DE19527197A1

DE19527197A1 - Workpiece made of a fibre laminate material esp. a laminate embedded in plastic - consists of a number of struts connected to each other contg. fibres

Info

Publication number: DE19527197A1
Application number: DE1995127197
Authority: DE
Inventors: Henrik Schaefer; Herbert Ehrlinspiel
Original assignee: Individual
Current assignee: Schaefer Hendrik 72658 Bempflingen De Ehrlinspi
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 1997-01-30

Abstract

A workpiece made of a fibre laminate material, esp. a fibre laminate embedded in plastic, consists of a number of struts connected to each other. A single long fibre or shorter fibres run through the struts (2), and each slot has a number of parallel fibres running through it. The struts pref. have a varying cross-section.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkstück aus Faserverbundmate rial, insbesondere aus in Kunststoff eingebettetem Faserver bund, mit mehreren einstückig miteinander - z. B. gitterar tig - verbundenen Streben.The invention relates to a workpiece made of fiber composite material rial, in particular from fiber embedded in plastic bund, with several in one piece - z. B. lattice tig - connected striving.

Derartiges ist aus der DE 39 28 855 A1 bekannt. Dort wird eine als gitterartiges Teil ausgebildete Pleuelstange darge stellt, die durch Einspritzen eines faserverstärkten Kunst stoffes in eine zweiteilige, temperierte Form hergestellt wird, wobei vorzugsweise Kohlenstoff-Kurzfasern Verwendung finden.Such is known from DE 39 28 855 A1. There will a connecting rod designed as a grid-like part Darge represents that by injecting a fiber reinforced art fabric in a two-part, tempered form is preferably carbon short fibers Find.

Im übrigen ist es grundsätzlich bekannt, gitterartige Werk stücke aus Faserverbundlaminaten herzustellen und diese dazu entsprechend der gewünschten Struktur auszusägen. For the rest, it is basically known, lattice-like work Manufacture pieces from fiber composite laminates and these to be cut out according to the desired structure.

Alle diese bekannten Werkstücke sind hinsichtlich der er reichbaren Festigkeit noch nicht optimal.All of these known workpieces are in terms of he reachable strength not yet optimal.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, neue Faserverbundwerk stücke mit besonders hoher Belastbarkeit zu schaffen.It is therefore the object of the invention to create new fiber composite to create pieces with particularly high resilience.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Faserverstärkung aus einer einzigen langen Faser bzw. weni gen langen Fasern besteht, die über alle Streben durchlau fend derart angeordnet ist bzw. sind, daß jede Strebe von mehreren parallelen Abschnitten derselben Faser in Längs richtung durchsetzt wird.This object is achieved in that the Fiber reinforcement from a single long fiber or weni long fibers that are blue across all struts fend is or are arranged such that each strut of several parallel sections of the same fiber in the longitudinal direction direction is enforced.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, sehr lan ge Fasern - d. h. praktisch "endlose" Fasern - über alle Streben des Werkstückes durchlaufen zu lassen, so daß die Faserverstärkung des Werkstückes einerseits immer in Längs richtung der Streben verläuft und andererseits überall durchlaufend und unzerstückelt angeordnet ist.The invention is based on the general idea, very long ge fibers - d. H. practically "endless" fibers - over all Striving to let the workpiece go through, so that the On the one hand, fiber reinforcement of the workpiece always lengthways direction of the struts and on the other hand everywhere is arranged continuously and in pieces.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstückes kann in vorteilhaft einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die Faser bzw. Fasern auf einem über alle Streben durchlaufenden Weg in eine Negativform des Werkstückes eingelegt wird bzw. wer den, vorzugsweise derart, daß die Faserabschnitte in allen Streben mit etwa gleicher Dichte - d. h. gleicher Anzahl der Faserabschnitte pro Querschnittsfläche - angeordnet sind. The production of the workpiece according to the invention can be done in advantageously done simply in that the fiber or fibers on a path running through all struts is placed in a negative form of the workpiece or who the, preferably such that the fiber sections in all Struts with approximately the same density - d. H. same number of Fiber sections per cross-sectional area - are arranged.

Sodann wird auf die Negativform ein Formstempel aufgesetzt, so daß nachfolgend der gewünschte Faserverbund durch Erhit zen der Form erzeugt werden kann, wenn die Faser vor oder nach dem Einlegen in die Form mit einem unter Hitzeeinwir kung schmelzenden bzw. aushärtenden Kunststoff imprägniert bzw. getränkt worden ist.Then a form stamp is placed on the negative form, so that subsequently the desired fiber composite by heating Zen form can be generated if the fiber is in front of or after placing in the mold with a heat soak impregnating melting or hardening plastic or has been soaked.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnungen verwiesen, anhand der besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.Otherwise, the Erfin to the claims and the following explanation of the drawings, based on the particularly preferred Embodiments of the invention are described.

Dabei zeigtIt shows

Fig. 1 ein freies Ende einer Strebe mit einem Auge, Fig. 1 a free end of a strut with an eye,

Fig. 2 eine sternartige Verbindung von drei Streben, Fig. 2 shows a star-like connection of three struts,

Fig. 3 eine stern- bzw. kreuzungsartige Verbindung von vier Streben, Fig. 3 is a star or hybrid-type connection of four struts,

Fig. 4 eine sternartige Verbindung von fünf Streben, Fig. 4 is a star-like connection of five struts,

Fig. 5 eine sternartige Verbindung von sechs Streben mit einem im Zentrum der Verbindung ausgebildeten Auge, Fig. 5 is a star-like connection of six struts having formed in the center of the connecting eye,

Fig. 6 ein verstärktes Auge mit daran anschließenden zwei Streben, Fig. 6 an enhanced eye with adjoining two struts,

Fig. 7 eine Strebe mit zwei endseitigen Augen, Fig. 7 is a strut having two end eyes,

Fig. 8 ein gitterartiges Werkstück mit zwei Augen, Fig. 8 is a grid-like workpiece having two eyes,

Fig. 9 ein weiteres gitterartiges Werkstück mit zwei verstärkten Augen, Fig. 9 shows a further grid-like workpiece having two reinforced eyes,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Werkstückes mit einer durchlaufenden Hauptstrebe und einem daran an geordneten Fortsatz mit im Vergleich zur Strebe ge ringem Querschnitt, Fig. 10 is a perspective view of a workpiece with a continuous main strut and a thereto to subordinate extension with ge compared to the cross-section strut ringem

Fig. 11 den Faserverlauf in einer Schnittebene XI-XI in Fig. 10 und Fig. 11 shows the fiber pattern in a sectional plane XI-XI in Fig. 10 and

Fig. 12 den Faserverlauf in einer Schnittebene XII-XII in Fig. 10. Fig. 12 shows the fiber pattern in a section plane XII-XII in Fig. 10.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Auge 1 am freien Ende einer Strebe 2 sind die Abschnitte 3 und 4 einer Faser oder weni ger Fasern, die zur Verstärkung der Strebe 2 dient bzw. die nen, abwechselnd so um das Auge 1 herumgelegt, daß der eine Abschnitt 3 eine im wesentlichen C- bzw. U-artige Umschlin gung des Auges 1 bildet, während der andere Abschnitt 4 im Bereich des Überganges zwischen Auge 1 und Strebe 2 eine Fa serüberkreuzung aufweist.In the example shown in Fig. 1 eye 1 on the free end of a strut 2, the portions 3 and 4 of a fiber or LESS fibers, which serves to reinforce the strut 2 and the NEN alternately so placed around the eye 1, that the a section 3 forms a substantially C-like or U-like looping of the eye 1 , while the other section 4 in the area of the transition between the eye 1 and the strut 2 has a fiber crossing.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Verbindung dreier Streben 2 sind die Abschnitte 3 bis 5 der Faser bzw. Fasern jeweils zwischen zwei Streben 2 durchlaufend derart um ein Zentrum Z der Verbindung herumgeführt, daß jeder der Faserabschnitte 3 bis 5 in Umlaufrichtung um das Zentrum Z von einer der Stre ben zu der in Umlaufrichtung übernächsten Strebe durchläuft.In the illustrated in Fig. 2 Compound of three struts 2, the sections 3 to 5 of the fiber or fibers between two struts 2 are continuously led around such a center Z of the compound, that each of said fiber sections 3 to 5 in the circumferential direction around the center Z passes through from one of the struts to the strut after next in the direction of rotation.

Grundsätzlich Gleiches gilt für die in Fig. 3 dargestellte Verbindung von vier Streben 2. Auch hier verbindet jeder der Faserabschnitte 3 bis 6 jeweils eine der Streben 2 mit der in Umlaufrichtung um das Zentrum Z der Verbindung als über nächste folgenden Strebe 2.Basically the same applies to the connection of four struts 2 shown in FIG. 3. Here, too, each of the fiber sections 3 to 6 connects one of the struts 2 with the strut 2 in the circumferential direction around the center Z of the connection as the next following strut 2 .

Nach dem gleichen Gesetz verlaufen die Faserabschnitte 3 bis 7 bei der in Fig. 4 dargestellten Verbindung von fünf Stre ben 2.According to the same law, the fiber sections 3 to 7 in the connection of five struts ben 2 shown in FIG. 4.

Auch wenn die Verbindung gemäß Fig. 5 nach Art eines Auges ausgebildet ist, wird ein gleichartiger Faserverlauf vorge sehen. Jeder der Faserabschnitte 3 bis 8 verbindet in der Fig. 5 in Umlaufrichtung um das Auge 1 jeweils eine der Streben 2 mit der in Umlaufrichtung übernächsten Strebe 2.Even if the connection is formed according to FIG. 5 in the manner of an eye, a similar fiber orientation will be seen easily. Each of the fiber portions 3 to 8 connects in FIG. 5 in the direction of rotation around the eye 1 in each case one of the struts 2 with the next in the circumferential direction strut 2.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten verstärkten Auge 1, welches mit zwei Streben 2 verbunden ist, umschlingen die beiden Fa serabschnitte 3 und 4 das Auge 1 in einander entgegengesetz ten Umlaufrichtungen, wobei jeder Faserabschnitt 3 bzw. 4 einen Umschlingungsweg bildet, der größer als 360° ist.In the illustrated in Fig. 6 reinforced eye 1 which is connected to two struts 2, entwine the two Fa serabschnitte 3 and 4 the eye 1 in opposing law th revolution directions, each fiber section 3 or 4 forms a Umschlingungsweg greater than Is 360 °.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen beispielhaft, wie Werkstücke mit den aus dem vorangehenden Figuren ersichtlichen Faserverläufen mittels einer einzigen langen Faser bzw. mittels zweier Fa sern hergestellt werden können, deren Ende auf den Anfang zurückgeführt ist. FIGS. 7 to 9 show an example of how parts can be made with the fibers apparent from the preceding figures fiber gradients by means of a single long fiber, or by means of two Fa, the end is returned to the beginning.

Bei der in Fig. 7 mit zwei endseitigen Augen 1 versehenen Einzelstrebe 2 verlaufen die Abschnitte der Faser F entspre chend der Darstellung in Fig. 1, wobei durch eine Überkreu zung der Faserabschnitte innerhalb der Strebe Anfang und En de der Faser zusammengeführt werden.At the end side in FIG. 7 with two eyes 1 provided single strut 2 extend the portions of the fiber F accordingly as shown in Fig. 1, by a Überkreu the fiber portions within the strut top and En de wetting of the fiber to be merged.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Werkstück verlaufen die Fa serabschnitte der Faser F an den Verbindungen der Streben entsprechend der Fig. 2. Im Bereich der Augen 1 liegt ein Verlauf analog der Fig. 1 vor, derart, daß ein Faserab schnitt jeweils das Auge 1 lediglich C- bzw. U-förmig um schließt, während der andere Faserabschnitt unter Überkreu zung mit sich selbst vollständig um das Auge 1 herumläuft.In the workpiece shown in FIG. 8, the fiber sections of the fiber F run at the connections of the struts in accordance with FIG. 2. In the area of the eyes 1 there is a course analogous to FIG. 1, such that a fiber section in each case cuts the eye 1 only closes in a C- or U-shape, while the other fiber section runs under crossover with itself completely around the eye 1 .

Auch hier wird durch Überkreuzungen im Faserverlauf an ein ander diagonal gegenüberliegenden Streben erreicht, daß An fang und Ende der Faser zusammengeführt werden können.Here, too, is crossed by a cross in the grain other diagonally opposite struts achieved that An Catch and end of the fiber can be brought together.

Bei dem in Fig. 9 dargestellten gitterartigen Werkstück ver laufen die Faserabschnitte zweier Fasern F₁ und F₂ entspre chend den Darstellungen in den Fig. 2 und 3. An den beiden Augen 1 ist jeweils ein Faserabschnitt U-förmig um das Auge herum zu den beiden äußeren Streben am jeweiligen Auge 1 ge führt. Im übrigen verlaufen die Faserabschnitte zwischen der mittleren Strebe und den beiden äußeren Streben an den Augen so, daß das Auge jeweils unter Überkreuzung der Fasern im Bereich der Anschlüsse der Streben 2 an das Auge 1 um das Auge 1 herumgeführt sind.In the lattice-like workpiece shown in FIG. 9, the fiber sections of two fibers F 1 and F 2 run correspondingly to the representations in FIGS . 2 and 3. On each of the two eyes 1 , a fiber section is U-shaped around the eye to the two outer ones Struts on each eye 1 leads. Otherwise, the fiber sections run between the middle strut and the two outer struts on the eyes in such a way that the eye is guided around the eye 1 while crossing the fibers in the region of the connections of the struts 2 to the eye 1 .

Das in Fig. 10 dargestellte Werkstück besitzt eine Haupt strebe 9 mit relativ großer Höhe H und einen seitlichen Fortsatz 10 mit vergleichsweise geringer Höhe h.The workpiece shown in Fig. 10 has a main strut 9 with a relatively large height H and a lateral extension 10 with a comparatively low height h.

Die Fig. 11 zeigt nun den Faserverlauf im Höhenbereich des Fortsatzes 10. Man erkennt, daß in der Hauptstrebe 9 einer seits durchlaufende Faserabschnitte 11 und andererseits in den Fortsatz 10 hereingeführte Faserabschnitte 12 angeordnet sind, die im Bereich des Auges 1 am Fortsatz 10 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 verlaufen.The Fig. 11 now shows the fiber orientation in the height range of the extension 10. It can be seen that in the main strut 9 a fiber section 11 running through on the one hand and on the other hand fiber sections 12 introduced into the extension 10 are arranged, which run in the area of the eye 1 on the extension 10 as shown in FIG. 1.

Fig. 12 zeigt, daß die Fasern in Ebenen oberhalb des Fort satzes 10 in der Hauptstrebe 9 durchgehend im wesentlichen parallel verlaufen. Fig. 12 shows that the fibers run continuously parallel in planes above the extension 10 in the main strut 9 continuously.

Claims

1. Workpiece made of fiber composite material, in particular made of plastic-embedded fiber composite, with a plurality of struts connected to one another in one piece, characterized in that a single long fiber or a few long fibers is or are arranged continuously over all struts ( 2 ) such that each strut is traversed by several approximately parallel sections of the same fiber in the longitudinal direction.

2. workpiece according to claim 1, characterized, that the fiber sections in all struts with about the same Density - d. H. Number of fiber sections per cross section area - are arranged.

3. Workpiece according to claim 1 or 2, characterized in that at intersection-like or star-like connections of the struts ( 2 ) the fibers are guided around a center (Z) of the connection such that each fiber section from one strut to one next to the next or struts going further away.

4. Workpiece according to one of claims 1 to 3, characterized in that the center (Z) of the connection is designed as an eye ( 1 ).

5. Workpiece according to one of claims 1 to 4, characterized, that one as the free end of a strut or struts arranged eye of the fiber sections partially U or C-shaped and partially crossing the fibers cuts at the transition area between strut or struts and eye is embraced.

6. Workpiece according to one of claims 1 to 5, characterized, that the interconnected struts at least partially have different cross sections.

7. Workpiece according to one of claims 1 to 6, characterized, that the fiber sections connected to connections between several struts each between two of these struts run, about half in opposite directions are guided around a center (Z) of the connection.