DE2316061A1

DE2316061A1 - Sandwichplatte und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2316061A1
Application number: DE2316061A
Authority: DE
Inventors: Henri Deplante
Original assignee: Dassault Aviation SA
Current assignee: Dassault Aviation SA
Priority date: 1972-03-31
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1973-10-11
Also published as: GB1420009A; US3886023A; FR2177640B1; FR2177640A1

Description

Patentanwalt« Dr. Ing. H. Negendank 9 ? 1

Dipl. Ing. H. Hauck - Did! Phys. W. Schmitz *■ ° ^l

Dipl. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. W. Wehnert t München 2, Mozartstraße 23 Telefon 5380586

Avions Marcel Dassault-Breguet
Aviation

46, Avenue Kleber 30. März 1973

75 Paris, Frankreich . Anwaltsakte M-2590

Sandwichplatte und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft Sandwichkonstruktionsplatten mit einer j zellenförmigen Einlage nach Bienenwabenart, auf deren beiden Seiten Verkleidungstafeln oder Blätter haften, die senkrecht zur j Trennwand der zellenförmigen Struktur stehen.

Die Erfindung sieht insbesondere Platten dieser Art vor, die zur > Herstellung von leichten und widerstandsfähigen Tafeln und Trenn-

; wänden, insbesondere bei der Konstruktion von Lufttransporteini
richtungen, bestimmt sind. Bekanntlich besteht bei diesen Platten die Zellenstruktur nach Bienenwabenart im allgemeinen aus einer Leichtmetallegierung, während die Verkleidungstafeln oder -blatte^ aus Plastikmaterial bestehen und auf der Scheibe der zellenför- ' migen Trennwand befestigt sind.

Zur Befestigung derartiger Platten auf dem Traggerüst verwendet man bis heute Metallösen, die häufig Einsätze genannt werden,

30984171093

deren beide, von beiden Seiten der Platte berührte Teile in einem vorher mit einem· Werkzeug in diese eingearbeiteten Loch dazwischen durch Druck vernietet werden', wonach Plastikmaterial in die Platte um die öse herum eingespritzt" wird, um den beim Durchbohren des zum Einsetzen der .öse bestimmten Lochs freigelassenen Hohlraum auszufüllen.

Dieses Vorgehen ergibt verschiedene Nachteile. Die ösen sind verhältnismäßig teuer und erhöhen den Verkaufspreis der Platte bedeutend. Sie erzeugen auf jeder Seite der Platte einen Vorsprung

j von der Art, daß die Platten nur örtlich mit den Ösen auf dem

! Gerüst aufliegen, indem sie auf diese Weise bei der Biegung zwischen den Platten bei Belastung arbeiten. Andererseits beschleunigt der Vorsprung der öse auf der Oberseite der Platten den Verschleiß des Spannteppichs, mit dem der Fußboden im allgemeinen bedeckt ist. Schließlich ist der Abreißwiderstand der am Ende der Platte angeordneten ösen nicht immer ausreichend. Die Platten werden hierdurch zerstört und müssen ersetzt werden.

Die Erfindung gestattet diese Nachteile zu vermeiden und insbesondere für einen minimalen Preis eine gute Festigkeit der Plat- j tenbefestigungspunkte zu erhalten. ^;

Die Erfindung hat in erster Linie zum Ziel ein Verfahren für die Herstellung von Platten in den zu ihrer Befestigung bestimmten,

verteilt angeordneten Zonen, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß man in dfesen Zonen über einem gewissen Durchmesser eine aushärt-

- -Z-30984 1 /1093

bare Zusammensetzung in die Zellen der zellenförmigen Struktur gießt, solange diese Struktur noch nicht vollständig von den Verkleidungstafeln bedeckt ist. Dann bohrt man nach der Befestigung der Tafeln und nach dem Aushärten der in die Befestigungszonen eingeführten Zusammensetzung in die Mitte jeder Zone ein Loch mit genau der Form und genau dem Durchmesser, die für den Durchgang einer Senkkopfschraube oder für ein anderes Befestigungs- ^; element der Platte auf dem Gerüst notwendig sind.

i Die aushärtbare Zusammensetzung besteht vorzugsweise aus einem j

Plastikgrundmaterial.

Die Erfindung erstreckt sich in gleicher Weise auf Platten mit auf diese Weise hergestellten Befestigungsknoten. ''■

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schrägansicht der Herstellung einer Sandwichplatte;

Fig. 2 ein begrenztes Teil einer Platte;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie HI-III;

Fig. 4,5,6 teilweise Schnitte entlang der Linie IV-IV und die aufeinanderfolgenden Herstellungsphasen eines

Befestigungsknotens. -4-

3 09841/1093

" ⁴ "■ 231606V

Zum Herstellen einer Sandwichplatte der in Betracht gezogenen Art nimmt, man. nach Fig. 1 eine zellenförmige Struktur 1 nach Bienenwabenart ganz allgemein aus einer Legierung auf Aluminiumbasis, z.B. die unter der Bezeichnung AG₁- bekannte Legierung,deren sechseckige oder andersartige Zellen einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt in der Größenordnung von einigen Quadratmillimetern haben. In Fig. 1 sind in Schrägansicht einige Zellen der Struktur 1 mit für die Klarheit der Zeichnung vergrößertem Querschnitt dargestellt. Beiderseits dieser Struktur werden senkrecht zu den Trennwänden der Zellen ebene Verkleidungen 3, 4 angeklebt. Man erhält auf diese Weise die in Fig. 2 und 3 gezeigte Platte.

Um mit derartigen Platten einen Fußboden oder eine Zwischenwand zu bilden, müssen die Platten mit ihren Rändern auf einem zumeist metallischen Gerüst befestigt werden» Das Problem besteht darin, entlang den Plattenrändern und in einem geringen Abstand von diesen Rändern geeignet verteilte Punkte 5 sowie gegebenenfalls an anderen Stellen der Platte Löcher für den Durchtritt I von Schrauben oder anderen Elementen vorzusehen, die die Platte ; an dem Gerüst befestigen. .

Wie oben erwähnt, verfügt man bis heute bei den Punkten 5, über ! zweiteilige,im allgemeinen metallische ösen, die man beiderseits

j \

der Platte in Löcher einsetzt,die vorher mit einem Werkzeug in. ί diese eingearbeitet wurde und die man dazwischen durch Druck ver-j

f nietet.Anschließend daran wird das Plastikmaterial ganz um die

der Platte zwischen de-n beiden Verkleidungs tafeln/gegossen _s um zwischen

den Tafeln die Zellenwände zu ersetzend die wegen des

. ■ " 309841/1091

Bohrens des Lochs zerstört wurden. Die bekannten ösen haben zu diesem Zweck an einem ihrer Ränder Löcher, die den Durchtritt einer Injektionsnadel zulassen.

Dieses Vorgehen hat die angegebenen Nachteile.

Nach der Erfindung verfährt man in völlig anderer Weise, indem man die Verwendung von Metallösen vermeidet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nimmt man die noch nicht mit Verkleidungen 3, 4 versehene, zellenförmige Struktur 1, stellt diese Struktur auf einen Gießtisch (Fig. 4) und legt auf die Struktur eine Tafel oder eine Schablone 7 von gleicher Abmessung wie die herzustellende Platte. Die Schablone 7 ist durch öffnungen 8 durchbohrt, deren Achsen mit denen der Löcher 5 fluchten, die für den Durchtritt von Befestigungsschrauben in die Platte eingearbeitet werden müssen.

Diese öffnungen 8 der Schablone haben einen Durchmesser, der viel größer ist als derjenige der Löcher, mit denen die Platte am Ende versehen werden muß, z.B. einen Durchmesser von etwa 20 mm für einen Lochdurchmesser von 3-5 mm. Mit Hilfe einer Injektionsdruckpistole 9 mit beweglichem Kolben, deren Mundstück 10 den gleichen Durchmesser wie die öffnung 8 hat, spritzt man durch jede dieser öffnungen eine Zusammensetzung aus Plastikmaterial, die durch die öffnung 8 die unbedeckten Zellen vollständig ausfüllt, sogar wenn die Zellen teilweise vom Rand der öffnung bedeckt bleiben. > _₆_

309841/1093

Diese Zusammensetzung ist so beschaffen, daßsie gute Hafteigenschaften auf den Verkleidungen 3, 4 hat, die am Schluß auf der zellenförmigen Struktur befestigt werden.

Die Zusammensetzung ist darüber hinaus von der Art, daß sie thixotrope Eigenschaften hat und in der zellenförmigen Struktur ohne daraus auszutreten in ihrer Lage bleibt, wenn man sie vom Gießtisch 6 wegnimmt, um sie vorzugsweise durch einen heißen Preßvorgang mit den Verkleidungen 3 und 4 zu versehen.

Bei diesem Vorgang härtet die in die Zellen gegossene Zusammeni Setzung aus. Die endgültige Platte enthält auf diese Weise um ι die geometrischen Achse der .noch zu bohrenden Löcher Knoten¹-" i arten, bei denen die Zellen zwischen den Verkleidungen 3, 4 mit ,

! einem harten Plastikmaterial gefüllt sind. Diese Zonen sind in i . ' ■ ■

j Fig. 2 bei 11 gepunktet dargestellt.

Nun nimmt man die Platte, legt sie von neuem auf einen Gießtisch

6a (Fig. 5) und legt auf sie eine Schablone 7, deren Öffnungen 8 j wiederum in Richtung der Knoten 11 verlaufen. Anschließend daran I- bohrt man mit Hilfe einer Bohrbuchse 12, die man aufeinanderfol- ! gend auf jedes Loch 8 stellt, und mit Hilfe eines in die Buchse ι eingeführten Diamantbohrers 13 in der Mitte jedes Knotens 11 das

i .

I Durchgangsloch 5 der Befestigungsschraube. Dieses Loch kann am ι einen oder anderen Ende angefräst werden.

309841/1093

Der Gießtisch 6a hat .vorzugsweise.eine Ausnehmung 6b, die die Bohrerspitze die Platte vollständig durchbohren läßt. Im Verlauf des Vorgangs verschiebt man die aus der Platte und der Schablone 7

man
bestehende Anordnung, nachdem/die Buchse 12 senkrecht angehoben hat, in der Art, daß unter diese Buchse jedes Loch 8 der Schablone und jeder Befestigungsknoten 11 zu liegen kommt.

Die Fig. 6 zeigt einen der von einem Loch 5 durchbohrten Knoten der Platte.

Beim Bohrvorgang für das Loch 5 werden nur die Zellenwandteile innerhalb des LochquerSchnitts zerstört, während ganz um diese Löcher herum die Wand der mit der ausgehärteten Zusammensetzung angefüllten Zellen stehen bleiben. Dies erklärt die bemerkenswerte Festigkeit der auf diese Weise hergestellten Befestigungsknoten.

Man erhält auf diese Weise ohne Hinzufügen von metallischen EIe- ; menten eine Zelle oder einen Befestigungsknoten mit bemerkens- i

werten Eigenschaften, und zwar alles bei einer billigen Herstellung und unter Vermeidung jeglichen Vorsprungs auf den völlig j eben bleibenden Plattenseiten.

Als Beispiel für eine geeignete Zusammensetzung zum Gießen in die Zellen für die Bildung der Knoten kann man eine Mischung aus einem flüssigen, seinen Katalysator enthaltenden Kunstharz und j

aus einem sehr großen Anteil an fein gemahlenem Siliziumoxyd an- ■ geben (etwa 250 Gewichtsteile Siliziumoxyd auf 100 Gewichts -

309841/1093

teile Kunstharz). Das gemahlene Siliziumoxyd wandelt das flüssige Kunstharz in ein thixotropes Erzeugnis um und verleiht ihm nach dem Aushärten eine außergewöhnliche Härte und Zugfestigkeit. Das Kunstharz ist vorteilhaft eine'Epoxydharz für den Fall, daß die Verkleidungen 3, 4 selbst ein Kunstharz dieser Art enthalten.

Es ist zu bemerken, daß eine derartige Zusammensetzung auf Epoxyd harzbasis bei Umgebungstemperatur aushärten kann, was eine Anwendung für Reparaturen rechtfertigt. Dieses Erzeugnis ist nach der Polymerisation selbst löschend.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel kann selbstverständlich in verschiedenen Arten abgewandelt werden.

Somit könnte z.B. in der Phase der Fig. 4 die Anwendung einer speziellen, thixotropen Zusammensetzung vermieden werden, indem man mit dem Kleben einer der Verkleidüngstafeln, z.B. der Tafel auf "eine der Seiten der zellenförmigen Struktur in der Weise beginnt, daß diese Tafel als Boden für das Gießen des Plastikmaterials in die Zellen der Bienenwaben dient.

Wenn die Platte fertiggestellt ist, schreitet ,man vorteilhaft zur Verstärkung ihrer Ränder, indem man die zellenförmige Struktur in einem Abstand von einigen Millimetern zwischen den -Tafeln 3, 4 einfräst und dann den auf diese Weise ausgehöhlten Teil,, der links in Fig. 3 schraffiert dargestellt ist, mit einer thixotropen, geeignet aushärtbaren Zusammensetzung ausfüllt, z.B. mit einer Zusammensetzung, die der oben-angegebenen entspricht.

- 3 0 9 8 41/10 9 3

Claims

Patentanwälte Dr. Ing. H. Negendank Dipl. Ing. H. Hauck - Diol. Phys. W. Schmitt Dipl. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. W. Wehnert 8 München 2, fricxartstraBe 25 Telefon 5380586 Avions Marcel Dassault-Breguet Aviation 46, Avenue Kleber 30. März 1973 Paris, Frankreich Anwaltsakte M-2590 Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung von Befestigungszonen oder -stellen einer Sandwichplatte, die aus einer zellenförmigen Struktur und aus ebenen Verkleidungen beiderseits der Struktur und an dieser haftend besteht, dadurch gekennzeichnet, daß man in in der Struktur verteilten Zonen, die ungefähr kreisför-

mig sind mit merklich größerem Durchmesser als derjenige einer Schraube oder eines anderen Befestigungselements für !

sind die Platte und darüber hinaus ausreichend groß/, damit jede j Zone mehrere, benachbarte Zellen einschließt, eine aushärtbare Zusammensetzung in die Zellen der Zonen in der Art gießt daß sie ausgefüllt werden, solange die Struktur noch nicht ihre beiden Verkleidungen empfangen hat, und daß man anschließend daran und nach der vollständigen Befestigung der Verkleidungen und der Aushärtung der Zusammensetzung in die Mitte von auf diese Weise gebildeten Knoten ein

309841/1093

- ¹⁰ -■ " 231606Ί

durch und durchgehendes Loch mit der richtigen Form und dem richtigen Durchmesser bohrt für den Durchtritt einer Schraube oder eines anderen Befestigungselements für die Platte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtbare Zusammensetzung auf der Basis eines Plastikmaterials ihLxotrop ist, so daß sie sogar vor dem Aushärten in den Zellen bleibt, in die sie gegossenwurde und die sie ausfüllt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung in die Zellen der zellenförmigen Struktur ohne deren beide Verkleidungen gegossen wird, und daß die Struktur während dieses Vorgangs auf einem Tisch liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtbare Zusammensetzung aus einer Mischung von flüssigem Kunstharz und von feingemahlenem Siliziumoxyd "bestehtα

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Gießen der Zusammensetzung in die verteilt angeordneten Zonen der zellenförm^n Struktur auf die Struktur eine Schablone mit durchbohrten Öffnungen gelegt wird, deren Achsen mit denen der Löcher vor dem endgültigen Einarbeiten in die Platte fluchten, jedoch einen Durchmesser haben, der gegenüber demjenigen der Löcher merklich größer ist. ^/

. . -11-

3 0 9 8 4 1/10 9 3

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in die ausgehärteten Knoten mittels einer Schablone mit den Knoten entsprechenden Öffnungen und mit einer auf die Öffnungen dieser Schablone gesetzten Bohrbuchse eingearbeitet werden.

7. Sandwichplatte mit einer zellenförmigen Struktur und mit beiderseits an die Struktur angeklebten, ebenen Verkleidungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zellenförmige Struktur verteilt angeordnete Knoten aufweist, die durch eine harte Zusammensetzung gebildet werden, die mehrere benachbarte Zellen ausfüllt und deren Wände umgibt.

8. Platte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung feingemahlenes Siliziumoxyd enthält, dessen Körner durch ein Plastikmaterial zusammengeballt werden.

9. Platte nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte von Löchern durchbohrt wird, die die Knoten durchqueren und für den Durchtritt von Befestigungselementen bestimmt sind, so daß die Platte ohne in diese eingebaute, metallische ösen oder Einsätze befestigt werden kann.

309841/10 9 3