TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkomponente mit zumindest einem Sandwich-Bauteil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Fahrzeugkomponente. Die Erfindung ist somit auch gerichtet auf die Verwendung eines erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils als kinetische Energie aufnehmendes Crashelement in einem Fahrzeug.

STAND DER TECHNIK

Herkömmliche Crash-Elemente in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, sind aus plastisch verformbaren Werkstoffen, zumeist Metallen, gebildet und wandeln die kinetische Energie der Kollisionspartner in Verformungsenergie um. Insbesondere bei Seitenkollisionen erfolgt diese Umwandlung durch im Fahrzeugboden und in den Fahrzeugseitenwänden und Fahrzeugtüren vorgesehene Biegeschweiler.

Das stete Streben nach Senkung des Energieverbrauchs eines Fahrzeugs hat dazu geführt, dass Metallbauteile von Fahrzeugen zunehmend durch Faserverbundwerkstoffe ersetzt werden. Faserverbundwerkstoffe, wie beispielsweise Kohlefaserverbundwerkstoffe (CFK), können zwar eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen, insbesondere dann, wenn sie als Sandwich- Bauteil ausgeführt sind. Sie weisen jedoch im Vergleich zu Metallwerkstoffen eine äußerst geringe Duktilität auf. Energieaufnehmende Crashelemente, die nicht aus Metall, sondern aus Kunststoffen bestehen, wandeln daher die kinetische Energie der Kollisionspartner nicht in duktile Verformungsenergie, sondern durch Materialfragmentierung in freie Oberfläche um. Dieser Fragmentierungsprozess muss, um möglichst viel Energie umwandeln zu können, sehr wirksam erfolgen; das heißt, dass eine möglichst kleinteilige Fragmentierung der von der Kollision unmittelbar betroffenen Bauteile stattfinden muss. Dies gilt insbesondere für Sandwich-Bauteile, die wegen ihrer hohen Biegesteifigkeit besonders vorteilhaft für tragende Fahrzeugteile, aber auch für großflächige Bauteile, wie beispielsweise Fahrzeugböden, eingesetzt werden.

Der Erfinder hat festgestellt, dass Sandwich-Bauteile mit einem Schichtenaufbau aus faserverstärkten Deckschichtelementen und einem dazwischen angeordneten Kernschichtelement dann, wenn sie parallel zu den Verbindungsflächen zwischen den Deckschichtelementen und dem Kernschichtelement mit großen Impulskräften belastet werden, dazu tendieren, zunächst auszubeulen, bevor sie fragmentieren. Insbesondere ein aus Hartschaum bestehendes Kernschichtelement neigt dazu, wenn die einzelnen Schichten im Bereich ihrer Berührungsflächen voneinander separiert werden, zwischen den sich ablösenden Deckschichtelementen gefaltet zu werden, bevor es fragmentiert. Ein solcher Faltungsprozess zehrt nur einen sehr geringen Teil der aufgebrachten kinetischen Energie auf, und führt zu einer Verzögerung des den wesentlichen Anteil der kinetischen Energie abbauenden Fragmentiervorgangs. Der wirksame Abbau der kinetischen Energie erfolgt daher verzögert und zu langsam.

Die DE 101 28 054 A1 zeigt und beschreibt eine Schichtverbundplatte mit in deren Dickenrichtung verlaufenden Durchbrüchen. Diese bekannte Schichtverbundplatte weist zwei kohlefaserverstärkte Kunststoff- Deckschichten auf, zwischen denen eine leichte Stützschicht aus einem Schaumstoff vorgesehen ist. Die Durchbrüche sind als zylindrische Kanäle ausgebildet, die die Schichtverbundplatte rechtwinklig zu ihrer Oberfläche durchdringen. Das Einsatzgebiet für derartige Schichtverbundplatten sind beispielsweise der Textilmaschinenbau oder der Luftfahrzeugbau. Es soll auf die beschriebene Weise eine Schichtverbundplatte geschaffen werden, bei der eine Schwächung der Festigkeit beziehungsweise Steife im Bereich der Durchbrüche weitgehend vermieden ist. Dies wird dadurch erzielt, dass eine Unterbrechung der Verstärkungsfasern in den Kunststoffdeckschichten durch ein besonderes Herstellungsverfahren vermieden wird, bei dem die Verstärkungsfasern um die Durchbrüche herum geführt werden. Dies führt zu einer Verdichtung der Faserlage in den Bereichen der Kunststoffdeckschichten zwischen den einzelnen Durchbrüchen. Ziel dabei ist es somit, die Festigkeit von solchen Schichtverbundplatten zu erhöhen.

Die CH 681 971 A5 betrifft einen Verbundwerkstoff mit eingebetteter Bewehrung. Dieser Verbundwerkstoff weist zwei Deckplatten aus thermoplastischem Kunststoff auf, zwischen denen eine gelochte metallische Verstärkungseinlage, also ein Lochblech, vorgesehen ist. Es soll eine Verbundwerkstoffplatte mit hohen Festigkeitseigenschaften unter Beibehaltung einer Verformbarkeit geschaffen werden, um beispielsweise aus einem solchen Verbundwerkstoff Formteile bilden zu können oder um im Crash-Fall eine Energieaufnahme durch Verformung zu ermöglichen. Das wird durch die Lochblecheinlage in den Kunststoffmaterialverbund erzielt. Der beschriebene Schichtwerkstoff soll sich besonders zur Herstellung von Karosserieteilen eignen, die bei etwaigen Gewalteinwirkungen eine möglichst hohe Energieabsorption gewährleisten sollen. Bei dieser bekannten Schichtverbundwerkstoffkonstruktion kommt es also darauf an, einen leichten Werkstoff mit hohen Festigkeitseigenschaften zu schaffen, der bei hoher Krafteinwirkung in der Lage ist, durch plastische Verformung Energie abzubauen. Die WO 2008/049469 A1 zeigt und beschreibt eine Sandwichstruktur aus zwei textilen Flächengebilden für die Anwendung in harzgebundenen schalenartigen Bauteilen, wobei zwischen den textilen Flächengebilden ein Füllmaterial vorgesehen ist und wobei die Sandwichkonstruktion aus den beiden Flächengebilden und dem dazwischen angeordneten Füllmaterial miteinander vernäht oder vertuftet sind. Das Füllmaterial ist von einer elastischen Schaumstoffschicht gebildet, so dass die Sandwichkonstruktion zu schalenartigen Bauteilen räumlich formbar ist. Eine Versteifung eines solchen räumlichen Gebildes wird als unerwünscht angesehen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrzeugkomponente mit zumindest einem Sandwich-Bauteil mit einem Schichtenaufbau aus zumindest zwei faserverstärkten Deckschichtelementen und zumindest einem zwischen zwei benachbarten Deckschichtelementen vorgesehenen Kernschichtelement so auszugestalten, dass im Falle des Auftretens von Stoßbelastungen eine wirksamere Aufnahme der Stoßenergie durch das Sandwich-Bauteil erfolgt. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Fahrzeugkomponente anzugeben.

Die auf die Fahrzeugkomponente gerichtete Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 .

Diese Fahrzeugkomponente ist versehen mit zumindest einem Sandwich- Bauteil, das ein kinetische Energie aufnehmendes Crashelement bildet, wobei das zumindest eine Sandwich-Bauteil einen Schichtenaufbau aus zumindest zwei faserverstärkten und eine Kunstharzmatrix aufweisenden Deckschichtelementen und zumindest einem zwischen zwei benachbarten Deckschichtelementen vorgesehenen Kernschichtelement aufweist, und wobei das zumindest eine Kernschichtelement Kanäle aufweist, die das zumindest eine Kernschichtelement quer durchdringen. Die erfindungsgemäße Fahrzeugkomponente zeichnet sich dadurch aus, dass das zumindest eine Kernschichtelement aus einem Hartschaummaterial oder einem Weichholz gebildet ist und dass die im Kernschichtelement vorgesehenen Kanäle Sollbruchstellen für das Kernschichtelement bilden.

VORTEILE

Da das Kernschichtelement aus einem Hartschaummaterial oder aus einem Weichholz, wie beispielsweise Balsaholz, gebildet ist oder ein solches Hartschaummaterial beziehungsweise Weichholz aufweist, besitzt das Sandwich-Bauteil eine hohe Biegesteifigkeit bei niedrigem Gewicht. Die Kanäle, die quer, vorzugsweise rechtwinklig, zum Schichtenaufbau verlaufen, bilden im jeweiligen Schichtelement Sollbruchstellen aus, an denen die angestrebte Fragmentierung einsetzen kann. Die im Versuch beim Stand der Technik beobachtete Ausbeulung oder Materialfaltung wird beim erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteil dadurch verhindert, dass die Sollbruchstellen bei einer Ablösung der Schichten vom Sandwich-Verbund bereits beim Auftreten kleinerer Biegespannungen im vereinzelten Schichtelement für eine Fragmentierung sorgen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorzugsweise weist auch zumindest eines der Deckschichtelemente des zumindest einen Sandwich-Bauteils Kanäle auf, die das jeweilige Deckschichtelement quer durchdringen. Dadurch werden auch in dem betreffenden Deckschichtelement Sollbruchstellen geschaffen. Bei dieser Variante tragen auch die im Deckschichtelement vorgesehenen Kanäle zur verbesserten Fragmentierung und damit zur Energieumwandlung bei. In einer vorteilhaften Ausführung davon sind die Kanäle in beiden Deckschichtelementen und im Kernschichtelement ausgebildet.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Kanäle zumindest in einem Bereich des Sandwich-Bauteils in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind. Dadurch wird das Versagensverhalten des Bauteils in diesem Bereich im wesentlichen homogen gestaltet. Dies führt dazu, dass in diesem Bereich eine gleichmäßige Fragmentierung und damit im Kollisionsfall ein kontrollierter Abbau von kinetischer Energie stattfinden kann.

Der Abstand zwischen benachbarten Kanälen kann in anderen Bereichen ebenfalls gleichmäßig aber größer oder kleiner als in benachbarten Bereichen des zumindest einen Sandwich-Bauteils sein. Hierdurch können Bereiche mit unterschiedlich schnell einsetzender Fragmentierung gebildet sein, wodurch es möglich ist, das Bruchverhalten des Sandwich-Bauteils und damit die Intensität des Energieabbaus zu steuern.

Vorzugsweise weisen die Deckschichtelemente Kohlefasern auf, die im fertigen Zustand des Sandwich-Bauteils in die jeweilige Kunstharzmatrix eingebettet sind. Kohlefasern besitzen nicht nur ein hohes Festigkeits- Gewichts-Verhältnis, sondern sind auch besonders für eine hochwirksam energieaufzehrende Fragmentierung geeignet.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Kanäle von Durchgangslöchern, vorzugsweise Durchgangsbohrungen, gebildet, die das jeweilige Deckschichtelement beziehungsweise das Kernschichtelement durchdringen. Das Ausbilden der Kanäle als das jeweilige Schichtelement in Querrichtung vollständig durchdringende Durchgangslöcher besitzt den Vorteil, dass die Fragmentierung unabhängig von der Richtung, in die das jeweilige Schichtelement ausbeult, unverzüglich einsetzt. In bestimmten Anwendungsfällen ist es von Vorteil, wenn die Kanäle nur im Kernschichtelement ausgebildet sind und wenn die Öffnungen der Kanäle vom jeweiligen Deckschichtelement abgedeckt sind. Diese Variante wird bevorzugt, wenn das Sandwich-Bauteil äußeren Staub- oder Feuchtigkeitseinflüssen ausgesetzt ist, da bei dieser Ausführungsform die Deckschichtelemente die Kanäle verschließen und das Eindringen von Fremdkörpern oder Feuchtigkeit verhindern. Selbstverständlich können die Öffnungen der Kanäle im Kernschichtelement und in zumindest einem der Deckschichtelemente vorgesehen sein. Beispielsweise kann auch nur eines der Deckschichtelemente geschlossen sein und keine Kanalöffnungen aufweisen, wenn die Seite des Sandwich-Bauteils mit diesem Deckschichtelement äußeren Staub- oder Feuchtigkeitseinflüssen ausgesetzt ist.

In anderen Anwendungsfällen sind die Kanäle im Kernschichtelement und in beiden Deckschichtelementen ausgebildet. Bei dieser Variante tragen die in den Deckschichtelementen vorgesehenen Kanäle zur verbesserten Fragmentierung bei.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der im Sandwich-Bauteil die zumindest zwei Deckschichtelemente und das zumindest eine Kernschichtelement durch quer diese durchdringende Zugkraft-Übertragungselemente mechanisch miteinander verbunden sind.

Die Zugkraft-Übertragungselemente zwischen den Deckschichtelementen halten den Schichtaufbau zusammen und stützen bei einer Stoßkrafteinwirkung auftretende Querkräfte zwischen den Deckschichtelementen ab. Sie verhindern so, dass sich die Deckschichtelemente von dem Kernschichtelement ablösen. Dadurch wird das Eindringen eines Kollisionspartners, beispielsweise eines Pfahls, in das Sandwich-Bauteil verlangsamt, weil die Kollisionsenergie bereits unmittelbar bei Beginn der Kollision durch Fragmentierung des Sandwich-Bauteils, insbesondere durch Fragmentierung der jeweiligen Deckschichten und der Kernschicht, abgebaut wird. Die Fragmentierung erfolgt somit sukzessive von der Eindringseite des Kollisionspartners aus und setzt sich mit zunehmender Eindringtiefe kontinuierlich fort, wobei die Eindringgeschwindigkeit des Kollisionspartners durch den Energieabbau wirksam verlangsamt wird. Es wird also durch den Zusammenhalt des Schichtenaufbaus mittels der Zugkraft-Übertragungselemente bereits bei Beginn des Eindringens des Kollisionspartners dafür gesorgt, dass die hochwirksam energieaufzehrende Fragmentierung aller beteiligten Elemente des Schichtenaufbaus, beispielsweise sowohl der Deckschichtelemente als auch des Kernschichtelements, unmittelbar einsetzt. Die Eindringtiefe des Kollisionspartners ist daher beim Sandwich-Bauteil der erfindungsgemäßen Fahrzeugkomponente bei vorgegebener kinetischer Energie deutlich geringer als bei einem herkömmlichen Sandwich ohne die erfindungsgemäßen Zugkraft-Übertragungselemente, bei welchem durch eine Separierung der einzelnen Schichten deutlich weniger Energie pro Eindringwegeinheit abgebaut wird.

Vorteilhaft ist dabei, wenn die Zugkraft-Übertragungselemente durch die Kanäle hindurch geführt sind. Dadurch lässt sich mittels definiert angebrachter Kanäle das Versagensverhalten steuern, wobei die entsprechende Auslegung nicht durch zusätzlich eingebrachte Nahtlöcher beeinflusst wird.

Bevorzugterweise sind die Zugkraft-Übertragungselemente durch die Kunstharzmatrix in oder an dem jeweiligen Deckschichtelement fixiert. Dadurch wird eine besonders wirksame Anbindung der Zugkraft-Übertragungselemente an die jeweilige Deckschicht erzielt, wodurch hohe Zugkräfte zwischen den Deckschichten mittels der Zugkraft-Übertragungselemente abgestützt werden können

Von Vorteil ist es auch, wenn die Zugkraft-Übertragungselemente von Drähten oder Fäden gebildet sind, die durch Tuften oder Nähen in den Schichtenaufbau eingebracht sind und die jeweils in oder an den Deckschichtelementen fixiert sind. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass sie sich einfach und kostengünstig fertigen lässt.

Der auf das Verfahren gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkomponente mit zumindest einem Sandwich- Bauteil, das ein kinetische Energie aufnehmendes Crashelement bildet, zeichnet sich aus durch die Schritte

Bereitstellen eines Schichtenaufbaus aus zumindest einem aus einem Hartschaummaterial oder einem Weichholz gebildeten Kernschichtelement und zumindest zwei Deckschichtelementen, die Fasern, insbesondere Kohlefasern, und eine Kunstharzmatrix aufweisen und die auf zwei voneinander abgewandten Seiten des Kernschichtelements angeordnet sind oder werden;

Einbringen von Kanälen als Sollbruchstellen in zumindest eines der Deckschichtelemente und/oder in das zumindest eine Kernschichtelement, die das betreffende Deckschichtelement beziehungsweise das Kernschichtelement quer durchdringen, vor oder nach der Bildung des Schichtenaufbaus und vor oder nach dem Vernetzen und Aushärten der jeweiligen Kunstharzmatrix.

Das Einbringen der Kanäle kann vor dem Zusammenlegen der Schichtelemente des Schichtenaufbaus oder nach dem Zusammenlegen erfolgen, je nachdem ob alle Schichtelemente von den Kanälen durchdrungen sein sollen oder nur einzelne Schichtelemente. Erfolgt das Einbringen der Kanäle nach dem Zusammenlegen der Schichtelemente, durchdringen die Kanäle also alle Schichtelemente des Schichtenaufbaus, so können die Kanäle vor oder nach dem Vernetzen und Aushärten der jeweiligen Kunstharzmatrix eingebracht werden.

Vorzugsweise erfolgt das Einbringen der Kanäle durch Nadeln des jeweiligen Schichtelements. Auf diese Weise ist eine schnelle, maschinelle Bearbeitung möglich.

Eine besonders bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bei der Herstellung von Fahrzeugkomponenten, in denen ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Sandwich-Bauteil als kinetische Energie aufnehmendes Crashelement des Fahrzeugs verwendet wird. Diese Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und die damit verbundene Verwendung eines solchen Sandwich-Bauteils in der erfindungsgemäßen Fahrzeugkomponente kombinieren den Vorteil des Fahrzeug-Leichtbaus mit einer hochwirksamen Crash-Sicherheit.

Vorzugsweise erfolgt das Einbringen der Kanäle durch Nadeln des betreffenden Schichtelements.

Von besonderem Vorteil ist es auch, wenn die Schichten des Schichtenaufbaus durch Einbringen und Fixieren von Zugkraft- Übertragungselementen quer zu den einzelnen Schichten mechanisch miteinander verbunden werden. Hierdurch wird der bereits beschriebene verstärkte mechanische Zusammenhalt der einzelnen Schichten erzielt.

Das Einbringen und Fixieren der Zugkraft-Übertragungselemente in den Schichtenaufbau quer zu den einzelnen Schichten erfolgt unmittelbar nach dem Aufeinanderlegen der einzelnen Schichtelemente, also bevor der Schichtenaufbau zu einem harten und festen Sandwich-Material weiterverarbeitet wird. Als Faserhalbzeuge für die Deckschichten kommen beispielsweise Gewebe, Gelege oder Fasermatten in Betracht, aber auch das Aufspritzen von Fasern ist nicht ausgeschlossen. Bevorzugt werden Faserhalbzeuge wie Prepregs oder Rovings zur Bildung der Deckschichten eingesetzt.

Bevorzugt wird eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der der Schritt des Einbringens von Zugkraft-Übertragungselementen durch Vernähen der Schichten des Schichtenaufbaus oder durch Tuften der Schichten des Schichtenaufbaus erfolgt, wobei im Falle des Tuftens die entstehenden Schlingen in einem nachfolgenden Schritt mit der Kunstharzmatrix des zugeordneten Deckschichtelements verklebt oder in diese eingebunden werden. Ein Vernähen kann mit herkömmlichen Industrienähmaschinen oder Nährobotern durchgeführt werden. Auch das Vertuften kann mittels herkömmlicher Maschinen aus der Textilverarbeitung durchgeführt werden. Die beim Tuften entstehenden Schlingen werden in einem nachfolgenden Schritt mit der Kunstharzmatrix des zugeordneten Deckschichtelements verklebt oder in diese eingebunden. Dadurch wird auch die Schiingenseite des getufteten Materials fest mit der dortigen Deckschicht verbunden, indem die Schlingen in die Kunstharzmatrix eingebunden beziehungsweise mit dieser verklebt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schritt des Vernetzens und Aushärtens der jeweiligen Kunstharzmatrix der Deckschichten erst nach dem Schritt des Einbringens der Zugkraft-Übertragungselemente in den Schichtenaufbau erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass die Zugkraft- Übertragungselemente noch in die weichen und nicht ausgehärteten Deckschichtelemente eingebracht werden können, so dass dafür nur geringe Kräfte aufgebracht werden müssen. Beim Vernähen oder Tuften bringt das den Vorteil mit sich, dass herkömmliche Industrienähmaschinen aus der Textilverarbeitung für diese Verfahrensschritte eingesetzt werden können. Weiterhin wird durch diese Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht, dass die Zugkraft-Übertragungselemente, beispielsweise Drähte oder Fäden, fest mit der Kunstharzmatrix der Deckschichten verbunden werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines teilweise geschnittenen erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils;

Fig. 2 eine der Darstellung in Fig. 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines teilweise geschnittenen erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils mit vernähten Schichten mit ausschnittsweise vergrößerter Darstellung und

Fig. 4 eine der Darstellung in Fig. 3 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils mit getufteten Schichten.

DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Sandwich-Bauteil 1 mit einem Schichtenaufbau 10 aus zwei faserverstärkten und eine Kunstharzmatrix aufweisenden Deckschichtelementen, einem ersten Deckschichtelement 12 und einem zweiten Deckschichtelement 16, zwischen denen sich ein aus Hartschaummaterial oder Weichholz (zum Beispiel Balsaholz) bestehendes Kernschichtelement 14 befindet. Die Deckschichtelemente 12, 16 bestehen beispielsweise aus einem Kohlefaser-Kunstharz-Verbundmaterial und werden bevorzugterweise als Faserhalbzeuge, zum Beispiel als mit Matrixwerkstoff (Kunstharz) vorimprägnierte Fasermatten, auf das Kernschichtenelement 14 aufgebracht. Die Konsistenz dieser auch als "Prepregs" bezeichneten vorimprägnierten Fasermatten ist leicht klebrig, so dass die Deckschichtelemente 12, 16 an den voneinander abgewandten Seiten 14A, 14B des Kernschichtelements 14 haften.

Dieser Schichtenaufbau 10 aus dem ersten Deckschichtelement 12, dem Kernschichtelement 14 und dem zweiten Deckschichtelement 16 weist eine Vielzahl von Kanäle 2 bildenden Durchgangslöchern 20, 22 auf. Diese Durchgangslöcher 20, 22 durchdringen das erste Deckschichtelement 12, das Kernschichtelement 14 und das zweite Deckschichtelement 16 und münden einerseits in die Außenfläche 12' des ersten Deckschichtelements 12 und andererseits in die Außenfläche 16' des zweiten Deckschichtelements.

In Fig. 1 ist zu erkennen, dass die Durchgangslöcher 20 in einem ersten Bereich A des Sandwich-Bauteils 1 in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind. Auch in einem zweiten Bereich B des Sandwich-Bauteils 1 weisen die Durchgangslöcher 22 einen gleichen Abstand zueinander auf, wobei dieser Abstand jedoch größer ist als der Abstand zwischen den Durchgangslöchern 20 im Bereich A. Diese Verteilung der Durchgangslöcher 20, 22 bewirkt, dass die Fragmentierung im Bereich A mit dem kleineren Lochabstand schneller und wirksamer, also energieverzehrender, stattfindet als im Bereich B mit dem größeren Lochabstand. Dies zeigt, dass durch die Wahl des Lochabstandes das Fragmentierungsverhalten beeinflusst werden kann.

Bei der in Fig. 2 dargestellten alternativen Ausführungsform sind die als Durchgangslöcher 20' ausgebildeten Kanäle 2' nur im Kernschichtelement 15 vorgesehen. Die beiden Deckschichtelemente 13, 17 sind geschlossen ausgebildet und decken die Durchgangslöcher 20' auf beiden voneinander abgewandten Seiten 15A, 15B des Kernschichtelements 15 ab und verschließen diese. Die verbesserte Fragmentierungswirkung ist bei dieser Ausführungsform auf das Kernschichtelement 15 beschränkt. Die geschlossenen Deckschichtelemente 13, 17 verhindern dabei ein Eintreten von Feuchtigkeit und Fremdkörpern in die Durchgangslöcher 20'. Daher kann dieser Ausführungsform beispielsweise für Bodenplatten von Fahrzeugen eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteile und Sandwich-Halbzeuge können zusätzlich den Schichtenaufbau 10' quer durchdringende Zugkraft- Übertragungselemente aufweisen, die Zugkräfte zwischen den beiden Deckschichtelementen 13, 17 übertragen können, wie dies in der parallelen Patentanmeldung des Anmelders (Aktenzeichen 102015204425.4) beschrieben ist.

Die Erfindung ist nicht auf den gezeigten Schichtenaufbau beschränkt. So können an Stelle des einen Kernschichtelements auch mehrere Kernschichtelemente vorgesehen sein, zwischen denen jeweils ein Zwischenschichtelement angeordnet ist, welches vorzugsweise den Deckschichtelementen entspricht. Die Zugkraft-Übertragungselemente erstrecken sich dann ebenfalls durch den gesamten Schichtenaufbau. Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Sandwich-Bauteil 101 mit einem Schichtenaufbau 1 10 aus zwei faserverstärkten und eine Kunstharzmatrix aufweisenden Deckschichtelementen, einem ersten Deckschichtelement 1 12 und einem zweiten Deckschichtelement 1 16, zwischen denen sich ein aus Hartschaummaterial oder Weichholz (zum Beispiel Balsaholz) bestehendes Kernschichtelement 1 14 befindet. Die Deckschichtelemente 1 12, 1 16 bestehen beispielsweise aus einem Kohlefaser-Kunstharz-Verbundmaterial und werden bevorzugterweise als Faserhalbzeuge, zum Beispiel als mit Matrixwerkstoff (Kunstharz) vorimprägnierte Fasermatten, auf das Kernschichtenelement 1 14 aufgebracht. Die Konsistenz dieser auch als "Prepregs" bezeichneten vorimprägnierten Fasermatten ist leicht klebrig, so dass die Deckschichtelemente 1 12, 1 16 an den voneinander abgewandten Seiten 1 14A, 1 14B des Kernschichtelements 1 14 haften.

Dieser bereits eine Sandwich-Konstruktion bildende Schichtenaufbau 1 10 aus dem ersten Deckschichtelement 1 12, dem Kernschichtelement 1 14 und dem zweiten Deckschichtelement 1 16 wird durch Nähen oder Tuften mit einer herkömmlichen Industrienähmaschine in einer Richtung quer zur Längsausdehnung, also beispielsweise senkrecht zur in Fig. 3 erkennbaren oberen Außenfläche 1 12' des ersten Deckschichtelements 1 12, zusammengefügt. Dabei werden mittels der Nähmaschine und einer daran befestigten Nähnadel beziehungsweise einer entsprechend aufgebauten Tuftmaschine und der daran befestigten Nadel Fäden oder Drähte entweder durch vorhandene, als Sollbruchstellen vorgesehene Durchgangslöcher hindurchgeführt oder mittels der Nadel werden Fadenführungslöcher 121 quer durch den Schichtenaufbau 1 10 hindurchgestoßen und entsprechende Fäden durch die Fadenführungslöcher 121 hindurchgeschoben. In diesem Fall bilden die in den Sandwichaufbau eingebrachten Fadenführungslöcher die Sollbruchstellen für die jeweilige Schicht des Sandwich-Bauteils. Auf der Oberseite des Schichtenaufbaus, also auf der in Fig. 3 sichtbaren Außenfläche 1 12' des ersten Deckschichtelements 1 12, bildet der Faden 120 ein herkömmliches Nahtmuster. Bei einem vernähten Schichtenaufbau 1 10 ist ein entsprechendes Nahtmuster auch auf der Unterseite, also auf der in Fig. 1 nicht sichtbaren Außenfläche 1 16' des zweiten Deckschichtelements 1 16, ausgebildet.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts aus einem gegenüber der Darstellung in Fig. 3 umgedrehten Schichtenaufbau 1 10 eines erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils 101 , wobei in Fig. 4 die Außenfläche 1 16' des zweiten Deckschichtelements 1 16 sichtbar ist.

Die in Fig. 4 gezeigte Variante des erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils 101 ist nicht vernäht, sondern getuftet, wobei der Faden 120 auf der hier sichtbaren Außenfläche 1 16' des zweiten Deckschichtelements 1 16 Schlingen 122 ausbildet.

Der Aufbau eines derart vernähten oder getufteten Sandwich-Bauteils 101 ist in der vergrößerten Darstellung der Fig. 3 im Detail zu sehen.

Nachdem der Schichtenaufbau 1 10, wie vorstehend beschrieben, vernäht oder getuftet worden ist, erfolgt eine Weiterbehandlung des Schichtenaufbaus 1 10, bei welcher, beispielsweise durch thermische Einwirkung, die Kunstharzmatrix der jeweiligen Deckschichtelemente 1 12, 1 16 vernetzt wird und dabei aushärtet. Bei Bedarf kann davor noch ein Schritt der Formgebung vorgesehen sein, bei welchem das beispielsweise plattenförmige Sandwich-Halbzeug in eine gewünschte Form gebracht wird, die es dann als Sandwich-Bauteil nach dem Vernetzen und Aushärten der Deckschichtelemente 1 12, 1 16 beibehält. Im fertigen Sandwich-Bauteil 101 , wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, sind die Deckschichtelemente 1 12, 1 16 und das Kernschichtelement 1 14 durch die Fäden 120, die den Schichtenaufbau 1 10 quer durchdringende Zugkraft-Übertragungselemente 102 bilden, miteinander verbunden. Da der Faden 120 nach dem Vernetzen der jeweiligen Kunstharzmatrix der Deckschichtelemente 1 12, 1 16 mit den Deckschichtelementen 1 12, 1 16 verklebt ist, bildet der Faden 120 im Bereich eines jeden Fadenführungslochs 121 jeweils einen Fadenabschnitt 120' als Zugkraft-Übertragungselement 102 aus, welches zwischen den beiden Deckschichtelementen 1 12, 1 16 Zugkräfte übertragen kann.

Wird ein erfindungsgemäßes Sandwich-Bauteil 101 oder Sandwich-Halbzeug beispielsweise mit einem in Fig. 3 als Pfahl P dargestellten Hindernis in Richtung des Pfeils F derart kollidieren, dass die durch den Pfeil F symbolisierten Kollisionskräfte von der Seite, also quer zum Schichtenaufbau 1 10, auf das Sandwich-Bauteil 101 einwirken, so werden bei dieser Kollision entstehende Querkräfte im Schichtenaufbau 1 10, die im gezeigten Beispiel der Fig. 3 nach oben und unten in Richtung der Kraftpfeile F1 und F2 wirken, durch die sich im jeweiligen Fadenführungskanal befindlichen Abschnitte 120' der Fadens 120 zwischen den Deckschichtelementen 1 12, 1 16 abgestützt. Ein Ablösen der Deckschichtelemente 1 12, 1 16 vom Kernschichtelement 1 14 wird dadurch verhindert und die Kollision führt zu einer wirksamen Fragmentierung der Deckschichtelemente 1 12, 1 16 und des Kernschichtelements 1 14 im Bereich der unmittelbaren Kollision des Sandwich-Bauteils 101 mit dem Pfahl P bereits beim Auftreffen des Pfahls P auf das Sandwich-Bauteil 101 .

Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.

Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.