In heutiger Zeit kommt der Anwendung von großflächigen Faserverbund- stukturen im Bereich des Flugzeug-, Schiff-und des Schienenfahrzeugbaus eine wachsende Bedeutung zu.

Aufgrund der hohen Tragfähigkeit in Verbindung mit einem geringen Struktur- gewicht bieten sich hier oftmals Sandwichstrukturen mit Profilkem in Faserver- bundbauweise an. Altemativ werden ansonsten Aluminiumstrukturen verwendet.

In diesen Wandungen für Flugzeuge, Schiffe oder Schienenfahrzeuge sollten stets auch Tür-und/oder Fensterausschnitte vorgesehen werden. Bekannter- weise werden diese durch Ausschneiden aus dem Vollmaterial hergestellt. Um dennoch trotz dieser Schwächung der Sandwichstruktur an dieser Stelle ein haltbares Bauwerk zu erhalten, muB ein sehr hoher Aufwand betrieben werden.

Um hier eine faserverbundgerechte Integralbauweise der Ausschnitte zu rea- lisieren, müssen notwendigerweise Verstärkungselemente eingefügt werden, was konstruktiv und fertigungstechnisch mit dem genannten hohen Aufwand verbunden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Ausschnitten in Faserverbund-Sandwichstrukturen zu schaffen, mittels dessen eine beanspruchungsgerechte und fertigungsgerechte Konstruktion des Sandwiches mit Ausschnitten für beispielsweise Fenster oder Türen ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelbst, daß die Profilkeme entsprechend dem zu erzeugenden

Ausschnitt geformt und/oder zugeschnitten werden, die obere und die untere Deckschicht im Bereich des Ausschnittes angepaßt ein-und zugeschnitten werden, entlang der Ausschnittskontur umlaufend Bänder eingelegt oder drapiert werden, die Zuschnittsteile der oberen und unteren Deckschicht um die geformten oder zugeschnittenen Profilkeme und die umlaufenden Bänder faserverbundgerecht geschiagen werden und die Sandwichstruktur mit Harz durchtränkt und ausgehärtet wird. Die Aufgabe wird auch durch einen Ausschnitt, welcher mittels des Verfahrens hergestellt wurde, gelöst, bei dem vorgeformte, den Ausschnitt begrenzende und hinsichtlich seiner Formgebung bestimmende Profilkeme, eine obere und eine untere Deckschicht im Übermaßzuschnitt im Bereich der den Ausschnitt begrenzenden Profilkerne und an die Wandungen der Profilkeme anlegbare Bänder vorgesehen sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.

Aufgrund der durch einen Ausschnitt innerhalb der Sandwichstruktur ge- schaffenen Kerbwirkung ist das Vorsehen einer lokalen Verstärkung in diesem Bereich des Ausschnittes erforderlich. Eine solche wird vorteilhafterweise mittels des erfindungsgemãßen Verfahrens direkt in die Faserverbund-Sandwich- struktur integriert. Dadurch wird eine angepaßte Fertigungstechnik zur Her- stellung einer derartigen Sandwichstruktur mit Ausschnitt in Integralbauweise geschaffen.

Besonders bevorzugt wird in die Sandwichstruktur direkt vermittels der Form- gebung der Profilkeme ein Rahmen konstruktiv integriert, in den beispielsweise eine Fensterscheibe unmittelbar eingefügt und eingeklebt werden kann. Da- durch enffallen weitere konstruktive Maßnahmen zur Befestigung einer solchen Fensterscheibe in dem Ausschnitt.

Aufgrund der vorteilhaft, an die jeweilig auftretenden Belastungen in Form von an der Sandwichstruktur angreifenden Kräften angepaßten Gelegelagen oder Gewebelagen der oberen und unteren Deckschichten sowie der Schubstege innerhalb der Sandwichstruktur, auch im Bereich des Ausschnittes, treten dort im wesentlichen keine Verspannungen auf. Eine in diesen Ausschnitt eingefügte

Fensterscheibe kann darin demnach nahezu unbelastet von innerhalb der Sandwichstruktur wirkenden Kräften aufgenommen werden.

Besonders bevorzugt sind die im Bereich der Wandungen der ausgeschnittenen oder ausgeformten Profilkeme angefügten Bänder unidirektional orientierte Fasergelege oder-gewebe. Die Bänder sind dabei umlaufend um den Aus- schnitt herumgelegt, in Anordnung senkrecht zu den Deckschichten. Dadurch geschieht eine Kraftweiterleitung in Richtung um den Ausschnitt herum, also in dessen Ebene bleibend. Durch das vorteilhafte und bevorzugte Anlagem der jeweiligen Deckschichten auf der Außenseite dieser Bänder aus unidirektional orientiertem Material können die positiven Eigenschaften der Faserorientierung der Deckschichten auch im Bereich des Ausschnittes genutzt werden. im Be- reich der Auflagerfläche einer Fensterscheibe auf der bevorzugten Stufung als Formgebung der den Ausschnitt begrenzenden Profilkeme, in Form von den beiden übereinandergelegten Deckschichten als dann doppelte Gelege-oder Gewebelage, werden ebenfalls Verspannungen in diesem Bereich vorteilhaft auf einen sehr geringen Wert eingeschränkt.

Die Profilkeme werden bevorzugt im Bereich des Ausschnittes jeweils stufen- förmig so zugeschnitten, daß eine Aufiagerfläche für in den Ausschnitt einzu- fügende Elemente, wie beispielsweise Fenster-oder Türelemente oder ähn- liches entsteht. Dabei sind die Profilkeme vorzugsweise als entformbare, mit Fasergewebe oder-gelege ummantelte Silikonkeme geformt, als nicht ent- formbare, sogenannte veriorene Schaumkeme ausgeschnitten, oder aber als Gewebeschläuche in entsprechend vorgeformten Mutterformen vorgeformt und als vorgefertigte Hohlkörper auf die untere Deckschicht aufgefügt.

Besonders bevorzugt werden auf die untere aus Fasergelege oder-gewebe mit anwendungsspezifischer Orientierung gefertigte Deckschicht die Profilkeme aufgefügt, die untere Deckschicht anschließend ein-oder ausgeschnitten, ins- besondere diagonal bei einem rechteckigen Ausschnitt, anschließend die obere Deckschicht auf die Profilkeme aufgefügt und ein-und ausgeschnitten und an- schließend die Zuschnitteile der Deckschichten entsprechend umgeschlagen.

Besonders bevorzugt werden die Deckschichten entlang der Diagonalen des Ausschnittes eingeschnitten und die dabei entstehenden dreieckigen Elemente oder Lappen weiter so zugeschnitten, daß der Bereich ihrer jeweiligen Spitzen parallel zu den Kanten des Ausschnittes mit definiertem Übemmaß zu diesen Kanten abgetrennt wird. Dadurch entstehen dann trapezförmige Zuschnitteile, welche anschließend entlang der Stufen der vorgeformten Profilkeme gelegt werden. Das Übemmaß des Zuschnittes wird dabei vorteilhaft so gewähtt, daß die Deckschichten einander im Bereich der Auflagerflächen für die in den Aus- schnitt einzufügenden Elemente überlappend und an den Wandungen der den jeweiligen Ausschnitt begrenzenden Profilkeme anliegend geformt sind.

Vorzugsweise werden nach dem Aushärten der Sandwichstruktur die Kerne der Profilkeme aus dem fertigen Formteil enffemt. Altemativ hierzu können sie aber auch in der Struktur verbleiben, beispielsweise als Schaumkeme, welche sich nicht wieder aus den ausgehärteten Gelege-oder Gewebelagen des Faserverbundmaterials entfemen lassen.

Besonders bevorzugt wird der Ausschnitt als Fenster-oder Türausschnitt einer Wandung eines Schienenfahrzeuges oder Flugzeuges verwendet. Darin werden die vorgefertigten Fensterscheiben lediglich eingefügt und eingeklebt. Eine wei- tere Bearbeitung ist dadurch nicht mehr erforderlich.

Der Zuschnitt des Fasermaterials als Zuschnitteile, welche die Profilkeme im Bereich des Ausschnittes ummanteln sollen, ergibt sich hinsichtlich seiner Größe aus der Abwicklung der Mantetftäche der Profilkeme. Die aufgrund des diagonalen Zuschnitts und des späteren Drapierens auf den vorgeformten Profilkemen in den Ecken fehlenden kleinen Teilstücke der Gewebelagen der Deckschichten werden im Bereich der senkrecht zu den Deckschichten vorge- sehenen Bänder durch diese als senkrechte Wandung des Ausschnittes bzw.

Profilkems in diesem Bereich ersetzt. Im Bereich der zu den Deckschichten pa- rallelen Auftagerfläche, in der die beiden Deckschichtenlagen aufeinander- liegen, zeigt sich ebenfalls kein Nachteil durch das in den Ecken jeweils in ei- nem kleinen Bereich aufgrund des diagonalen Zuschnittes bzw. späteren tra-

pezförmigen Zuschnittes der Zuschnitteile der Deckschichten fehlende Material. Dadurch ist dennoch eine gute und stabile Auflagerfläche für beispielsweise eine Fensterscheibe innerhalb des Ausschnittes gegeben.

Besonders bevorzugt werden die Profilkeme dann als sogenannte verlorene Schaumkeme ausgeführt, wenn eine hohe Wärme-und/oder Schallisolierung der Sandwichstruktur gefordert wird. Eine solche Schallisolierung kann noch durch die entsprechende Wahl der Faserorientierung der Deckschichten erzielt werden. Vorteilhaft erweist sich hier insbesondere eine Faserorientierung von : 30°. Die obere und die untere Deckschicht können auch verschiedene Faser- lagen aufweisen, welche jeweils unterschiedliche Orientierungen ihrer Fasem zeigen können. Dadurch werden unterschiedliche vorteilhafte Gestaltungen hinsichtlich der auf die Sandwichstruktur wirkenden Kräfte zugleich aufgefangen und wirken dadurch auf die Sandwichstruktur als solche nicht mehr negativ ein.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden Ausführungs- beispiele anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in : Figur 1 eine perspektivische Ansicht von erfindungsgemäß gestalteten Profil- kemen, einen Ausschnitt umgrenzend, Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Profilkeme gemäß Figur 1 in Auf- fügung auf einer unteren Deckschicht, Figur 3 eine perspektivische Ansicht der Profilkeme mit unterer und oberer Deckschicht, Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer fertiggestellten Sandwichstruktur mit erfindungsgemäßem Ausschnitt und Figur 5 eine Detailschnittansicht durch den Ausschnitt gemäß Figur 4 mit darin eingefügter Fensterscheibe.

In Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Sandwichstruktur 1 mit bereits teilweise vorgefertigtem Ausschnitt 2 dargestellt. Auch die Sandwichstruktur ist lediglich in Form eines Detailausschnittes des eigentliches Herzstückes einer solchen Struktur, nämlich der Profilkeme, gezeigt. Die Profilkeme sind so zuge- schnitten, daß sie zwischen sich den Ausschnitt 2 bilden. Einerseits können durchgehende Profilkeme zu diesem Zweck aufgetrennt werden. Andererseits können aber auch einzelne Teilstücke solcher Profilkeme aneinandergefügt werden und dadurch zwischen sich den Ausschnitt 2 bilden.

Zum Bilden der Sandwichstruktur 1 werden zunächst mehrere Profilkeme nebeneinander jeweils um 180° gedreht angeordnet. Dadurch lagem ihre je- weiligen ummantelnden Fasergelege oder-gewebe im Bereich ihrer jeweiligen Schubstege zweier benachbarter Profilkeme nebeneinander aneinander an.

Aus dieser Struktur wird dann der Ausschitt 2 herausgetrennt. Soll beispiels-

weise eine Fensterscheibe in diesen Ausschnitt später eingefügt werden, wird vorzugsweise eine Stufung 14,24,34 im Wandbereich des Ausschnittes vor- gesehen. Eine solche Stufung wird für jeden der Profilkeme entsprechend aus- geschnitten.

Der Profilkem 10 gemäß Figur 1 weist einen Kem 12, welcher von einem Faser- gewebe oder Fasergeiege 11 ummantelt ist, auf. Dieser Kem 12 kann vorzugs- weise ein Schaumkem sein. Ein solcher ist nach dem Fertigstellen der ge- samten Sandwichstruktur nicht wieder aus dem Fasergewebe entfembar. Er bleibt in diesem als sogenannter verlorener Schaumkem. Neben diesem Profil- kem 10 ist der Profilkem 20 angeordnet. Er weist ebenfalls ein Fasergelege oder Fasergewebe 21 auf, welches einen Kern 22 ummantelt. Dieser ist vor- zugsweise ein Silikonkem, welcher nach dem Fertigstellen der Sandwichstruktur entformt werden kann, also dem Profilkem 20 vollständig entnommen werden und wiederverwendet werden kann. Es verbleibt dann lediglich das um- mantelnde Fasergelege oder Fasergewebe 21 in der Struktur. Neben diesem Profilkem 20 ist in umgekehrter Anordnung ein Profilkem 30 angeordnet. Dieser ist vorzugsweise ebenfalls mit einem Silikonkem 32 in Ummantelung eines Fa- sergewebes oder Fasergeleges 31 vorgesehen. Der Silikonkem 32 ist ebenfalls vorzugsweise entformbar.

Neben dem Profilkem 30 können wiederum weitere Profilkeme 20 und 30 in jeweils wechselnder Reihenfolge vorgesehen sein. Diese sind in Figur 1 ledig- lich teilweise noch dargestellt.

Der Profilkem 10 ist auf seiner von dem Profilkem 20 wegweisenden Seite von einem Profilkem 40 benachbart. Dieser ist bereits von dem Silikonkem entformt dargestellt. Es ist daher lediglich das ummantelnde Fasergewebe oder Faser- gelege 41 sichtbar. Der Profilkem 40 ist nicht ausgeschnitten. Er bildet daher für den in einem großen Bereich ausgeschnittenen Profilkem 10 einen guten Halt.

Der Kem 12 des Profilkems 10 ist mit der Stufung 14 versehen. Die jeweiligen Ecken des Ausschnitts 2 sind in diesem Bereich speziell geformt, nämlich als

gerundete Ecken 15. Die Stufung 14 ist auch innerhalb des Schubsteges 13 des Profilkems 10 gebildet.

Auch der benachbarte Profilkem 20 ist mit einer entsprechenden, die Stu- fung 14 des Profilkems 10 fortführenden Stufung 24 versehen. Auch die Schub- stege 23 des Profilkems 20 sind dabei mit in die Stufung einbezogen.

Auch der benachbarte Profilkem 30 ist mit einer entsprechenden Stufung 34 versehen. Auch diese Stufung erstreckt sich wiederum über den gesamten Kem 32 sowie das ummantelnde Fasergewebe oder-gelege 31 des Profil- kems 30 sowie über die Schubstege 33. Der neben dem Profilkem 30 ange- ordnete Profilkem 20 ist entsprechend dem anderen Profilkern 20 geformt. Das- selbe gilt für den weiteren Profilkem 30, welcher diesem Profilkem 20 be- nachbart ist.

Anstelle der Keme aus Silikon oder Schaummaterial können die Profilkeme auch aus aufblasbaren Gewebeschläuchen gebildet werden. Diese werden zum entsprechenden Formen in eine Mutterform eingegeben, aufgeblasen und in diesem Zustand harzgetränkt ausgehärtet. Solche aus Gewebeschläuchen gefertigten Profilkeme können dann, wie in Figur 2 im vorderen Bereich darge- stellt, nebeneinander angeordnet werden und ebenfalls den Ausschnitt 2 be- grenzen. Zum Bilden einer Auflagerfläche für eine später in den Ausschnitt ein- zufügende Fensterscheibe oder ähnliches kann in diese vorgefertigten Profil- keme aus Gewebeschläuchen im Bereich des Ausschnitts zusätzlich ein Schaumkem eingefügt werden, wie dies im hinteren Bereich des Ausschnittes 2 gemäß Figur 2 dargestellt ist. Altemativ dazu können aber auch die Gewebe- schläuche bereits entsprechend in den Mutterformen mit Stufung vorgeformt werden.

Der Profilkem 10 weist in dieser Ausführungsform im Unterschied zu Figur 1 einen entsprechend geteilten Kem 12 auf. Ein langes Teilstück 16 ist hierbei separat gefertigt. Dies kann die Formgebung erleichtem sowie weitere Varia- tionsmöglichkeiten schaffen.

Zum Fertigen einer voilständigen Sandwichstruktur werden die nebeneinander angeordneten Profilkeme auf eine untere Deckschicht 50 aus Fasergewebe oder Fasergelege aufgefügt. Die untere Deckschicht 50 wird im Bereich des Ausschnittes 2 vorzugsweise diagonal mit Einschnitten 51,52 versehen. Da- durch entstehen dreieckige Lappen 53,54 welche jeweils wechselweise spiegel- symmetrisch geformt sind.

In Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Fertigungsschrittes der Sandwichstruktur mit Ausschnitt dargestellt. Hierbei ist nun eine obere Deckschicht 60 auf die Profilkeme aufgefügt. Diese wird zunächst diagonal mit Einschnitten 61,62 versehen. Dadurch entstehen wiederum wechselweise gleiche dreieckige Lappen 63,64.

Um eine saubere Wandung des Ausschnittes 2 zu erhalten, werden die vor- deren Spitzen 65 der dreieckigen Lappen parallel zu den oberen, gestrichelt dargestellten Kanten 17,27,37 der Profilkeme 10,20,30 abgetrennt. Es ent- stehen dadurch mit entsprechendem definiertem Ubenmaß gefertigte trapez- förmige Zuschnitteile 66.

Auch in der unteren Deckschicht 50 werden, vorzugsweise entsprechend denen in der oberen Deckschicht bemessene Zuschnitteile 56 gebildet. Diese sind in Figur 3 teilweise sichtbar.

Figur 4 zeigt eine Schnittansicht durch den Randbereich des Ausschnittes 2 der Sandwichstruktur 1 in fertiggestellter Ausfühnung. In den Ausschnitt ist dabei bereits eine Fensterscheibe 3 eingefügt. Diese ist vorzugsweise in den Aus- schnitt 2 eingeklebt.

Nach dem Zuschneiden in Zuschnitteile 56,66 der oberen und unteren Deck- schichten 50,60 werden diese Zuschnitteile entsprechend abgeknickt und an die Wandungen der den Ausschnitt 2 begrenzenden Profilkeme angelegt. Vor

dem Fertigstellen des Ausschnittes werden aber zunächst an die senkrecht zur oberen Deckschicht 60 angeordnete Wandung 18 des Profilkems 10 ein Band 70, insbesondere ein Gewebeband mit unidirektionaler Orientierung der Fasem, angelegt. Dieses Band dient der Verstärkung des Ausschnittes. Es wird umlaufend entlang dem Ausschnitt eingelegt, so daß durch die Faser- orientierung des Gewebes oder Geleges in unidirektionaler Richtung eine Kräfteweiterleitung um den Ausschnitt herum stattfindet.

Auch die untere Wandung 18 des Profilkems 10, welche senkrecht zur unteren Deckschicht 50 angeordnet ist, wird mit einem entsprechenden Band 71, insbe- sondere ebenfalls einem Gewebeband mit unidirektionaler Faserorientierung, versehen.

Die Zuschnitteile 56 und 66 werden anschließend um die Gewebebänder 70,71 herumgeschlagen, ummanteln diese somit von außen. Nachfolgend wird zu- nächst das Zuschnitteil 56 auf die waagerechte Wandung 19 des Profilkems 10 aufgelegt. Mit seiner vorderen Kante 57 lagert das Zuschnitteil 56 dann an dem Gewebeband 70 an.

Anschließend wird das Zuschnitteil 66 auf die Oberfläche des Zuschnitteils 56 aufgelegt. Die vordere Kante 67 des Zuschnitteils 66 zeigt in die Öffnung des Ausschnitts 2 hinein. Sie fluchtet vorzugsweise mit der Oberfläche des das Ge- webeband 71 ummantelnden Zuschnitteils 56.

Der in Figur 4 neben dem Profilkem 10 mit verlorenem Schaumkem 12 vorge- sehene Profilkem 40 zeigt lediglich sein ummanteindes Fasergewebe oder Fa- sergelege 41. Dieses kann entweder ein Gewebeschlauch, welcher vorgeformt ist in einer Mutterform, oder ein bereits entformter Profilkem 40 sein.

Vor dem Einkleben der Fensterscheibe 3 in den Ausschnitt 2 der Sandwich- struktur 1 wird diese mit Harz getränkt und ausgehärtet. Erst nach dem Aus- härten werden die entformbaren Silikonkeme aus der Sandwichstruktur ent-

nommen. Anschließend kann dann die Fensterscheibe 3 in den Ausschnitt 2 eingefügt und darin festgeklebt werden.

In Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht einer gewölbten Sandwichstruktur mit eingefügter Fensterscheibe 3 dargestellt. Diese kann beispielsweise Teil einer äußeren Wandung eines Schienenfahrzeuges oder Flugzeuges sein. Aufgrund der Leichtbauweise mit Hilfe der Sandwichstrukturen wird das Gewicht eines solchen Bauteiles gegenüber den bekannten, aus Aluminium hergestellten Wandteilen erheblich vermindert. Zudem wird aber das optische Erscheinungs- bild der Sandwichstruktur im Bereich des Ausschnitts 2 erheblich verbessert.

Die Fasem, welche für die Gewebe oder Gelege in der Sandwichstruktur ver- wendet werden, können beispielsweise aus CFK oder GFK, also Kohlefaser- oder Glasfaserverbundwerkstoff hergestellt sein. Anwendungsspezifisch weisen die einzelnen Gelege oder Gewebe entsprechende Orientierung ihrer Fasem auf. Die Schubstege innerhalb der Sandwichstruktur sind dabei mit +/-45° Fa- serorientierung versehen.

Bezugszeichenliste 1Sandwichstruktur 2 Ausschnitt 3 Fensterscheibe 10Profilkern 11 ummantelndes Fasergewebe 12 Kem (Schaum/Silikon) 13 Schubsteg 14Stufung 15 gerundete Ecke 16 langes Teilstück 17 Kante 18 Wandung (senkrecht) 19 Wandung (waagerecht) 20 Profilkem 21 ummantelndes Fasergewebe 22 Kem 23 Schubsteg <BR> <BR> <BR> 24 Stufung<BR> <BR> <BR> <BR> 27 Kante 30 Profilkem 31 ummantelndes Fasergewebe 32 Kem <BR> <BR> <BR> <BR> 33 Schubsteg<BR> <BR> <BR> <BR> 34 Stufung<BR> <BR> <BR> <BR> 37 Kante 40 Profilkem

41 ummantelndes Fasergewebe 50 untere Deckschicht 51 Einschnitt 52Einschnitt 53 dreieckiger Lappen 54 dreieckiger Lappen 56 Zuschnitteil 57 vordere Kante 60 obere Deckschicht 61Einschnitt 62Einschnitt 63 dreieckiger Lappen 64 dreieckiger Lappen 65 vordere Spitze 66 Zuschnitteil 67 vordere Kante 70 Gewebeband 71 Gewebeband