DE102005039216A1

DE102005039216A1 - Verfahren zur Herstellung einer Fahrradkomponente, sowie Fahrradkomponente

Info

Publication number: DE102005039216A1
Application number: DE200510039216
Authority: DE
Inventors: Gerrit JÄGER
Original assignee: DT Swiss AG
Current assignee: DT Swiss AG
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2007-02-22

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Fahrradkomponente, die einen Körper aufweist. Zur Herstellung werden Fasern verwendet, wobei ein Teil der Fasern aus Verstärkungsfasern und ein Teil der Fasern aus einem thermoplastischen Material besteht. Zur Herstellung werden die Fasern in eine Form eingebracht und die Fasern werden erhitzt. Anschließend wird der Körper abgekühlt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrradkomponente, sowie eine mit dem Verfahren hergestellte Fahrradkomponente.

Im Fahrradbereich spielen insbesondere im professionellen und semiprofessionellen Bereich, aber auch im Bereich der anspruchsvollen Freizeitsportler das Gewicht und die Belastbarkeit der Fahrradkomponenten eine entscheidende Rolle. Bei Mountainbikes treten bei Sprüngen enorme Belastungen auf, die durch das Material abgefangen werden müssen. Im Rennsportbereich wiederum zählt jedes Gramm Gewicht.

Um diese Anforderungen einzuhalten sind im Stand der Technik Fahrradkomponenten aus unterschiedlichen Materialien bekannt geworden. Zur Gewichtsreduktion werden im Bereich von Fahrradkomponenten deshalb, anstatt Stahl- bevorzugt Aluminiumlegierungen und zunehmend auch faserverstärkte Kunststoffe eingesetzt.

Solche faserverstärkten Kunststoffe weisen eine Matrix und darin eingebettete Verstärkungsfasern auf, Dabei gibt die Matrix dem Faserverbundwerkstoff die äußere Gestalt, die je nach Bedarf entsprechend ausgeführt werden kann. In mechanischer Hinsicht hält die Matrix die verstärkenden Fasern in Position und überträgt und verteilt die Spannungen auf die Verstärkungsfasern. Weiterhin schützt die Matrix die Fasern vor äußeren me chamischen und chemischen Einflüssen. Die Fasern geben dem Faserverbundwerkstoff die notwendige Festigkeit, wobei neben der Zugfestigkeit auch andere Belastungen eine Rolle spielen können. Im Stand der Technik werden meist duroplastische Werkstoffe als Matrixmaterial verwendet.

Zu Herstellung von Fahrradkomponenten aus Faserverbundwerkstoffen sind unterschiedliche Verfahren bekannt geworden und auch eingesetzt worden. Bekannte Herstellverfahren für Rahmen von Fahrrädern oder für Felgen sind das Laminieren, das Handauflegen, das Faserwickelverfahren, das Prepregverfahren und Harzinjektionsverfahren.

Bei dem Laminieren oder Handlegeverfahren werden Faserhalbzeuge, also z.b. Gewebe oder Gelege oder Fasermatten von Hand z.b. auf eine Rahmenform gelegt und anschließend mit Epoxydharz getränkt. Mittels einer Rolle oder dergleichen wird das Harz in der Form anschließend durch Anpressen entlüftet und es wird überschüssiges Harz entfernt. Durch die chemische Reaktion des Harzes mit dem Härter härtet das Material aus. Das Verfahren ist aufwändig, da viel Handarbeit nötig ist. Außerdem benötigt das Aushärten viel Zeit. Die offene Verarbeitung des Harzes stellt hohe Ansprüche an den Arbeitsschutz.

Bei der Herstellung eines Fahrradrahmens werden zunächst beide Hälften dementsprechend einzelnen hergestellt und anschließend miteinander verklebt. An der Klebestelle ist die Festigkeit des Rahmens verringert, da die Verstärkungsfasern die beiden Rahmenhälften nicht verbinden.

Bei dem Verfahren nach dem sogenannten Handauflegen mit Vakuumpressen wird zur Herstellung von z.b. Fahrradfelgen nach Einbringen der Verstärkungs- und Sandwichmaterialen die Form mit einer Trennfolie, einem Absaugvlies und einer Vakuumfolie abgedeckt. Zwischen der Vakuumfolie und der Form wird ein Unterdruck erzeugt, wodurch der Verbund zusammengepresst wird. Noch enthaltene Luft wird abgesaugt, während überschüssiges Harz vom Absaugvlies aufgenommen wird. Auch bei diesem Verfahren wird viel Handarbeit benötigt. Das Aushärten nimmt ebenfalls viel Zeit in Anspruch, so dass mit einer Form bzw. einem Werkzeug nur wenige Bauteile pro Zeiteinheit gefertigt werden können. Das verteuert die Produktion, da mit einem Werkzeug nur relativ wenige Fahrradfelgen hergestellt werden können.

Das Faserwickelverfahren ist z.b. für die Herstellung von Naben geeignet. Die Verstärkungsfasern werden vor dem Wickeln mit einem Harz getränkt. Die Fasern können straff und eng aneinanderliegend auf dem Wickelkern bzw. Kern positioniert werden. Nachteilig ist wiederum der hohe Zeitbedarf für das Aushärten, so dass die mit einem Werkzeug produzierte Stückzahl gering ist. Außerdem werden nur parallel liegende Fasern aufgebracht, so dass nicht alle Belastungen optimal von dem Bauteil aufgenommen werden können.

Bei Einsatz des Prepregverfahrens werden mit Matrixwerkstoff vorimprägnierte, d.h. zuvor getränkte, Fasermatten in das Werkzeug bzw. auf die Form aufgelegt. Das Epoxydharz hat dabei eine leicht klebrige und an sich feste Konsistenz. Der Verbund wird anschließend unter Druck und Hitze bei z.b. 120°C zwei Stunden lang ausgehärtet. Das Verfahren bietet Vorteile, da das Laminieren der einzelnen Schichten nicht mehr per Hand erfolgen muss. Nachteilig ist aber auch hier der Zeitaufwand. Außerdem sind die Prepregs nicht unbegrenzt lagerfähig, da die Reaktion zwischen Harz und Härter schon bei Raumtemperaturen abläuft. Deshalb können sie nur bei tiefen Temperaturen gelagert werden. Eine zufällige zwischenzeitliche Erwärmung kann zu ungewünschter Aushärtung des Materials führen.

Bei der Harzinjektion nach dem RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding) werden die trockenen Fasern in das Werkzeug, z.b. in die Form eines Nabengehäuses oder einer Felge eingelegt. Die Form wird anschließend mit einer Gegenform verschlossen. Danach wird die Form evakuiert und das flüssige Harz eingesaugt oder auch mit Druck eingespritzt. Durch Wärme wird das Harz ausgehärtet. Nachteilig sind hier wiederum der apparative Aufwand und die benötigte Zeitdauer zur Herstellung jedes Einzelteils.

Da Fahrradkomponenten in der Regel Serienteile sind, deren Preis eine hohe Rolle spielt, beeinflusst die Anzahl der pro Zeiteinheit und Werkzeug herstellbaren Stücke die Gesamtkosten erheblich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Herstellung einer Fahrradkomponente aus einem Verbundmaterial zur Verfügung zu stellen, mit welchem Fahrradkomponenten guter Qualität günstig herstellbar sind. Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, eine Fahrradkomponente aus einem Verbundmaterial zur Verfügung zu stellen, welche eine gute Qualität aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 19. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer einen Körper aufweisenden Fahrradkomponente wird unter Verwendung von Fasern durchgeführt. Wenigstens ein Teil der Fasern besteht aus Verstärkungsfasern und wenigstens ein Teil der Fasern aus einem thermoplastischen Material. Es werden wenigstens die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

a) Einbringen der Fasern in eine Form,
b) Erhitzen der Fasern,
c) Abkühlen des Körpers.

Die Erfindung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist das einfache Herstellungsverfahren, bei dem durch Verwendung der unterschiedlichen Materialien auf einfache Weise Fahrradkomponenten hergestellt werden können. Dadurch, dass sowohl das Matrixmaterial als auch die Verstärkungsfasern in Faserform vorliegen, ist eine einfache Handhabbarkeit gewährleistet.

Ein weiterer ganz erheblicher Vorteil ist die Verwendung von thermoplastischem Material zu Herstellung von Fahrradkomponenten. Es tritt keine Alterung auf. Es ist nicht nötig, es für die Aufbewahrung tiefzukühlen, da das Material auch bei Raumtemperaturen unbegrenzt haltbar ist. Auch ein Stromausfall mit ausfallender Kühlung kann kein Verkleben des Ausgangsmaterials bewirken. Das Material ist trocken und klebt nicht, was bei der Handhabung von Vorteil ist. Eventuell gesundheitsschädliche Dämpfe treten bei der Lagerung und der Formgebung auch nicht aus.

Weiterhin ist ein Vorteil von thermoplastischen Materialien, dass dort unter Hitzeeinwirkung eine Selbstheilung von Defekten erfolgen kann, während duroplastische Materialien zu Sprödbrüchen neigen. Wenn hingegen bei einer erfindungsgemäß hergestellten Felge ein kleiner Defekt auf der Bremsflanke vorliegt, kann die Reibung der Bremsbacken auf den Seitenflächen der Felge bei einem Bremsvorgang einen lokalen Temperaturanstieg bewirken, der lokal zu einem Wiederverschmelzen des Materials führen kann, so dass der Defekt geheilt wird. Bei einem konventionellen duroplastischem Faserverbundwerkstoff ist das nicht der Fall. Ein weiterer Vorteil von erfindungsgemäß hergestellten Felgen ist, dass Defekte von thermoplastischen Bauteilen durch thermische Einwirkung wieder reparierbar sind.

Ein weiterer Vorteil ist das Bruchverhalten von thermoplastischen Fahrradkomponenten. Im Unterschied zu duroplastischen Bauteilen brechen thermoplastische Fahrradkomponenten nicht schlagartig und sie splittern nahezu nicht. Außerdem sind sol che Werkstoffe schweißbar und lassen sich besser mechanisch verarbeiten.

Weiterhin ist die erheblich kürzere Herstellungszeitdauer vorteilhaft. Das Matrixmaterial muss im Ofen nur verflüssigt werden, um die Matrix zu bilden. Danach kann die Form abgekühlt werden. Eine Reaktionszeit von zwei Stunden oder mehr muss nicht eingehalten werden. Es reichen einige wenige Minuten aus.

Dadurch können mit einem Werkzeug viel mehr Bauteile pro Zeiteinheit hergestellt werden, da die Herstellzeit vom Beginn des Einlegens bis zum nächsten Einlegen von mehr als zwei Stunden auf z.b. 30 Minuten oder weniger verkürzt wird. Das bedeutet eine vierfach höhere Herstellungsrate mit einem Werkzeug. Dadurch werden die Herstellungskosten pro Stück erheblich gesenkt.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung wird die Form vor der Weiterverarbeitung geschlossen, z.b. durch eine Gegenform.

Zum Verschmelzen der einzelnen Fasern mit der Matrix werden die Fasern in allen Ausgestaltungen erhitzt. Das Erhitzen kann in der Form bzw. in dem Werkzeug erfolgen, es können aber über geeignete Mittel, wie z.b. Mikrowellenstrahlen auch einzelne oder alle Fasern direkt erwärmt werden, bis das thermoplastische Material fließfähig bzw. flüssig wird und sich verteilt, um die Matrix des Faserverbundwerkstoffs zu bilden. Danach wird die Form bzw. der entstandene Köper abgekühlt und der Körper aus der Form entfernt.

Ein weiterer Vorteil von z.b. Polyamiden ist deren Antihafteigenschaft, welche sich durch das Material selbst ergibt und durch welche die Verwendung von Trennmitteln zwischen Werkstoff und Form nicht nötig ist.

In bevorzugten Ausgestaltungen kann weiterhin oder zusätzlich eine Antihaftschicht in der Form vorgesehen, die z.B. aus Polytetrafluorethylen bestehen kann, um ein etwaiges Anhaften der Oberfläche des Körpers der Fahrradkomponente an dem Werkzeug zu verhindern.

In allen Ausgestaltungen ist es möglich, das beim Erhitzen der Form Luft daraus abgesaugt wird, um überschüssige Luft zu entfernen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden wenigstens zwei unterschiedliche Typen von Fasern verwendet. Der erste Typ besteht aus Verstärkungsfasern. Insbesondere werden lange Fasern von wenigstens 40 mm durchschnittlicher Länge, insbesondere mit einer Länge von wenigstens 80 mm oder noch längere Fasern verwendet. Beispielsweise können auch Endlosfasern eingesetzt werden.

Die Verstärkungsfasern bestehen insbesondere aus einem Material aus einer Gruppe von Materialien, welche Materialfamilien umfasst, welche Kohlenstoff, abgeleitet aus den Vorläufern PAN, BRAI oder Kunstseide, Glas des Typs E, R, S, D, Para-Aramid, sowie Polybenzymidazol des Typs AS-H-M umfasst. Bevorzugt sind Verstärkungsfasern aus Karbonfasern, Glasfasern und para-Aramidfasern.

Das Elastizitätsmodul der verwendeten Verstärkungsfasern beträgt insbesondere wenigstens 70 GPa und vorzugsweise wenigstens 100 GPa beträgt.

Der zweite Typ ist ein thermoplastischer Fasertyp und besteht aus einem thermoplastischen Material. Die thermoplastischen Fasern bilden in der fertigen Fahrradkomponente das Matrixmaterial und bestehen insbesondere aus einem Material aus einer Gruppe von Materialien, welche Materialfamilien umfasst, welche Po lyphenylensulfid (PPS), Polyetherimid (PEI), Polyethersulfon (PES), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyetherketon umfasst.

Das Matrixmaterial besteht vorzugsweise wenigstens teilweise auch aus einem Material, welches aus einer Gruppe von Materialien entnommen ist, welche Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polyether und Polycarbonat umfasst.

Der Einsatz von thermoplastischen Fasern aus Polyamiden ist besonders bevorzugt. Solche Polyamide sind thermoplastische Kunststoffe, die aus organischen Makromolekülen (Polymere), deren Monomer-Einheiten durch Polykondensation zwischen einer Carboxylgruppe und einer Aminogruppe verknüpft werden, bestehen. Bevorzugt sind z.b. Nylonfasern.

In einer anderen bevorzugten Weiterbildung sind wenigstens einige Fasern Kombifasern, welche sowohl aus Verstärkungsfasern als auch aus einem thermoplastischen Material bestehen. Eine Faser des Kombifasertyps besteht teilweise aus einem thermoplastischen Material und teilweise aus Verstärkungsfasern.

Die Kombifasern weisen insbesondere in Querrichtung die unterschiedlichen Materialien auf, z.b. als miteinander verbundene Längsfasern unterschiedlicher Materialien.

Die Kombifasern können auch z.B. in Längsrichtung periodisch Abschnitte von thermoplastischem Material und Verstärkungsfasern aufweisen. Die einzelnen Abschnitte können sich auch überlappen.

Auch der Einsatz von drei oder mehr unterschiedlichen Fasertypen ist möglich und bevorzugt. Beispielsweise können neben den oben beschriebenen Verstärkungsfasern und thermoplastischen Fasern auch Kombifasern eingesetzt werden. Dadurch wird eine flexible Ausgestaltung der Fahrradkomponente ermöglicht.

In einer bevorzugten Weiterbildung werden Kombifasern eingesetzt, die aus einer Kernfaser und einem Mantel bestehen. Dann ist es bevorzugt, dass die Kernfaser aus einer Verstärkungsfaser (oder mehreren Verstärkungsfasern) und der Mantel aus einem thermoplastischen Material besteht. Möglich ist auch, dass die Kernfaser einer Kombifaser aus einem thermoplastischen Material und der Mantel aus einer oder mehreren Verstärkungsfasern besteht.

In einer bevorzugten Weiterbildung werden die Fasern gewickelt. Dabei können sowohl verlorene als auch wiederverwendbare Wickelkerne eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Nabengehäuse mittels Fasern gewickelt werden. Dann kann an dickeren Partien häufiger gewickelt werden als an anderen.

In allen Ausgestaltungen können miteinander verbundene Fasern verwendet werden. Beispielsweise können zu wenigstens einer Schnur miteinander verbundene Fasern verwendet werden. Auch der Einsatz von parallelen Fasern, Fäden, oder Litzen aus Fasern ist möglich, wobei die Litzen gemischt aus Verstärkungsfasern und thermoplastischen Fasern bestehen können. Auch Litzen aus Kombifasern sind möglich.

Die einzelnen Fasern können z.b. über ein Verfahren miteinander verbunden worden sein, welches einer Gruppe von Verfahren entnommen ist, welche Verfahren zum Wirken, Weben, Knüpfen, Stricken, Flechten, Spinnen etc. umfasst. Das Ergebnis können Litzen oder Gewebe sein, welche zur Herstellung der Fahrradkomponente verwendet werden.

In z.b. einem Gewebe können parallele Fasern und quer verlaufende Fasern vorgesehen sein. Die Richtungen der Fasern können auch an die typischen Belastungen der herzustellenden Komponente angepasst sein.

Zur Herstellung solcher Litzen, Fäden, Gewebe etc. Können sowohl kurze als auch lange Fasern, sowie Endlosfasern verwendet werden. Insbesondere ist es auch bevorzugt, vorgefertigte Matten zu verwenden, die zunächst aus den Fasern hergestellt werden bzw. hergestellt worden sind.

Die einzelnen Fasern z.b. einer Litze oder eines Gewebes können bestehen aus

a) Fasern Typ I und Typ II oder aus
b) Kombifasern oder aus
c) Fasern Typ I und Typ II und Kombifasern

Zur Herstellung werden Gewebe, Gewebematten, Matten, Schläuche oder Profile in die Form eingelegt, die gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform jeweils aus parallelen thermoplastischen und Verstärkungsfasern bestehen.

Die Form kann in allen Fällen auch elastisch ausgeführt sein.

Das Erhitzen erfolgt vorzugsweise in einem Ofen oder dergleichen. Vorzugsweise wird mit einer Temperatur erhitzt, die wenigstens 150°C, insbesondere wenigstens 170°C, vorzugsweise wenigstens 200°C oder 220°C beträgt. Die genaue Temperatur hängt von den jeweiligen Bedingungen ab und kann insbesondere auch größer sein. Wichtig ist, dass die Schmelztemperatur der thermoplastischen Fasern überschritten wird. Zur Temperaturbestimmung kann in der Form ein Temperatursensor vorhanden sein, der z.b. über Funk ein Signal abgibt, wenn die zuvor eingestellte Temperatur erreicht wurde. Möglich ist auch die Abgabe eines Signals, wenn sich die Temperatur über einen bestimmten Zeitraum nur noch unwesentlich ändert.

Das Erhitzen kann durch die Form selbst, in die z.b. Heizdrähte eingelassen sein können, durch einen Ofen, durch Bestrahlung oder durch Induktion erfolgen.

Vorzugsweise wird für einen Zeitraum von wenigstens 2 Minuten die zu erstellende Fahrradkomponente erhitzt. Die Zeitdauer liegt insbesondere bei etwa 5 bis 10 Minuten, ist aber abhängig von der Größe und Art des Körpers der Fahrradkomponente. Der Zeitraum kann auch 15 Minuten oder 30 Minuten oder mehr betragen, wenn es z.b. bei dickwandigen Bauteilen nötig ist.

Nach dem Erhitzen erfolgt das Abkühlen. Vorzugsweise erfolgt das Abkühlen mit einer Flüssigkeit. Dazu eignet sich insbesondere Wasser. Das Abkühlen kann dabei durch Besprühen oder durch Eintauchen erfolgen. Besonders bevorzugt wird ein Abkühlen durch abschrecken. Dazu kann die Form z.b. 1 Minute, 3 Minuten oder 10 Minuten – je nach Bauteilgröße auch mehr oder weniger – in das Abkühlbad getaucht werden. Dadurch lässt sich die Form schnell wieder verwenden.

Bei der Herstellung kann auch ein innerer Wickelkern bzw. Kern verwendet werden, der umwickelt wird oder auf den die Fasern aufgebracht werden. Anschließend wird der umwickelte Kern dann in die Form gelegt. Der Kern kann dauerhaft in der Fahrradkomponente verbleiben oder daraus entfernt werden.

In bevorzugten Weiterbildungen ist der Kern flexibel und kann expandiert werden. Ein expandierender Kern kann thermisch expandiert werden oder aufblasbar sein. Insbesondere vor dem Erhitzen oder beim Erhitzen wird der Kern expandiert, um von innen Druck gegen die Faser- bzw. Gewebelagen zu erzeugen.

In allen Fällen ist es auch möglich, dass wenigstens ein Metallteil in die Fahrradkomponente fest mit eingearbeitet wird. Beispielsweise kann eine Lagerschale oder dergleichen direkt mit eingearbeitet werden.

Das Verfahren dient insbesondere zur Herstellung von Naben, Felgen, Speichen, Speichennippeln, Dämpfern, Federgabeln, Lenkervorbauten, Rahmen und Steuersätzen und dergleichen mehr.

Die Erfindung betrifft auch eine Fahrradkomponente, mit wenigstens einem Körper, der wenigstens teilweise aus einem Verbundmaterial besteht, wobei das Verbundmaterial wenigstens aus einem Matrixmaterial und aus Verstärkungsfasern besteht. Dabei ist das Matrixmaterial ein thermoplastisches Material. Insbesondere ist die Fahrradkomponente durch eines der zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine Kombifaser für die erfindungsgemäße Herstellung einer Fahrradkomponente im Schnitt,
2 parallele Verstärkungs- und Matrixfasern für die erfindungsgemäße Herstellung einer Fahrradkomponente;
3 eine Aufsicht auf ein Faserbündel aus Verstärkungs- und Matrixfasern für die erfindungsgemäße Herstellung einer Fahrradkomponente,
4 eine erfindungsgemäß hergestellte Felge,
5 eine weitere erfindungsgemäß hergestellte Felge,
6 eine Felge, die aus Prepregs hergestellt wird,
7 eine Felge, die durch Wickeln mit einer Gewebeschicht hergestellt wird, und
8 eine Felge, die mit einem Gewebeschlauch hergestellt wird.
In 1 ist ein Längsschnitt einer Kombifaser 10 dargestellt, wie sie zur erfindungsgemäßen Herstellung einer Fahrradkomponente bevorzugterweise verwendet wird. Die Kombifaser 10 weist hier im Ausführungsbeispiel eine innere Kernfaser als Verstär kungsfaser 11 und eine äußere Mantelschicht 12 auf, die aus einem thermoplastischen Material besteht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden z.b. Kombifasern 10 verwendet. Zur Herstellung einer Fahrradkomponente, wie z.b. einer Felge kann eine Kombifaser 10 auf einen Wickelkern gewickelt werden. Anschließend wird der umwickelte Wickelkern in eine Form eingebracht, die verschlossen wird. Nach Aufheizen des Werkzeugs für etwa 5 bis 10 Minuten auf hier etwa 220°C wird die äußere Mantelschicht 12 flüssig und verschmilzt miteinander, so dass eine Matrixschicht entsteht, in welche die als Karbonfasern ausgeführten Verstärkungsfasern 11 eingebettet sind. Das Werkzeug insgesamt wird in einem Tauchbecken für etwa 2 bis 3 Minuten abgeschreckt, bis die Temperatur soweit abgefallen ist, dass die Form geöffnet werden und die Felge entnommen werden kann.
Das gleiche Verfahren kann auch mit den in 2 schematisch dargestellten parallel liegenden Fasern 20 durchgeführt werden, bei dem neben Verstärkungsfasern 21 noch thermoplastische Fasern 22 bzw. Matrixfasern verwendet werden.
In 3 ist eine Aufsicht auf ein Faserbündel 30 dargestellt, das eine Vielzahl von thermoplastischen Fasern 31 und eine Vielzahl von Verstärkungsfasern 32 umfasst. Um die einzelnen Fasern in dem Faserbündel zu halten, kann eine äußere Struktur 33 vorgesehen sein, die z.b. netzförmig ausgebildet ist und aus verschiedensten Materialien bestehen kann.
Das Faserbündel 30 kann ebenso wie die Kombifaser 10 oder die parallelen Fasern 20 zur Herstellung von Fahrradkomponenten eingesetzt werden. Zur Vereinfachung der Herstellung werden insbesondere vorgefertigte Litzen und insbesondere Gewebematten eingesetzt, die aus Kombifasern 10, parallelen Fasern 20 oder Faserbündeln 30 bestehen können.
In 4 ist eine Felge 1 schematisch dargestellt, bei der solche Gewebematten 2 zur Herstellung verwendet wurden. Nach dem Einlegen der Gewebematten in die Form, wird die Form verschlossen und auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials erhitzt. Die thermoplastischen Faseranteile verschmelzen und bilden die Matrix. Nach dem Abkühlen der Form über z.b. Eintauchen oder Berieseln mit Wasser kann das Bauteil entnommen werden.
In 5 ist eine Felge 3 dargestellt, bei der ein Wickelkern 4 eingesetzt ist, der hier aus einem Schaummaterial besteht und dauerhaft in der Felge 3 verbleibt. Aus überstehenden Enden der hier eingesetzten Gewebematten entstehen die Felgenhörner 5.
Bei der in 6 dargestellten schematischen Ansicht werden auf einen Kern bzw. Wickelkern 4 Prepregs 7 aufgebracht, die hier als vorgefertigte und passend konfigurierte Gewebeabschnitte ausgeführt sind. Die Prepregs 7 bestehen aus thermoplastischen Fasern und aus Verstärkungsfasern.
In 7 ist ein Wickelkern 4 dargestellt, der mit einem Gewebeband 8 umwickelt wird. Das Gewebeband 8 ist wiederum aus Kombifasern 10 und/oder aus parallelen Fasern 21 und 22 und/oder aus Faserbündeln 30 hergestellt, so dass ein Faseranteil aus thermoplastischem Material und ein Faseranteil aus Verstärkungsfasern besteht.
Der Gewebeschlauch 9 in 8 weist ebenfalls Fasern auf, die teilweise aus einem thermoplastischen Material und die teilweise aus Verstärkungsfasern bestehen. Der Gewebeschlauch wird über einen Kern 4 gezogen, in eine Form eingebracht und erhitzt, so dass die thermoplastischen Fasern verschmelzen.
In allen Fällen kann in der Form noch Druck auf die Fasern oder das Gewebe ausgeübt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer einen Körper aufweisenden Fahrradkomponente unter Verwendung von Fasern, wobei wenigstens ein Teil der Fasern aus Verstärkungsfasern und wenigstens ein Teil der Fasern aus einem thermoplastischen Material besteht, und wobei wenigstens die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: a) Einbringen der Fasern in eine Form, b) Erhitzen der Fasern, c) Abkühlen des Körpers.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens zwei unterschiedliche Typen von Fasern verwendet werden, nämlich ein erster Typ von Fasern aus einem thermoplastischen Material und ein zweiter Typ aus Verstärkungsfasern.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens einige Fasern Kombifasern sind, welche sowohl aus wenigstens einer Verstärkungsfaser als auch aus einem thermoplastischen Material bestehen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Kombifasern aus einem Kern und einem Mantel bestehen, wobei es bevorzugt ist, dass der Kern aus wenigstens einer Verstärkungsfaser und der Mantel aus einem thermoplastischen Material besteht.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei miteinander verbundene Fasern verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei zu wenigstens einer Schnur verbundene Fasern verwendet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fasern gewickelt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei miteinander verbundene Fasern verwendet werden, welche durch ein Verfahren miteinander verbunden sind, welches einer Gruppe von Verfahren entnommen ist, welche Verfahren zum Wirken, Weben, Knüpfen, Stricken, Flechten und Spinnen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei vorgefertigte Gewebe, Schläuche, Matten und/oder Profile verwendet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erhitzen in einem Ofen mit einer Temperatur von wenigstens 150°C erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erhitzen wenigstens über einen Zeitraum von 2 Minuten, insbesondere für einen Zeitraum von 5 bis 30 Minuten erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abkühlen mit einer Flüssigkeit erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fasern auf einen Kern aufgebracht werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern flexibel ist und expandiert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern nach dem Erhitzen entfernt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern in dem Körper verbleibt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Metallteil eingearbeitet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung eines Bauteils, welches einer Gruppe von Bauteilen entnommen ist, welche Naben, Felgen, Speichen, Speichennippel, Dämpfer, Federgabeln, Lenkervorbauten, Rahmen und Steuersätze umfasst.
Fahrradkomponente, mit wenigstens einem Körper, der wenigstens teilweise aus einem Verbundmaterial besteht, wobei das Verbundmaterial wenigstens aus einem Matrixmaterial und aus Verstärkungsfasern besteht, wobei das Matrixmaterial ein thermoplastisches Material ist.
Fahrradkomponente nach Anspruch 19, welcher durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 hergestellt wurde.