DE102006043015A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Bauteil - Google Patents

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Markus Muzic
Kai Garnier
Horst Callies
Ralf Miessner
Andre Zimmermann
Armin Kech
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, ein Folienmodul (21), bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, und einen Polymerträger (23) umfassend, wobei das Folienmodul (21) mit dem Polymerträger (23) verbunden wird. Das Folienmodul (21) wird direkt in den Polymerträger (23) eingebettet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bauteil, umfassend ein Folienmodul (21), bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, sowie einen Polymerträger (23), mit welchem das Folienmodul (21) verbunden ist. Das Folienmodul (21) ist in den Polymerträger (23) eingebettet.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Wenn in Bauteilen Aktoren oder Sensoren eingesetzt werden, die eine vorgegebene Bauhöhe nicht überschreiten dürfen, werden im Allgemeinen als Folienmodule ausgebildete Aktoren oder Sensoren verwendet. Derartige Folienmodule sind kommerziell erhältlich und aus einem Funktionswerkstoff, der in einen Isolierstoff mit Hilfe eines Laminierverfahrens eingebettet ist, aufgebaut. Der Funktionswerkstoff ist z.B. eine piezoelektrische Keramik, der Isolierstoff eine Polymerfolie. Zwischen dem Isolierstoff und dem Funktionswerkstoff sind Elektroden in Form flächiger Elektroden oder Interdigitalelektroden ausgebildet, die nach außen hin kontaktiert sind.
  • Derzeit werden die Folienmodule im Allgemeinen mit Hilfe eines Klebemittels an ein Bauteil fixiert. Durch die Klebstoffschicht werden zusätzliche innere Grenzflächen angebracht, die die Lebensdauer der Verbindung zwischen dem Folienmodul und dem Bauteil, an welchem das Folienmodul fixiert ist, durch teilweise oder vollständige Delamination beeinträchtigen können. Neben dem Einfluss auf die Lebensdauer kann eine Verklebung des Folienmoduls mit dem Bauteil auch die Effektivität der aktuatorischen oder sensorischen Funktion beeinträchtigen, da die Klebeschicht eine räumliche Trennung zwischen dem Folienmodul und dem Bauteil, in welchem das Folienmodul fixiert ist, herbeiführt und die Funktionalität somit von dem Verhalten der Klebeschicht beeinflusst werden kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das ein Folienmodul, bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, und einen Polymerträger umfasst, wird das Folienmodul mit dem Polymerträger verbunden, wobei das Folienmodul direkt in den Polymerträger eingebettet wird. Durch das Einbetten des Folienmoduls direkt in den Polymerträger kann auf eine Zwischenschicht verzichtet werden. Eine derartige Zwischenschicht ist z.B. die Klebstoffschicht bei Verkleben des Folienmoduls mit dem Polymerträger des Bauteils. Durch die direkte Verbindung des Folienmoduls mit dem Polymerträger kann die Lebensdauer der Verbindung von Folienmodul mit Polymerträger erhöht werden, da weniger Grenzflächen vorhanden sind, an denen eine Delamination von Folienmodul und Polymerträger erfolgen kann. Auch wird durch das Fehlen der zusätzlichen Klebeschicht die Effektivität der aktuatorischen und/oder der sensorischen Funktion des Folienmoduls verbessert, da eine Klebeschicht ein komplexes dynamisch-mechanisches Verhalten aufweist und die elektrisch mechanische Kopplung zwischen Aktuator bzw. Sensor und Substrat verschlechtert.
  • In einer Ausführungsform erfolgt das Einbetten des Folienmoduls in den Polymerträger durch einen Spritzgussprozess, wobei das Folienmodul zunächst in einem Werkzeug fixiert und anschließend von dem Polymerträger umspritzt wird. Durch das Fixieren des Folienmoduls im Werkzeug ist es möglich, das Folienmodul mit dem Polymerträger zu umspritzen, ohne dass sich das Folienmodul aufgrund des Einspritzdrucks des Polymerträgers verformt. Das Folienmodul kann dabei z.B. durch Anlegen eines Unterdrucks und/oder durch einen mechanischen Niederhalter im Werkzeug fixiert werden. Hierzu ist es z.B. möglich, im Wergzeug eine Vertiefung auszubilden, die an die Form des Folienmoduls angepasst ist. Als mechanische Niederhalter zum Fixieren des Folienmoduls eignen sich z.B. Niederhalter, mit denen das Folienmodul in der an die Form des Folienmoduls angepassten Vertiefung gehalten wird.
  • Wenn das Fixieren des Folienmoduls im Werkzeug durch Anlegen eines Unterdrucks erfolgt, so sind im Werkzeug vorzugsweise an den Positionen, an denen das Folienmodul aufliegt, Öffnungen ausgebildet, die mit einer Vakuumpumpe verbunden sind. Bei Betrieb der Vakuumpumpe wird ein Unterdruck an den Öffnungen im Werkzeug erzeugt und das Folienmodul wird durch den Unterdruck an die Wandung des Werkzeugs angesaugt. Das Folienmodul ist im Werkzeug fixiert.
  • Neben der mechanischen Fixierung des Folienmoduls im Werkzeug und der Fixierung des Folienmoduls im Werkzeug durch Anlegen eines Unterdrucks ist es auch möglich, dass das Folienmodul allein durch die Wirkung der Schwerkraft im Werkzeug gehalten wird. Hierzu wird das Folienmodul auf der dem Boden zugewandten Seite des Werkzeugs eingelegt. Anschließend wird das Folienmodul mit dem Polymer überspritzt. Weiterhin ist auch jede andere, dem Fachmann bekannte Vorrichtung geeignet, mit der das Folienmodul im Spritzgusswerkzeug fixiert werden kann.
  • Um das Folienmodul an allen Seiten mit dem Polymer zu bedecken, ist es möglich, einen mehrstufigen Spritzgießprozess durchzuführen. Durch das Anlegen des Folienmoduls an der Werkzeugwandung durch Anlegen des Unterdrucks oder mit Hilfe der Niederhalter ist das Folienmodul an der werkzeugzugewandten Seite nicht mit Polymer bedeckt. Um auch diese Seite mit einer Polymerschicht zu bedecken, wird z.B. in einem mehrstufigen Spritzgießprozess das bereits einseitig in den Polymerträger eingebettete Folienmodul in ein weiteres Werkzeug eingelegt und auf der nicht durch den Polymerträger bedeckten Seite mit dem gleichen oder einem anderen Polymer überspritzt. Anstelle des Umlegens des einseitig mit dem Polymer überspritzten Folienmoduls ist es auch möglich, das Werkzeug so auszubilden, dass eine Zwischenwandung, auf welcher das Folienmodul gelegen hat, entfernt wird und dann anschließend in den hierdurch entstandenen Freiraum das Polymer eingespritzt wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Einbetten des Folienmoduls in den Polymerträger durch einen drucklosen Gießprozess eines Reaktivharzes mit nachfolgender Härtung des Harzes. Auch hier wird das Folienmodul zunächst in ein Werkzeug eingelegt und anschließend mit dem Reaktivharz umgossen. Das Fixieren des Folienmoduls kann wie beim Spritzgießprozess durch Einwirken der Schwerkraft, durch mechanische Niederhalter oder durch Anlegen eines Unterdrucks erfolgen. Aufgrund des drucklosen Eingießens des Reaktivharzes in das Werkzeug ist es im Allgemeinen ausreichend, das Folienmodul in das Werkzeug einzulegen. Auf ein zusätzliches Fixieren durch einen mechanischen Niederhalter und/oder durch Anlegen eines Unterdrucks kann verzichtet werden.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform erfolgt das Einbetten des Folienmoduls in den Polymerträger durch einen Laminierprozess mehrerer Lagen aus polymeren Verbundwerkstoffen in einer geschichteten Anordnung. Hierbei ist zumindest ein Teil der Lagen nicht vollständig ausgehärtet.
  • Durch das Laminierverfahren lässt sich das Folienmodul z.B. in Leiterplatten oder auch in anderen polymeren Verbunden aus Reaktionsharzen mit Verstärkungselementen einbetten.
  • Geeignete Verstärkungselemente sind z.B. Fasern, Fasergelege oder Platelets. Zum Laminieren werden die nicht vollständig ausgehärteten Lagen und gegebenenfalls auch die ausgehärteten Lagen der polymeren Verbundwerkstoffe in geeigneter Geometrie sowie das Folienmodul in ein Werkzeug eingelegt und unter Anwendung von mechanischem Druck und/oder durch Erwärmung dauerhaft miteinander verbunden.
  • Geeignete Polymere für Polymerträger, in die die Einbettung des Folienmoduls durch den Spritzgussprozess erfolgt, sind z.B. Thermoplaste oder andere spritzgießbare Polymere oder Precursoren von Polymerträgern. Geeignete Thermoplaste sind zum Beispiel teilaromatische oder aliphatische Polyamide, Polyester, vorzugsweise Polybutadienterephthalat (PBT) oder Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefine, vorzugsweise Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Polyetherimide, Polyoximethylen, flüssigkristalline Polymere (LCP), Polycarbonat, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Polytetrafluorethylen (PTFE). Derartige Precursoren sind z.B. Monomere von Reaktivharzen, die in der Spritzgießmaschine zusammengemischt und anschließend in das Werkzeug eingespritzt werden. Die Aushärtung zu Duroplasten, vorzugsweise Epoxidharzen, Polyestern oder Phenolharzen, erfolgt dann im Werkzeug. Auch können die Precursoren bereits teilvernetzt sein und erst die vollständige Vernetzung erfolgt im Spritzgießwerkzeug. Weitere geeignete Polymere sind alle faserverstärkten oder mineralienverstärkten Polymere, zum Beispiel glasfaserverstärkte oder kohlenstofffaserverstärkte Polymere, sowie Polymerblends. Die Verarbeitung der Polymere zu Polymerträgern erfolgt vorzugsweise durch Spritzgießen.
  • Geeignete Reaktivharze, die mit dem Folienmodul verbunden werden können, sind z.B. Epoxidharze, Phenolharze, Cyanatester, Polyesterimide, Polyimide, Bismaleinimide und Bismaleinimidtriacine. Bevorzugte Epoxidharze sind Bisphenol A, Bisphenol F, Cycloaliphatische Epoxidharze und mehrfunktionelle Expoxidharze. Die Reaktivharze werden vorzugsweise durch Gießen oder Laminieren verarbeitet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Oberflächen des Folienmoduls vor dem Einbetten in den Polymerträger durch eine Plasmabehandlung gereinigt und gegebenenfalls aktiviert. Durch die Plasmabehandlung werden Fremdstoffe von der Oberfläche des Folienmoduls entfernt, die einen negativen Einfluss auf die Haftung des Folienmoduls im Polymerträger haben können. Gegebenenfalls vorhandene Keimstellen, an denen sich das Folienmodul aus dem Polymerträger lösen könnte, werden so entfernt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauteil, welches ein Folienmodul, bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, sowie einen Polymerträger, mit welchem das Folienmodul verbunden ist, umfasst, und bei dem das Folienmodul in den Polymerträger eingebettet ist. Durch das Einbetten des Folienmoduls in den Polymerträger wird die Lebensdauer des Bauteils erhöht, da keine Klebeschicht enthalten ist, die altern kann und dadurch zu einer Ablösung des Folienmoduls vom Bauteil führen kann. Auch wird durch das Fehlen der Klebeschicht die Effektivität der aktuatorischen und/oder sensorischen Funktion des Folienmoduls verbessert.
  • In einer ersten Ausführungsform ist das Folienmodul vollständig von dem Polymerträger umschlossen. Hierdurch ist das Folienmodul vollständig in Polymerträger eingebettet und eine Ablösung des Folienmoduls vom Polymerträger kann nicht mehr erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, dass das Folienmodul an mindestens einer Seite nicht von dem Polymerträger bedeckt ist. Hierbei ist es möglich, dass das Folienmodul teilweise aus dem das Folienmodul umgebenden Polymerträger herausragt oder dass das Folienmodul und der das Folienmodul umgebende Polymerträger eine ebene Oberfläche bilden. Eine solche freie Oberfläche kann z.B. dann erforderlich sein, wenn das im Polymerträger eingebettete Folienmodul ein weiteres Bauteil direkt kontaktieren muss.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 ein mit einem Polymerträger verbundenes Folienmodul gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 ein mit einem Polymerträger verbundenes Folienmodul in einer ersten Ausführungsform,
  • 3 ein mit einem Polymerträger verbundenes Folienmodul in einer zweiten Ausführungsform.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Folienmodul, welches mit einem Polymerträger verbunden ist, gemäß dem Stand der Technik.
  • Ein Bauteil 1 umfasst einen Polymerträger 3, der mit einem Folienmodul 5 verbunden ist. Die Verbindung des Polymerträgers 3 mit dem Folienmodul 5 erfolgt mittels einer Klebe schicht 7. Für die Klebeschicht 7 kann jeder beliebige, dem Fachmann bekannte Klebstoff, mit dem sich Polymerträger verbinden lassen, verwendet werden.
  • Das Folienmodul 5 umfasst im Allgemeinen einen Funktionswerkstoff, z.B. eine piezoelektrische Keramik, und einen Isolierstoff, z.B. eine Polymerfolie. Für das Folienmodul 5 wird der Funktionswerkstoff in den Isolierstoff eingebettet.
  • Der Polymerträger 3 ist z.B. ein beliebiger Thermoplast oder ein Reaktivharz. Weiterhin kann der Polymerträger 3 Fasern, Fasergelege oder Platelets enthalten.
  • Durch die Verbindung des Folienmoduls 5 mit dem Polymerträger 3 mit Hilfe der Klebeschicht 7 bildet sich eine erste Grenzschicht 9 zwischen der Klebeschicht 7 und dem Polymerträger 3 und eine zweite Grenzschicht 11 zwischen dem Folienmodul 5 und der Klebeschicht 7 aus.
  • Nachteil des Bauteils 1 gemäß dem Stand der Technik, wie es in 1 dargestellt ist, ist, dass durch die Klebeschicht 7 zwei zusätzliche Grenzschichten 9, 11 ausgebildet werden, an denen sich das Folienmodul 5 vom Polymerträger 3 lösen kann. Zudem besteht kein direkter Kontakt zwischen dem Folienmodul 5 und dem Polymerträger 3, so dass z.B. bei Spannungsmessungen mit dem Folienmodul 5 dadurch Fehler auftreten können, dass sich das Folienmodul 5 aufgrund der Klebeschicht 7 auf dem Polymerträger 3 verschiebt.
  • Das Bauteil 1, den Polymerträger 3 mit dem daran befestigten Folienmodul 5 umfassend, ist in der in 1 dargestellten Ausführungsform mit einem Träger 13 verbunden. Der Träger 13 kann aus jedem beliebigen Werkstoff gefertigt sein. Die Verbindung des Trägers 13 mit dem Polymerträger 3 erfolgt im Allgemeinen durch ein formschlüssiges oder ein kraftschlüssiges Verbindungsverfahren. So kann der Träger 13 mit dem Polymerträger 3 z.B. durch Verkleben oder Verschweißen verbunden sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Träger 13 und der Polymerträger 3 durch Verschrauben oder Vernieten miteinander verbunden sind.
  • Ebenso kann sich an das Bauteil 1 auf der Seite, auf der das Folienmodul 5 angebracht ist, ein weiteres Bauteil 15 anschließen. Das weitere Bauteil 15 kann ebenso wie der Träger 13 aus jedem beliebigen Werkstoff gefertigt sein und durch ein beliebiges formschlüssiges oder kraftschlüssiges Verbindungsverfahren mit dem Polymerträger 3 verbunden sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass anstelle des Trägers 13 und des weiteren Bauteils 15 der Polymerträger 3 mit dem daran angebrachten Folienmodul 5 von einem beliebigen anderen Medium umgeben ist. Ein derartiges Medium kann z.B. flüssig oder gasförmig sein.
  • In 2 ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bauteil, einen Polymerträger mit daran befestigtem Folienmodul umfassend, in einer ersten Ausführungsform dargestellt.
  • Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Bauteil 20 ist ein Folienmodul 21 in einem Polymerträger 23 eingebettet. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist das Folienmodul 21 so im Polymerträger 23 eingebettet, dass eine Oberfläche 25 des Folienmoduls 21 nicht von dem Polymerträger 23 bedeckt ist. In der hier dargestellten Ausführungsform ist das Folienmodul 21 so im Polymerträger 23 eingebettet, dass der Polymerträger 23 und das Folienmodul 21 eine gleichmäßige Oberfläche ausbilden.
  • Als Werkstoff für den Polymerträger 23 eignen sich die Leichtwerkstoffe, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. So kann der Polymerträger 23 z.B. aus einem thermoplastischen Werkstoff oder einem Reaktivharz gefertigt sein. Dabei ist jeder dem Fachmann bekannte Thermoplast und jedes dem Fachmann bekannte Reaktivharz geeignet. Bevorzugte Thermoplaste sind zum Beispiel teilaromatische oder aliphatische Polyamide, Polyester, vorzugsweise Polybutadienterephthalat (PBT) oder Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefine, vorzugsweise Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Polyetherimide, Polyoximethylen, flüssigkristalline Polymere (LCP), Polycarbonat, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Polytetrafluorethylen (PTFE). Bevorzugte Reaktivharze sind Epoxidharze, Phenolharze Cyanatester, Polyesterimide, Polyimide, Bismaleinimide und Bismaleinimidtriacine. Bevorzugte Epoxidharze sind Bisphenol A, Bisphenol F, Cyclo-aliphatische Epoxidharze und mehrfunktionelle Expoxidharze.
  • Weiterhin kann der Polymerträger 23 auch ein Verbundmaterial sein und Fasern, Fasergelege oder Platelets enthalten. Geeignete Fasern oder Fasergelege sind z.B. Glasfasern oder Kohlenstofffasern.
  • Um das Folienmodul 21 in den Polymerträger 23 einzubetten, wird z.B. das Folienmodul 21 in einem Spritzgusswerkzeug fixiert und anschließend mit dem Polymer des Polymerträgers 23 umspritzt. Das Fixieren des Folienmoduls 21 im Spritzgusswerkzeug erfolgt z.B. mit Hilfe mechanischer Niederhalter oder durch Anlegen eines Unterdrucks. Auch ist es möglich, das Folienmodul 21 z.B. in eine entsprechend geformte Vertiefung im Spritzgusswerkzeug einzulegen und anschließend mit dem Polymer zu umspritzen. In diesem Fall erfolgt die Positionierung des Folienmoduls 21 und seine Positionierung im Spritzgusswerkzeug allein aufgrund der Schwerkraft. Wenn das Folienmodul 21 mit mechanischen Niederhaltern im Spritzgusswerkzeug gehalten wird, so wird im Allgemeinen in ei fern ersten Schritt das Folienmodul 21 teilumspritzt, dann die mechanischen Niederhalter entfernt. Daran anschließend erfolgt das vollständige Umspritzen des Folienmoduls 21.
  • Neben dem Einbetten des Folienmoduls 21 in den Polymerträger 23 durch ein Spritzgussverfahren ist es auch möglich, den Polymerträger 23 durch ein Laminierverfahren zu erzeugen, wobei das Folienmodul 21 während des Laminierverfahrens in den Polymerträger 23 eingebracht wird. Bei der Herstellung des Bauteils 20 durch ein Laminierverfahren werden Verbunde aus einem Polymermaterial, im Allgemeinen einem Reaktionsharz, wie Epoxydharz oder Phenolharz und Verstärkungselementen wie Fasern, Fasergelegen oder Platelets in nicht vollständig ausgehärteten Lagen beschichtet und anschließend unter Anwendung von mechanischem Druck und/oder von Erwärmung dauerhaft miteinander verbunden. Zwischen den einzelnen nicht vollständig ausgehärteten Lagen können sich auch vollständig ausgehärtete Lagen befinden, die dann ebenfalls an die nicht vollständig ausgehärteten Lage anhaften.
  • Weiterhin ist es auch noch möglich, den Polymerträger 23 mit dem darin eingebetteten Folienmodul 21 durch einen Gießprozess herzustellen, bei dem Reaktivharze in ein Gießwerkzeug eingegossen werden, in welches das Folienmodul 21 platziert wurde. Nach dem Eingießen des Reaktivharzes erfolgt eine Aushärtung des Harzes zur Erzeugung des Polymerträgers 23.
  • Wie das in 1 dargestellte und aus dem Stand der Technik bekannte Bauteil 1 kann auch das erfindungsgemäße Bauteil 20 mit einem Träger 27 und einem weiteren Bauteil 29 verbunden sein. Auch hier erfolgt die Verbindung mit dem Träger 27 bzw. dem weiteren Bauteil 29, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung. Geeignete formschlüssige Verbindungen sind z.B. Verkleben oder Verschweißen und geeignete kraftschlüssige Verbindungen sind z.B. Verschrauben oder Vernieten. Auch ist es möglich, dass das Bauteil 20 in ein weiteres Bauteil integriert ist. In diesem Fall kann das weitere Bauteil das Bauteil 20 vollständig umschließen oder auch nur an einer Seite am Bauteil 20 anliegen. Neben der Verbindung mit einem weiteren Bauteil oder wie in 2 dargestellt mit einem Träger 27 und einem weiteren Bauteil 29 ist es auch möglich, dass das Bauteil 20 von einem flüssigen oder gasförmigen Medium umgeben ist. In diesem Fall ist der Werkstoff für den Polymerträger 23 sowie für das Folienmodul 21 so auszuwählen, dass dieses gegenüber dem Folienmodul 21 und dem Polymerträger 23 inert ist.
  • 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Bauteil, einen Polymerträger und ein Folienmodul umfassend, in einer zweiten Ausführungsform.
  • Die in 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur dargestellten Ausführungsform dadurch, dass das Folienmodul 21 vollständig im Polymerträger 23 eingebettet ist, so dass keine Oberfläche des Folienmoduls 21 aus dem Polymerträger 23 herausragt. Um das Bauteil 20 in der Ausführungsform, wie sie in 3 dargestellt ist, herzustellen, wird z.B. zunächst das Bauteil, wie in 2 dargestellt, erzeugt und anschließend in einen weiteren Herstellungsschritt an der freien Oberfläche 25 des Folienmoduls 21 mit einem Polymer beschichtet. Das Polymer ist dabei z.B. das gleiche Polymer, wie das, aus dem der Polymerträger 23 gefertigt ist. Es ist jedoch auch möglich, hier ein anderes Polymer einzusetzen, so dass der Polymerträger 23 aus zwei unterschiedlichen Polymeren gefertigt ist. So ist es z.B. möglich, zuerst ein Bauteil, wie es in 2 dargestellt ist, durch einen Spritzgussprozess herzustellen, anschließend dieses Bauteil in ein weiteres Spritzgusswerkzeug einzulegen und in einem zweiten Spritzgussprozess an der freien Oberseite 25 des Folienmoduls 21 mit dem Polymer des Polymerträgers 23 zu überspritzen. Auch ist es möglich, zunächst das Bauteil 20, wie es in 2 dargestellt ist, durch ein Laminierverfahren zu erzeugen und anschließend das so hergestellte Laminat durch einen Gießprozess mit einem Reaktivharz zu verschließen. Bei einem Laminierprozess ist es jedoch auch möglich, sofort ein Bauteil 20, wie es in 3 dargestellt ist, herzustellen. Hierzu wird vor dem Verbinden der einzelnen Lagen durch Anwendung von mechanischem Druck und/oder durch Erwärmung auf das Folienmodul 21 mindestens eine weitere Lage aus einem nicht vollständig ausgehärteten Reaktivharz, die gegebenenfalls auch Verstärkungselemente wie Fasern, Fasergelege oder Platelets enthält, aufgeschichtet.
  • Bei Herstellung des Polymerträgers 23 durch einen Gießprozess mit einem Reaktivharz ist es ebenso wie beim Spritzgießprozess erforderlich, zunächst ein Bauteil, wie es in 2 dargestellt ist, herzustellen und anschließend die freie Oberfläche 25 in einem weiteren Schritt mit dem Reaktivharz zu bedecken.
  • Das erfindungsgemäß hergestellte Bauteil 20 kann z.B. in Sensoren wie Drehratensensoren oder in Steuergeräten, z.B. Pumpensteuergeräten, eingesetzt werden. Bei derartigen Sensoren oder Steuergeräten können Funktionsbeeinträchtigungen oder Schädigungen der Elektronik aufgrund von thermomechanischer oder mechanischer Beanspruchung auftreten. Zudem ist ein Einsatz des erfindungsgemäßen Bauteils 20 auch in allen weiteren Bauteilen denkbar, die teilweise oder vollständig aus Polymerwerkstoffen gefertigt sind und bei denen Aktoren oder Sensoren in flacher Bauform verwendet werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, ein Folienmodul (21), bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, und einen Polymerträger (23) umfassend, wobei das Folienmodul (21) mit dem Polymerträger (23) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmodul (21) direkt in den Polymerträger (23) eingebettet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbetten des Folienmoduls (21) in den Polymerträger (23) durch einen Spritzgussprozess erfolgt, wobei das Folienmodul (21) zunächst in einem Werkzeug fixiert und anschließend zur Herstellung des Polymerträgers (23) von einem Polymer umspritzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmodul (21) im Werkzeug durch Anlegen eines Unterdruckes und/oder durch einen mechanischen Niederhalter fixiert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbetten des Folienmoduls (21) in den Polymerträger (23) durch einen drucklosen Gießprozess eines Reaktivharzes mit nachfolgender Härtung des Harzes erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbetten des Folienmoduls (21) in den Polymerträger (23) durch einen Laminierprozess mehrerer Lagen aus polymerem Verbundwerkstoff einer geschichteten Anordnung erfolgt, wobei zumindest ein Teil der Lagen nicht vollständig ausgehärtet ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Folienmoduls (21) vor dem Einbetten in den Polymerträger (23) durch eine Plasmabehandlung gereinigt und gegebenenfalls aktiviert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmabehandlung mit einem Sauerstoff- oder Argon-Plasma durchgeführt wird.
  8. Bauteil, umfassend ein Folienmodul (21), bei dem eine Folie aus einem Funktionswerkstoff in einen Isolierstoff eingebettet ist, sowie einen Polymerträger (23), mit welchem das Folienmodul (21) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmodul (21) in den Polymerträger (23) eingebettet ist.
  9. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmodul (21) vollständig von dem Polymerträger (23) umschlossen ist.
  10. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienmodul (21) an mindestens einer Seite nicht von dem Polymerträger (23) bedeckt ist.
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