DE69207906T2

DE69207906T2 - Verfahren zum herstellen einer verbundkonstruktion mit einem zwischenliegenden, raeumlich verzweigten gewebe, und nach dem verfahren hergestellte verbundkonstruktion

Info

Publication number: DE69207906T2
Application number: DE69207906T
Authority: DE
Inventors: Marco Fantino
Original assignee: Metalleido Srl
Current assignee: Metalleido Srl
Priority date: 1991-05-29
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2012-05-29
Also published as: EP0591324B1; EP0591324A1; ES2085020T3; NO934305D0; CA2110051C; SK279043B6; GR3019072T3; FI935283A0; HUT67318A; CA2110051A1; SK132093A3; ATE133371T1; PL168866B1; BR9206058A; JPH06507856A; CZ256593A3; AU658653B2; RU2093362C1; CZ285702B6; AU2150892A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundstruktur mit einem zwischenliegenden, dreidimensionalen Gewebe, eine durch dieses Verfahren hergestellte Struktur und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben.

VERWANDTER STAND DER TECHNIK

Verbundstrukturen sind bekannt, beispielsweise des Typs, der in der europäischen Patentanmeldung EP-A-449 033 mit dem Titel: "Verfahren zur Herstellung von Sandwichstrukturen", und eingereicht durch dieselben Anmelder, beschrieben ist, einschließlich eines sogenannten dreidimensionalen Gewebes, das aus zwei Gewebelagen gebildet ist, die flächig aufeinandergelegt und mit mehreren Fäden miteinander verbunden werden, die sich von den benachbarten Oberflächen der Lagen erstrecken.
Zur Ausbildung solcher Strukturen wird das dreidimensionale Gewebe, das mit Harz getränkt worden ist, in einer Form angeordnet und aufgeschäumtes Harz wird in den Zwischenraum zwischen den Lagen injiziert und beim Expandieren drängen Kräfte die Lagen auseinander, die dann mit den Oberflächen der Form in Berührung gelangen. Bei solchen Verbundstrukturen bestimmt das geschäumte Harz die mechanischen Eigenschaften und die thermischen Isolationseigenschaften der Struktur selbst.
Es wurde auch die Herstellung einer Verbundstruktur des obenbeschriebenen Typs untersucht, die zumindest teilweise hohl ist, wobei diese durch Tränken eines dreidimensionalen Gewebes mit einem flüssigen, in Wärme aushärtenden Kunstharz hergestellt wurde und, anstelle des geschäumten Harzes, wurde komprimiertes Gas eingeblasen, um die Lagen auseinanderzudrängen und einen Zwischenraum zwischen den Lagen selbst zu bilden.
Obwohl diese Verfahren dafür kennzeichnend sind, daß sie Strukturen mit modellierten Geometrien erzeugen, bilden diese bei der Herstellung von flachen Strukturen (Platten) manchmal geometrische und dimensionsgerechte Unregelmäßigkeiten (beispielsweise Wellungen in den Oberflächen und eine nicht konstante Dicke).

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbundstruktur mit einem zwischenliegenden dreidimensionalen Gewebe auf relativ einfache und wiederholbare Weise zu bilden, wobei die Struktur die oben erwähnten Nachteile beseitigt, d.h. gut definierte physikalische, mechanische und dimensionsgerechte Eigenschaften besitzt und relativ billig herzustellen ist.
Die folgende Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, die sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbundstrukturen mit zwischenliegenden, dreidimensionalen Geweben bezieht, dadurch gekennzeichnet, daß dieses umfaßt:
eine erste Phase, in der eine geschichtete Struktur zwischen eine erste und eine zweite Form einer Presse eingesetzt wird; wobei die geschichtete Struktur zumindest ein dreidimensionales Gewebe aufweist, das aus zwei Gewebelagen zusammengesetzt ist, die parallel angeordnet und mit mindestens einer Vielzahl von Fäden miteinander verbunden sind, die sich von gegenüberliegenden Oberflächen der Lagen erstrecken; wobei mindestens ein Paar von Schichten derart angeordnet ist, daß es den Lagen an der Außenseite der Struktur gegenüberliegt; wobei zumindest das dreidimensionale Gewebe auch mit einem Harz getränkt wird; wobei die Formen mit einer Einrichtung versehen sind, um die Schichten an deren Oberflächen zu befestigen;
eine zweite Phase, in der die Formen zumindest teilweise geschlossen werden und das dreidimensionale Gewebe zwischen den Schichten gepreßt wird und das Harz, das die Lagen durchtränkt, sich selbst zwischen den in Berührung bestehenden Teilen verteilt und auch die Fäden gleichmäßig durchdringt;
eine dritte Phase, in der die Schichten fest an den Formen befestigt werden;
eine vierte Phase, in der die Formen um einen bestimmten Abstand innerhalb der Grenze der natürlichen elastischen Rückbildung des dreidimensionalen Gewebes aufgrund der Wirkung der Kombination der Fäden wieder geöffnet werden, die dazu neigen, sich selbst gerade zu richten;
eine fünfte Phase, in der zumindest eine teilweise Polymerisation des Harzes zwischen den Schichten und den äußersten Lagen des dreidimensionalen Gewebes erzielt wird, während das Harz, das die Fäden durchtränkt, im wesentlichen in einem plastischen Zustand verbleibt;
eine sechste Phase, in der die Formen bis zu einem vorbestimmten Abstand wieder geöffnet werden, um die Lagen voneinander weg zu bewegen und die Fäden zu strecken, um eine teilweise hohle Struktur zu bilden;
eine siebte Phase, in der die Struktur zwischen den beiden Formen geklemmt verbleibt, bis die Polymerisation des Harzes abgeschlossen ist;
eine achte Phase, in der die Schichten von den Oberflächen der Formen gelöst werden, die Formen vollständig geöffnet werden und die geschichtete Struktur aus der Presse entfernt wird.

FIGURENKURZBESCHREIBUNG

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines nicht einschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Explosionsansicht einer Schichtstruktur ist, die für die Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundelements verwendet wird.
Fig. 2 bis 7 schematisch im Längsschnitt und in aufeinanderfolgenden Phasen Teile der Vorrichtung zeigen, die zur Herstellung einer Verbundstruktur gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden;
Fig. 8 ein vollständiger Längsschnitt einer Presse ist, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundstruktur verwendet wird;
Fig. 9 ein Detail von Fig. 8 darstellt, das entlang des Querschnitts IX-IX gezeigt ist; und
Fig. 10, 11, 12 und 13 Varianten der in Fig. 1 dargestellten Struktur zeigen;
Fig. 14 und 15 jeweils perspektivische Ansichten einer ersten und einer zweiten Ausführungsform eines dreidimensionalen Gewebes des Typs sind, das bei der in Fig. 1 dargestellten Schichtstruktur verwendet wird; und
Fig. 16, 17, 18 und 19 vier Querschnittsansichten von dreidimensionalen Geweben sind, die bei der Struktur von Fig. 1 anstelle der in den Fig. 14 und 15 dargestellten Gewebe verwendet werden können.

BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist eine Schichtstruktur grundsätzlich mit 1 bezeichnet und umfaßt ein dreidimensionales Gewebe 3 bekannter Art, das aus zwei gewebten Lagen (Fig. 14) oder gewirkten Lagen (Fig. 15) 5 und 6 gebildet ist, die flächig einander gegenüberliegend angeordnet und mit Hilfe einer Vielzahl von Fäden 10 miteinander verbunden sind, die sich zwischen den benachbarten Flächen der Lagen 5 und 6 erstrecken, sowie aus zwei gewebten Lagen 12 und 13, die flächig den Lagen 5 und 6 gegenüberliegend angeordnet sind.
Die Schichtstruktur 1 weist ferner zwei Schichten 16 und 17 auf, die in Berührung mit den Lagen 12 und 13 angeordnet sind und die auf einfache Weise aus Kunststoff, Metall oder anderem Material hergestellt werden können.
Das dreidimensionale Gewebe 3 und die Lagen 12 und 13 sind auch vollständig mit einem in Wärme aushärtenden Kunstharz 20 getränkt (beispielsweise einem Phenolharz, einem Expoxyharz, einem Bismaleinharz oder einem Polyesterharz).
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Schichtstruktur 1, die durch im wesentlichen bekannte Verfahren aus kontinuierlichen Lagen hergestellt wird, die dann zu den gewünschten Abmessungen geschnitten werden, zwischen eine untere Form 25 und eine obere Form 26 (Fig. 2) einer Presse 28 (am besten in Fig. 8 zu sehen) eingesetzt, die Einrichtungen zum Befestigen der Struktur 1 an die Formen 25 und 26 aufweist und auch Vorrichtungen zum Erwärmen der Struktur 1 aufweist, wodurch das Harz 20 polymerisieren kann, wie nachfolgend erläutert wird. Insbesondere besitzen die Formen 25 und 26 jeweilige flache Oberflächen 29 und 30, die mit rechteckigen Umfangsnuten 31 und 32 ausgebildet sind, die mit fluiddichten Dichtungen 33 und 34 mit jeweiligen Lippen 35 und 36 in Eingriff stehen, die sich außerhalb der flachen Oberflächen 29 und 30 erstrecken. Die Formen 25 und 26 sind auch mit mehreren vertikalen Kanälen 40 versehen, die sich innerhalb der Formen senkrecht zu den Oberflächen 29 und 30 erstrecken und in diese Oberflächen 29 und 30 öffnen, und die intern mit gekreuzten Kanälen 41 verbunden sind, die sich parallel zu den Oberflächen 29 und 30 erstrecken und die mit einer entsprechenden Pumpe 45 (schematisch dargestellt) verbunden sind, um eine Vakuumsaugeinrichtung zu bilden. Die Struktur 1 lagert auch auf der unteren Form 25 und die Schicht 17, die größere Querabmessungen als das dreidimensionale Gewebe 3 aufweist, lagert auf den Lippen 35 der Dichtung 33, so daß das Ansaugen von Luft aus den Kanälen 40 einen Unterdruck zwischen der Schicht 17 und der Form 25 erzeugt, um einen festen Kontakt zwischen letzterer und der Schicht 17 zu gewährleisten.
Anschließend (Fig. 3) wird die Presse 28 geschlossen, wobei die obere Form 26 auf die Struktur 1 abgesenkt wird; während dieser Phase wird ein gesteuerter Druck auf die Struktur 1 ausgeübt, damit eine gute Haftung zwischen den verschiedenen Schichten erzielt werden kann, und um sicherzustellen, daß das Harz 20 gleichförmig zwischen den Lagen 5 und 6 des dreidimensionalen Gewebes 3 und den Lagen 12 und 13 und zwischen letzteren und den Schichten 16 und 17 verteilt wird.
Der auf die Struktur 1 ausgeübte Druck beseitigt auch sämtliche Luftblasen, die zwischen sämtlichen in Berührung stehenden Flächen vorhanden sind, und drückt die Dichtungen 33 und 34 gegen die Platten 16 und 17.
In dieser Phase wird durch die Vakuumpumpe 45 Luft von den Kanälen 40 in den Formen 25 und 26 abgesaugt, um den Druck zwischen den letzteren und den Schichten 16 und 17 ausreichend zu verringern, um diese fest an den Oberflächen 29 und 30 anzuhaften. Anschließend (Fig. 4) wird die Presse 28 geöffnet, wobei die Form 26 langsam um einen Abstand angehoben wird, der nicht größer als die Grenze der natürlichen elastischen Rückbildung des dreidimensionalen Gewebes 3 aufgrund der Reaktion der Kombination der Fäden 10 ist, die dazu neigen, sich gerade zu richten.
Dieser Vorgang darf die Schichten 16 und 17 nicht von den Lagen 12 und 13 und diese von den Lagen 5 und 6 des dreidimensionalen Gewebes 3 ablösen.
Während dieser Phase erreicht die Wärme, die innerhalb der Formen 25 und 26 durch herkömmliche Heizeinrichtungen, beispielsweise durch elektrische Widerstände 46 erzeugt wird, die äußersten Schichten der Struktur 1, d.h. die Gewebelagen 12 und 13, über die Schichten 16 und 17, und anschließend die Lagen des dreidimensionalen Gewebes 3, auf denen das Harz 20 teilweise verfestigt, was das wechselseitige Anhaften sämtlicher in Berührung stehenden Oberflächen gewährleistet. Während dieser Phase wird der Verfestigungsprozeß in dem Harz 20, das die Fäden 10 durchtränkt, die sich in dem am weitesten von der Wärmequelle entfernten Bereich befinden, verzögert; dies ermöglicht, daß die Fäden 10 während der nachfolgenden Verfahrensphase flexibel bleiben.
Anschließend (Fig. 5) wird die untere Form 25 freigegeben, was dieser ermöglicht, daß diese in einer parallel zur Form 26 liegenden Ebene frei schwimmt.
Die Presse 28 wird weiter geöffnet, wobei die Form 26 um einen Abstand angehoben wird, so daß die Fäden 10 des dreidimensionalen Gewebes 3 gespannt werden. Das Anhaften der Lagen 5 und 6 an die Lagen 12 und 13 und das der letzteren an die Lagen 16 und 17 wird während dieses Ziehens durch die Vakuumwirkung aufgrund der Tatsache gewährleistet, daß die Luft nicht die mit dem teilweise verfestigten Harz 20 durchtränkten Gewebe durchdringen kann.
Während dieser Phase können die Fäden 10 ungeachtet des freien Schwimmens der unteren Form 25 sich nicht selbst automatisch senkrecht zu den Ebenen anordnen, in denen die Lagen 5 und 6 liegen, wodurch eine nachfolgende manuelle Korrekturphase erforderlich ist.
In diesem Fall (Fig. 6) wird die untere Form 25 manuell durch eine Bedienperson bewegt, um die Fäden 10 in im wesentlichen vertikale Positionen zu bringen, und die Form 25 wird in dieser Position verriegelt.
Anschließend (Fig. 7) wird die Presse 28 wiederum noch weiter geöffnet, um die Fäden 10 vollständig zu strecken und die gewünschte Dicke der Struktur 1 zu erzielen.
Die Presse 28 wird dann fest in dieser Position verriegelt und die Polymerisation wird durch das gesamte Harz 20 vervollständigt, das sich sogar im Bereich der Fäden 10 vollständig verfestigt. Anschließend, nachdem die Formen 25 und 26 möglicherweise mit konventionellen Einrichtungen, die nicht dargestellt sind, gekühlt wurden, wird die Vakuumpumpe 45 abgetrennt und Luft in die Kanäle 40 geleitet, so daß die Schichten 16 und 17 von den Oberflächen 29 und 30 der Formen 25 und 26 der Presse 28 gelöst werden; schließlich wird die Presse 28 vollständig geöffnet und die Schichtstruktur 1 entfernt.
In dieser Struktur 1 sind die Fäden 10 vollständig steif und erstrecken sich senkrecht zu den Lagen 5 und 6, was eine steife Verbindung zwischen den Lagen 5 und 6 selbst bildet und eine teilweise hohle Struktur ausbildet, da zwischen den Fäden 10 ein Zwischenraum vorhanden ist.
Darüber hinaus kann diese Struktur mit geschäumtem Harz, beispielsweise Polyurethan- oder Phenolschaum gefüllt werden, der an dem Ende der Phase injiziert wird, in der das Harz polymerisiert, wie in Fig. 7 dargestellt, um die mechanischen, thermischen und akustischen Isolationseigenschaften der Verbundstruktur zu verbessern.
Die Schichten 16 und 17, die in diesem Fall einfacherweise lösbare Filme sind, können auch anschließend von der Struktur 1 entfernt werden, wenn diese aus der Presse 28 entfernt wird; in diesem Fall dienen diese als Freigabelagen und legen die flachen Oberflächen fest, die sich ausbilden, nachdem das Harz 20 sich in den Geweben 12 und 13 verfestigt hat. Tatsächlich wäre es nicht möglich, in die Presse eine Struktur einzusetzen, die lediglich aus dem dreidimensionalen Gewebe 3 oder dem Gewebe 3 und den Gewebelagen 12 und 13 gebildet wäre, da beim Zusammendrücken der Schichtstruktur 1 das Harz 20 in die Kanäle 40 eindringen und diese verstopfen würde.
Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung der Schichten 16 und 17, daß perfekt flache Oberflächen festgelegt werden, was sich von denen unterscheidet, die durch die herkömmlichen Verfahren erzielt werden.
Um den Unterschied in der Polymerisation zwischen dem Harz 20, das die Lagen 5 und 6 des Gewebes 3 durchtränkt und den durchtränkten Fäden 10 signifikanter zu machen, ist es darüber hinaus möglich, vor dem Anordnen der Schichtstruktur 1 zwischen den Formen 25 und 26 eine katalysierende Substanz auf eine Seite der Schicht 16 und 17 zu sprühen, die mit den durchtränkten Lagen 5 und 6 in Berührung ist, oder direkt auf die Lagen 5 und 6 selbst. Auf diese Weise ist die größere Reaktivität des Harzes 20 in den Berührungszonen zwischen den Lagen 5 und 6 und den Schichten 16 und 17, die durch die höhere Wärmeübertragung bereits erhöht ist, noch weiter erhöht, bezogen auf die Reaktivität des die Fäden 10 durchtränkenden Harzes, durch die lokale Anwesenheit einer größeren Menge des Katalysators, und deshalb ist die Polymerisationszeit des Harzes 20 verringert, was eine stabile Verbindung zwischen den berührenden äußeren Flächen des dreidimensionalen Gewebes 3 verursacht und ein Strecken der Fäden 10 in den nachfolgenden fortschreitenden Öffnungsphasen der Presse 28 garantiert.
Zweckmäßigerweise kann die Katalysatorsubstanz, die für Polyesterharz verwendet wird, ein Methyl-Ethyl-Ketonperoxid sein, das in Prozent beispielsweise bis zu 3% variiert, für Phenolharze können Säurelösungen verwendet werden, die in Prozentsätzen beispielsweise bis zu 15% variieren und für Epoxydharze können Harze verwendet werden, die auf Amiden basieren, die in Prozentsätzen beispielsweise zwischen 30% und 50% variieren.
Fig. 8 stellt die Presse 28 in größerem Detail dar, die eine Basis 99 aufweist, auf der ein Körper 100 befestigt ist, der die untere Form 25 lagert, wobei die Form mit Hilfe von Kugellageranordnungen 110 (bekannten Typs) auf dem Körper 100 selbst gleiten kann.
Diese Anordnungen 110 ermöglichen, daß sich die Form 25 in jeder Richtung in einer Ebene parallel zur oberen Form 26 bewegt.
Genauer gesagt, weist jede Anordnung 110 eine Platte 101 auf, die mit Hilfe von Schrauben 101a an dem Körper 100 befestigt ist, sie ist derart angeordnet, daß sie eine kreisförmige, nach unten offene Aussparung 102 in der Form 25 umschließt und sie besitzt eine Durchgangsbohrung 103, in die ein Schaft 104 eingesetzt ist, der an seinem unteren Ende fest an dem Körper 100 befestigt ist und der an seinem oberen Ende mit einem Kreisflansch 105 versehen ist, der in die Aussparung 102 eingesetzt ist. Die Einheit 110 weist ferner eine erste Vielzahl von Kugeln 106 auf, die in Umfangsrichtung in einem ersten Ring koaxial zu dem Schaft 104 angeordnet und zwischen dem Flansch 105 und der Platte 101 eingesetzt sind, und eine zweite Vielzahl von Kugeln 107, die in Umfangsrichtung in einem zweiten Ring koaxial zu dem Schaft 104 angeordnet und zwischen der Platte 101 und einer Ringplatte 108 eingesetzt sind, die an dem Körper 100 montiert ist. Der Körper 100 ist auch mit Stopeinrichtungen 120 zum Klemmen der Form 25 an dem Körper 100 selbst versehen und jede weist einen Schaft 122 auf, der pneumatisch betätigbar ist und in Richtung der Form 25 bewegbar ist und an einem Ende 124 mittels Reibschluß gegen die Form 25 pressen kann, um jegliche Bewegung in der Ebene der Form zu verhindern.
Die Form 25 besitzt auch zwei Paare von Freigabeeinrichtungen 130 zum Freigeben der Form 25 innerhalb ihrer eigenen Ebene sowie zum Positionieren derselben, d.h. zum Zurückführen der unteren Form 25 zu einer vorbestimmten Position relativ zu dem Körper 100, nachdem die untere Form in dem vorhergehenden Arbeitszyklus bewegt worden ist.
Die Einrichtungen 130 sind praktischerweise an den vier gegenüberliegenden Seiten der Form 25 angeordnet und jede weist ein jeweiliges pneumatisches Betätigungselement 135 auf, das derart montiert ist, daß es nach außen und in die Form 25 vorsteht, und es ist mit einer jeweiligen bewegbaren Stange 137 versehen, die sich in Richtung des Körpers 100 ausdehnt und in einer sphärischen Spitze 138 endet, die letzterer gegenüberliegt. Diese Spitzen 138 der Betätigungselemente 135 sind derart angeordnet, daß sie in lagernden Eingriff mit Anschlagelementen 140 gelangen, die fest an dem Körper 100 befestigt sind.
Wie in Fig. 9 dargestellt ist, besitzt jedes der Anschlagelemente 40 eine breite, V-förmige Nut 142, welche die Spitze 138 der jeweiligen Stange 137 in der Repositionierungsphase aufnimmt. Wenn somit die Spitze 138 jeder Stange 137 die Flächen der Nut 142 berührt, ist die untere Form 25 in eine festgelegte Position relativ zu dem Körper 100 zurückgeführt.
Aus den obigen Ausführungen wird klar, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Probleme der bekannten Verfahren löst; tatsächlich bildet dieses Verfahren vorteilhafterweise auf einfache und effiziente Weise eine Schichtstruktur aus, die teilweise hohl ist und die konstante geometrische und mechanische Eigenschaften (beispielsweise eine gleichförmige Dicke) und eine spezifische Form aufweist.
Schließlich ist klar, daß Modifikationen und Abänderungen des vorliegenden Verfahrens durchgeführt werden können, ohne daß der Schutzumfang des Verfahrens selbst verlassen wird.
Beispielsweise könnte das in Wärme aushärtende Harz 20 durch ein thermoplastisches Harz (beispielsweise ein Polyamid, ein Polyetherimid, ein Polyesterketon, ein Polyamid) ersetzt sein, welches das dreidimensionale Gewebe 3 durchtränkt und das verflüssigt und anschließend innerhalb der Presse 28 gekühlt wird.
Die in Fig. 10 dargestellte Struktur 1 kann auch ohne die Lagen 12 und 13 sein und nur das dreidimensionale Gewebe 3 und die Platten 16 und 17 aufweisen, die einen Teil der Struktur selbst bilden.
Die entfernbaren Platten 16 und 17 (Fig. 11) können auch mit einem Gel-Beschichtungsharz 160 oder einer anderen Oberflächenappretur beschichtet sein, die zwischen dem dreidimensionalen Gewebe 3 und den Platten 16 und 17 abgelagert wird. Hierdurch sind nach dem Entfernen der Platten 16 und 17 die Außenflächen der Struktur 1 perfekt glatt und von angenehmem Aussehen, was der Verbundstruktur ein geschätztes ästhetisches Aussehen verleiht.
Fig. 12 zeigt eine Struktur, bei der die obere Lage 16 aus einem Metall oder Kunststofflaminat gebildet ist und bei der die obere Lage 16 fest mit der Verbundstruktur verbunden gehalten ist, während die untere Platte 17 als eine Löselage dient und entfernt wird. Diese untere Lage 17 kann auch mit einer Gelbeschichtung 160 bedeckt sein.
Fig. 13 zeigt eine Struktur, die nahezu vollständig der in Fig. 11 gezeigten gleicht, die sich jedoch von dieser nur dadurch unterscheidet, daß diese eine Gewebelage 13 zwischen dem dreidimensionalen Gewebe 3 und der unteren Löseplatte 17 aufweist.
Darüber hinaus können die Fäden 10 derart angeordnet werden, daß diese anders liegen als die in den Fig. 1, 2 bis 7, 14 und 15 dargestellten. Genauer gesagt (Fig. 16), können die Fäden 10 gegenüber den Gewebelagen 5 und 6 geneigt sein und können einander kreuzen, um eine X-Struktur (oder eine V-Struktur) zu bilden. Eine derartige Struktur (Fig. 17) kann neben den Fäden 10, die miteinander X-Strukturen bilden, Fäden 10A aufweisen, die senkrecht zu den Gewebelagen 5 und 6 angeordnet sind. Schließlich können die Fäden 10 (Fig. 18) relativ zu den Lagen 5 und 6 gekrümmt sein.
Die Lagen 5 und 6 können darüber hinaus mit Hilfe eines Gewebeteils 200 miteinander verbunden werden (Fig. 19), das sich im wesentlichen senkrecht zu und zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Lagen 5 und 6 erstreckt und das mit letzterem verbunden ist; die Fäden 10 sind in derartigen Gewebeteilen 200 auch vorhanden, zusätzlich zu Fäden, die parallel zu den Lagen 5 und 6 liegen.
Darüber hinaus könnte die Struktur 1 durch mehrere aufeinander angeordnete Schichten dreidimensionaler Gewebe 3 gebildet werden; zweckmäßigerweise könnte eine Katalysatorsubstanz vorläufig zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen dieser Schichten verteilt werden, beispielsweise zwischen den Lagen 5 und 6, um den Polymerisationsprozeß lokal zu beschleunigen, um eine stabile Verbindung zwischen den gegenüberliegenden Flächen der verschiedenen Lagen zu erzielen, um das Strecken der Fäden 10 der verschiedenen inneren Schichten während dem zunehmenden Öffnen der Presse zu garantieren.
Die Phase des Ausrichtens der beiden Formen 25 und 26 könnte weggelassen werden, wenn diese nicht erforderlich ist, und beide Formen könnten in parallelen Ebenen bewegbar sein.
Schließlich könnte die Presse 28 mit anderen Einrichtungen als den dargestellten für ein Schwimmen der unteren Form 25 relativ zu der oberen Form 26 versehen sein. Beispielsweise könnten diese mit kommerziell erhältlichen Kugellagern oder pneumatischen Lagerschlitten (Luftkissen) versehen sein.
In gleicher Weise könnte die elektrische Heizeinrichtung 46 für die Formen 25 und 26 durch eine andere Einrichtung zum Beschleunigen des Harzpolymerisationsprozesses ausgetauscht werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Verbundstrukturen mit zwischenliegenden, dreidimensionalen Geweben, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt:

eine erste Phase, in der eine geschichtete Struktur (1) zwischen eine erste und eine zweite Form (25, 26) einer Presse (28) eingesetzt wird; wobei die geschichtete Struktur (1) zumindest ein dreidimensionales Gewebe (3) aufweist, das aus zwei Gewebelagen (5, 6) zusammengesetzt ist, die parallel angeordnet und mit mindestens einer Vielzahl von Fäden (10) miteinander verbunden sind, die sich von gegenüberliegenden Oberflächen der Lagen (5, 6) erstrecken; wobei mindestens ein Paar von Schichten (16, 17) derart angeordnet ist, daß es den Lagen (5, 6) an der Außenseite der Struktur (1) gegenüberliegt; wobei zumindest das dreidimensionale Gewebe (3) auch mit einem Harz (20) getränkt wird; wobei die Formen (25, 26) mit einer Einrichtung (40, 45) versehen sind, um die Schichten (16, 17) an deren Oberflächen zu befestigen;

eine zweite Phase, in der die Formen (25, 26) zumindest teilweise geschlossen werden und das dreidimensionale Gewebe (3) zwischen den Schichten (16, 17) gepreßt wird und das Harz (20), das die Lagen durchtränkt, sich selbst zwischen den in Berührung bestehenden Teilen verteilt und auch die Fäden (10) gleichmäßig durchdringt;

eine dritte Phase, in der die Schichten (16, 17) fest an den Formen (25, 26) befestigt werden;

eine vierte Phase, in der die Formen (25, 26) um einen bestimmten Abstand innerhalb der Grenze der natürlichen elastischen Rückbildung des dreidimensionalen Gewebes (3) aufgrund der Wirkung der Kombination der Fäden (10) wieder geöffnet werden, die dazu neigen, sich selbst gerade zu richten;

eine fünfte Phase, in der zumindest eine teilweise Polymerisation des Harzes (20) zwischen den Schichten (16, 17) und den äußersten Lagen (5, 6) des dreidimensionalen Gewebes (3) erzielt wird, während das Harz (20), das die Fäden (10) durchtränkt, im wesentlichen in einem plastischen Zustand verbleibt;

eine sechste Phase, in der die Formen (25, 26) bis zu einem vorbestimmten Abstand wieder geöffnet werden, um die Lagen (5, 6) voneinander weg zu bewegen und die Fäden (10) zu strecken, um eine teilweise hohle Struktur zu bilden;

eine siebte Phase, in der die Struktur (1) zwischen den beiden Formen (25, 26) geklemmt verbleibt, bis die Polymerisation des Harzes (20) abgeschlossen ist;

eine achte Phase, in der die Platten (16, 17) von den Oberflächen der Formen (25, 26) gelöst werden, die Formen (25, 26) vollständig geöffnet werden und die geschichtete Struktur (1) aus der Presse (28) entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der sechsten Phase mindestens eine der Formen (25, 26) relativ zu der anderen in der senkrecht zu dem Abstand zwischen den Formen (25, 26) verlaufenden Ebene bewegbar gemacht wird, daß dann die Formen (25, 26) wieder um einen ersten Abstand auseinander bewegt werden, um die Fäden (10) zumindest teilweise zu strecken, wobei die bewegbare Form (25) möglicherweise in der sechsten Phase zum Schwimmen gebracht wird, so daß die Fäden (10) in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Lagen (5, 6) des dreidimensionalen Gewebes angeordnet werden; wobei die Formen (25, 26) dann in ihren Ebenen in ihrer Position verriegelt werden und die Formen (25, 26) dann um einen zweiten vorbestimmten Abstand weiter auseinander bewegt werden, um die Fäden (10) vollständig auseinander zu ziehen, um eine gewünschte Gesamtdicke der Struktur (1) zu erzielen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen (25, 26) erwärmt werden, um den Vorgang der Polymerisation des Harzes (20) zu beschleunigen; wobei in der fünften Phase die Formen (25, 26) durch Erwärmen von im wesentlichen lediglich der äußersten Teile der Struktur im wesentlichen lediglich bewirken, daß die teilweise Polymerisation des Harzes (20) an den äußeren Lagen (5, 6) des dreidimensionalen Gewebes (3) erfolgt.

4. Prozeß nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz (20) ein in Wärme aushärtendes Harz ist.

5. Prozeß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der ersten Phase eine katalysierende Substanz zwischen den Schichten (16, 17) und den Lagen (5, 6) des dreidimensionalen Gewebes aufgebracht wird, um lokal den Polymerisationsprozeß des Harzes (20) zu beschleunigen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz (20) ein thermoplastisches Harz ist.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz (20) durch zumindest teilweises Polymerisieren in der zweiten Phase die Lagen (5, 6) fest an den Platten (16, 17) befestigt.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine neunte Phase aufweist, in der die Platten (16, 17) mechanisch abgenommen und von der geschichteten Struktur (1) entfernt werden.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (16, 17) eine größere Abmessung besitzen als die geschichtete Struktur (1), um letztere von den Oberflächen der Formen (25, 26) zu entfernen.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine weitere Phase nach der siebten Phase aufweist, in der das dreidimensionale Gewebe (3) in der geschichteten Struktur (1) mit einem geschäumten Harz gefüllt wird.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geschichtete Struktur zumindest eine Vielzahl von übereinander angeordneten Schichten des dreidimensionalen Gewebes (3) aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor der ersten Phase eine katalysierende Substanz zwischen die gegenüberliegenden Oberflächen der Schichten aufgebracht wird, wodurch der Polymerisationsprozeß des Harzes (20) lokal beschleunigt wird.

13. Verbundstruktur dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt:

- zumindest ein dreidimensionales Gewebe (3), das aus zwei Gewebelagen (5, 6) zusammengesetzt ist, die parallel angeordnet und miteinander durch zumindest eine Vielzahl von Fäden (10) verbunden sind, die sich von den gegenüberliegenden Oberflächen der Lagen (5, 6) erstrecken;

wobei das dreidimensionale Gewebe (3) mit einem gehärteten Harz durchtränkt ist und die Fäden steif sind und sich zwischen den Lagen (5, 6) erstrecken und eine steife Verbindung zwischen den Lagen selbst (5, 6) herstellen und eine teilweise hohle Struktur aufgrund des vorhandenen Zwischenraumes zwischen den Fäden (10) bilden;

wobei die beiden Lagen (5, 6) durch verfestigtes Harz gehärtet sind und flache Oberflächen bilden; und

- ein Paar äußerer abnehmbarer Platten (16, 17), von denen jede einer entsprechenden Lage (5, 6) gegenüberliegt und mit dieser verbunden ist.

14. Struktur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die geschichtete Struktur (1) mindestens eine Gewebelage (12, 13) aufweist, die zwischen einer der Platten (16, 17) und dem dreidimensionalen Gewebe (3) angeordnet ist.

15. Struktur nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die geschichtete Struktur (1) mindestens eine Schicht aus Gel-Schicht-Harz (160) aufweist, die zwischen dem dreidimensionalen Gewebe (3) und einer der Platten (16, 17) angeordnet ist.

16. Struktur nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (16, 17) aus Kunststoffmaterial hergestellt sind.

17. Struktur nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (16, 17) aus Metall bestehen.

18. Vorrichtung zur Herstellung von Verbundstrukturen mit dazwischenliegenden, dreidimensionalen Geweben, gekennzeichnet durch:

- eine Presse (28), die mit einer ersten Form (25) und einer zweiten Form (26) versehen ist;

wobei die Presse (28) zum Unterbringen einer geschichteten Struktur dient, die zwischen der ersten Form und der zweiten Form angeordnet ist;

wobei die geschichtete Struktur mindestens ein dreidimensionales Gewebe (3) aufweist, das durch zwei Gewebelagen (5, 6) gebildet ist, die parallel angeordnet und miteinander durch mindestens eine Vielzahl von Fäden (10) verbunden sind, die sich von gegenüberliegenden Oberflächen der Lagen (5, 6) erstrecken; wobei mindestens ein Plattenpaar (16, 17) den Lagen (5, 6) gegenüberliegend an der Außenseite der Struktur angeordnet ist; wobei zumindest das dreidimensionale Gewebe (3) auch mit einem Harz getränkt ist;

- wobei die erste und die zweite Form (25, 26) mit einer Befestigungseinrichtung (33, 34, 40, 41, 45) versehen sind, um die Platten (16, 17) an deren Oberflächen zu befestigen;

- wobei die erste und die zweite Form (25, 26) mit einer Polymerisierungseinrichtung (46) versehen sind, um zumindest eine teilweise Polymerisation des Harzes zwischen den Platten (16, 17) zu erzielen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Befestigen der Platten (16, 17) an den Formen (25, 26) eine pneumatische Befestigungseinrichtung umfassen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Befestigungseinrichtung eine Vielzahl von Kanälen (40) umfaßt, die sich innerhalb der Formen (25, 26) erstrecken und in die Oberflächen der Formen selbst öffnen und die derart angeordnet sind, daß sie mit einer Vakuumpumpe (45) verbunden werden können, und daß sich zumindest eine Umfangsdichtung (33, 34) um jede Form (25, 26) erstreckt und derart ausgebildet ist, daß diese mit den Platten (16, 17) zusammenwirkt, um eine fluiddichte Verbindung zu erzielen.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine (25) der Formen eine Einrichtung besitzt, die ermöglicht, daß sich diese zumindest entlang zweier zueinander senkrechter Achsen parallel zu der Ebene der anderen Form (25, 26) bewegt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mindestens eine Rollkugelanordnung (110) aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung pneumatische Lagerschlitten aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Einrichtung (122) zum Fixieren der Relativpositionen der Formen (25, 26) aufweist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung (122) eine Reibungsklemmeinrichtung aufweist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Einrichtung (130) zum Freigeben mindestens einer der Formen (25, 26) aufweist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Einrichtung (130) zum Zentrieren der Relativpositionen der Formen (25, 26) aufweist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, sofern abhängig von Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabeeinrichtung (130) die Zentriereinrichtung (130) bildet, wenn diese umgekehrt bedient wird.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Einrichtung (46) zum Erwärmen der Formen (25, 26) aufweist, um die Polymerisation des Harzes (20) zu beschleunigen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung elektrische Widerstände (46) aufweist.