WO2016075295A1 - Composite fibre material and fastening element - Google Patents

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WO2016075295A1
WO2016075295A1 PCT/EP2015/076577 EP2015076577W WO2016075295A1 WO 2016075295 A1 WO2016075295 A1 WO 2016075295A1 EP 2015076577 W EP2015076577 W EP 2015076577W WO 2016075295 A1 WO2016075295 A1 WO 2016075295A1
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composite material
fiber composite
layers
foot
material according
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Application number
PCT/EP2015/076577
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Inventor
Carlo Burkhardt
Original Assignee
OBE OHNMACHT & BAUMGäRTNER GMBH & CO. KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2001/00—Articles provided with screw threads

Definitions

  • the invention relates to a fiber composite material according to the preamble of claims 1 and 5, a fastener according to claim 1 1 and a fastener according to claim 12.
  • fiber composites are known and used in many ways. Fiberglass or glass fiber composites are used, for example, in the manufacture of light and sturdy ships, and fiber composites with or made from carbon fibers are used, in particular, in the aerospace industry, mechanical engineering and the automotive industry. The fiber composites discussed here are characterized by the fact that they have a high strength and that the products produced from the fiber composites are comparatively light. Carbon fibers are industrially produced fibers that are about 95% carbon and have higher strength and less weight than glass fibers.
  • such composites usually consist of a scrim in which carbon fiber bundles are processed to flat knitted fabrics
  • the individual bundles can contain up to fifty thousand individual fibers nen and a single fiber has a diameter of about 5 to 10 ⁇ .
  • the fibers are preferably stretched to achieve optimum strength of the finished fiber composite, with the fabrics oriented in different directions (0 °, ⁇ 45 ° or 50 °) to the production direction and having a grammage of 150 to 60 g / m 2 have.
  • a tailored fabric is laid on top of each other in several layers and, for example, by means of a preforming process using a heating tool in a stable, three-dimensional shape.
  • a plurality of such preformed blanks can be assembled into a larger component in order, for example, to realize large-area components, for example body components of vehicles or cabin elements of aircraft or the like.
  • blanks are subjected to an injection process under high pressure, preferably injecting liquid resin and hardener into the blanks.
  • the curing process can be carried out in a separate oven or by means of heated presses, realize the high clamping forces of, for example, up to 5,500 t and in which preferably a well-defined time, pressure and / or temperature profile is realized.
  • the object of the invention is therefore to provide a fiber composite material having at least one fastener addressed here and at least significantly reduces the disadvantages mentioned here.
  • a fiber composite material of the above type which has the features mentioned in claim 1 and at least two superimposed fiber layers and at least one fastening element which is provided with an arranged between two superimposed layers foot section, also at least one this having associated anchoring portion.
  • the fiber composite material is characterized in that the voltage applied to the layers of the fiber composite material surface of the Foot section is at least partially structured. This embodiment ensures a particularly good grip of the foot section within the superimposed layers of the fiber composite material, in particular during bonding of the fastening element.
  • the gluing of the fastener can be done by means of a resin which is also used in the manufacture of the fiber composite material or by means of a suitable adhesive.
  • the structuring of the foot section has barbs and / or adhesive pockets, by means of which the anchoring of the foot section in the fiber composite material can be carried out particularly reliably so that a delamination of the fiber composite material is possible even under high loads. fastener can be avoided with great certainty.
  • the structuring of the surface of the foot section is adapted to the surface of the adjacent fiber layer.
  • Fiber composites of the type mentioned here can have fiber bundles which differ in the number of individual fibers and thus have different diameters.
  • a fiber composite material of the abovementioned type which has the features of claim 4 and is characterized in that the foot portion of the fastener in at least one edge portion has a discharge area, the space between two superposed layers, the enclose the foot section, preferably completely filled. It has been found that in conventional fasteners in the adjacent composite cavities arise, which promotes delamination of the cavity surrounding layers .. The proposed here embodiment of the attachment section avoids such cavities and make sure that adjacent, superimposed layers in the foot well abut each other and are glued together well, so that a delamination with high security is avoided.
  • the fastening element can be produced by means of at least one metal powder injection molding process and / or one additive manufacturing process and / or one investment casting process.
  • a fiber composite material is characterized in that it is possible in a relatively simple and cost-effective manner to form at least structured areas of the surface of the foot section, which rest against the layers of the fiber composite material and to ensure a secure anchoring of the fastening element within the fiber composite material.
  • the object of the invention is also to provide a fastener, which is designed for use with fiber composite material and avoids the disadvantages mentioned above.
  • a fastening element according to claim 10 which has a lying between two superimposed layers of the fiber composite material foot portion and at least one associated with this anchoring portion. It is characterized by the fact that the surface of the foot portion adjacent to the layers is structured at least in regions and thus enables a firm connection between the fiber composite material and the fastening element.
  • a fastener according to claim 1 1 which is designed for use with fiber composite material and is characterized in that it comprises at least one foot portion having in at least one edge portion a discharge area, the space between two superimposed Layers that surround the foot section, preferably completely filled.
  • Such a configuration is characterized in that the fiber composite material does not delaminate even at high loads.
  • FIGURE shows a schematic diagram of a fiber composite material with a fastener in longitudinal section. Of the fiber composite material 1, only one area is shown here, which has a fastening element 3. It is readily comprehensible that a fiber composite material 1, which For example, represents a component of a motor vehicle or aircraft, may also have a plurality of fasteners.
  • the fiber composite material 1 may have a number of layers 5, the number of which is adapted to the desired strength of the component produced from the fiber composite material 1. This can also have different areas, comprising a fiber composite material with different numbers of layers.
  • the fiber composite material shown here has two continuous layers 5/1 and 5/2 on which the fastening element 3 rests.
  • the longitudinal sectional view shows that the fastening element 3 has a preferably plate-shaped foot portion 7, which rests with its underside 9 on the upper of the layer 5/2 of the continuous layers 5/1 and 5/2.
  • the foot section 5 is associated with an anchoring section 1 1. It should be noted here that with a corresponding size of the foot section 7, more than one anchoring section 1 1 can be assigned to a foot section.
  • the anchoring portion 1 1 protrudes from the foot portion 7 upwards. He is here exemplary cylindrical and has a longitudinal axis 13.
  • the foot portion 7 and the at least one anchoring portion 1 1 are integrally formed, so that on the one hand, the production of the fastener 3 can be realized cen tekünstig and on the other hand, a very resilient connection between foot section 7 and anchoring section 1 1 sets.
  • Over the two continuous layers 5/1 and 5/2 are at least one, here two interrupted layers 5/3 and 5/4.
  • the interruption in the interrupted layers 5/3 and 5/4 serves to ensure that the anchoring section 11 can protrude from the foot section 7 upwards through a gap 15 in the at least one interrupted layer. It is preferably provided that the interrupted layers 5/3 and 5/4 reach as far as the anchoring section 11. It is also possible that they extend a little further along the outer surface 17 of the anchoring portion 11.
  • the anchoring portion 1 1 here has a cavity extending along the longitudinal axis 13 with an internal thread 19 into which an external thread of a screw, a bolt or the like can engage, to a firm connection between the fastening element 3 and another component, also fiber composite material to produce with a fastener.
  • the internal thread in the anchoring portion 1 1 is selected only by way of example. It is very well conceivable to realize a cavity with a bayonet lock in the anchoring section 11. In addition, instead of the cavity with an internal thread 19 or a bayonet lock on the outer surface 17, a thread can be realized on the anchoring section 11 which is provided by a nut is overruled.
  • the anchoring section 1 1 in such a way that it projects from the fiber composite material 1 through a gap 15 starting from the foot section 7 and has, for example, a flange which is plate-shaped by way of example and substantially parallel to the surface 21 of the fiber composite material 1 runs. Combinations of an internal thread or the like with such a flange are also possible.
  • the foot portion 7 is formed in this embodiment substantially plate-shaped and lies between at least two layers of the fiber composite material 1, wherein preferably a layer on the underside 9 of the foot portion 7 is continuously formed and an overlying layer engages over the foot portion 7 and has a gap 15 , protrudes through the at least one anchoring portion 1 1.
  • the fastener 3 shown here is characterized in that it has at least one voltage applied to a layer of fiber composite material 1 area whose surface is structured.
  • the upper side 23 of the foot section 7 is structurally structured. det. It is very possible, instead or on the bottom 9 of the foot section 7 to realize a structuring shown here.
  • the structuring on the upper side 23 serves to form a particularly good adhesive surface on the fastening element 3, on which the adjacent layers, here at least the interrupted layer 5/3, find good support. If a structuring is also provided on the underside 9 of the foot section 7, this finds a good grip on the adjacent continuous layer 5/2.
  • a fiber composite material 1 with at least one fastening element 3 is particularly preferred, in which the fastening element 3 comprises a foot section 7 which has a structuring on its upper side 23.
  • the directly on the top 3 resting discontinuous layer 5/3 is particularly well attached to the top 3. This has the advantage that, despite the interruption of the layer 5/3, which is optionally covered by a further interrupted layer 5/4, bursting of the fiber composite material 1 is avoided with high security. In principle, it can be assumed that high forces act in the area of the gap 5, which promotes bursting of the at least one interrupted layer, ie delamination.
  • the foot portion 7 of the anchoring portion 1 1 is formed substantially plate-shaped and can, viewed perpendicular to the longitudinal axis 13, be formed circular or polygonal. It can also have a free contour and, for example, be more or less elongated, in particular in the direction in which Togtgt forces are introduced into the fiber composite material 1.
  • the foot section 7 can also have a lattice structure, so that in its region the continuous layer 5/2 and the adjacent lower or upper layer 5/3 can be connected to each other at least in some areas.
  • anchoring portion 1 1 only by way of example substantially perpendicular to the foot portion 7 extends. It can also extend at an angle to accommodate obliquely to the surface 21 extending screws or the like.
  • the foot section 7 has at least one edge section, which shows an outlet region 25, namely a taper. It has outwardly, ie with increasing distance to the longitudinal axis 13, a tapered thickness, so that at the end 27 of the outlet region 25 preferably no cavity exists and the adjoining layers 5/2 and 5/3 merge seamlessly into one another. The adjoining layers therefore tend very little, if at all, in the region of the end 27 for delamination, so that the fiber composite material 1 remains intact even when high shear and / or tensile forces are applied, even when the fastening element 3 is loaded, and the fastening element 3 does not tear ,
  • the bottom adjacent continuous layer 5/2 is particularly well held on the foot section 7, so that at the end 27 in addition with high security delamination is avoided. It shows here the following:
  • the foot portion 7 is formed substantially plate-shaped, the top 23 of the foot portion 7 and the bottom 9 extend to the edge substantially parallel to each other, so that they are a vertical Side surface at the end of such a trained foot portion 7 is formed. This results in a gap between see the end of the foot portion 7 and the adjacent layers, which could promote a delamination of the adjacent layers under load of the fastener 3.
  • the immediately adjacent interrupted layer 5/3 finds particularly good hold on the foot section 7. Also the adjacent discontinuous layer 5/4 is thus well connected to the foot section 7. This also applies to other overlying interrupted layers. Due to the good connection with the foot portion 7 due to the structuring prevents delamination in the region of the gap 15 of the fiber composite material 1 occurs, so that the fastener 3 can absorb high shear and / or tensile forces. This is even more true if the underside of the foot section 7 is also structured and the adjacent continuous layer 5/2 adheres particularly well to the foot section. In order therefore to avoid delamination of a fiber composite material 1 in the region of a fastening element 3, in particular in the region of its foot section 7, two approaches are described here:
  • delamination can also be achieved in that the foot section 7 has non-parallel tops 23 and bottoms 9 which end in a vertical step so that a cavity is created between the foot section 7 and the adjacent layers of the fiber composite material 1 , Rather, it is provided that according to this approach, the foot section 7 at least one edge portion with a discharge area 25 which is provided with an end 27, so that the space between two superimposed layers adjoining the foot portion 7 is preferably filled completely. In this way, a delamination of the fiber composite material 1 is avoided with high certainty even under heavy loads of the mounting portion 3.
  • the fiber composite material 1 may comprise or consist of carbon fibers, comprise or consist of glass fibers, comprise or consist of Kevlar fibers or else comprise or consist of other fibers or else comprise a combination of such fibers or consist of such a combination.
  • a metal injection molding process and / or a generative manufacturing process and / or a precision casting process can be produced.
  • Such methods allow a particularly easy shaping, in particular of the foot section 7, so that either areas with a structuring can be realized, and / or at least one edge portion with a discharge area 25.

Abstract

A composite fibre material (1) is disclosed with at least two superimposed fibre layers (5/2, 5/3) and at least one fastening element (3) having a base section (7) arranged, preferably glued between two superimposed layers, and at least one anchoring section (11) associated with the base section and joined thereto, which anchoring section (11) is accessible through a gap (15) in a layer. The material is characterised in that the surface (23) of the base section (7) adjacent to the layers is structured at least in sections.

Description

Faserverbundwerkstoff und Befestigungselement Beschreibung  Fiber composite and fastener description
Die Erfindung betrifft einen Faserverbundwerkstoff gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5, ein Befestigungselement nach Anspruch 1 1 sowie ein Befestigungselement nach Anspruch 12. Faserverbundwerkstoffe sind bekannt und werden vielfältig eingesetzt. Faserverbundwerkstoffe mit oder aus Glasfasern werden beispielsweise bei der Herstellung von leichten und stabilen Schiffen verwendet, Faserverbundwerkstoffe mit oder aus Kohlefasern werden insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Maschi- nenbau und der Fahrzeugindustrie eingesetzt. Die hier angesprochenen Faserverbundwerkstoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine hohe Festigkeit aufweisen und dass die aus den Faserverbundwerkstoffen hergestellten Produkte vergleichsweise leicht sind. Kohlefasern sind industriell hergestellte Fasern, die zu zirka 95 % aus Kohlenstoff bestehen und gegenüber Glasfasern eine höhere Festigkeit bei geringerem Gewicht aufweisen. Dabei bestehen derartige Verbundwerkstoffe üblicherweise aus einem Gelege, in dem Kohlefaserbündel zu flächigen Gewirken verarbeitet sind, wobei die einzelnen Bündel bis zu fünfzigtausend Einzelfasern enthalten kön- nen und eine Einzelfaser einen Durchmesser von etwa 5 bis 10 μιτι aufweist. Bei industriellen Gelegen liegen die Fasern vorzugsweise gestreckt, um eine optimale Festigkeit des fertigen Faserverbundwerkstoffs zu erreichen, wobei das Gelege in unterschiedlicher Richtung (0°, ± 45° oder 50°) zur Produktionsrichtung ausgerichtet sind und eine Grammatur von 150 bis 60 g/m2 aufweisen. Bei der Herstellung von Konstruktionselementen oder Funktionskomponenten wird ein zugeschnittenes Gelege in mehreren Lagen übereinander gelegt und beispielsweise mittels eines Vorform-Prozesses mithilfe eines Heizwerkzeugs in eine stabile, dreidimensionale Form gebracht. Mehrere derartiger vorgeformter Rohlinge können zu einem größeren Bauteil zusammengefügt werden, um beispielsweise großflächi- ge Bauteile, beispielsweise Karosserieelemente von Fahrzeugenoder Kabinenelemente von Flugzeugen oder dergleichen zu realisieren. Nach dem Konfektionieren und Vorformen werden Rohlinge unter einem hohen Druck einem Injektionsverfahren unterworfen, bei dem vorzugsweise flüssiges Harz und Härter in die Rohlinge injiziert werden. Durch die Verbindung der Fasern mit dem Harz und durch einen anschließenden Aushärtevorgang erhält das Material seine Steifigkeit und damit seine gewünschten Eigenschaften. Der Aushärtevorgang kann in einem separaten Ofen oder auch mithilfe von geheizten Pressen durchgeführt werden, die hohe Zuhaltekräfte von beispielsweise bis zu 5.500 t realisieren und bei denen vorzugsweise ein genau definierter Zeit-, Druck- und/oder Temperaturverlauf realisiert wird. Bei der Verbindung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen untereinander und/oder mit Elementen aus Metall, beispielsweise Stahl oder Aluminium wird zwischen Klebeverbindungen und mechanischen Befestigungen unterschieden. Dabei hat sich herausgestellt, dass Klebeverbindungen den Nachteil haben, dass sie unlösbar sind, was insbesondere im Fall einer Reparatur oder Wartung zu Problemen führen kann. Überdies können lange Trocknungszeiten des Klebstoffs verlängerte Herstellungszyklen und erhöhte Ferti- gungskosten bedingen. Häufig werden daher mechanische Befestigungselemente bevorzugt, weil mithilfe dieser geometrisch sehr genau definierte Verbindungsstellen realisiert werden können und die genannten Trocknungszeiten entfallen. Aber auch die Verwendung von Befestigungselementen weist Nachteile auf. Insbesondere kann es passieren, dass der Faserverbundwerkstoff beschädigt wird, insbesondere beim Bohren von Löchern zur Einbringung der Befestigungselemente oder beim Anziehen oder Lösen von Schrauben zur Anbringung von Befestigungselementen. Hier treten besonders bei Einsatz hoher Drehmomente Beschädigungen auf. Auch bei Verwendung von aus Faserverbundwerkstoffen hergestellten Bauteilen, die mittels mechanischer Befestigungselemente miteinander verbunden sind, können Beschädigungen des Faserverbunds unter Zugoder Scherbelastung eintreten, wobei der Faserverbund seinen Zu- sammenhalt verlieren kann, was zu Delaminierung von einzelnen Lagen untereinander oder zum Ausbrechen von Befestigungselementen führen kann. Ein Versagen einer Verbindung mittels Befestigungselementen kann bereits bei statischer Beanspruchung eintreten, insbesondere aber bei dynamischen Wechsel- und/oder Schwingungsbelastungen. The invention relates to a fiber composite material according to the preamble of claims 1 and 5, a fastener according to claim 1 1 and a fastener according to claim 12. fiber composites are known and used in many ways. Fiberglass or glass fiber composites are used, for example, in the manufacture of light and sturdy ships, and fiber composites with or made from carbon fibers are used, in particular, in the aerospace industry, mechanical engineering and the automotive industry. The fiber composites discussed here are characterized by the fact that they have a high strength and that the products produced from the fiber composites are comparatively light. Carbon fibers are industrially produced fibers that are about 95% carbon and have higher strength and less weight than glass fibers. In this case, such composites usually consist of a scrim in which carbon fiber bundles are processed to flat knitted fabrics, the individual bundles can contain up to fifty thousand individual fibers nen and a single fiber has a diameter of about 5 to 10 μιτι. In industrial applications, the fibers are preferably stretched to achieve optimum strength of the finished fiber composite, with the fabrics oriented in different directions (0 °, ± 45 ° or 50 °) to the production direction and having a grammage of 150 to 60 g / m 2 have. In the manufacture of construction elements or functional components, a tailored fabric is laid on top of each other in several layers and, for example, by means of a preforming process using a heating tool in a stable, three-dimensional shape. A plurality of such preformed blanks can be assembled into a larger component in order, for example, to realize large-area components, for example body components of vehicles or cabin elements of aircraft or the like. After fabrication and preforming, blanks are subjected to an injection process under high pressure, preferably injecting liquid resin and hardener into the blanks. By combining the fibers with the resin and then curing, the material obtains its rigidity and thus its desired properties. The curing process can be carried out in a separate oven or by means of heated presses, realize the high clamping forces of, for example, up to 5,500 t and in which preferably a well-defined time, pressure and / or temperature profile is realized. In the connection of components made of fiber composites with each other and / or with elements made of metal, such as steel or aluminum, a distinction is made between adhesive joints and mechanical fastenings. It has been found that adhesive bonds have the disadvantage that they are insoluble, which can lead to problems especially in the case of repair or maintenance. In addition, long drying times of the adhesive can result in extended manufacturing cycles and increased manufacturing costs. Frequently therefore mechanical fasteners are preferred because using these geometrically very well-defined joints can be realized and eliminates the said drying times. But the use of fasteners has disadvantages. In particular, can It happens that the fiber composite material is damaged, especially when drilling holes for the introduction of the fasteners or when tightening or loosening screws for attaching fasteners. This is where damage occurs, especially when using high torques. Even when using components made of fiber composite materials, which are connected to each other by means of mechanical fasteners, damage to the fiber composite under tensile or shear stress occur, the fiber composite can lose its cohesion, which can lead to delamination of individual layers with each other or the breaking out of fasteners , Failure of a connection by means of fasteners can occur even under static stress, but especially in dynamic alternating and / or vibration loads.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Faserverbundwerkstoff zu schaffen, der mindestens ein hier angesprochenes Befestigungselement aufweist und der die hier angesprochenen Nachteile zumindest deutlich reduziert. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Faserverbundwerkstoff der oben genannten Art vorgeschlagen, der die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist und mindestens zwei übereinanderliegende Faserschichten sowie wenigstens ein Befestigungselement umfasst, das mit einem zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten an- geordneten Fußabschnitt versehen ist, außerdem mindestens einem diesem zugeordneten Verankerungsabschnitt aufweist. Der Faserverbundwerkstoff zeichnet sich dadurch aus, dass die an den Schichten des Faserverbundwerkstoffs anliegende Oberfläche des Fußabschnitts zumindest bereichsweise strukturiert ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung sichert insbesondere beim Verkleben des Befestigungselementes einen besonders guten Halt des Fußabschnitts innerhalb der übereinanderliegenden Schichten des Faserverbund- Werkstoffs. Das Einkleben des Befestigungselements kann mittels eines Harzes geschehen, der auch bei der Herstellung des Faserverbundwerkstoffs verwendet wird oder aber mittels eines geeigneten Klebstoffs. The object of the invention is therefore to provide a fiber composite material having at least one fastener addressed here and at least significantly reduces the disadvantages mentioned here. To solve this problem, a fiber composite material of the above type is proposed which has the features mentioned in claim 1 and at least two superimposed fiber layers and at least one fastening element which is provided with an arranged between two superimposed layers foot section, also at least one this having associated anchoring portion. The fiber composite material is characterized in that the voltage applied to the layers of the fiber composite material surface of the Foot section is at least partially structured. This embodiment ensures a particularly good grip of the foot section within the superimposed layers of the fiber composite material, in particular during bonding of the fastening element. The gluing of the fastener can be done by means of a resin which is also used in the manufacture of the fiber composite material or by means of a suitable adhesive.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Faser- Verbundwerkstoffs ist vorgesehen, dass die Strukturierung des Fußabschnitts Widerhaken und/oder Klebetaschen aufweist, durch die die Verankerung des Fußabschnitts im Faserverbundwerkstoffs besonders sicher ausgeführt werden kann, sodass eine Delaminierung des Faserverbundwerkstoffs auch unter hohen Belastungen des Be- festigungselements mit großer Sicherheit vermieden werden kann. In a particularly preferred exemplary embodiment of the fiber composite material, it is provided that the structuring of the foot section has barbs and / or adhesive pockets, by means of which the anchoring of the foot section in the fiber composite material can be carried out particularly reliably so that a delamination of the fiber composite material is possible even under high loads. fastener can be avoided with great certainty.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Faserverbundwerkstoffs ist vorgesehen, dass die Strukturierung der Oberfläche des Fußabschnitts an die Oberfläche der angrenzenden Faserschicht angepasst ist. Faserverbundwerkstoffe der hier angespro- chenen Art können Faserbündel aufweisen, die sich in der Anzahl der Einzelfasern unterscheiden und damit verschiedene Durchmesser aufweisen. Bei Anpassung der Strukturierung der Oberfläche des Fußabschnitts an die Oberfläche der angrenzenden Faserschicht wird sichergestellt, dass die an dem Fußabschnitt angrenzenden Schichten des Faserverbundwerkstoffs dort sicheren Halt finden und eine sehr stabile Verbindung zwischen Faserverbundwerkstoff und Befestigungselement realisiert wird. Zur Lösung dieser Aufgabe wird auch ein Faserverbundwerkstoff der oben genannten Art vorgeschlagen, der die Merkmale des Anspruchs 4 aufweist und sich dadurch auszeichnet, dass der Fußabschnitt des Befestigungselements in mindestens einem Randab- schnitt einen Auslaufbereich aufweist, der den Raum zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten, die den Fußabschnitt umschließen, vorzugsweise lückenlos ausfüllt. Es hat sich herausgestellt, dass bei herkömmlichen Befestigungselementen im angrenzenden Verbundwerkstoff Hohlräume entstehen, welche eine Delaminierung der den Hohlraum umgebenden Schichten fördert.. Dier hier vorgeschlagene Ausgestaltung des Befestigungsabschnitts vermeidet derartige Hohlräume und stell sicher, dass aneinandergrenzende, übereinanderliegende Schichten im Bereich des Fußabschnitts sicher aneinanderliegen und gut miteinander verklebt sind, sodass eine Delaminierung mit hoher Sicherheit vermieden wird. In a further preferred embodiment of the fiber composite it is provided that the structuring of the surface of the foot section is adapted to the surface of the adjacent fiber layer. Fiber composites of the type mentioned here can have fiber bundles which differ in the number of individual fibers and thus have different diameters. When the structuring of the surface of the foot section is adapted to the surface of the adjacent fiber layer, it is ensured that the layers of the fiber composite material adjoining the foot section find a secure hold there and a very stable connection between the fiber composite material and the fastening element is realized. To solve this problem, a fiber composite material of the abovementioned type is proposed, which has the features of claim 4 and is characterized in that the foot portion of the fastener in at least one edge portion has a discharge area, the space between two superposed layers, the enclose the foot section, preferably completely filled. It has been found that in conventional fasteners in the adjacent composite cavities arise, which promotes delamination of the cavity surrounding layers .. The proposed here embodiment of the attachment section avoids such cavities and make sure that adjacent, superimposed layers in the foot well abut each other and are glued together well, so that a delamination with high security is avoided.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses Faserverbundwerkstoffs ist vorgesehen, dass das Befestigungselement mittels mindestens eines Metallpulverspritzgussverfahrens und/oder eines generativen Fertigungsverfahrens und/oder eines Feingussverfah- rens herstellbar ist. Ein derartiger Faserverbundwerkstoff zeichnet sich dadurch aus, dass es auf relativ einfache und kostengünstige Art möglich ist, zumindest Bereiche der Oberfläche des Fußabschnitts, die an den Schichten des Faserverbundwerkstoffs anliegen, strukturiert auszubilden und eine sichere Verankerung des Befesti- gungselements innerhalb des Faserverbundwerkstoffs zu gewährleisten. In a preferred exemplary embodiment of this fiber composite material, it is provided that the fastening element can be produced by means of at least one metal powder injection molding process and / or one additive manufacturing process and / or one investment casting process. Such a fiber composite material is characterized in that it is possible in a relatively simple and cost-effective manner to form at least structured areas of the surface of the foot section, which rest against the layers of the fiber composite material and to ensure a secure anchoring of the fastening element within the fiber composite material.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Aufgabe der Erfindung ist es außerdem ein Befestigungselement zu schaffen, welches zur Verwendung mit Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist und die oben genannten Nachteile vermeidet. Further embodiments and advantages emerge from the remaining subclaims. The object of the invention is also to provide a fastener, which is designed for use with fiber composite material and avoids the disadvantages mentioned above.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Befestigungselement nach An- spruch 10 vorgeschlagen, welches einen zwischen zwei übereinanderliegende Schichten des Faserverbundwerkstoffs liegenden Fußabschnitt und mindestens einen mit diesem verbundenen Verankerungsabschnitt aufweist. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die an den Schichten anliegende Oberfläche des Fußabschnitts zumindest bereichsweise strukturiert ausgebildet ist und somit eine feste Verbindung zwischen dem Faserverbundwerkstoff und dem Befestigungselement ermöglicht. To solve this problem, a fastening element according to claim 10 is proposed, which has a lying between two superimposed layers of the fiber composite material foot portion and at least one associated with this anchoring portion. It is characterized by the fact that the surface of the foot portion adjacent to the layers is structured at least in regions and thus enables a firm connection between the fiber composite material and the fastening element.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird auch ein Befestigungselement nach Anspruch 1 1 vorgeschlagen, welches zur Verwendung mit Faserver- bundwerkstoff ausgebildet ist und sich dadurch auszeichnet, dass es mindestens einen Fußabschnitt aufweist, welcher in mindestens einem Randabschnitt einen Auslaufbereich aufweist, der den Raum zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten, die den Fußabschnitt umschließen, vorzugsweise lückenlos ausfüllt. Eine derartige Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Faserverbundwerkstoff auch bei hohen Belastungen nicht delaminiert. To solve this object, a fastener according to claim 1 1 is proposed, which is designed for use with fiber composite material and is characterized in that it comprises at least one foot portion having in at least one edge portion a discharge area, the space between two superimposed Layers that surround the foot section, preferably completely filled. Such a configuration is characterized in that the fiber composite material does not delaminate even at high loads.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Prinzipskizze eines Faserverbundwerkstoffs mit einem Befestigungselement im Längsschnitt. Von dem Faserverbundwerkstoff 1 ist hier lediglich ein Bereich wiedergegeben, der ein Befestigungselement 3 aufweist. Es ist ohne weiteres nachvollziehbar, dass ein Faserverbundwerkstoff 1 , der bei- spielsweise ein Bauteil eines Kraftfahr- oder Luftfahrzeugs darstellt, auch mehrere Befestigungselemente aufweisen kann. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. The single FIGURE shows a schematic diagram of a fiber composite material with a fastener in longitudinal section. Of the fiber composite material 1, only one area is shown here, which has a fastening element 3. It is readily comprehensible that a fiber composite material 1, which For example, represents a component of a motor vehicle or aircraft, may also have a plurality of fasteners.
Der Faserverbundwerkstoff 1 kann eine Anzahl von Schichten 5 aufweisen, wobei deren Anzahl angepasst ist an die gewünschte Festigkeit des aus dem Faserverbundwerkstoff 1 hergestellten Bauteils. Dabei kann dieses auch unterschiedliche Bereiche aufweisen, die einen Faserverbundwerkstoff mit unterschiedlich vielen Schichten umfassen. The fiber composite material 1 may have a number of layers 5, the number of which is adapted to the desired strength of the component produced from the fiber composite material 1. This can also have different areas, comprising a fiber composite material with different numbers of layers.
Beispielhaft weist der hier dargestellte Faserverbundwerkstoff zwei durchgehende Schichten 5/1 und 5/2 auf, auf denen das Befestigungselement 3 aufliegt. By way of example, the fiber composite material shown here has two continuous layers 5/1 and 5/2 on which the fastening element 3 rests.
Die Längsschnittdarstellung lässt erkennen, dass das Befestigungselement 3 einen vorzugsweise plattenförmigen Fußabschnitt 7 aufweist, der mit seiner Unterseite 9 auf der oberen der Schicht 5/2 der durchgehenden Schichten 5/1 und 5/2 aufliegt. Dem Fußabschnitt 5 ist ein Verankerungsabschnitt 1 1 zugeordnet. Es sei hier darauf hingewiesen, dass bei entsprechender Größe des Fußabschnitts 7 auch mehr als ein Verankerungsabschnitt 1 1 einem Fußabschnitt zugeordnet werden kann. Der Verankerungsabschnitt 1 1 ragt von dem Fußabschnitt 7 nach oben. Er ist hier beispielhaft zylindrisch ausgebildet und weist eine Längsachse 13 auf. Vorzugsweise sind der Fußabschnitt 7 und der mindestens eine Verankerungsabschnitt 1 1 einstückig ausgebildet, sodass einerseits die Herstellung des Befestigungselements 3 kos- tengünstig realisierbar ist und andererseits sich eine sehr belastbare Verbindung zwischen Fußabschnitt 7 und Verankerungsabschnitt 1 1 einstellt. Über den beiden durchgehenden Schichten 5/1 und 5/2 liegen mindestens eine, hier zwei unterbrochene Schichten 5/3 und 5/4. Die Unterbrechung in den unterbrochenen Schichten 5/3 und 5/4 dient dazu, dass der Verankerungsabschnitt 1 1 ausgehend von dem Fuß- abschnitt 7 hier nach oben durch eine Lücke 15 in der mindestens einen unterbrochenen Schicht ragen kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die unterbrochenen Schichten 5/3 und 5/4 bis an den Verankerungsabschnitt 1 1 heranreichen. Möglich ist es auch, dass sich diese noch ein Stück entlang der Außenfläche 17 des Veranke- rungsabschnitts 1 1 erstrecken. The longitudinal sectional view shows that the fastening element 3 has a preferably plate-shaped foot portion 7, which rests with its underside 9 on the upper of the layer 5/2 of the continuous layers 5/1 and 5/2. The foot section 5 is associated with an anchoring section 1 1. It should be noted here that with a corresponding size of the foot section 7, more than one anchoring section 1 1 can be assigned to a foot section. The anchoring portion 1 1 protrudes from the foot portion 7 upwards. He is here exemplary cylindrical and has a longitudinal axis 13. Preferably, the foot portion 7 and the at least one anchoring portion 1 1 are integrally formed, so that on the one hand, the production of the fastener 3 can be realized cen tekünstig and on the other hand, a very resilient connection between foot section 7 and anchoring section 1 1 sets. Over the two continuous layers 5/1 and 5/2 are at least one, here two interrupted layers 5/3 and 5/4. The interruption in the interrupted layers 5/3 and 5/4 serves to ensure that the anchoring section 11 can protrude from the foot section 7 upwards through a gap 15 in the at least one interrupted layer. It is preferably provided that the interrupted layers 5/3 and 5/4 reach as far as the anchoring section 11. It is also possible that they extend a little further along the outer surface 17 of the anchoring portion 11.
Der Verankerungsabschnitt 1 1 weist hier einen entlang der Längsachse 13 verlaufenden Hohlraum mit einem Innengewinde 19 auf, in den ein Außengewinde einer Schraube, eines Bolzens oder dergleichen eingreifen kann, um eine feste Verbindung zwischen dem Be- festigungselement 3 und einem weiteren Bauteil, auch Faserverbundwerkstoff mit einem Befestigungselement herzustellen. The anchoring portion 1 1 here has a cavity extending along the longitudinal axis 13 with an internal thread 19 into which an external thread of a screw, a bolt or the like can engage, to a firm connection between the fastening element 3 and another component, also fiber composite material to produce with a fastener.
Das Innengewinde im Verankerungsabschnitt 1 1 ist lediglich beispielhaft gewählt. Es ist sehr wohl denkbar, in dem Verankerungsabschnitt 1 1 einen Hohlraum mit einer Bajonettverriegelung zu realisie- ren. Außerdem kann statt des Hohlraums mit einem Innengewinde 19 oder einer Bajonettverriegelung auf der Außenfläche 17 ein Gewinde am Verankerungsabschnitt 1 1 realisiert werden, welches von einer Mutter übergriffen wird. The internal thread in the anchoring portion 1 1 is selected only by way of example. It is very well conceivable to realize a cavity with a bayonet lock in the anchoring section 11. In addition, instead of the cavity with an internal thread 19 or a bayonet lock on the outer surface 17, a thread can be realized on the anchoring section 11 which is provided by a nut is overruled.
Denkbar ist es schließlich auch, an dem Verankerungsabschnitt 1 1 ein Innengewinde oder einen Bajonettverschluss in einem Hohlraum zu realisieren und zusätzlich ein Außengewinde auf der Außenfläche 17, beispielsweise um eine Sicherungsmutter anbringen zu können. Grundsätzlich ist es bei der Ausgestaltung des Faserverbundwerkstoffs 1 und des mindestens einen Befestigungselements 3 möglich, den Verankerungsabschnitt 1 1 auf verschiedene Weise zu realisieren. Hier wurde beispielhaft ein zylindrisch ausgebildeter Veranke- rungsabschnitt 1 1 erwähnt. Denkbar ist es auch, diesen mit einer mehreckigen Außenkontur zu realisieren und unabhängig von der Ausgestaltung der Außenfläche 17 ein Innengewinde oder einen Ba- jonettverschluss oder dergleichen zu realisieren. Finally, it is also conceivable to realize an internal thread or a bayonet closure in a cavity on the anchoring section 11 and in addition to be able to attach an external thread on the outer surface 17, for example in order to be able to attach a securing nut. In principle, it is possible in the embodiment of the fiber composite material 1 and the at least one fastening element 3, to realize the anchoring portion 1 1 in different ways. Here, by way of example, a cylindrically formed anchoring section 11 was mentioned. It is also conceivable to realize this with a polygonal outer contour and to realize an internal thread or a bayonet closure or the like independently of the configuration of the outer surface 17.
Schließlich ist es möglich, den Verankerungsabschnitt 1 1 so auszu- bilden, dass er ausgehend von dem Fußabschnitt 7 durch eine Lücke 15 aus dem Faserverbundwerkstoff 1 herausragt und beispielsweise einen Flansch aufweist, der beispielhaft plattenförmig ausgebildet ist und im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 21 des Faserverbundwerkstoffs 1 verläuft. Auch Kombinationen eines Innenge- windes oder dergleichen mit einem derartigen Flansch sind möglich. Finally, it is possible to form the anchoring section 1 1 in such a way that it projects from the fiber composite material 1 through a gap 15 starting from the foot section 7 and has, for example, a flange which is plate-shaped by way of example and substantially parallel to the surface 21 of the fiber composite material 1 runs. Combinations of an internal thread or the like with such a flange are also possible.
Der Fußabschnitt 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und liegt zwischen mindestens zwei Schichten des Faserverbundwerkstoffs 1 , wobei vorzugsweise eine Schicht an der Unterseite 9 des Fußabschnitts 7 durchgehend aus- gebildet ist und eine darüberliegende Schicht den Fußabschnitt 7 übergreift und eine Lücke 15 aufweist, durch die mindestens ein Verankerungsabschnitt 1 1 hindurchragt. The foot portion 7 is formed in this embodiment substantially plate-shaped and lies between at least two layers of the fiber composite material 1, wherein preferably a layer on the underside 9 of the foot portion 7 is continuously formed and an overlying layer engages over the foot portion 7 and has a gap 15 , protrudes through the at least one anchoring portion 1 1.
Das hier dargestellte Befestigungselement 3 zeichnet sich dadurch aus, dass es zumindest einen an einer Schicht des Faserverbund- Werkstoffs 1 anliegenden Bereich aufweist, dessen Oberfläche strukturiert ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist beispielhaft die Oberseite 23 des Fußabschnitts 7 strukturiert ausgebil- det. Dabei ist es sehr wohl möglich, stattdessen oder auch auf der Unterseite 9 des Fußabschnitts 7 eine hier dargestellte Strukturierung zu realisieren. The fastener 3 shown here is characterized in that it has at least one voltage applied to a layer of fiber composite material 1 area whose surface is structured. In the exemplary embodiment illustrated here, by way of example, the upper side 23 of the foot section 7 is structurally structured. det. It is very possible, instead or on the bottom 9 of the foot section 7 to realize a structuring shown here.
Die Strukturierung an der Oberseite 23 dient dazu, eine besonders gute Haftoberfläche an dem Befestigungselement 3 auszubilden, an welcher die angrenzenden Schichten, hier also zumindest die unterbrochene Schicht 5/3 guten Halt findet. Wenn auch auf der Unterseite 9 des Fußabschnitts 7 eine Strukturierung vorgesehen ist, findet diese einen guten Halt auf der anliegenden durchgehenden Schicht 5/2. The structuring on the upper side 23 serves to form a particularly good adhesive surface on the fastening element 3, on which the adjacent layers, here at least the interrupted layer 5/3, find good support. If a structuring is also provided on the underside 9 of the foot section 7, this finds a good grip on the adjacent continuous layer 5/2.
Ein Faserverbundwerkstoff 1 mit mindestens einem Befestigungselement 3 wird besonders bevorzugt, bei dem das Befestigungselement 3 einen Fußabschnitt 7 umfasst, der auf seiner Oberseite 23 eine Strukturierung aufweist. Damit wird die unmittelbar auf den Oberseite 3 aufliegende unterbrochene Schicht 5/3 besonders gut an der Oberseite 3 befestigt. Dies hat den Vorteil, dass trotz der Unterbrechung der Schicht 5/3, die gegebenenfalls von einer weiteren unterbrochenen Schicht 5/4 überdeckt wird, ein Aufplatzen des Fa- serverbundwerkstoffs 1 mit hoher Sicherheit vermieden wird. Grund- sätzlich ist nämlich davon auszugehen, dass im Bereich der Lücke 5 hohe Kräfte wirken, die ein Aufplatzen der mindestens einen unterbrochenen Schicht, also eine Delaminierung fördert. A fiber composite material 1 with at least one fastening element 3 is particularly preferred, in which the fastening element 3 comprises a foot section 7 which has a structuring on its upper side 23. Thus, the directly on the top 3 resting discontinuous layer 5/3 is particularly well attached to the top 3. This has the advantage that, despite the interruption of the layer 5/3, which is optionally covered by a further interrupted layer 5/4, bursting of the fiber composite material 1 is avoided with high security. In principle, it can be assumed that high forces act in the area of the gap 5, which promotes bursting of the at least one interrupted layer, ie delamination.
Der Fußabschnitt 7 des Verankerungsabschnitts 1 1 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und kann, senkrecht zur Längsachse 13 gesehen, kreisrund oder mehreckig ausgebildet sein. Er kann auch eine freie Kontur aufweisen und beispielsweise mehr oder weniger langestreckt sein, insbesondere in der Richtung, in der bevor- zugt Kräfte in den Faserverbundwerkstoff 1 eingeleitet werden. Der Fußabschnitt 7 kann auch eine Gitterstruktur aufweisen, so dass in dessen Bereich die durchgehende Schicht 5/2 und die angrenzende untere oder obere Schicht 5/3 zumindest bereichsweise miteinander verbunden sein können. The foot portion 7 of the anchoring portion 1 1 is formed substantially plate-shaped and can, viewed perpendicular to the longitudinal axis 13, be formed circular or polygonal. It can also have a free contour and, for example, be more or less elongated, in particular in the direction in which Togtgt forces are introduced into the fiber composite material 1. The foot section 7 can also have a lattice structure, so that in its region the continuous layer 5/2 and the adjacent lower or upper layer 5/3 can be connected to each other at least in some areas.
Darüber hinaus sei hier darauf hingewiesen, dass der Verankerungsabschnitt 1 1 nur beispielhaft im Wesentlichen senkrecht zum Fußabschnitt 7 verläuft. Er kann auch unter einem Winkel dazu verlaufen, um schräg zur Oberfläche 21 verlaufende Schrauben oder dergleichen aufnehmen zu können. In addition, it should be noted here that the anchoring portion 1 1 only by way of example substantially perpendicular to the foot portion 7 extends. It can also extend at an angle to accommodate obliquely to the surface 21 extending screws or the like.
Der Fußabschnitt 7 weist mindestens einen Randabschnitt auf, der einen Auslaufbereich 25 zeigt, nämlich eine Verjüngung. Er weist nach außen, also mit zunehmenden Abstand zur Längsachse 13, eine sich verjüngende Dicke auf, sodass am Ende 27 des Auslaufbe- reichs 25 vorzugsweise keinerlei Hohlraum existiert und die aneinander angrenzenden Schichten 5/2 und 5/3 lückenlos ineinander übergehen. Die angrenzenden Schichten neigen also nur sehr wenig, wenn überhaupt, im Bereich des Endes 27 zum Delaminieren, sodass auch bei Belastungen des Befestigungselements 3 der Fa- serverbundwerkstoff 1 auch bei Einleitung hoher Scher- und/oder Zugkräfte unversehrt bleibt und das Befestigungselement 3 nicht ausreißt. The foot section 7 has at least one edge section, which shows an outlet region 25, namely a taper. It has outwardly, ie with increasing distance to the longitudinal axis 13, a tapered thickness, so that at the end 27 of the outlet region 25 preferably no cavity exists and the adjoining layers 5/2 and 5/3 merge seamlessly into one another. The adjoining layers therefore tend very little, if at all, in the region of the end 27 for delamination, so that the fiber composite material 1 remains intact even when high shear and / or tensile forces are applied, even when the fastening element 3 is loaded, and the fastening element 3 does not tear ,
Insbesondere dann, wenn am Ende 27 auch die Unterseite des Fußabschnitts 7 mit einer Strukturierung versehen ist, wird die unten angrenzende durchgehende Schicht 5/2 besonders gut am Fußabschnitt 7 gehalten, sodass am Ende 27 zusätzlich mit hoher Sicherheit eine Delaminierung vermieden wird. Es zeigt sich hier Folgendes: In particular, if at the end 27 and the underside of the foot section 7 is provided with a structuring, the bottom adjacent continuous layer 5/2 is particularly well held on the foot section 7, so that at the end 27 in addition with high security delamination is avoided. It shows here the following:
Es ist sehr wohl möglich, einen Faserverbundwerkstoff 1 mit mindestens einem Befestigungselement 3 zu realisieren, bei dem der Fußabschnitt 7, wie hier dargestellt, an mindestens einem Randbereich, vorzugsweise umlaufend, einen Auslaufbereich 25 umfasst, sodass an dessen Ende 27 praktisch kein Hohlraum zwischen den angrenzenden Schichten des Faserverbundwerkstoffs 1 existiert. It is very possible to realize a fiber composite material 1 with at least one fastening element 3, in which the foot portion 7, as shown here, at least one edge region, preferably circumferentially, a discharge region 25, so that at the end 27 virtually no cavity between the adjacent layers of the fiber composite material 1 exists.
Allein durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass auch bei hohen Belastungen des Befestigungselements 3 eine Delaminierung der angrenzenden Schichten, hier der durchgehenden Schicht 5/2 und der angrenzenden unterbrochenen Schicht 5/3 keine Delaminierung eintritt. This design alone ensures that delamination of the adjacent layers, in this case the continuous layer 5/2 and the adjacent interrupted layer 5/3, delamination does not occur even under high loads on the fastening element 3.
Stattdessen ist es möglich, einen Faserverbundwerkstoff mit mindestens einem Befestigungselement 3 zu realisieren, dessen Fußab- schnitt 7 im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist, wobei die Oberseite 23 des Fußabschnitts 7 und dessen Unterseite 9 bis zum Rand im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, sodass sie eine senkrechte Seitenfläche an dem Ende eines derartig ausgebildeten Fußabschnitts 7 entsteht. Dadurch ergibt sich eine Lücke zwi- sehen dem Ende des Fußabschnitts 7 und den angrenzenden Schichten, die eine Delaminierung der angrenzenden Schichten bei Belastung des Befestigungselements 3 fördern könnte. Instead, it is possible to realize a fiber composite material with at least one fastening element 3, the foot portion 7 is formed substantially plate-shaped, the top 23 of the foot portion 7 and the bottom 9 extend to the edge substantially parallel to each other, so that they are a vertical Side surface at the end of such a trained foot portion 7 is formed. This results in a gap between see the end of the foot portion 7 and the adjacent layers, which could promote a delamination of the adjacent layers under load of the fastener 3.
Wird aber, wie beschrieben, zumindest ein Bereich der Oberseite 23 des Fußabschnitts 7, hier vorzugsweise die komplette Oberseite 23 mit einer Strukturierung versehen, so findet die unmittelbar angrenzende unterbrochene Schicht 5/3 besonders guten Halt an den Fußabschnitt 7. Auch die angrenzende unterbrochene Schicht 5/4 ist somit gut mit dem Fußabschnitt 7 verbunden. Dies gilt auch für weitere darüber liegende unterbrochene Schichten. Durch die gute Verbindung mit dem Fußabschnitt 7 aufgrund der Strukturierung wird verhindert, dass eine Delaminierung im Bereich der Lücke 15 des Faserverbundwerkstoffs 1 eintritt, sodass das Befestigungselement 3 hohe Scher- und/oder Zugkräfte aufnehmen kann. Dies gilt umso mehr, wenn auch die Unterseite des Fußabschnitts 7 strukturiert ist und die anliegende durchgehende Schicht 5/2 besonders gut am Fußabschnitt haftet. Um also eine Delaminierung eines Faserverbundwerkstoffs 1 im Bereich eines Befestigungselements 3, insbesondere im Bereich von dessen Fußabschnitt 7 zu vermeiden, werden hier zwei Lösungsansätze beschrieben: However, if, as described, at least one region of the upper side 23 of the foot section 7, here preferably the complete upper side 23, is provided with a structuring, the immediately adjacent interrupted layer 5/3 finds particularly good hold on the foot section 7. Also the adjacent discontinuous layer 5/4 is thus well connected to the foot section 7. This also applies to other overlying interrupted layers. Due to the good connection with the foot portion 7 due to the structuring prevents delamination in the region of the gap 15 of the fiber composite material 1 occurs, so that the fastener 3 can absorb high shear and / or tensile forces. This is even more true if the underside of the foot section 7 is also structured and the adjacent continuous layer 5/2 adheres particularly well to the foot section. In order therefore to avoid delamination of a fiber composite material 1 in the region of a fastening element 3, in particular in the region of its foot section 7, two approaches are described here:
Zum einen ist es möglich, zumindest einen Bereich der Außenfläche des Fußabschnitts 7, insbesondere aber die Oberseite 23 des Fußabschnitts, an der mindestens eine unterbrochene Schicht 5/3, 5/4 anliegt, mit einer Strukturierung zu versehen. Dadurch wird mit hoher Sicherheit vermieden, dass im Bereich der Lücke und der angrenzenden Abschnitte des Faserverbundwerkstoffs 1 eine Delaminie- rung auch bei hoher Belastung des Befestigungselements 3 eintritt. On the one hand, it is possible to provide at least a region of the outer surface of the foot section 7, but in particular the upper side 23 of the foot section, against which at least one discontinuous layer 5/3, 5/4 rests, to be provided with a structuring. As a result, it is avoided with great certainty that in the region of the gap and the adjacent sections of the fiber composite material 1 delamination occurs even under high load on the fastening element 3.
Eine Delaminierung kann nach dem zweiten Lösungsansatz auch dadurch erreicht werden, dass der Fußabschnitt 7 nicht parallele Oberseiten 23 und Unterseiten 9 aufweist, die in einer senkrecht verlaufenden Stufe enden, sodass ein Hohlraum zwischen dem Fußab- schnitt 7 und den angrenzenden Schichten des Faserverbundwerkstoffs 1 entstehen. Vielmehr ist vorgesehen, dass nach diesem Lösungsansatz der Fußabschnitt 7 mindestens einen Randabschnitt mit einem Auslaufbereich 25 aufweist, der mit einem Ende 27 versehen ist, sodass der Raum zwischen zwei übereinander angeordneten Schichten, die an den Fußabschnitt 7 angrenzen, vorzugsweise lückenlos ausgefüllt ist. Auf diese Weise wird mit hoher Sicherheit auch bei starken Belastungen des Befestigungsabschnitts 3 eine Delaminierung des Faserverbundwerkstoffs 1 vermieden. According to the second approach, delamination can also be achieved in that the foot section 7 has non-parallel tops 23 and bottoms 9 which end in a vertical step so that a cavity is created between the foot section 7 and the adjacent layers of the fiber composite material 1 , Rather, it is provided that according to this approach, the foot section 7 at least one edge portion with a discharge area 25 which is provided with an end 27, so that the space between two superimposed layers adjoining the foot portion 7 is preferably filled completely. In this way, a delamination of the fiber composite material 1 is avoided with high certainty even under heavy loads of the mounting portion 3.
Insbesondere aber, wenn diese beiden Gesichtspunkte, wie aus der Figur ersichtlich, miteinander kombiniert werden, ergibt sich eine Re- alisierung eines Faserverbundwerkstoffs 1 mit mindestens einem Befestigungselement 3, die sich durch eine sehr hohe Festigkeit auszeichnet. In particular, however, if these two aspects are combined with one another, as can be seen from the figure, the result is a realization of a fiber composite material 1 with at least one fastening element 3, which is characterized by a very high strength.
Der Faserverbundwerkstoff 1 kann Kohlefasern umfassen oder aus diesen bestehen, Glasfasern umfassen oder aus diesen bestehen, Kevlarfasern umfassen oder aus diesen bestehen oder aber auch andere Fasern umfassen oder aus diesen bestehen oder aber auch eine Kombination derartiger Fasern umfassen oder aus einer derartigen Kombination bestehen. The fiber composite material 1 may comprise or consist of carbon fibers, comprise or consist of glass fibers, comprise or consist of Kevlar fibers or else comprise or consist of other fibers or else comprise a combination of such fibers or consist of such a combination.
Besonders bevorzugt werden ein Ausführungsbeispiel des Faserver- bund Werkstoffs 1 mit mindestens einem Befestigungselement 3 und ein Ausführungsbeispiel eines Befestigungselements 3, der beziehungsweise das sich dadurch auszeichnet, dass er beziehungsweise es mittels eines Metallpulverspritzgussverfahrens und/oder eines generativen Fertigungsverfahrens und/oder eines Feingussverfah- rens herstellbar ist. Derartige Verfahren erlauben eine besonders leichte Formgebung insbesondere des Fußabschnitts 7, sodass entweder Bereiche mit einer Strukturierung realisiert werden können, und/oder aber mindestens ein Randabschnitt mit einem Auslaufbereich 25. Auch ist es bei derartigen Herstellungsverfahren auf einfache Weise möglich, auf mehr als einem Bereich der Außenfläche des Fußabschnitts, insbesondere auf der Oberseite 23, aber auch auf dessen Unterseite 9 eine Strukturierung vorzusehen, damit die angrenzenden Schichten des Faserverbundwerkstoffs sicheren Halt an dem Fußabschnitt 7 des Befestigungselements 3 finden. Particularly preferred are an embodiment of the fiber composite material 1 with at least one fastening element 3 and an embodiment of a fastener 3, which is characterized in that it or by means of a metal injection molding process and / or a generative manufacturing process and / or a precision casting process can be produced. Such methods allow a particularly easy shaping, in particular of the foot section 7, so that either areas with a structuring can be realized, and / or at least one edge portion with a discharge area 25. Also, it is possible in such a manufacturing method in a simple manner to provide structuring on more than one area of the outer surface of the foot section, in particular on the upper side 23, but also on its lower side 9 the adjacent layers of the fiber composite find secure hold on the foot portion 7 of the fastener 3.
Bei derartigen Herstellungsverfahren ist es also auf einfache Weise möglich, zusätzlich oder statt der Strukturierung den Auslaufbereich 25 in mindestens einem Randabschnitt des Fußabschnitts 7 zu realisieren. In such a manufacturing method, it is thus possible in a simple manner, in addition to or instead of structuring, to realize the outlet region 25 in at least one edge section of the foot section 7.

Claims

Ansprüche claims
1 . Faserverbundwerkstoff (1 ) mit 1 . Fiber composite material (1) with
- mindestens zwei übereinanderliegenden Faserschichten (5/2,5/3), und - wenigstens einem Befestigungselement (3), das - At least two superposed fiber layers (5 / 2.5 / 3), and - at least one fastener (3), the
- einen zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten angeordneten, vorzugsweise eingeklebten Fußabschnitt (7) und - An arranged between two superposed layers, preferably glued foot portion (7) and
- mindestens einen diesem zugeordneten und mit diesem verbundenen Verankerungsabschnitt (1 1 ) aufweist, der durch ei- ne Lücke (15) in einer Schicht zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Schichten anliegende Oberfläche (23) des Fußabschnitts (7) zumindest bereichsweise strukturiert ausgebildet ist. - At least one associated with this and this anchoring portion (1 1), which is accessible through a gap (15) in a layer, characterized in that the voltage applied to the layers surface (23) of the foot portion (7) at least is structurally structured in areas.
2. Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass die Strukturierung Widerhaken und/oder Klebetaschen aufweist. 2. fiber composite material according to claim 1, marked thereby, that the structuring has barbs and / or adhesive pockets.
3. Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung an die Oberfläche (23) der angrenzenden Faserschicht angepasst ist. 3. fiber composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the structuring is adapted to the surface (23) of the adjacent fiber layer.
4. Faserverbundwerkstoff gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 4. fiber composite material according to the preamble of claim 1, characterized in that
- der Fußabschnitt in mindestens einem Randabschnitt einen Auslaufbereich (25) aufweist, der den Raum zwischen den zwei übereinander angeordneten Schichten, die den Fußab- schnitt (7) umschließen, vorzugsweise lückenlos ausfüllt. - The foot section in at least one edge portion has an outlet region (25), which preferably fills the space between the two superimposed layers which surround the Fußab- (7), without gaps.
5. Faserverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verankerungsabschnitt (1 1 ) einstückig mit dem Fußabschnitt (7) ausgebildet ist, das Befestigungselement mittels eines Metallpulverspritzgussverfahrens und/oder eines generativen Fertigungsverfahrens und/oder eines Feingussverfahrens herstellbar ist. 5. fiber composite material according to any one of the preceding claims, characterized in that the anchoring portion (1 1) is formed integrally with the foot portion (7), the fastening element by means of a metal powder injection molding process and / or a generative manufacturing process and / or a precision casting process can be produced.
6. Faserverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verankerungsabschnitt (1 1 ) einstückig mit dem Fußabschnitt (7) ausgebildet ist. 6. fiber composite material according to any one of the preceding claims, characterized in that the anchoring portion (1 1) is formed integrally with the foot portion (7).
7. Faserverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verankerungsabschnitt (1 1 ) ein Innengewinde (19) und/oder ein Außengewinde aufweist. 7. fiber composite material according to one of the preceding claims, characterized in that the anchoring portion (1 1) has an internal thread (19) and / or an external thread.
8. Faserverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verankerungsab- schnitt (1 1 ) Teil einer Bajonettverbindung ist. 8. fiber composite material according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the anchoring portion (1 1) is part of a bayonet connection.
9. Faserverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er Glas- und/oder Kohlefasern und/oder Kevlarfasern enthält, vorzugsweise aus Glas- und/oder Kohle und/oder Kevlarfasern besteht. 9. fiber composite material according to any one of the preceding claims, characterized in that it contains glass and / or carbon fibers and / or Kevlar fibers, preferably made of glass and / or carbon and / or Kevlar fibers.
10. Befestigungselement ausgebildet zur Verwendung mit Faserverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement einen zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten angeordneten, vorzugsweise eingeklebten Fußabschnitt (7) und mindestens einen diesem zugeord- neten und mit diesem verbundenen Verankerungsabschnitt (1 1 ) aufweist, der durch eine Lücke (15) in einer Schicht zugänglich ist, das die an den Schichten anliegende Oberfläche (23) des Fußabschnitts (7) zumindest bereichsweise strukturiert ausgebildet ist. 10. Fastening element designed for use with fiber composite material according to one of claims 1 to 9, characterized in that the fastening element arranged between two superimposed layers, preferably glued foot portion (7) and at least one assigned thereto and associated with this anchoring portion (1 1 ), which is accessible through a gap (15) in a layer which is formed at least partially structured by the surface (23) of the foot section (7) lying against the layers.
1 1 . Befestigungselement nach einem der der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, das einen zwischen zwei übereinanderliegenden Schichten angeordneten, vorzugsweise eingeklebten Fußabschnitt (7) und mindestens einen diesem zugeordneten und mit diesem verbundenen Verankerungsabschnitt (1 1 ) aufweist, der durch eine Lücke (15) in einer Schicht zugänglich ist, der Fußabschnitt in mindestens einem Randabschnitt einen Auslaufbereich (25) aufweist, der den Raum zwischen den zwei übereinander angeordneten Schichten, die den Fußabschnitt (7) umschließen, vor- zugsweise lückenlos ausfüllt. 1 1. Fastening element according to one of the claims 1 to 9, characterized in that arranged between two superimposed layers, preferably glued foot portion (7) and at least one associated therewith and associated with this anchoring portion (1 1) through a gap (15) is accessible in a layer, the foot section in at least one edge portion has an outlet region (25), which preferably completely fills the space between the two superimposed layers which surround the foot portion (7).
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