DE19834772A1 - Fiber-plastic compound structural components with inserts, in which inserts are connected by fiber threads to reinforcing structure composed of individual reinforcing layers - Google Patents
Fiber-plastic compound structural components with inserts, in which inserts are connected by fiber threads to reinforcing structure composed of individual reinforcing layersInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Ausbildung und Herstellung von mit Inserts versehenen Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to the design and manufacture of inserts provided fiber-plastic composite components according to the preamble of Claim 1.
Kunststoffbauteile mit Endlosfaserverstärkung haben sich heute fest in der Entwicklung von mechanisch hochbeanspruchten Bauteilen etabliert. Speziell im Bereich der Anwendung von Leichtbaustrukturen, zum Beispiel im Fahrzeugbau und vor allem in der Luft- und Raumfahrt, sind diese Faserkunststoffverbunde nicht mehr wegzudenken. Sie überzeugen durch ihr geringes Gewicht bei guten mechanischen Eigenschaften.Plastic components with continuous fiber reinforcement are firmly in the today Development of mechanically highly stressed components established. Specifically in the field of the application of lightweight structures, for example in These are vehicle construction and especially in the aerospace industry It is impossible to imagine fiber plastic composites without it. You convince with her low weight with good mechanical properties.
Gerade in dem für den klassischen Maschinenbau und die Zulieferindustrie sehr bedeutenden Stückzahlbereich von Kleinserien bis zu exklusiven Sonderserien mit bis zu einigen 10.000 Einheiten pro Jahr, hat sich die Harzinjektionstechnik (Resin-Transfer-Moulding, RTM) als sehr flexibles, mit wenig Investitionsvolumen auskommendes und damit gerade für die klein- und mittelständische Industrie als sehr interessantes Fertigungsverfahren etabliert. RTM steht hier als Oberbegriff für eine ganze Reihe innovativer Varianten der Harzinjektionstechnologie, die jedoch alle nach dem gleichen Schema arbeiten.Especially in the case of classic mechanical engineering and the supplier industry Significant number range from small series to exclusive special series with up to some 10,000 units per year, the resin injection technology has (Resin Transfer Molding, RTM) as very flexible, with little Investment volume and therefore especially for the small and medium-sized industry established as a very interesting manufacturing process. RTM is the generic term for a whole range of innovative variants of the Resin injection technology, but they all work according to the same scheme.
Entscheidend ist, daß die Verstärkung, also die kontinuierlichen Fasern, erst im geschlossenen Werkzeug mit dem Kunststoff in Berührung kommen. Dies ermöglicht eine Vorfertigung der Verstärkungsstruktur, da diese außerhalb des Werkzeugs noch keinen Kontakt zum Kunststoff hatte und somit als normale textile Struktur angesehen und auch so verarbeitet werden kann.It is crucial that the reinforcement, i.e. the continuous fibers, only in the closed tool come into contact with the plastic. This enables prefabrication of the reinforcement structure, as this is outside the Tool had no contact with the plastic and therefore as normal Textile structure viewed and can also be processed.
Die Verbindungstechnik von kontinuierlich faserverstärkten Kunststoffbauteilen (Endlosfasern, Gewebe, Wirrfasermatten, Gelege, Gewirke, usw.) mit duromeren Matrizes (vernetzend aushärtende und damit nicht mehr aufschmelzbare Polymere) zu anderen Bauteilen (in der Regel metallische Strukturen) ist nur ungenügend ausgebildet. Es kann gebohrt, genietet, geschraubt oder geklebt werden, wobei es sich hier in keinem Fall um eine werkstoffgerechte Verbindungstechnik handelt. So können zum Beispiel hohe Lochleibungsbelastungen bei Bolzenverbindungen ein Kriechen der Kunststoffmatrix zur Folge haben. Die eingesetzten Verstärkungsfasern werden durch das Einbringen von Bohrungen durchtrennt und verlieren so wesentlich an Wirkung, da die Kräfte durch Schubbelastung über die verbleibende Kunststoffmatrix auf ungeschädigte Fasern übertragen werden müssen. Da nicht wie bei rein metallischen oder thermoplastischen Bauteilen das Schweißen als Verbindungstechnik zur Verfügung steht, wird als Lösungsansatz auf die Integration von Anbindungselementen wie schraubfähigen Einsätzen, Buchsen, Durchgangslöcher oder Lagerstellen in die noch nicht imprägnierte Verstärkungsstruktur zurückgegriffen (vgl. Fig. 2b). Dabei werden als Krafteinleitungselemente dienende Inserts (1) in bzw. zwischen die einzelnen Verstärkungslagen (3) gelegt. Nach der Harzinjektion entsteht durch das Aushärten des Harzes (Matrix) das Faser-Kunststoff- Verbund-Bauteil. Hierbei treten beim Übergang vom Anbindungselement in die Faserverbundstruktur matrixreiche Zonen (5) auf, was zu Problemen führt. Fig. 2b zeigt, daß in diesen matrixreichen Zonen bei entsprechender Belastung Spannungsspitzen entstehen, die zur Mikrorißbildung führen und letztendlich Delaminationen (6), also ein Trennen der Verstärkungslagen voneinander zur Folge haben, was sich in unbefriedigenden Festigkeitswerten widerspiegelt (B. Ferret, M. Anduze, C. Nardari: Metal inserts in structural composite materials manufactured by RTM. Composites Part A 29A S. 693-700, 1998).The connection technology of continuously fiber-reinforced plastic components (continuous fibers, woven fabrics, random fiber mats, scrims, knitted fabrics, etc.) with duromer matrices (cross-linking hardening and thus no longer meltable polymers) to other components (usually metallic structures) is insufficiently developed. It can be drilled, riveted, screwed or glued, although this is in no case a material-specific connection technology. For example, high load-bearing loads in bolt connections can cause the plastic matrix to creep. The reinforcing fibers used are cut through the drilling of holes and thus lose their effectiveness, since the forces due to shear loads have to be transferred to undamaged fibers via the remaining plastic matrix. Since welding is not available as a connection technology, as is the case with purely metallic or thermoplastic components, the integration of connecting elements such as screwable inserts, sockets, through holes or bearing points in the not yet impregnated reinforcement structure is used as a solution (see Fig. 2b). Inserts ( 1 ) serving as force introduction elements are placed in or between the individual reinforcement layers ( 3 ). After the resin injection, the fiber-plastic composite component is formed by the hardening of the resin (matrix). Here, matrix-rich zones ( 5 ) occur during the transition from the connecting element into the fiber composite structure, which leads to problems. FIG. 2b shows that arise in these matrix-rich areas according to the load voltage spikes lead to microcracking and ultimately delamination (6), that a separation of the reinforcing layers have the effect of each other, which is reflected in unsatisfactory mechanical strength properties (B. Ferret, M. Anduze, C. Nardari: Metal inserts in structural composite materials manufactured by RTM.Composites Part A 29A pp. 693-700, 1998).
Setzt man kontinuierlich faserverstärkte Materialien ein (z. B. Gewebe, Gelege,
Gewirke, Matten usw.), so ergibt sich zwangsläufig ein geschichteter Aufbau,
also ein Laminat aus Einzelverstärkungslagen bzw. Verstärkungstextilien. Hier
hat der Einsatz der konventionellen Inserttechnologie deutliche Nachteile (vgl.
Fig. 2b und Fig. 2c):
If fiber-reinforced materials are used continuously (e.g. woven fabrics, scrims, knitted fabrics, mats, etc.), this inevitably results in a layered structure, i.e. a laminate of individual reinforcement layers or reinforcement textiles. Here, the use of conventional insert technology has clear disadvantages (see Fig. 2b and Fig. 2c):
- - die Inserts (1) wirken als Fremdkörper, da diese um einen Faktor 4 bis 10 dicker sind als die Einzelverstärkungslagen (3); - The inserts ( 1 ) act as foreign bodies, since they are 4 to 10 times thicker than the individual reinforcement layers ( 3 );
- - es bilden sich Matrixanhäufungen (5) aus, in denen sich Mikrorisse bilden, die dann zu Delaminationen führen;- Matrix accumulations ( 5 ) form, in which microcracks form, which then lead to delamination;
- - es herrscht ein extremer Steifigkeitssprung von dem in der Regel metallischen Insert zu der umgebenden Faserverbundstruktur;- There is usually an extreme jump in stiffness metallic insert to the surrounding fiber composite structure;
- - der Kraftfluß vom Insert in das Bauteil ist nicht optimal, da dieser zu einem großen Teil durch Schub übertragen werden muß;- The flow of force from the insert into the component is not optimal, since it becomes one large part must be transmitted by thrust;
- - bei einer Momenteneinleitung (M) entstehen Kräfte senkrecht zu den Einzelverstärkungslagen (3), die von der deutlich schwächeren Matrix (4) aufgenommen werden müssen und so die Gefahr der Mikrorißbildung mit anschließender Delamination (6) erhöhen;- At a moment introduction (M) forces arise perpendicular to the individual reinforcement layers ( 3 ), which must be absorbed by the much weaker matrix ( 4 ) and thus increase the risk of micro-cracking with subsequent delamination ( 6 );
- - da die Inserts zwischen die Verstärkungslagen eingebracht werden müssen, entsteht ein hoher Handlingaufwand und somit sehr hohe Werkzeugbeschickungszeiten, was wiederum eine geringe Ausbringung an Bauteilen pro Werkzeug zur Folge hat;since the inserts have to be inserted between the reinforcement layers, creates a high handling effort and thus very high Tool loading times, which in turn means low output Results in components per tool;
- - die Qualität der Positionierung des Inserts innerhalb der Verstärkungsstruktur und somit auch innerhalb des Bauteils ist durch ein manuelles Einlegen nicht sehr hoch.- The quality of the positioning of the insert within the Reinforcement structure and thus also within the component is by a manual loading not very high.
In der Schrift EP 0 594 131 A1 wird die Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffkörpers geoffenbart, bei dem aus Stahl bestehende Inserts integriert werden. Die im wesentlichen U-förmigen Inserts weisen quer abstehende Laschen auf, mit denen sie auf mit Fiberbändern zu umwickelnde Holme aufgesteckt werden. Nachdem die Inserts durch ein weiteres Fiberband am jeweiligen Holm befestigt wurden, werden Halbschalen angebracht und das so vorbereitete Werkstück in eine Form eingesetzt, wo es mit aushärtbarem Kunststoff getränkt wird. Die Umwicklung der Inserts mit den Fiberbänder soll die Festigkeit bestimmter Stellen des fertigen Kunststoffkörpers erhöhen und die auf die Inserts einwirkenden Kräfte aufnehmen. Hingegen sollen die Fiberbänder die Inserts vor dem Tränken mit Kunststoff nicht unverrückbar festhalten, sondern geringe Bewegungen zulassen, da die exakte Positionierung der Inserts in Bezug auf einen Schaumstoffkörper und die Halbschalen mit Hilfe von Zentrierstiften erfolgt. Die Fiberbänder können in Wirkrichtung des zu erwartenden Kraftangriffs ausgerichtet werden. Die hierdurch erhöhte Festigkeit der Inserts innerhalb des Kunststoffkörpers wird erst nach Fertigstellung, d. h. nach dem Tränken und Aushärten des Kunststoffes erzielt. Da die Fiberbänder eine Bewegung der Inserts zulassen müssen um deren Positionierung mit Zentrierstiften zu ermöglichen, können diese einer möglichen Delamination nicht entgegenwirken. Zudem ist der Einsatz von Positionierhilfen wie Zentrierstiften werkzeugtechnisch sehr aufwendig. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß das Umwickeln mit Bändern nur an holmartigen Strukturen erfolgen kann.The publication EP 0 594 131 A1 describes the production of a fiber-reinforced Plastic body disclosed, in which steel inserts are integrated become. The essentially U-shaped inserts project transversely Tabs with which they are attached to spars to be wrapped with fiber tapes be plugged on. After the inserts have been replaced by another fiber ribbon on half shells are attached and so prepared workpiece inserted in a mold where there is curable Plastic is soaked. The wrapping of the inserts with the fiber tapes should increase the strength of certain parts of the finished plastic body and absorb the forces acting on the inserts. On the other hand, they should Fiber tapes do not immovable the inserts before soaking with plastic hold on, but allow small movements, because the exact Positioning the inserts in relation to a foam body and the Half shells with the help of centering pins. The fiber tapes can be in Direction of action of the force attack to be expected. The this increases the strength of the inserts within the plastic body only after completion, d. H. after soaking and curing the Plastic achieved. Because the fiber bands allow the inserts to move must be able to position them with centering pins these do not counteract possible delamination. In addition, the Use of positioning aids such as centering pins very much in terms of tools complex. Another disadvantage arises from the fact that the Wrapping with tapes can only be done on spar-like structures.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile mit innerhalb der Faserverstärkungsstruktur eingesetzten Inserts zu schaffen, bei denen am Insert angreifende Kräfte werkstoffgerecht, d. h. ohne die Gefahr der Delamination in die Faserverbundstruktur eingeleitet werden können. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Sachanspruches 1 und des Verfahrensanspruches 8 gelöst.The invention has for its object fiber-plastic composite components with inserts inserted within the fiber reinforcement structure, where the forces acting on the insert are suitable for the material, d. H. without the danger delamination can be introduced into the fiber composite structure. The Task is characterized by the characterizing features of claim 1 and of method claim 8 solved.
Der Insert wird zwischen Einzelverstärkungslagen eingelegt und zusammen mit den Einzelverstärkungslagen vernäht. Die Nadel sticht durch die in dem Flansch des Inserts vorgesehenen Löcher bzw. Bohrungen hindurch. Der Insert wird durch den Nähfaden fixiert und kraftschlüssig mit den Einzelverstärkungslagen verbunden, also angenäht. Das Annähen kann sich nur auf einen Teil der Verstärkungslagen beziehen oder die gesamte Laminathöhe umfassen. Der Insert kann auch zwei gelochte, gegenseitig beabstandete Flansche aufweisen, so daß die Flansche die Verstärkungsstruktur umgreifen und diese durch die Löcher der Flansche angenäht wird. Das Annähen bewirkt eine kraftschlüssige Klammerfunktion zwischen den das Insert umgebenden Verstärkungstextilien, so daß der Insert zwischen den Verstärkungslagen kraftschlüssig gehalten wird. Die Delaminationsgefahr wird eliminiert, da die verstärkenden Nähfäden in Richtung der Kraft, also senkrecht zu den vernähten Verstärkungstextilien liegen und so die eingeleiteten Kräfte optimal aufnehmen können. Verstärkt wird dieser Effekt, wenn Verstärkungsfäden, vorzugsweise aus Kohlenstoff-, Glas- oder Aramidfasern bestehend, als Nähfäden eingesetzt werden. Die Inserts können aus beliebigem Material, vorzugsweise Metall, Kunststoff oder Keramik gefertigt sein.The insert is inserted between individual reinforcement layers and together with sewn to the individual reinforcement layers. The needle sticks through that in the Flange of the insert provided holes or holes. The insert is fixed by the sewing thread and non-positively with the Individual reinforcement layers connected, i.e. sewn on. Sewing on can refer only to a part of the reinforcement layers or the whole Include laminate height. The insert can also have two perforated, mutually have spaced flanges so that the flanges Grip reinforcement structure and this through the holes of the flanges is sewn on. Sewing on creates a force-locking function between the reinforcing textiles surrounding the insert, so that the insert is held non-positively between the reinforcement layers. The Risk of delamination is eliminated because the reinforcing sewing threads are in the direction the force, i.e. perpendicular to the sewn reinforcement textiles and so on can optimally absorb the forces introduced. This effect is intensified, if reinforcing threads, preferably made of carbon, glass or Aramid fibers are used as sewing threads. The inserts can made of any material, preferably metal, plastic or ceramic his.
Ein weiterer Vorteil kann durch eine Optimierung hinsichtlich einer anwendungsbezogenen geometrischen Ausbildung des Insert erreicht werden, indem zum Beispiel der Fuß des Insert in Kraftrichtung verlängert wird, um so einen besseren Hebelarm zur Kraftaufnahme zu erlangen.Another advantage can be an optimization with regard to a application-related geometric formation of the insert can be achieved, for example by extending the foot of the insert in the direction of the force, to get a better lever arm for force absorption.
Der Insert kann entsprechend den jeweiligen Anforderungen bzw. einzuleitenden Kräfte mit einem Gewinde versehen sein, eine innere geometrische Ausbildung, z. B. Bohrung mit oder ohne Konus, besitzen oder einen massiven Block bilden.The insert can be made according to the respective requirements or Forces to be introduced must be threaded, an internal one geometric training, e.g. B. bore with or without cone, or form a massive block.
Der Flansch des Insert kann je nach Anwendung als massives Teil mit Bohrungen oder durch eine gitterartige Struktur hergestellt sein.Depending on the application, the flange of the insert can be used as a solid part Bores or be made by a grid-like structure.
Das Annähen eines Inserts kann so ausgeführt werden, daß ein optimierter Kraftfluß von dem Insert in das Laminat erfolgt. Hierzu bilden die Nähfäden den Kraftfluß im Bauteil nach. Zudem kann die Kraftableitung in die Verstärkungsstruktur durch über den Rand des Insert bzw. der Flansche hinausgehende Nahtabschnitte verbessert werden.Sewing on an insert can be carried out in such a way that an optimized Force flow from the insert into the laminate. For this purpose, the sewing threads form the Force flow in the component after. In addition, the power dissipation in the Reinforcement structure by over the edge of the insert or the flanges outgoing seam sections can be improved.
Durch Wahl des Nahttyps kann sowohl die Menge des eingebrachten Näh- bzw. Verstärkungsfadens, als auch die Lage des Verstärkungsfadens, z. B. gestreckte Lage des Nadelfadens auf der Materialoberseite beeinflußt werden.By choosing the seam type, both the amount of sewing or Reinforcement thread, as well as the location of the reinforcement thread, e.g. B. stretched position of the needle thread on the top of the material can be influenced.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich daraus, daß durch das Annähen die Positioniergenauigkeit wesentlich erhöht wird und durch einen automatisierten Annähvorgang auch die für Strukturbauteile unabdingbare Reproduzierbarkeit gewährleistet wird. Das gesamte Verstärkungstextil kann als komplexer Vorformling (Preform, Verstärkungstextil mit angenähten Inserts) in das Werkzeug eingelegt werden, was zu deutlich kürzeren Zykluszeiten und damit einer deutlich erhöhten Wirtschaftlichkeit führt.Further advantages of the invention result from the fact that the sewing the positioning accuracy is significantly increased and by automated sewing process, which is essential for structural components Reproducibility is guaranteed. The entire reinforcement textile can be used as complex preform (preform, reinforcement textile with sewn inserts) in the tool can be inserted, resulting in significantly shorter cycle times and thus leads to a significantly increased economy.
Ein Qualitätssicherungssystem kann den erfolgreichen Annähvorgang mit allen wesentlichen Parametern (Anzahl der Stiche, Fadenkräfte usw.) dokumentieren, wodurch auch der Einsatz dieser Technik bei sicherheitsrelevanten Strukturbauteilen möglich wird.A quality assurance system can ensure the successful sewing process with everyone essential parameters (number of stitches, thread forces, etc.) document what also the use of this technology safety-relevant structural components is possible.
Die Erfindung ist anhand dreier Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The invention is explained using three exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1a eine Draufsicht auf ein Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil mit einem angenähten Insert gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; FIG. 1a is a plan view of a fiber-plastic composite component with a sewn insert according to the first embodiment;
Fig. 1b eine Schnittdarstellung nach Linie A-A der Fig. 1a mit einer ersten Variante zur Ausbildung der Fadennähte; Figure 1b is a sectional view along line AA of Figure 1a with a first variant for the formation of yarn seams..;
Fig. 1c eine Schnittdarstellung nach Linie A-A der Fig. 1a mit einer zweiten Variante zur Ausbildung der Fadennähte; 1c is a sectional view along line AA of Figure 1a with a second variant for the formation of yarn seams..;
Fig. 2a eine Draufsicht auf ein Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil mit einem eingelegten Insert gemäß dem Stand der Technik; Figure 2a is a plan view of a fiber-plastic composite component with an inserted insert according to the prior art; FIG.
Fig. 2b eine Schnittdarstellung nach Linie A-A der Fig. 2a mit matrixreichen Zonen; FIG. 2b shows a sectional view along line AA of Figure 2a with matrix-rich zones.
Fig. 2c eine Schnittdarstellung nach Linie A-A der Fig. 2a mit einem Delaminationsriß, ausgehend von den matrixreichen Zonen; 2c is a sectional view along line AA of Figure 2a with a Delaminationsriß, starting from the matrix-rich zones..;
Fig. 3a eine Draufsicht auf ein Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil mit einem angenähten Insert gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; Figure 3a is a plan view of a fiber-plastic composite component with a sewn insert according to the second embodiment.
Fig. 3b eine Schnittdarstellung nach Linie A-A der Fig. 3a mit einer ersten Variante zur Ausbildung der Fadennähte und des Insertfußes; Figure 3b is a sectional view along line AA of Figure 3a with a first variant for forming the thread and stitching of the insert foot..;
Fig. 3c eine Schnittdarstellung nach Linie A-A der Fig. 3a mit einer zweiten Variante zur Ausbildung der Fadennähte und des Insertfußes; 3c is a sectional view along line AA of Figure 3a with a second variant for forming the thread and stitching of the insert foot..;
Fig. 4a eine Draufsicht auf ein Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil mit einem angenähten Insert gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel; 4a is a plan view of a fiber-plastic composite component with a sewn insert according to the third embodiment.
Fig. 4b eine Schnittdarstellung nach Linie A-A der Fig. 4a mit einer Variante zur Ausbildung der Fadennähte, speziell des Nadelfadens; Figure 4b is a sectional view along line AA of Figure 4a with a variant to form the thread stitches, especially the needle thread..;
Fig. 5a eine Draufsicht auf eine erste Insertvariante; FIG. 5a is a top view of a first insert variant;
Fig. 5b eine Schnittdarstellung nach Linie A-A der Fig. 5a; Fig. 5b is a sectional view along line AA of Fig. 5a;
Fig. 5c eine Draufsicht auf eine geometrische Variante der Fig. 5a; Fig. 5c is a plan view of a geometric variation of the Fig. 5a;
Fig. 6a eine Draufsicht auf eine zweite Insertvariante; FIG. 6a is a plan view of a second insert variant;
Fig. 6b eine Schnittdarstellung nach Linie A-A der Fig. 6a; Fig. 6b is a sectional view along line AA of Fig. 6a;
Fig. 6c eine Draufsicht auf eine geometrische Variante der Fig. 6a; Fig. 6c is a plan view of a geometric variation of the Fig. 6a;
Fig. 7a eine Draufsicht auf eine dritte Insertvariante; FIG. 7a is a plan view of a third insert variant;
Fig. 7b eine Schnittdarstellung nach Linie A-A der Fig. 7a; Fig. 7b is a sectional view along line AA of Fig. 7a;
Fig. 7c eine Draufsicht auf eine geometrische Variante der Fig. 7a. Fig. 7c is a plan view of a geometric variant of Fig. 7a.
In den Fig. 1a, 1b und 1c ist ein Insert (1) mit Sackgewinde mit Fußplatte, in einem Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil, welches aus Einzelverstärkungslagen (3) und einer Kunststoffmatrix (4) besteht dargestellt. Der Insert ist erfindungsgemäß vor dem Bauteilherstellungsprozeß (Harzinjektionsverfahren) mit Hilfe einer Faden naht (9) kraftschlüssig mit den Einzelverstärkungslagen verbunden worden. Die Fadennaht (9) wird zweckmäßiger Weise durch Nähen hergestellt, wobei die Nadel zum einen in Löcher (8) des Insertflansches (7) und zum anderen außerhalb des Inserts in die Einzelverstärkungslagen einsticht und so eine Klammer um die mit dem Insert vernähten Einzelverstärkungslagen bildet. Fig. 1b zeigt, daß das Annähen nur einen Teil der Einzelverstärkungslagen einbezieht oder, daß wie Fig. 1c zeigt, der Insert an alle Verstärkungslagen angenäht wird.In FIGS. 1a, 1b and 1c is an insert (1) with threaded blind with base plate, composite component fiber-reinforced plastic, which consists of individual reinforcement layers (3) and a plastic matrix (4) shown in a. According to the invention, the insert has been non-positively connected to the individual reinforcement layers before the component manufacturing process (resin injection method) with the aid of a thread seam ( 9 ). The thread seam ( 9 ) is expediently produced by sewing, the needle penetrating holes ( 8 ) of the insert flange ( 7 ) and outside the insert into the individual reinforcement layers, thus forming a clamp around the individual reinforcement layers sewn to the insert. Fig. 1b shows that the sewing only includes a part of the individual reinforcement layers or that, as shown in Fig. 1c, the insert is sewn on all reinforcement layers.
Die Fig. 3a, 3b und 3c zeigen eine weitere Ausführung der Erfindung in der ein Teilbereich des Insertflansches (7) so verlängert wird, daß die durch das Insert aufzunehmenden Kräfte und Momente durch einen verlängerten Hebelarm (10) in den Fadennähten kleinere Spannungen erzeugen. FIGS. 3a, 3b and 3c show a further embodiment of the invention in which a portion of the Insertflansches (7) is extended so that the picked up by the insert forces and moments generated by an elongated lever arm (10) smaller in the thread seams voltages.
Die Fig. 4a und 4b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel in dem die Fadennähte entlang der Kraftflußlinien im Bauteil ausgerichtet sind. Durch die Wahl entsprechender Nähprozeßparameter beim an nähen des Insert kann eine gestreckte Lage eines Nähfadens (12) erzwungen werden. FIGS. 4a and 4b show a further embodiment in which the thread seams are aligned along the flux lines in the component. By choosing appropriate sewing process parameters when sewing on the insert, an extended position of a sewing thread ( 12 ) can be forced.
Die Fig. 5a bis 5c, 6a bis 6c und 7a bis 7c zeigen weitere Ausführungen bzw. Varianten von annähbaren Inserts. In den Fig. 5a bis 5c ist ein Insert (13) dargestellt, welcher über zwei beabstandete Flansche (14) verfügt, so daß die Einzelverstärkungslagen zwischen diesen Flanschen angenäht werden können. Die Flansche können entsprechend den Ausführungen zu Fig 3a beide oder einzeln lokale Verlängerungen (16) aufweisen. Um äußere Kräfte in die Inserts einleiten zu können, kann der Insert (13; 17; 21) über ein Innengewinde (Fig. 5b), eine einfache Bohrung, eventuell um einen Konus erweitert (Fig. 6b), oder aber auch einfach massiv (Fig. 7b) ausgebildet sein. FIGS. 5a to 5c, 6a to 6c and 7a to 7c show further embodiments and variants of annähbaren inserts. In FIGS. 5a to 5c an insert (13) is shown, which has two spaced flanges (14), so that the individual reinforcement layers may be sewn between these flanges. The flanges may have a both or individually local extensions (16) corresponding to the description for FIGS. 3 In order to be able to introduce external forces into the inserts, the insert ( 13 ; 17 ; 21 ) can have an internal thread ( Fig. 5b), a simple hole, possibly expanded by a cone ( Fig. 6b), or simply solid ( Fig. 7b) be formed.
Claims (13)
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Publications (2)
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