Verfahren zur integralen Herstellung von Wagenkasten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur integralen Herstellung von Wagenkasten mit einer selbsttragenden Leichtbaustruktur, bei dem tragende Teile, Verkleidungs-, Ausrüstungs- und Isolationsteile in mehrere Wickelschichten eingebunden werden.

Aus der Patentschrift GB 1 490 575 ist ein im Wickelverfahren hergestellter Wagenkasten bekannt, der eine innere Wickelschicht, ein Versteifungsgerippe, im Versteifungsgerippe angeordnete Isolation und eine äussere Wickelschicht aufweist. Ausserdem sind zwischen innerer und äusserer Wickelschicht Aussparungen zur Aufnahme von Lüftung, Heizung, Elektroinstallation, Beleuchtung und sanitären Einrichtungen vorgesehen. Innere Wickelschicht, Versteifungsgerippe, Isolation und äussre Wickelschicht bilden einen selbsttragenden Wagenkasten.

Ein Nachteil des bekannten Verfahrens liegt darin, dass der im Wickelverfahren hergestellte Wagenkasten Bereiche mit ungenügender Isolation aufweist. Ausserdem wird der Aufbau des Wagenkastens den auftretenden Längskräften nicht gerecht.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, die Nachteile des bekannten Verfahrens zu vermeiden und ein Verfahren zu schaffen, mit dem vollständige, selbstragende Wagenkasten unter Anwendung bekannter Wickeltechniken herstellbar sind.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass eine rationelle Herstellung von Wagenkasten möglich ist, in deren Leichtbaustruktur die Ausgestaltung der Innendecke, die Ausgestaltung des Fussbodens, Lüftungs- und Elektrokanäle, thermische und akustische Isolation, Apparatebehälter, festigkeitsbedingte Träger und Gerippe sowie Zug/Druckstäbe zur Übertragung von Längskräften einbezogen sind. Weitere Vorteile sind darin zu sehen, dass eine kostengünstige Variation der Wand- beziehungsweise Sandwichdicken und der Innen- und Aussenhautdicken zur Optimierung des Verhältnisses von Eigengewicht und Tragvermögen machbar ist, dass Kältebrücken in der durch metallische Profile versteiften Leichtbaustruktur und Schwachstellen hinsichtlich Schallisolation durch eine geschlossene Isolationsschicht vermieden werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine Wickelvorrichtung für Grossstrukturen, auf der das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Wagenkasten durchgeführt wird,

Fig. 2

das Anordnen von Kanälen und formgebenden Isolationskörpern im Deckenbereich auf einer in einem ersten Verfahrensschritt hergestellten inneren Deckschicht,

Fig. 3

das Anordnen von einem Versteifungsgerippe und von Eckprofilen auf der inneren Deckschicht,

Fig. 4

das Anordnen von Isolationsplatten in die Öffnungen des Versteifungsgerippes und das Anordnen von Blinddeckeln in den Fenster- und Türbereichen,

Fig. 5

das Überwickeln mit der äusseren Deckschicht des in den Verfahrensschritten der Fig. 1 bis 4 hergestellten Verbundes,

Fig. 6

das Heraustrennen der Blinddeckel und das Anbringen von Bohrungen für Luftzu- und Abfuhr sowie Öffnungen für Beleuchtungskörper am entformten Wagenkasten,

Fig. 7

eine Ausführungsvariante des in den Verfahrensschritten der Fig. 1 bis 6 hergestellten Wagenkastens und

Fig. 8

Einzelheiten des Wagenkastens gemäss Fig. 7.

In der Fig. 1 ist eine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehene Wickelvorrichtung dargestellt, die aus einem ortsfesten Wickelbock 1, einem vom Wickelbock 1 angetriebenen Dorn 2 und einem vom Dorn 2 getragenen Wickelkern 3 in Wagenkastengrösse besteht. Auf einem auf Schienen 4 verfahrbaren Materialträger 5 sind Faserspulen 6 und/oder Geweberollen 6 angeordnet, deren Fasern und/oder Bänder aus Glasfasern, Carbonfasern oder Naturfasern bestehen und zu einem mit Harz getränkten Faserstrang 7 zusammengeführt werden. Zur Herstellung einer inneren Deckschicht 8 wie auch zur Herstellung der übrigen Wickelschichten wird der Faserstrang 7 auf den um die Dornachse rotierenden Wickelkern 3 in einander kreuzenden Lagen spiralförmig gewickelt.

In Fig. 2 ist die vom Wickelkern 3 geformte und getragene innere Deckschicht 8 dargestellt, mit der in einem Deckenbereich 9 U-förmige deckschichtseitig geöffnete Kanäle 10 für Zu- und Abluftführung, Beleuchtung und Apparate sowie in den Eckbereichen 11 formgebende Isolationskörper 12 verklebt werden. In einem mit 13 bezeichneten Bodenbereich ist ein dem Deckenbereich 9 analoger, nicht dargestellter Aufbau vorgesehen.

Zur Aufnahme von Biegebeanspruchungen und Längskräften sind ein Versteifungsgerippe 14 und Eckprofile 15;16 vorgesehen. In einem weiteren in Fig. 3 dargestellten Verfahrensschritt wird mit dem in den vorhergehenden Verfahrensschritten hergestellten Verbund das Versteifungsgerippe 14 wie auch die oberen Eckprofile 15 und unteren Eckprofile 16 verklebt. Das in Fig. 3 dargestellte Versteifungsgerippe 14 besteht aus verschraubten Alu-Strangpressprofilen. Die vier längslaufenden Eckprofile 15;16 stellen obere und untere Langträger dar. Ihre äussere Kontur ist bewicklungsfähig gekrümmt und ihre Querschnittsfläche richtet sich nach den Erfordernissen der Statik.

Gemäss Fig. 4 werden in einem weiteren Verfahrensschritt in die rechteckförmigen Öffnungen des Versteifungsgerippes 14 Isolationsplatten 17 geklebt und in die Öffnungen der späteren Fenster und Türen Aussparungen in der Form von Blinddeckeln 18 gelegt. In einer weiteren Variante werden die Öffnungen mit passenden Blechen ausgespart und die entstehenden Hohlräume zwischen den Blechen ausgeschäumt. Damit entsteht wiederum eine absatzlose, überwickelbare Oberfläche, die gemäss Fig. 5 mit einer äusseren Deckschicht 19 überwickelt wird.

In einer weiteren Ausführungsvariante werden in die Öffnungen der späteren Fenster und Türen Aussparungen in der Form von Rahmen gelegt, die nach dem Ausschneiden als Türblatt oder Blindabdeckung in den entsprechenden Öffnungen verwendet werden.

Der in den vorhergehenden Verfahrensschritten hergestellte Wagenkasten wird gemäss Fig. 6 vom formgebenden Wickelkern 3 entformt. Dann werden die Fenster und Türen aussparenden Blinddeckel 18 oder Rahmen herausgetrennt. In der Decke werden Bohrungen 20 für Luftzu- und Abfuhr sowie Öffnungen 21 für Beleuchtungskörper angebracht.

Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt A der Fig. 7. Die innere Deckschicht 8 wird ihrerseits als Sandwichelement gestaltet, indem auf eine erste Wickelschicht 22 eine Isolationsmatte 23 über den gesamten Wickelkörper geklebt wird und dann mit einer zweiten Wickelschicht 24 überwickelt wird. Dadurch wird erreicht, dass das wärmeleitende Versteifungsgerippe 14 von der inneren Oberfläche beabstandet und isoliert wird, wodurch sogenannte Kältebrücken vermieden werden. Danach werden im Deckenbereich 9 die U-förmigen mit Stegen 25 verstärkten und mit Schaumformstücken 26 getrennten Kanäle 10 sowie die Isolationskörper 12 mit der zweiten Wickelschicht 24 verklebt. Anschliessend wird die gesamte Formlingoberfläche mit einer dritten Wickelschicht 27 überwickelt.

In einer weiteren Ausführungsvariante wird die äussere Deckschicht 19 als Sandwichelement gestaltet. Aufbau und Verfahren entsprechen dem Aufbau und Verfahren zur Herstellung der inneren Deckschicht 8 als Sandwichelement.

In gewichtssparenden Ausführungen werden die Dicken der Wickelschichten über die Wagenkastenlänge dem Beanspruchungsverlauf angepasst. Im Bodenbereich 13 weisen die zu umwickelnden unteren Eckprofile 16 auf zwei unterschiedlichen Höhen einen ersten Anschluss 28 und einen zweiten Anschluss 29 auf, an denen versteifende Querträger 30 angeschlossen werden. Im Zwischenbereich der Querträger 30 bilden sich Räume, in denen die U-förmigen Kanäle zur Unterbringung von Ausrüstungsgegenständen wie beispielsweise elektrische Apparate eingebunden werden können. Der Zugang erfolgt über nicht dargestellte Bodenöffnungen, die wie die Fenster- und Türenöffnungen in einem späteren Arbeitsgang ausgeschnitten werden. Die an beiden Wagenenden angeordneten Pufferplatten werden durch im Zwischenbereich der Querträger 30 verlaufende Zug- und Druckstäbe 31 verbunden, so dass die im Zugverband zu übertragenden Längskräfte direkt weitergeleitet werden. Durch eine Einschäumung 32 und durch das Überwickeln mit der äusseren Deckschicht 19 werden die Zug- und Druckstäbe 31 kontinuierlich gestützt und gegen Ausknicken geschützt.

Das vorhergehend beschriebene Verfahren eignet sich auch zur Herstellung von anderen grossvolumigen Bauteilen für Aufzugskabinen, Busse, Wohnmobile, Container, Kühlgehäuse, Schüttgutbehälter für Lastwagen und Eisenbahngüterwagen, Notbehausungen und für Personenübergänge im Bau- und Verkehrsbereich.