht-flächige Struktur, d. h. ausgeprägte dreidimensionale Struktur, auf. Dadurch ergibt sich eine geringere Störung des Faserverbundwerkstoffs.The at least one chain mesh 32 compensates for the missing ductility of fiber composites. By providing a chain mesh 32 the penetration of an object such as a projectile can be prevented. Integrating a metallic structure into the fiber composite increases the dielectric strength. The at least one chain mesh 32 has a non-planar structure, ie pronounced three-dimensional structure. This results in a lower disturbance of the fiber composite material.

Über die Integration von mindestens einem Kettengeflecht lassen sich Leichtbaueigenschaften von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen nutzen, da nur in relevanten Bereichen und insbesondere Teilbereichen das mindestens eine Kettengeflecht angeordnet werden muss.About the Integration of at least one chain mesh can be lightweight properties of Use fiber composite components, since only in relevant areas and in particular sub-areas the at least one chain mesh must be arranged.

Weitere Anwendungsbeispiele für erfindungsgemäße Faserverbundwerkstoff-Bauteile sind Panzerungen (insbesondere Panzerplatten), Flügel oder Flügelteile wie eine Flügelnase oder auch eine Rotorschaufel.Further Application examples for Fiber composite components according to the invention are armor (especially armor plates), wings or wing parts like a wing nose or a rotor blade.

Claims

Fiber composite component of a fiber-reinforced plastic material on which at least one metallic chain mesh ( 32 ) arranged.

Component according to claim 1, characterized in that the at least one chain mesh ( 32 ) is at least partially embedded.

Component according to claim 1 or 2, characterized that the at least one chain mesh is arranged on plastic material is.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one chain mesh ( 32 ) is surrounded by plastic material.

Component according to claim 4, characterized in that the at least one chain mesh ( 32 ) is positioned between plastic material layers.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one chain mesh ( 32 ) is covered to the outside by plastic material.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one chain mesh ( 32 ) is integrated in the plastic material.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one chain mesh ( 32 ) in one area ( 24 ) of the component is arranged, which is impact-prone.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber reinforcement comprises endless fibers and / or Has long fibers.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that short fibers at or in the vicinity of the at least one chain mesh ( 32 ) are arranged to its embedding.

Component according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the plastic material is a thermoplastic Material is.

Component according to one of claims 1 to 10, characterized that the plastic material is a duromer material.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one chain mesh ( 32 ) a plurality of ring elements ( 34 ), wherein a ring element ( 34 ) each have a ring wire ( 36 ) having a central opening ( 38 ) surrounds.

Component according to claim 13, characterized in that a ring element ( 34 ) with at least one adjacent ring element ( 40a . 40b . 40c . 40d ) connected is.

Component according to claim 14, characterized in that a first ring element ( 34 ) and a second ring element ( 40a . 40b . 40c . 40d ) are interconnected by the ring wire ( 36 ) of the first ring element ( 34 ) through the central opening ( 38 ) of the second ring element ( 40a ; 40b ; 40c ; 40d ) is guided.

Component according to one of claims 13 to 15, characterized in that each ring element ( 34 ) with the same number of adjacent ring elements ( 40a . 40b . 40c . 40d ) connected is.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one chain mesh ( 32 ) has a mesh pattern of 1: 4 or 1: 6.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one metallic chain mesh ( 32 ) is made of stainless steel or titanium.

Use of a fiber composite component according to one of the preceding claims at risk of impact.

Use of a fiber composite component according to one of the preceding claims for one Armor.

Use of a fiber composite component according to one of the preceding claims as a containment.

Use of a fiber composite component according to one of the preceding claims as a rotor blade.

Method for producing a fiber composite component, in which at least one metallic layer on at least one fiber layer Chain mesh is positioned and consolidates matrix material and / or hardened becomes.

Method according to claim 23, characterized that for a fiber layer at least one fiber structure is positioned or is going to be a fiber reinforced Manufacture component.

Method according to Claim 24, characterized that the at least one fiber structure is a fiber strand and / or fiber fabric and / or fiber fabric and / or Fasergewirke and / or non-woven fabric.

Method according to one of claims 23 to 25, characterized that at least one chain mesh is positioned between fiber layers.

Method according to one of claims 23 to 26, characterized that the at least one chain mesh is positioned on prepreg material.

A method according to claim 27, characterized in that the prepreg material with recesses to the at least one Kettenge braid is provided.

Method according to one of claims 23 to 28, characterized that fiber structure between the at least one chain mesh and be positioned an adjacent fiber layer.

Method according to claim 29, characterized that the fiber structures are short fibers.

A method according to claim 29 or 30, characterized that the fiber structure by shortening made of fibers.