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1. (WO2019034777) MULTI-MATERIAL-VERBUND UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
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Veröff.-Nr.: WO/2019/034777 Internationale Anmeldenummer PCT/EP2018/072334
Veröffentlichungsdatum: 21.02.2019 Internationales Anmeldedatum: 17.08.2018
IPC:
B29C 70/88 (2006.01) ,B32B 5/14 (2006.01) ,B32B 15/08 (2006.01) ,B32B 27/20 (2006.01) ,B29C 70/60 (2006.01) ,B29C 70/02 (2006.01)
B Arbeitsverfahren; Transportieren
29
Verarbeiten von Kunststoffen; Verarbeiten von Stoffen in plastischem Zustand allgemein
C
Formen oder Verbinden von Kunststoffen; Formen von Stoffen in plastischem Zustand allgemein; Nachbehandlung geformter Erzeugnisse, z.B. Reparieren
70
Formgebung von Verbundstoffen, d.h. Kunststoffmaterialien, die Verstärkungen, Füllstoffe oder vorgeformte Teile, z.B. Einlagen, enthalten
88
gekennzeichnet in erster Linie durch das Vorhandensein spezifischer Eigenschaften, z.B. elektrisch leitfähig, örtlich verstärkt
B Arbeitsverfahren; Transportieren
32
Schichtkörper
B
Schichtkörper, d.h. aus Ebenen oder gewölbten Schichten, z.B. mit zell- oder wabenförmiger Form, aufgebaute Erzeugnisse
5
Schichtkörper, gekennzeichnet durch die Inhomogenität oder den physikalischen Aufbau einer Schicht
14
gekennzeichnet durch eine Schicht mit unterschiedlichem Aufbau oder physikalischer Beschaffenheit in verschiedenen Zonen, z.B. dichter in der Nähe der Stirnflächen
B Arbeitsverfahren; Transportieren
32
Schichtkörper
B
Schichtkörper, d.h. aus Ebenen oder gewölbten Schichten, z.B. mit zell- oder wabenförmiger Form, aufgebaute Erzeugnisse
15
Schichtkörper, die als wichtigen Bestandteil Metall enthalten
04
enthaltend Metall als hauptsächlichen oder einzigen Bestandteil einer Schicht, die an einer anderen Schicht aus besonderem Werkstoff anliegt
08
aus Kunstharz
B Arbeitsverfahren; Transportieren
32
Schichtkörper
B
Schichtkörper, d.h. aus Ebenen oder gewölbten Schichten, z.B. mit zell- oder wabenförmiger Form, aufgebaute Erzeugnisse
27
Schichtkörper, die als wichtigen Bestandteil Kunstharz enthalten
18
gekennzeichnet durch Verwendung von besonderen Zusätzen
20
wie Füllstoffe, Pigmente, thixotrope Mittel
B Arbeitsverfahren; Transportieren
29
Verarbeiten von Kunststoffen; Verarbeiten von Stoffen in plastischem Zustand allgemein
C
Formen oder Verbinden von Kunststoffen; Formen von Stoffen in plastischem Zustand allgemein; Nachbehandlung geformter Erzeugnisse, z.B. Reparieren
70
Formgebung von Verbundstoffen, d.h. Kunststoffmaterialien, die Verstärkungen, Füllstoffe oder vorgeformte Teile, z.B. Einlagen, enthalten
58
nur Füllstoffe enthaltend
60
enthaltend eine Kombination von unterschiedlichen Füllstoffarten, die im Bindemittel [Matrix] eingeschlossen sind, die eine oder mehrere Lagen bilden, und mit oder ohne ungefüllten Lagen
B Arbeitsverfahren; Transportieren
29
Verarbeiten von Kunststoffen; Verarbeiten von Stoffen in plastischem Zustand allgemein
C
Formen oder Verbinden von Kunststoffen; Formen von Stoffen in plastischem Zustand allgemein; Nachbehandlung geformter Erzeugnisse, z.B. Reparieren
70
Formgebung von Verbundstoffen, d.h. Kunststoffmaterialien, die Verstärkungen, Füllstoffe oder vorgeformte Teile, z.B. Einlagen, enthalten
02
enthaltend Kombinationen von Verstärkungen und Füllstoffen, die in das Bindemittel [Matrix] eingelagert sind, die eine oder mehrere Lagen bilden, mit oder ohne unverstärkten oder ungefüllten Lagen
Anmelder:
TECHNISCHE UNIVERSITÄT DRESDEN [DE/DE]; Helmholtzstraße 10 01069 Dresden, DE
Erfinder:
FILIPPATOS, Angelos; DE
WOLZ, Daniel Sebastian; DE
JÄGER, Hubert; DE
KOCH, Ilja; DE
Vertreter:
KAILUWEIT UND UHLEMANN PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB; Bamberger Straße 49 01187 Dresden, DE
Prioritätsdaten:
10 2017 214 334.717.08.2017DE
Titel (EN) MULTI-MATERIAL COMPOSITE AND METHOD FOR PRODUCING SAME
(FR) COMPOSITE MULTI-MATÉRIAU ET PROCÉDÉ DE FABRICATION
(DE) MULTI-MATERIAL-VERBUND UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
Zusammenfassung:
(EN) The invention relates to a method for producing a multi-material composite (4) and a multi-material composite (4). Due to the abrupt change in material properties at the interface between different materials, in particular metallic and polymeric materials, cracks often develop in multi-material composites, the service life thereby being shortened. The method according to the invention is based on a gradual adjustment of the material properties of the materials of a multi-material composite (4) at the interface. Under the influence of elevated temperature or elevated temperature and elevated pressure, a composite is formed from at least one metal layer (1), at least one fiber-reinforced or unreinforced first polymer layer (2) and at least one fiber-reinforced or unreinforced second polymer layer (3), which is formed from the polymer of the first polymer layer (2) and nanoparticles and which at least in some regions is arranged between the metal layer (1) and the first polymer layer (2), nanoparticles of the second polymer layer (3) diffusing into the first polymer layer (2) such that a gradient layer (5) is formed, in which the nanoparticle concentration decreases toward the first polymer layer (2). The multi-material composite (4) produced by means of the method according to the invention has a particularly long service life and can be used, for example, in drive shafts for the aviation industry, automotive industry or maritime industry.
(FR) L’invention concerne un procédé de fabrication d’un composite multi-matériau (4) ainsi qu’un composite multi-matériau (4). Des fissures se forment souvent dans des composites multi-matériaux en raison de la modification graduelle des propriétés de matériaux à l’interface de différents matériaux, notamment de matériaux métalliques et polymères, ce qui réduit la durée d’utilisation. Le procédé selon l’invention se fonde sur une adaptation graduelle des propriétés des matériaux d’un composite multi-matériaux (4) à l’interface. Un composite est réalisé en ayant recours à au moins une couche métallique (1), au moins une première couche polymère (2) renforcée par des fibres ou non renforcée et au moins une deuxième couche (3) renforcée par des fibres ou non renforcée, constituée du polymère de la première couche polymère (2) et de nanoparticules, ladite deuxième couche polymère étant au moins par endroits intercalée entre la couche métallique (1) et la première couche polymère (2) ; des nanoparticules de la deuxième couche polymère (3) subissant une diffusion dans la première couche polymère (2) de manière à former une couche à gradient (5) dont la concentration de nanoparticules diminue en direction de la couche polymère (2). Le composite multi-matériau (4) fabriqué par le procédé selon l’invention offre une durée de vie particulièrement élevée et peut être utilisé p. ex. dans des arbres primaires dans le domaine de l’aviation, de l’automobile, ou de la navigation.
(DE) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Multi-Material-Verbunds (4) sowie einen Multi-Material-Verbund (4). Aufgrund der stufenhaften Änderung von Werkstoffeigenschaften an der Grenzfläche verschiedener Werkstoffe, insbesondere metallischer und polymerer Werkstoffe, bilden sich in Multi-Material-Verbunden häufig Risse, wodurch die Einsatzdauer verkürzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einer graduellen Anpassung der Werkstoffeigenschaften der Materialen eines Multi-Material-Verbunds (4) an der Grenzfläche. Aus mindestens einer Metallschicht (1), mindestens einer faserverstärkten oder unverstärkten ersten Polymerschicht (2) und mindestens einer aus dem Polymer der ersten Polymerschicht (2) und Nanopartikeln gebildeten, faserverstärkten oder unverstärkten zweiten Polymerschicht (3), die zumindest bereichsweise zwischen der Metallschicht (1) und der ersten Polymerschicht (2) angeordnet ist, wird unter Einfluss von erhöhter Temperatur oder erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck ein Verbund gebildet, wobei Nanopartikel der zweiten Polymerschicht (3) in die erste Polymerschicht (2) diffundieren, so dass eine Gradientenschicht (5) gebildet wird, in der die Nanopartikelkonzentration zur ersten Polymerschicht (2) hin abnimmt. Der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Multi-Material-Verbund (4) weist eine besonders hohe Lebensdauer auf und kann z. B. in Antriebswellen für die Luftfahrt-, Automobil-, oder Schifffahrtbranche angewendet werden.
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Designierte Staaten: AE, AG, AL, AM, AO, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BH, BN, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CL, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DJ, DK, DM, DO, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, GT, HN, HR, HU, ID, IL, IN, IR, IS, JO, JP, KE, KG, KH, KN, KP, KR, KW, KZ, LA, LC, LK, LR, LS, LU, LY, MA, MD, ME, MG, MK, MN, MW, MX, MY, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PA, PE, PG, PH, PL, PT, QA, RO, RS, RU, RW, SA, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, ST, SV, SY, TH, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, ZA, ZM, ZW
African Regional Intellectual Property Organization (ARIPO) (BW, GH, GM, KE, LR, LS, MW, MZ, NA, RW, SD, SL, ST, SZ, TZ, UG, ZM, ZW)
Eurasische Patentorganisation (AM, AZ, BY, KG, KZ, RU, TJ, TM)
Europäisches Patentamt (EPO) (AL, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, MK, MT, NL, NO, PL, PT, RO, RS, SE, SI, SK, SM, TR)
African Intellectual Property Organization (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, KM, ML, MR, NE, SN, TD, TG)
Veröffentlichungssprache: Deutsch (DE)
Anmeldesprache: Deutsch (DE)