DE102011009208A1

DE102011009208A1 - Röhrenförmiges Produkt mit ballistischem Schutz

Info

Publication number: DE102011009208A1
Application number: DE102011009208A
Authority: DE
Inventors: Jan Falck-Schmidt
Original assignee: Falck Schmidt Defence Systems AS
Current assignee: DRS Sustainment Systems Inc
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2013-06-27
Also published as: GB2481271B; FR2968756A1; US20120210860A1; FI130072B; GB201101448D0; FR2968756B1; ES2528326A2; AU2011200598B2; GB2481271A; DK201070022A; FI20110019L; AU2011200598A1; IL210831A0; DK179470B1; ES2528326B1; SE1100050A1; CA2727776A1; FI20110019A0; ES2528326R1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Faserverbundprodukt mit eingebettetem ballistischem Schutz mit mindestens einer Schicht von verstärkten Fasern, die durch Faserfadenwicklung angeordnet werden und ein röhrenförmiges Faserverbundprodukt bilden. Ein solches röhrenförmiges Faserverbundprodukt ist typischerweise kreisrund röhrenförmig, es kann jedoch auch oval oder sogar eckig sein. Gleichzeitig ist so ein Faserverbundprodukt im wesentlichen geeignet zur Verwendung in verschiedenen Konstruktionen, bei denen es wünschenswert ist Panzerungselemente einzubauen, einschließlich der Karosserien von Fahrzeugen, z. B. Militärfahrzeuge. Im Zusammenhang mit der Herstellung von Militärfahrzeugen werden Versuche unternommen das Gewicht der Fahrzeuge im Vergleich zur Lastkapazität der Fahrzeuge zu reduzieren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundproduktes mit eingebettetem ballistischem Schutz, wobei der ballistische Schutz im wesentlichen zwischen mindestens zwei Schichten von verstärkten Fasern eingebettet ist, wobei diese Fasern mit einem Klebematerial verfestigt werden. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Faserverbundprodukt mit eingebettetem ballistischem Schutz, das mit dem besagten Verfahren hergestellt wurde, und auf die Verwendung eines solchen Faserverbundproduktes.
Hintergrund der Erfindung
Eine Anzahl von verschiedenen Produkten und Verfahren ist bekannt, bei denen ballistischer Schutz in Form eines keramischen Materials in z. B. Faserverbundprodukte eingebettet wird. Solche Faserverbundprodukte werden typischerweise und als ein Beispiel in Verbindung mit Personenpanzern und Fahrzeugen verwendet, wobei in Abhängigkeit von der Dicke und Struktur der Panzerung ein gewisser Schutz gegen Schüsse aus Kleinfeuerwaffen, Gewehren und Raketen gegeben ist. Ein ähnlicher Schutz wurde zeitweise durch den Einsatz von Stahlplatten mit einer ausreichenden Dicke erreicht. Der Nachteil einer Stahlpanzerung ist jedoch, daß sie schwer ist, was negative Auswirkungen auf die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs haben kann und darüber hinaus den Transport des Fahrzeugs schwierig macht. Daher ist es wünschenswert, eine weniger schwere Form der Panzerung zu verwenden.
Solche Faserverbundprodukte mit ballistischem Schutz werden typischerweise gefertigt durch die Verwendung bekannter Verbundgußtechniken und unter Verwendung von beispielsweise Karbonfasern oder Glasfasern, die mit einem Bindematerial beschichtet sind wie typischerweise Polyester, Epoxidharz, Vinylester oder einem anderen passenden Polymer. Für einige Bindematerialien kann die Härtung des Produktes ohne Erhitzung stattfinden, während andere Produkte eine Temperaturerhöhung in einem Ofen oder einem Reaktionsbehälter erfordern.
Eine Panzerung gemäß bekannter Verfahren ist besonders geeignet für ebene Oberflächen, da das verwendete Keramikmaterial eben ist. Aus der US 6,408,733 B1 sind Verbundprodukte bekannt die eine komplexere Form haben, wobei ballistischer Schutz in Form eines keramischen Materials eingebettet ist, wobei jedes keramische Material durch Guß hergestellt wird, insbesondere an den effektiven Ort im Verbundprodukt. Offensichtlich ist dies ein teurer Prozeß, da ein erheblicher Aufwand benötigt wird, während der Herstellung des Keramikprodukts und weiter bei der Anordnung der verschiedenen und spezialisierten Keramikmaterialien exakt am richtigen Ort in der Konstruktion.
Zu guter Letzt sind auch Faserverbundprodukte bekannt, die einen ballistischen Schutz aufweisen, die ausschließlich aus verschiedenen Fasermaterialien einschließlich Karbonfasern, Glasfasern und Aramidfasern hergestellt sind. Eine solche Lösung ist aus der WO 2008/128708 A1 bekannt, in der ein Verfahren für die Herstellung eines Helms mit ballistischem Schutz beschrieben ist.
Keines der beschriebenen Verfahren und Produkte ist geeignet für die Verwendung in einem röhrenförmigen Produkt und um dem Wunsch zu entsprechen, einen ausreichenden ballistischen Schutz und Widerstandseffizienz an den Produkten zu erreichen; z. B. an Produkten, die ein Teil eines Fahrzeuges darstellen, ist es nötig ein für diesen Zweck geeignetes Produkt und ein Herstellungsverfahren für dieses Produkt zu haben.
Ziel der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Produkt und ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundproduktes anzugeben, wobei ein geeigneter ballistischer Schutz eines röhrenförmigen Produktes erreicht wird, wobei das röhrenförmige Produkt hauptsächlich dafür geeignet ist, maschinell hergestellt zu werden und wobei nachfolgende Verarbeitung möglich ist, und vorzugsweise zum Zusammenbau mit anderen Produkten in einer größeren Konstruktion.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit einem wie in der Einleitung genannten Verfahren erreicht, wobei die Herstellung eines Faserverbundproduktes mit eingebettetem ballistischem Schutz gemäß der Erfindung mindestens eine Schicht von verstärkten Fasern einschließt, die mit einer Faserfadenwicklung angeordnet wird und ein röhrenförmiges Faserverbundprodukt bildet. Ein solches röhrenförmiges Faserverbundprodukt ist typischerweise kreisförmig röhrenförmig; aber es kann genauso oval oder sogar eckig sein. Es gibt jedoch spezifische Vorteile, wenn ein Faserverbundprodukt ohne Kanten verwendet wird, da die einzelnen Fasern auf diese Art und Weise besser verwendet werden, da das Fehlen von Kanten kein mehr oder weniger scharfes Biegen der Fasern erfordert. Daher ist es möglich, eine sehr starke und robuste Konstruktion zu erhalten, wobei zur selben Zeit die ballistische Sicherung wegen des eingebetteten Schutzes erreicht wird.
Gleichzeitig ist ein solches Faserverbundprodukt im wesentlichen geeignet zur Verwendung in verschiedenen Konstruktionen, wo es gewünscht ist, gepanzerte Elemente einzubauen, einschließlich der Karosserie von Fahrzeugen wie z. B. Militärfahrzeugen. In Verbindung mit der Herstellung von Militärfahrzeugen werden Versuche unternommen, das Gewicht der Fahrzeuge im Vergleich zu deren Lastkapazität zu reduzieren. Ein geringes Gewicht ist wünschenswert bzw. notwendig um die Fahrzeuge über die Luft zu transportieren. Gleichzeitig ist eine gute Panzerung notwendig. Konventionelle gepanzerte Fahrzeuge, einschließlich Kraftfahrzeuge, werden hautpsächlich aus gepanzertem Stahl gebaut zum Schutz und für die Frachttragekapazität, was jedoch zu einem hohen Nettogewicht und einer eingeschränkten Mobilität führt. Auf diese Weise bestehen große Vorteile bei der Verwendung von Faserverbundwerkstoffen in Verbindung mit solchen Fahrzeugen. Nicht nur um ebene Blenden an beispielsweise einem leicht gepanzerten Fahrzeug mit leichten Faserverbundprodukten herzustellen, sondern nun auch die röhrenförmigen Teile mit gleichzeitig einem optimalen ballistischen Schutz wird eine verbesserte Sicherheit und ein noch geringeres Gesamtgewicht des Fahrzeugs erreicht.
Ein Faserverbundprodukt mit eingebettetem Schutz gemäß der Erfindung kann vorteilhafterweise derartig verwendet werden, daß das röhrenförmige Faserverbundprodukt einen Turm eines Turmelementes eines Fahrzeuges bildet, vorzugsweise ein Turm, der mit Mitteln zum Anheben und Absenken des Turms angeordnet ist, wobei auf dem Turm eine Waffe, Sensoren oder andere Überwachungsausrüstung und/oder Verteidigungsgerät befestigt ist. Ein solcher Turm ist unabhängig davon, welche Geräte befestigt sind, ein exponierter Teil der Konstruktion, die ein möglicher Gegner zu treffen oder zu neutralisieren versuchen könnte. Um eine gute und verlässliche Funktion des Turms und einen guten Schutz der Geräte zu gewährleisten, z. B. elektrische oder elektronische Geräte die innerhalb des Turmelementes montiert sind, ist es wichtig, daß der Turm derartig hergestellt ist, daß er in einem gewissen Umfang Angriffe anderer Angriffsmittel widerstehen kann.
Bei einer anderen Verwendung eines Faserverbundproduktes mit eingebettetem Schutz gemäß der Erfindung wird das röhrenförmige Faserverbundprodukt wenigstens als ein Teil eines Mastes verwendet, vorzugsweise ein Mast eines Fahrzeuges, wobei der Mast ein ausfahrbarer teleskopischer Mast ist, der eine Anzahl von Mastabschnitten umfaßt, wobei wenigstens ein Abschnitt des Mastes des Teils des Mastes, der sichtbar ist, wenn der Mast ausgefahren ist, vollständig oder zum Teil mit eingebettetem ballistischem Schutz ausgestattet ist. Annäherungsweise macht es keinen großen Unterschied, ob es sich um einen Mast oder einen Turm eines Fahrzeugs handelt, aber ein Mast soll in dieser Situation auch als eine Einheit aufgefaßt werden, die nicht an einem Fahrzeug montiert ist. Ein Mast umfassend ein Faserverbundprodukt mit einem ballistischen Schutz gemäß der Erfindung kann für verschiedene und spezifizierte Zwecke eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Faserverbundproduktes gemäß der Erfindung umfaßt das Verfahren mindestens die folgenden Schritte: Anordnen einer ersten Schicht von verstärkten Fasern, Anordnen von wenigstens einer Schicht eines ballistischen Schutzes, der vorzugsweise aus einem keramischen Material besteht und Anordnen wenigstens einer zweiten Schicht von verstärkten Fasern. Mit diesem Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundproduktes wird eine Flexibilität erreicht, daß die erste Schicht von verstärkten Fasern einen ersten Satz von Materialeigenschaften besitzt, da die Fasern Karbonfasern sein können, die die erforderliche Steifheit und Stärke in dem Faserverbundprodukt bereitstellen können, während die andere Schicht von verstärkten Fasern dieselben oder andere Materialeigenschaften haben kann, z. B. Glasfasern, da solche Fasern ausreichen mögen oder sogar besser gewährleisten können, daß die Schicht oder die Schichten des ballistischen Schutzes am richtigen Ort befestigt werden.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundproduktes gemäß der Erfindung mag verschiedene Ausführungsformen umfassen und das röhrenförmige Faserverbundprodukt kann hergestellt sein mit einer ersten Schicht von verstärkten Fasern, wobei die erste Schicht hergestellt wird durch ein Einlegen von Fasern, die in Matten angeordnet sind, oder durch eine andere Schicht, die hergestellt ist durch eine Faserfadenwicklung.
Es ist jedoch genauso möglich ein röhrenförmiges Faserverbundprodukt herzustellen mit einer ersten internen Schicht von verstärkten Fasern, wobei die besagte Schicht hergestellt wird durch eine Faserfadenwicklung und mit einer zweiten Schicht die hergestellt wird durch Einlegen von Fasern, die in Matten angeordnet sind.
Schließlich ist es auch möglich, daß das röhrenförmige Faserverbundprodukt hergestellt wird mit einer ersten internen Schicht von verstärkten Fasern und mit einer zweiten Schicht von verstärkten Fasern, wobei mindestens beide Schichten hergestellt werden durch eine Faserfadenwicklung.
In diesem Zusammenhang soll der Begriff Matten auch verstanden werden als ein Gewebe von Fasern, wobei die Fasern z. B. innerhalb dieser Matten als ein Vorgespinst angeordnet sind, das sich hauptsächlich in eine oder in viele Richtungen ausdehnt, wobei diese Richtungen in unterschiedlichen Winkeln zueinander stehen können und wobei die besagten Matten gewebte oder abgesteppte Matten sein können oder sogar kurze oder lange Fasern umfassen, die zufällig zueinander orientiert sind. Solche Matten können eine Breite haben, die im wesentlichen der Länge des Produktes entspricht, es kann sich aber auch um schmale Matten in Form eines Bandes handeln, das beispielsweise eine Breite von 10 bis 200 mm hat, aber bevorzugterweise eine Breite von 50 bis 100 mm, wobei das Band auf das Faserverbundprodukt gewunden wird unter Verwendung einer Technik die mit Faserfadenwicklung vergleichbar ist mit dem Unterschied, daß innerhalb der Matten ein gegebener Anteil von Fasern nicht in der Längsrichtung des Bandes/Vorgespinstes orientiert ist. Der Begriff Faserfadenwicklung muß in diesem Zusammenhang betrachtet werden als ein Prozeß, bei dem Vorgespinste von Fasern und/oder gewebte oder abgesteppte enge Bänder von Fasern in einem definierten Muster um eine Spindel gewunden werden, wobei es möglich ist ein Faserprodukt herzustellen, bei dem die Fasern in einem definierten Winkel zur Rotationsachse des Produktes angeordnet sind.
Die Wahl des Fasermaterials sowie das Fasermaterial in Form von Vorgespinsten, Matten oder Bändern wird nach Bedarf hergestellt und es kann kombiniert werden, um optimale Stärke, Steifheit und ballistischen Schutz zu erreichen. Daher gibt es Vorteile bei der Anwendung von Materialien in der Form von Matten, z. B. in der Form eines Bandes, da diese aufgrund der zufälligen Faserrichtungen einen signifikant kleineren Effekt auf die Konstruktion haben für den Fall, daß ein Einschuß den ballistischen Schutz durchdringt. Dadurch entsteht nur wenig Schaden, da das Ausgangsloch aufgrund der zufälligen eng gewebten Faserrichtungen sich nicht als ein Riß in der Konstruktion ausbreitet, sondern ein begrenzter Schaden bleibt, wodurch die Funktion der Konstrutkion nicht notwendigerweise signifikant gestört wird. Zur selben Zeit gibt es bestimmte andere Vorteile der Anwendung von z. B. Faservorgespinsten, und diese Vorteile können gemäß der Erfindung kombiniert werden mit den Vorteilen anderer Fasertypen oder Fasermaterialien.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Faserverbundproduktes gemäß der Erfindung umfaßt das Verfahren Schritte, bei denen eine oder mehrere Schichten von verstärkten Fasern behandelt werden, bevor oder nachdem eine oder mehrere Schichten von ballistischem Schutz angeordnet werden. Dadurch ist es möglich, enge Toleranzen mit dem Faserverbundprodukt einzuhalten, da man mittels Behandlung z. B. eine gleichmäßige Materialdicke oder Oberflächenqualität sicherstellen kann. Wenn anfänglich Fasern auf eine Spindel aufgewickelt werden und diese Fasern mit einem geeigneten Bindemittel zusammengeführt werden, kann dieses Zwischenprodukt zur gewünschten Qualität aufbereitet werden und der ballistische Schutz kann mit Genauigkeit und daher hoher Qualität und Gleichförmigkeit errichtet werden. Nach der Errichtung des ballistischen Schutzes kann dieser auch behandelt werden, oder eine zweite Schicht von verstärkten Fasern kann direkt aufgetragen werden. Diese zweite Schicht kann einen Primär- oder Sekundärschutz des Faserverbundproduktes darstellen in Bezug auf die erste Schicht, da die Schicht als eine Versteifungs- oder Lasttrageschicht wirken kann; darüber hinaus kann sie auch einen eigentlichen ballistischen Schutzeffekt haben.
Die Erfindung betrifft, wie ursprünglich erwähnt, auch ein Faserverbundprodukt mit ballistischem Schutz, das mit einem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Das röhrenförmige Faserverbundprodukt gemäß der Erfindung kann vorzugsweise eine innere Schicht von vereinigten Fasern, eine oder mehrere Schichten eines ballistischen Schutzes, vorzugsweise in der Form eines keramischen Materials, und weiterhin mindestens eine weitere Schicht von zusammengeführten Fasern umfassen, wobei die Fasern vorzugsweise Glasfasern, Karbonfasern und/oder Aramidfasern sind. Diese besagten Fasern können in einer Schicht mit einer definierten Dicke zusammengeführt werden, und unterschiedliche Arten von Materialien können aufgetragen werden zum Anbringen des ballistischen Schutzes zur besagten Schicht von verstärkten zusammengeführten Fasern. Z. B. kann ein Vibrationsdämpfungsmaterial verwendet werden, wobei sichergestellt ist, daß ein getroffenes Subelement des ballistischen Schutzes keinen Schaden an benachbarten Subelementen erzeugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Faserverbundproduktes mit ballistischem Schutz gemäß der Erfindung kann das fertiggestellte und ausgehärtete Faserverbundprodukt mit behandelten Oberflächen und/oder Kanten erscheinen, wobei die behandelten Oberflächen und/oder Kanten dazu angepaßt sind, mit weiteren Strukturelementen zusammengebaut zu werden. Wie oben erwähnt, kann man sich auf ein röhrenförmiges Faserverbundprodukt beziehen, das als ein ausfahrbarer Turm für ein Militärfahrzeug verwendet werden kann. Typischerweise wird solch ein Turm mit einer Bandbreite von Installationen im Inneren errichtet, und um das Anheben und Absenken des Turms im Verhältnis zum Fahrzeug zu ermöglichen, ist es notwendig, daß die äußere Geometrie des Turms exakt an die Öffnung im Fahrzeug angepaßt wird, in der der Turm befestigt wird. Diese Möglichkeit, die innere als auch die äußere Geometrie als auch die Form der Kanten des Faserverbundproduktes anzupassen, ist sehr stark gegeben, da ein solches Faserverbundprodukt einfach und aufwandslos maschinell hergestellt als auch manuell bearbeitet werden kann, so daß die notwendige Geometrie erreicht wird.
In einer Ausführungsform eines Faserverbundproduktes mit ballistischem Schutz gemäß der Erfindung kann der ballistische Schutz aus einem keramischen Material bestehen, das eine Dicke, eine Breite und eine Länge aufweist, bei der wenigstens die Länge zweimal oder mehr größer ist als die Breite. Die Erfindung kann möglicherweise auch ausgeführt werden durch die Verwendung eines keramischen Materials, das mehr oder weniger quadratisch oder in einer anderen nicht verlängerten Form ist. Es können beispielsweise Materialien verwendet werden, die winklig sind, sowie Material, das eine konkave oder konvexe Seitenoberfläche hat und natürlich Kombinationen der vorgenannten Möglichkeiten.
In einer bevorzugten Ausführungsform eines Faserverbundproduktes mit ballistischem Schutz gemäß der Erfindung kann der ballistische Schutz eine oder mehrere Schichten eines Keramikreisig umfassen, wobei der Reisig angeordnet und vorzugsweise befestigt ist an einer ersten Schicht eines Faserverbundes, wobei der besagte Keramikreisig direkt oder indirekt und benachbart und möglicherweise Ende zu Ende mit versetzt angeordneten Verbindungen auf der ersten Schicht des Faserverbundes angeordnet ist. Ein solcher Keramikreisig oder Produkte können entlang oder quer über die Längsachse des Faserverbundproduktes angeordnet sein. Z. B. können die Keramikprodukte lange Stäbe mit einer Dicke und einer Breite von ungefähr 25 mm und einer Länge von bis zu 500 mm oder mehr umfassen, wobei die besagten Stöcke zwei entgegengesetzte und im wesentlichen parallele Oberflächen umfassen und mit zwei anderen Oberflächen, wobei die besagten Oberflächen so angewinkelt sind, daß ein Querschnitt des Keramikproduktes mit einem kegelstumpfförmigen Querschnitt erscheint. Wie erwähnt kann es Keramikreisig oder Produkte geben, die geformt sind, um primär in der Umfangsrichtung des röhrenförmigen Faserverbundproduktes als auch in der Längsrichtung des Produktes angeordnet zu werden. Um den ballistischen Schutz zu verbessern, kann ein Faserverbundprodukt mit eingebettetem ballistischem Schutz gemäß der Erfindung erreicht werden, so daß der ballistische Schutz zwei oder mehr Schichten eines Keramikmaterials umfaßt, wobei die individuellen Keramikmaterialien in den individuellen Schichten vorzugsweise mit einer Überlappung angeordnet werden in Bezug auf die Keramikmaterialien in der zweiten Schicht. Dadurch wird eine verbessere Sicherheit erreicht, da ein gegebenes lokales Gebiet an einem solchen Faserverbundprodukt sogar mehreren Schüssen widerstehen kann, bevor der ballistische Schutz in Form der Keramikprodukte durch die besagten Schüsse durchbrochen wird.
Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird die Erfindung weiter mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
1 einen Querschnitt durch ein Faserverbundprodukt mit ballistischem Schutz zeigt, das nur eine innere Schicht von verstärkten Fasern aufweist.
2 zeigt einen Querschnitt eines Faserverbundproduktes mit ballistischem Schutz.
3 zeigt einen Querschnitt eines Faserverbundproduktes mit zwei Schichten eines ballistischen Schutzes.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In 1 sind zwei unterschiedliche Querschnittsdarstellungen eines Faserverbundproduktes 1 mit ballistischem Schutz gezeigt. Ein Bild, das ein durchschnittenes Produkt 1 betrachtet von einem Ende zeigt, und ein Bild, das dasselbe durchschnittene Produkt 1 von der Seite betrachtet darstellt. Im Innersten des Faserverbundproduktes 1 ist eine erste Schicht 2 von verstärkten Fasern gezeigt. Diese Faserschicht 2 kann vorteilhaft durch Faserfadenwicklung gebildet werden, aber kann genauso hergestellt werden durch die Bereitstellung und Zusammenlegung von Fasermatten. Außen auf dieser Faserschicht ist eine Anzahl von keramischen Materialien 3 gezeigt, die den ballistischen Schutz bilden. Diese keramischen Materialien 3 bestehen aus bekannten Materialien für diesen Zweck. In dieser Variante der Erfindung ist eine Anzahl von keramischen Materialien 3 Seite an Seite in Längsrichtung des Faserverbundproduktes 1 angeordnet, da die Figur ein Faserverbundprodukt 1 zeigt, welches rotationssymmetrisch um die Längsachse 4 ist. Diese keramischen Materialien können auf der Faserschicht 2 befestigt werden durch die Verwendung verschiedener nicht weiter spezifizierter Arten von Klebestoff oder Leim. Wie in 1 gezeigt, sind die keramischen Materialien dicht Seite an Seite angeordnet, um die nötige Abstützung und Stabilität in der Konstruktion herzustellen.
Die keramischen Materialien 3 sind hier mit zwei parallelen Oberflächen gezeigt – eine Oberfläche, die die Faserschicht 2 beschichtet und eine zweite Oberfläche, die von der ersten Faserschicht 2 abgewandt ist. Die verbleibenden zwei Seiten werden mit einer Schmiege versehen, die dem Teil an der Peripherie der Faserschicht 2 entspricht, auf der das Produkt 3 aufsetzt. Dadurch ist es möglich, eine ausreichende und gute Toleranz zwischen den einzelnen Keramikmaterialien 3 zu erhalten. Um eine optimale Toleranz zu erhalten, kann es notwendig sein, die äußere Oberfläche der Faserschicht 2 derart zu behandeln, daß der Durchmesser exakt der Schmiege entspricht, welche auf der Seite angebracht ist, die an den keramischen Materialien anliegt. In der gezeigten Variante der keramischen Materialien 3, sind diese in voller Länge; sie können jedoch natürlich auch in einigen Konstruktionen vorteilhaft kürzer sein und mit einer Stoßverbindung in der Längsrichtung, so daß zwei oder mehr keramische Materialien in einer Reihe angeordnet sind.
In 2 ist ein Faserverbundprodukt 1 wie in 1 dargestellt, jedoch mit einer zweiten Faserschicht 5, die an der Außenseite der Schicht von Keramikmaterialien 3 angeordnet ist. Bevor diese Faserschicht 5 angeordnet wird, kann eine Behandlung der äußeren Oberfläche der benachbarten keramischen Materialien 3 durchgeführt werden, so daß ein stärker kreisförmiges Produkt erhalten wird, da ansonsten die Oberfläche wie ein Polygon erschein. Wenn die zweite Faserschicht 5 geformt und zusammengelegt wird, kann auch diese Faserschicht als auch die Enden des Faserverbundproduktes behandelt und an die bestehenden Bedürfnisse und Wünsche angepaßt werden.
Zu guter Letzt ist in 3 eine Variante eines Faserverbundproduktes 1 mit ballistischem Schutz gezeigt, wobei eine weitere Schicht eines keramischen Materials 6 angeordnet ist. Diese keramischen Materialien werden hier als Materialien dargestellt, die quer zu den vorher erwähnten keramischen Materialien 3 angeordnet werden. In der gezeigten Variante wird Bezug genommen auf keramische Materialien 6, die einen rechteckigen Querschnitt haben und eine Krümmung, die dem äußeren Durchmesser der ersten Schicht von Keramikmaterialien 3 entsprechen. In einer solchen Variante kann die erste Schicht von Keramikmaterialien derartig behandelt werden, daß die Krümmung der ersten Schicht und der zweiten Schicht exakt zueinander passen. Alternativ kann eine Zwischenschicht bereitgestellt werden zwischen den beiden Schichten, welche die Überlappungsungenauigkeiten ausgleicht. Außerhalb der zweiten Schicht von Keramikmaterialien 6 wird eine zweite verstärkte Faserschicht 5 bereitgestellt. Siehe hierzu auch 2.
Die Fasern in der ersten Schicht 2 und in der zweiten Schicht 5 können gleichartig sein, es können jedoch auch unterschiedliche Fasertypen gebraucht werden und Fasern, die in einem Vorgespinst angeordnet sind, in unerschiedlichen Arten von Matten in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften im Hinblick auf den ballistischen Schutz und im Hinblick auf die Steifheit und Stärke in der Konstruktion für diesen Zweck.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6408733 B1 [0004]
WO 2008/128708 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundproduktes mit eingebettetem ballistischem Schutz, wobei der ballistische Schutz im wesentlichen eingebettet wird zwischen mindestens zwei Schichten von verstärkten Fasern, wobei diese Fasern mittels eines Klebematerials zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht der verstärkten Fasern mit Faserfadenwicklung angeordnet wird und ein röhrenförmiges Faserverbundprodukt bildet.
Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundproduktes gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfaßt: Anordnen einer ersten Schicht von verstärkten Fasern, Anordnen wenigstens einer Schicht eines ballistischen Schutzes, die vorzugsweise aus keramischem Material besteht, und Anordnen wenigstens einer zweiten Schicht von verstärkten Fasern.
Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundproduktes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Faserverbundprodukt mit einer ersten inneren Schicht von verstärkten Fasern hergestellt wird, wobei diese erste Schicht hergestellt wird durch die Bereitstellung von in Matten angeordneten Fasern und mit einer zweiten Schicht, welche durch Faserfadenwicklung hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundproduktes nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Faserverbundprodukt mit mindestens einer ersten inneren Schicht von verstärkten Fasern hergestellt wird, wobei die Schicht hergestellt wird durch Faserfadenwicklung und mit einer zweiten Schicht, welche hergestellt wird durch die Bereitstellung von in Matten angeordneten Fasern.
Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundproduktes nach den Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Faserverbundprodukt mit einer ersten inneren Schicht von verstärkten Fasern hergestellt wird und mit einer zweiten Schicht von verstärkten Fasern, wobei mindestens beide Schichten durch Faserfadenwicklung hergestellt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundproduktes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiterhin Schritte umfaßt, bei denen eine oder mehrere Schichten von verstärkten Fasern behandelt werden, bevor oder nachdem eine oder mehrere Schichten des ballistischen Schutzes angeordnet werden oder wurden.
Faserverbundprodukt mit eingebettetem ballistischem Schutz, das mit einem der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Faserverbundprodukt eine innere Schicht von zusammengefaßten Fasern umfaßt, eine oder mehrere Schichten eines ballistischen Schutzes, vorzugsweise in der Form eines keramischen Materials, und weiterhin wenigstens eine weitere Schicht von zusammengefaßten Fasern umfaßt, wobei die Fasern vorzugsweise Glasfasern, Karbonfasern und/oder Aramidfasern sind.
Faserverbundprodukt mit eingebettetem ballistischem Schutz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß fertiggestellte und ausgehärtete Faserverbundprodukte mit behandelten Oberflächen und/oder Kanten erscheinen, wobei diese behandelten Oberflächen und/oder Kanten zum Zusammenbau mit anderen Strukturelementen angepaßt sind.
Faserverbundprodukt mit eingebettetem ballistischem Schutz nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ballistische Schutz aus keramischen Materialien besteht, die eine Dicke, eine Breite und eine Länge aufweisen, wobei mindestens die Länge zweimal oder mehr größer ist als die Breite.
Faserverbundprodukt mit eingebettetem ballistischem Schutz gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ballistische Schutz eine oder mehrere Schichten von keramischen Stäben aufweist, wobei die Stäbe angeordnet und vorzugsweise befestigt werden auf einer ersten Schicht eines Faserverbundes, wobei die keramischen Stäbe direkt oder indirekt und benachbart und möglicherweise Ende zu Ende mit versetzt angeordneten Verbindungen der ersten Schicht des Faserverbundes angeordnet werden.
Faserverbundprodukt mit eingebettetem ballistischem Schutz gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ballistische Schutz zwei oder mehr Schichten eines keramischen Materials umfaßt, wobei die einzelnen keramischen Materialien in den einzelnen Schichten vorzugsweise so angeordnet sind, daß sie sich in Bezug auf die keramischen Materialien in der zweiten Schicht überlappen.
Verwendung eines Faserverbundproduktes mit eingebettetem Schutz gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Faserverbundprodukt verwendet wird als ein Turm auf einem Fahrzeug, vorzugsweise als ein Turm, der mit Mitteln zum Anheben und Absenken des Turmes angeordnet ist, wobei auf dem Turm eine Waffe, Sensoren oder anderes Überwachungsgerät und/oder Verteidigungsgerät montiert ist.
Verwendung eines Faserverbundproduktes mit eingebettetem Schutz gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Faserverbundprodukt verwendet wird als mindestens ein Teil eines Mastes, vorzugsweise als Mast auf einem Fahrzeug, wobei der Mast ein ausfahrender teleskopischer Mast ist, der eine Anzahl von Mastabschnitten umfaßt, wobei mindestens ein Abschnitt des Mastes bezüglich des Mastes sichtbar ist, wenn der Mast ausgefahren ist, und ganz oder teilweise mit einem eingebettetem ballistischem Schutz ausgestattet ist.