DE102009019236A1 - Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils sowie Faserverbundbauteil - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils sowie Faserverbundbauteil Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, insbesondere eines Querträgers für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, bei welchem zumindest ein Kernelement mit Fasern umflochten und mit einem Kunststoff versehen wird, wobei das mit den Fasern umflochtene Kernelement in einem Spritzgießverfahren umspritzt wird, sowie ein Faserverbundbauteil, insbesondere Querträger für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, mit zumindest einem Kernelement, welches mit Fasern umflochten und mit einem Kunststoff versehen ist, wobei das mit den Fasern umflochtene Kernelement mit einem in einem Spritzgießverfahren umspritzten Kunststoff versehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Faserverbundbauteil nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 21.
  • Derartige Verfahren und Faserverbundbauteile sind hinlänglich bekannt. Zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mittels eines Umflechtungsprozesses wird beispielsweise ein Hartschaumkern von einem Mehrachsroboter durch ein Flechtauge einer Radialflechtmaschine geführt. Über die Durchzugsgeschwindigkeit des Hartschaumkerns lässt sich ein Winkel von Fäden, mit denen der Hartschaumkern umflochten wird, variieren. Im Gegensatz zu einem Wickelverfahren lassen sich Dank der Reibung der Fasern auch eine Fadenablage neben der geodätischen Linie realisieren. Ebenfalls möglich ist eine gezielte Einbringung von Einlegeelementen.
  • Ein weiteres Verfahren ist die so genannte Flecht-Pultrusion. Hierbei wird nicht mit einem im Bauteil verbleibenden Hartschaumkern, sondern mit einem fest stehenden Stahlkern gearbeitet. Nachteilig ist hierbei, dass sich ein Geflecht der Fasern unter Zugbelastung strukturbedingt einschnürt und dadurch hohe Kräfte erforderlich werden, um das Geflecht vom Stahlkern abzuziehen. Ein weiterer Nachteil der Flecht-Pultrusion ist, dass dieses kontinuierliche Verfahren keine Möglichkeit eines mehrmaligen Umflechtens durch Vor- und Zurückführen des Stahlkerns durch das Flechtauge besteht. Eine Flexibilität bezüglich Geflechtaufbau, Flechtwinkel, Fadenspannung und Anzahl der Fäden ist hierbei als gering einzuschätzen.
  • Die DE 10 2004 017 311 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Faserverbund-Halbzeugen mittels Rundflechttechnik. Auch mittels eines Flechtverfahrens hergestellte Crashboxen auf Basis eines kohlefaserverstärkten Kunststoffes sind bereits bekannt.
  • Die bekannten Verfahren und Faserverbundbauteile weisen dabei allesamt die Nachteile auf, dass die mittels derartiger Verfahren hergestellten Bauteile beziehungsweise diese Faserverbundbauteile selbst einen nur äußerst geringen Funktionserfüllungsumfang aufweisen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Faserverbundbauteil der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein mittels des Verfahrens hergestelltes Bauteil beziehungsweise das Faserverbundbauteil einen höheren Funktionserfüllungsumfang aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 21 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein solches Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, insbesondere eines Querträgers für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, bei welchem zumindest ein Kernelement mit Fasern umflochten und mit einem Kunststoff versehen wird, sieht erfindungsgemäß vor, dass das mit den Fasern umflochtene Kernelement in einem Spritzgießverfahren umspritzt wird. Mittels des Spritzgießverfahrens ist es somit ermöglicht, das mit den Fasern umflochtene Kernelement mit Funktionselementen zu versehen, wodurch ein Funktionserfüllungsumfang des mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Faserverbundbauteils deutlich erhöht ist. Bei derartigen Funktionselementen handelt es sich beispielsweise um Befestigungsvorrichtungen wie Haken, Klipse oder Steckverbindungsvorrichtungen oder etwa um Öffnungen oder Gewindeöffnungen, mittels welchen am Faserverbundbauteil andere Funktionsbauteile der Karosserie des Personenkraftwagens angebracht werden können beziehungsweise das Faserverbundbauteil selbst an der Karosserie des Personenkraftwagens oder an anderen Bauteilen derselbigen angebracht und mit diesen verbunden werden kann. Dem entsprechend sind beispielsweise auch Funktionsflächen mittels des Spritzgießverfahrens ausbildbar, an welchen anderweitige Bauteile festigbar und/oder ausrichtbar sind.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein integrierter Prozess einer kontinuierlichen Herstellung eines Faserverbundbauteils durch einen Umflechtungsprozess eines Kernelements, der beispielsweise als Umflecht-Pultrusionsprozess ausgebildet ist, und durch einen direkt in einer Gesamtanlage nachgelagerten Spritzgießprozess geschaffen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit die Herstellungszeit für das Faserverbundbauteil reduziert, was mit einer Reduzierung der Gesamtkosten für das Verfahren und damit mit einer Reduzierung der Gesamtkosten für das hergestellte Faserverbundbauteil einhergeht.
  • Des Weiteren ist ein Faserverbundbauteil geschaffen, welches sowohl nachbearbeitungsfrei die gewünschte Geometrie sowie die beschriebenen und gegebenenfalls weitere Funktionselemente und gleichzeitig alle bisher bekannten Vorteile eines Faserverbundbauteils aufweist, nämlich die, dass es sich bei dem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Faserverbundbauteils um ein leichtes Bauteil mit einem sehr guten Unfallverhalten handelt, da es sowohl eine gewisse Steifigkeit als auch ein sehr gutes Potential zur Aufnahme von Aufprallenergie im Falle eines Unfalls aufweist.
  • Insbesondere gegenüber häufig eingesetzten Querträgern für Karosserien aus Aluminium-Strangpressprofilen in gebauter Ausführung, bei welchen beschriebene Funktionselemente durch Abfräsen beziehungsweise Lochen ausgebildet werden, weist das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Faserverbundbauteil eine hohe Zeit- und damit Kostenersparnis durch den beschriebenen integrierten Prozess auf.
  • Als vorteilhaftes Flechtverfahren wird dabei ein so genanntes Radialflechtverfahren eingesetzt, mittels welchem Bauteile mit veränderlichen Querschnitten und Geometrien besonders gut, unaufwändig und damit kostengünstig herstellbar sind.
  • Wird das mit den Fasern umflochtene Kernelement mit einem Thermoplasten umspritzt, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch die beschriebenen Funktionselemente und insbesondere komplexere Geometrien der selbigen besonders einfach und damit kostengünstig hergestellt werden können. Dies reduziert die Kosten für das Verfahren weiter, womit reduzierte Gesamtkosten für das derartig hergestellte Faserverbundbauteil einhergehen. Ein weiterer, den Kostenaspekt vorteilig beeinflussender Vorteil einer Umspritzung des umflochtenen Kernelements mit dem Thermoplasten in dem Spritzgießverfahren ist der, dass ein Thermoplast-Spritzgießverfahren gegenüber anderen Spritzgießverfahren kostengünstiger und damit wirtschaftlicher durchgeführt werden kann, da bei einem Thermoplast-Spritzgießverfahren eine Prozessführung weit unkomplizierter ist. So sind gerade im Vergleich zu einem Duroplast-Spritzgießverfahren weitaus geringere Drücke nötig. Auch ist bei einem Duroplast-Spritzgießverfahren eine Einhaltung bestimmter Temperaturen besonders wichtig, was die Prozessführung aufwändiger und damit kostenintensiver gestaltet. Als Thermoplast kann beispielsweise Polyamid zum Einsatz kommen. Aber auch andere Thermoplasten sind einsetzbar.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Spritzgießverfahren als ein Niederdruckverfahren, insbesondere als ein Schaumspritzgießverfahren oder als ein Spritzprägeverfahren, mit einem maximalen Druck von bis zu 600 bar durchgeführt. Dieses niedrige Druckniveau erlaubt eine weitere Kostenreduzierung des Verfahrens, da Komponenten einer Anlage zur Durchführung eines der genannten Verfahren zur Druckerzeugung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weitaus geringer in ihrer Leistung, insbesondere bezüglich einer Schließkraft, dimensioniert sein müssen, was mit einer geringeren Energieaufnahme während des Verfahrens einhergeht. Somit sind die Herstellkosten nochmals abgesenkt, was mit einer Absenkung der Gesamtkosten des mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bauteils einhergeht. Ein weiterer Vorteil eines niedrigen Drucks beim Spritzgießverfahren ist der, dass dadurch das Kernelement nicht zu stark belastet und damit nicht beschädigt wird bzw. das Kernelement weniger steif ausgebildet sein kann, wodurch ein geringeres Gewicht des Kernelement ermöglicht ist, insbesondere durch einen Werkstoff mit einem niedrigen spezifischen Gewicht.
  • Dadurch ist bei dem Faserverbundbauteil ein erhebliches Leichtbaupotential mit sehr gutem Unfallverhalten bei gleichzeitiger wirtschaftlicher Herstellung gegeben. Insbesondere in Verbindung mit einem Querträger für eine Karosserie eines Personenkraftwagens erweist sich dies als besonders vorteilhaft, da dadurch ein Faserverbundbauteil geschaffen ist, welches ein hohes Energieaufnahmepotential im Falle eines Unfalls aufweist, wodurch eine Sicherheit für Insassen des Personenkraftwagens deutlich gesteigert ist. Insbesondere gegenüber konventionellen Querträgern aus Aluminium, Stahl oder ähnlichen Metallen kann bei verbessertem Unfallverhalten Gewicht eingespart werden durch einen Einsatz von Hochleistungsfasern beim Umflechtungsprozess.
  • Vorteilhafterweise wird das Kernelement in einem der Umflechtung vorgelagerten Spritzgießprozess hergestellt. Dies bedeutet eine weitere Integration eines Herstellungsschritts des Faserverbundbauteils, wodurch Herstellungszeit und damit Herstellungskosten des Faserverbundbauteils weiter reduziert sind. Wird das Kernelement als im Wesentlichen geschlossenporiges oder offenporiges Schaumkernelement ausgebildet, so hat dies den Vorteil inne, dass ein einerseits leichtes und andererseits stabiles Kernelement geschaffen ist, das mit Fasern umflochten werden kann, ohne dabei auf eine etwaige Beschädigung des Kernelements durch den Umflechtungsprozess achten zu müssen, was eine Komplexität des Verfahrens und damit die Kosten des Verfahrens reduziert.
  • Wird das Kernelement im Wesentlichen aus einem Hartschaum oder einem Aluminiumschaum gebildet, so bleibt der Vorteil des geringen spezifischen Gewichts im Wesentlichen bestehen, wobei das Kernelement bei dieser Ausführungsform ein gesteigertes Energieaufnahmepotential aufweist, wodurch im Falle eines Unfalls eine Aufprallenergie besonders gut in Verformungsenergie umgewandelt werden kann zur Reduzierung der Verletzungswahrscheinlichkeit und der Verletzungsschwere der Insassen des Personenkraftwagens mit einem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserverbundbauteil.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Kernelement mittels eines Core-Back-Expansion-Moulding-Verfahrens hergestellt. Ein derartiges Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Kernelements mit einem besonders geringen Gewicht bei gleichzeitiger Einsparung von Fertigungsmaterial insbesondere in Form von Kunststoff, da ein Bauteilvolumen größer ist als ein Spritzvolumen. Daraus ergibt sich eine drastische Kostenreduktion für das derartige Verfahren.
  • Bei diesem Verfahren wird vorteilhafterweise eine mit einem Treibmittel versehene Kunststoffschmelze bei geschlossenem Werkzeug in eine Kavität eingebracht. Durch das Vorsehen eines Treibmittels, beispielsweise in Form von Kohlenstoffdioxid, Stickstoff oder dergleichen, ist es ermöglicht, bei dieser Art von Spritzgussprozess eine Expansion der Kunststoffschmelze zu einem Schaum auszubilden, wodurch das entstehende Kernelement bei einem geringen Materialeinsatz ein großes Volumen und damit vorteilhafte Unfalleigenschaften aufweist.
  • Wird das Werkzeug bei dem Verfahren zumindest bereichsweise etwas geöffnet, so kann die Kunststoffschmelze, die durch ihre Expansion zu einem Schaum ausgebildet wird, gegen Wandungen des Werkzeugs expandieren. Dies hat zur Folge, dass an den Wandungen eine hohe Dichte des Schaums und damit des gebildeten Kernelements vorhanden ist, welche zur Mitte der Kavität hin abnimmt. Dadurch ist es vorteilhafterweise ermöglicht, eine Dichte und damit eine Festigkeit des so gebildeten Kernelements bedarfsgerecht einzustellen.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass bei einer Ausführungsform der Erfindung das Kernelement in einem der Umflechtung vorgelagerten Strangpressverfahren hergestellt oder rollgeformt wird. Dies bedeutet eine besonders günstige Herstellung des Kernelements, wodurch die Kosten des Verfahrens weiter absenkbar sind.
  • Weiterhin als vorteilhaft erweist es sich, wenn bei einer Ausführungsform der Erfindung das Kernelement als ein Hohlprofil ausgebildet wird. Dadurch ist eine Reduzierung eines Gewichts des Kernelements und damit eine Reduzierung des Gewichts des Faserverbundbauteils mit einem derartigen Kernelement ermöglicht. Das so geschaffene Kernelement in Leichtbauweise weist allerdings dennoch eine hohe Steifigkeit und damit ein gutes Unfallverhalten auf. Eine weitere Gewichtsreduzierung ist dadurch erreicht, dass das Hohlprofil geringe Wandstärken aufweist.
  • In jeglicher Ausführungsform hat das Kernelement neben einer Funktion als Konturgeber für den Umflechtungsprozess eine Rolle eines Stabilitätsgarants einer Struktur für das Spritzgießverfahren sowie eine große Bedeutung für eine erhöhte Festigkeit und für ein erhöhtes Energieaufnahmepotential des Faserverbundbauteils inne, was insbesondere in Form eines Querträgers für eine Karosserie eines Personenkraftwagens der gesamten Karosserie und damit den Insassen der selbigen zu Gute kommt.
  • Bei der besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Kernelement mit Hybridgarnen beziehungsweise Rovings oder mit einem thermoplastischen Matrixpolymer vorimprägnierten und konsolidierten Rovings oder mit Glasfasergarnen oder mit Kohlefasern umflochten. Dabei ist es ebenso vorstellbar, das Kernelement mit anderweitigen Fasern oder gar mit einer Kombination von unterschiedlichen Fasern zu umflechten. Bei den Hybridgarnen beziehungsweise Rovings kann es sich dabei beispielsweise um Twintex® handeln. Die Konsolidierung der konsolidierten Rovings kann beispielsweise durch Pultrusion geschehen. Durch einen Einsatz derartiger Verstärkungsfasern ist das Unfallverhalten des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserverbundbauteils weiter verbessert, was die Verletzungswahrscheinlichkeit und die Verletzungsschwere der Insassen eines Personenkraftwagens mit einem derartigen Faserverbundbauteil herabsetzt bei gleichzeitig geringem spezifischen Gewicht des Faserverbundbauteils.
  • Wird das Kernelement mit mit einem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplasten, pultrudierten Rovings, insbesondere Multi-Filament-Rovings, oder Glasfasergarnen umflochten, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch eine gute Verbundhaftung zwischen den genannten Garnen beziehungsweise Rovings geschaffen ist. In dem nachgelagerten Spritzgießverfahren, bei welchem die genannten Garne, beziehungsweise Fasern, beziehungsweise Rovings einerseits mit einem Matrixwerkstoff zur Verbindung und andererseits gegebenenfalls das Faserverbundbauteil mit den Funktionselementen versehen werden beziehungsweise wird, schmilzt der Kunststoff der mit diesem Kunststoff pultrudieren Rovings beziehungsweise Glasfasergarnen auf und geht eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Spritzgießverfahren umspritzten Kunststoff ein.
  • Eine weitere Verbesserung des Unfallverhaltens des Faserverbundbauteils ist dadurch erreicht, dass bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Kernelement zusätzlich mit metallischen Verstärkungsfasern, insbesondere Fäden, Litzen oder Seilen umflochten wird. Derartige Metalldrahtelemente dienen zur Wahrung einer Strukturintegrität des Faserverbundbauteils im Falle eines Unfalls, wodurch das Faserverbundbauteil insbesondere in Form eines Querträgers, der wiederum eine Form eines Biegeträgers darstellt, Anforderungen an einen so genannten Pfahlaufprallunfall erfüllt.
  • Bei den metallischen Verstärkungsfasern handelt es sich dabei beispielsweise um Fasern, die einerseits eine hohe Materialdehnung aufweisen, die bei Stahl beispielsweise bei 30% liegt. Dadurch ist in Folge eines hohen Potentials einer Energieaufnahme im Falle eines Unfalls eine Verbesserung des Unfallverhaltens des Faserverbundbauteils erreicht. Dieser Aspekt wird dadurch verstärkt, dass die metallischen Verstärkungsfasern verdrillt sind, wodurch eine geometrische Dehnung derart erreicht ist, dass, werden die metallischen Verstärkungsfasern auf Zug belastet, die metallischen Verstärkungsfasern aufdrillen und sich ausdehnen. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein derartiges Faserverbundbauteil als Querträger für einen Stoßfänger oder auch in einer Tür des Personenkraftwagens dient. Idealerweise weisen die metallischen Verstärkungsfasern also eine so genannte kurze Schlaglänge auf. Diese metallischen, insbesondere axial verlaufenden Verstärkungsfasern weisen ein unidirektionales Verhalten auf.
  • Weiterhin lässt sich eine Verbesserung des Unfallverhaltens des Faserverbundbauteils herbeiführen, wenn in das Kernelement Verstärkungsfasern eingebracht werden. Das Vorsehen von Verstärkungsfasern innerhalb des Kernelements erhöht eine Festigkeit und eine Steifigkeit und damit eine Strukturintegrität des Kernelements im Falle eines Unfalls, womit eine weitere Steigerung der Sicherheit der Insassen des Personenkraftwagens mit einem derartigen Faserverbundbauteil erreicht ist.
  • Ebenso kann vorgesehen sein, dass vor der Umflechtung das Kernelement von außen mit Verstärkungsfasern versehen, beispielsweise umwickelt oder beklebt wird, oder die Verstärkungsfasern anderweitig am Kernelement befestigt werden. Auch dies führt zu einer höheren Festigkeit und Steifigkeit des Kernelements, was einem Unfallverhalten des Kernelements selbst positiv zu Gute kommt zur weiteren Steigerung der Sicherheit der Insassen im Falle eines Unfalls.
  • Die vorgenannte Verstärkung des Kernelements ist derart weiter verbesserbar, wenn metallische Verstärkungsfasern eingebracht beziehungsweise vorgesehen werden. Derartige Verstärkungsfasern weisen eine besonders hohe Festigkeit und Steifigkeit auf, die das Unfallverhalten wie angedeutet weiter verbessern, insbesondere dann, wenn die metallischen Verstärkungsfasern zusätzlich zu bereits vorgesehenen Fasern oder dgl. eingebracht werden.
  • Die beschriebene äußerliche Befestigung der Verstärkungsfasern am Kernelement erweist sich als äußerst vorteilhaft, wenn beispielsweise bei einer Herstellung eines Faserverbundbauteils in Form eines Querträgers beziehungsweise Biegeträgers mit beispielsweise zwei oder einer anderen Anzahl an Energie absorbierenden Elementen, also Crashboxen, dieses Faserverbundbauteil in einem Stück umflochten wird. Hierbei werden die Verstärkungsfasern, insbesondere metallische Verstärkungsfasern, bei einer kontinuierlichen Umflechtung über das gesamte Faserverbundbauteil mit den Crashboxen verbunden.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Kernelement beziehungsweise Kernelemente hierfür aber auch für andere Ausführungsformen des Verfahrens ebenfalls spritzgeschäumt und/oder mehrteilig ausgebildet werden können und bis zur Konsolidierung durch eine Klebeverbindung befestigt sein können.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden während des Umflechtens metallische Verstärkungsfasern, insbesondere Litzen, Stahllitzen, Fäden, Seile oder dergleichen eingezogen. Das bedeutet also, dass diese Art der Verstärkungsfasern nicht geflochten, sondern parallel zu einer oder mehrerer Erstreckungsrichtungen, insbesondere axial beispielsweise bei dem Querträger, in die Flechtstruktur eingebunden werden. Dies bedeutet eine weitere deutliche Verbesserung des Unfallverhaltens des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserverbundbauteils, was besonders die Strukturintegrität des Faserverbundbauteils, insbesondere in Form eines Querträgers beziehungsweise Biegeträgers, im Falle eines Unfalls betrifft.
  • Werden metallische Verstärkungsfasern mit einer Kunststoffummantelung, insbesondere einer Thermoplastummantelung, vorgesehen, so ist dadurch die zuvor, im Zusammenhang mit den Garnen beziehungsweise den Fasern beziehungsweise den Rovings beschriebene Verbundhaftung zwischen eben den metallischen Verstärkungsfasern und dem Kunststoff des Spritzgießverfahrens deutlich verbessert. Dieser verbesserte Zusammenhalt bedeutet eine weitere Verbesserung des Unfallverhaltens des Faserverbundbauteils, da die Vorteile der einzelnen Elemente des Faserverbundbauteils fest miteinander verknüpft sind.
  • Wird eine Struktur aus dem Kernelement, den Fasern und gegebenenfalls den Verstärkungsfasern, gleich welcher Art, während und nach der Umflechtung erwärmt, so hat dies den Vorteil inne, dass die beschriebene Verbundhaftung verbessert wird. Dies ist ebenso durch das Umspritzen mit Kunststoff erreichbar. Ein ungleichmäßiges Erstarren und ein etwaiges daraus resultierendes Ablösen der Fasern beziehungsweise des Kunststoffs beziehungsweise der Verstärkungsfasern ist ebenso vermieden wie eine etwaige Bildung von Rissen.
  • Bei einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Bewegen und/oder Halten des Kernelements während des Verfahrens mittels zumindest eines Greifers eines Roboters durchgeführt wird. Dies bedeutet ein einfaches und unaufwändiges Handling des Kernelements sowie ein nur geringer benötigter Bauraum für eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zudem wird eine Materialverschwendung vermieden, wie es bei einem Vorsehen von zusätzlichen Haltern am Kernelement der Fall wäre. Dieser Vorteil kann weiterhin dadurch verstärkt werden, wenn eine Mehrzahl von Greifern kooperierender und sich abwechselnder Roboter in einer integrierten Flecht-Spritzgussanlage zur Bewegung vorgesehen ist, die während des quasi kontinuierlichen Verfahrens das Bewegen bzw. Halten des Kernelements durchführen.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Kernelement mittels an Randbereichen des Kernelements vorgesehenen Aufnahmevorrichtungen bewegt und/oder gehalten wird. Damit einher geht der Vorteil, dass insbesondere bei einer mehrlagigen Umflechtung ein häufiges Greifen/Loslassen des Kernelements, wie es bei einem Einsatz eines Greifers der Fall wäre, vermieden ist. Dadurch ist die Herstellungszeit und damit sind die Herstellungskosten für das Faserverbundbauteil in einem geringen Rahmen gehalten.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine deutliche Verbesserung von Bauteileigenschaften des Faserverbundbauteils durch eine definierte Faser-Draht-Anordnung in Längs- und Querrichtung erzielt. Darüber hinaus werden erhebliche Gewichts- und Kostenreduzierungen ermöglicht. Durch eine Kombination als integratives Produktionskonzept von Umflechten und Spritzgießen ist das Verfahren sehr variabel und flexibel in Bezug auf geänderte Abmessungen des Faserverbundbauteils, insbesondere in Form eines Querträgers beziehungsweise Biegeträgers einer Karosserie eines Personenkraftwagens, einsetzbar. Des Weiteren ist das Verfahren gegenüber einem mehrstufigen Prozess mit konsolidierten Halbzeugen energetisch günstiger. Für eine Zuführung der Fasern beziehungsweise Garne beziehungsweise Metalldrähte in den Umflechtungsprozess ist keine teure Prozessmodifikation von Nöten. Gleichzeitig sind mechanische Eigenschaften des Faserverbundbauteils, insbesondere die einer Energieabsorption im Falle eines Unfalls und der Wahrung der Strukturintegrität deutlich gesteigert. Da ein derartig hergestelltes Faserverbundbauteil aus einem thermoplastischen Matrixmaterial besteht, eignet es sich auch zum Umspritzen von Rippen oder beispielsweise Funktionsflächen bei sehr geringen Herstelltoleranzen.
  • Ein erfindungsgemäßes Faserverbundbauteil, insbesondere ein Querträger für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, mit zumindest einem Kernelement, welches mit Fasern umflochten und mit einem Kunststoff versehen ist, zeichnet sich dadurch aus, dass das mit den Fasern umflochtene Kernelement mit einem in einem Spritzgießverfahren umspritzten Kunststoff versehen ist. Damit gehen alle im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile einher, nämlich dass mittels des Kunststoffs Funktionselemente wie Befestigungsvorrichtungen, Haken, Klipse oder Gewindeöffnungen oder Funktionsflächen oder dergleichen realisierbar sind. Damit wird der Funktionserfüllungsumfang des Faserverbundbauteils gesteigert, da es unaufwändig an die Karosserie des Personenkraftwagens oder umgebende Bauteile befestigbar beziehungsweise am Faserverbundbauteil selbst anderweitige Bauteile befestigbar sind.
  • Zusätzliche Funktionselemente, insbesondere Befestigungsvorrichtungen, sind dadurch vermeidbar, was mit einer Reduzierung der Teileanzahl und mit einer Reduzierung der Kosten für das Faserverbundbauteil einhergeht. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch die Vermeidung von zusätzlichen Funktionselementen auch das Gewicht des Faserverbundbauteils gering gehalten werden kann. Gleichzeitig weist es alle im Zusammenhang mit Faserverbundbauteilen bekannten Vorteile auf, nämlich die eines geringen spezifischen Gewichts bei gleichzeitig sehr gutem Unfallverhalten in Folge einer hohen Steifigkeit und Festigkeit und eines großen Potentials der Absorption von Aufprallenergie im Falle eines Unfalls.
  • Vorteilhafterweise ist zumindest ein Energie absorbierendes Element, insbesondere zumindest eine Crashbox, mittels der Umflechtung integriert. Einerseits bedeutet dies eine weitere Reduzierung des Gewichts aufgrund einer Vermeidung von zusätzlichen Befestigungselementen zwischen dem Faserverbundbauteil und dem Energie absorbierenden Element, wodurch auch die Teileanzahl und damit Herstellungskosten reduziert werden. Andererseits wird dadurch eine weitere Verbesserung des Unfallverhaltens herbeigeführt, da das Energie absorbierende Element ein besonders hohes Potential aufweist, die Aufprallenergie in Verformungsenergie umzuwandeln, was die Sicherheit von Insassen eines Personenkraftwagens mit einem derartigen Faserverbundbauteil erhöht.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Faserverbundbauteils ist in das Kernelement ein Einsatz, insbesondere eine Gewindebuchse, integriert, mittels welcher beispielsweise eine Abschleppöse für den Personenkraftwagen aufnehmbar ist. Ein Einsatz eines umflochtenen Kernelements bietet dabei die Möglichkeit, diese Gewindebuchse zu integrieren und kraftschlüssig zu umflechten. Auch dies bedeutet eine Reduzierung der Teileanzahl und damit eine Reduzierung der Herstellkosten sowie eine Reduzierung des Gesamtgewichts des Faserverbundbauteils, da zusätzliche Befestigungselemente obsolet sind.
  • Weist die Gewindebuchse zumindest bereichsweise eine wellenförmige Außenkontur auf, so ist dadurch eine besonders große und konturierte Oberfläche der Gewindebuchse geschaffen, welche somit eine besonders feste Verbindung mit dem Kernelement, das beispielsweise aus einem Metall- oder Hartschaum gebildet ist, eingeht. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn über die Gewindebuchse hohe Kräfte in das Kernelement eingeleitet werden, wie es beispielsweise bei der Verwendung einer Abschleppöse der Fall ist. Ein Auslösen der Gewindebuchse aus dem Kernelement und damit eine Zerstörung des Kernelements und damit des gesamten Faserverbundbauteils wird durch diese vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vermieden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in den jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Radialflechtmaschine mit einem Mehrachsroboter zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei welchem ein Kernelement mit Fasern umflochten wird, wobei die Radialflechtmaschine ein so genanntes Flechtauge aufweist, welches abschnittsweise in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht dargestellt ist, gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Querträgers einer Karosserie eines Personenkraftwagens gemäß dem Stand der Technik,
  • 3 eine schematische Ansicht einer Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei welchem ein Kernelement mit Fasern umflochten und in einem Spritzgießverfahren mit einem Kunststoff umspritzt wird,
  • 4 eine perspektivische Ansicht eines Faserverbundbauteils in Form eines Querträgers, welcher in einer Anlage mit einem Verfahren gemäß 3 hergestellt ist,
  • 5 drei unterschiedliche Ausführungsformen eines Kernelements eines Faserverbundbauteils in Form eines Querträgers für eine Karosserie eines Personenkraftwagens in je einer schematischen Draufsicht,
  • 6 abschnittsweise eine Draufsicht auf ein Faserverbundbauteil in Form eines Querträgers für eine Karosserie eines Personenkraftwagens,
  • 7 eine schematische Längsschnittansicht eines Einsatzes in Form einer Gewindebuchse,
  • 8 vier unterschiedliche Ausführungsformen von mittels eines Umflechtungsprozesses hergestellten Geflechten in je einer perspektivischen Ansicht und
  • 9 eine schematische Darstellung eines Core-Back-Expansion-Moulding-Verfahrens.
  • Während die 1 eine Radialflechtmaschine gemäß dem Stand der Technik zeigt, mittels welcher ein Faserverbundbauteil herstellbar ist, zeigt die 2 einen Querträger einer Karosserie eines Personenkraftwagens aus Aluminium gemäß dem Stand der Technik. Die 3 zeigt eine Anlage zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, welches einen höheren Funktionserfüllungsumfang aufweist. Die 4 bis 8 zeigen mögliche Ausführungsformen eines Faserverbundbauteils beziehungsweise derer Kernelemente, welches in einer Anlage gemäß 3 herstellbar ist beziehungsweise welche bei der Herstellung eines derartigen Faserverbundbauteils Verwendung finden können.
  • Die 9 zeigt ein mögliches Herstellungsverfahren für ein Kernelement, welches beispielsweise als Kennelement gemäß den vorhergehenden Figuren einsetzbar ist.
  • Die 1 zeigt eine Radialflechtmaschine 10, mittels welcher ein Faserverbundbauteil 16 herstellbar ist. Dabei wird ein Kern mittels eines Mehrachsroboters 12 durch ein Flechtauge 14 der Radialflechtmaschine 10 geführt und mit von einem Außenteil 18 der Radialflechtmaschine 10 zugeführten Fasern umflochten. Durch eine Variierung der Durchzugsgeschwindigkeit des Kerns lässt sich der Fadenwinkel variieren. Zur Aushärtung der Fasern werden die Fasern mit einer duroplastischen Matrixstruktur versehen, was entweder durch Vorimprägnierung der Fasern vor dem Umflechtungsprozess oder nach dem Umflechtungsprozess geschieht.
  • Die 2 zeigt einen Querträger 20, welcher aus einem Aluminium-Strangpressprofil gebildet ist. Der Querträger 20 weist eine Funktionsfläche 22 auf, welche durch Abfräsen gebildet und mit Durchgangsöffnungen versehen ist. Das Abfräsen bedeutet dabei einen Arbeitsschritt, der eine Herstellungszeit des Querträgers 20 und damit Herstellkosten erhöht.
  • Die 3 zeigt eine Anlage 30 zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Faserverbundbauteils beispielsweise in Form eines Querträgers.
  • Ein Kernelement 38 wird von einem Mehrachsroboter 44 und einem Mehrachsroboter 46 zusammen durch ein Flechtauge einer Radialflechtmaschine 48 geführt. Das Kernelement 38 wird dabei mit Fasern umflochten. Des Weiteren werden in Längserstreckungsrichtung Stahllitzen axial eingezogen, um eine Verbesserung eines Unfallverhaltens des herzustellenden Faserverbundbauteils, das beispielsweise als ein Querträger eines Stoßfängers eines Personenkraftwagens ausgebildet ist, herbeizuführen. Die Stahllitzen werden dabei über eine Stahllitzenzufuhr 50 zugeführt und verarbeitet. Die Stahllitzen können dabei mit Polyamid ummantelt sein, wobei eine Struktur aus dem Kernelement 38, den Stahllitzen und den Fasern, mit denen das Kernelement 38 umflochten ist, mittels Infrarotstrahlern 52 erwärmt wird. Dadurch schmilzt die Polyamid-Ummantelung der Stahllitzen auf, wodurch eine Vorkonsolidierung erreicht ist.
  • Ein Cutter 54 durchtrennt nach Beendigung des Umflechtungsprozesses die Fasern. Während des Umflechtungsprozesses verbringt ein weiterer Mehrachsroboter 56 ein bereits umflochtenes und mit Stahllitzen versehenes Kernelement, welches somit ein Halbzeug 40 darstellt, in ein Spritzgießwerkzeug 58, in welcher das Halbzeug 40 mit einem Thermoplasten, beispielsweise Polyamid umspritzt wird. Durch die Umspritzung wird einerseits eine die Fasern und die Stahllitzen fixierende Matrix in Form des Thermoplasten aufgebracht, als auch Funktionselemente wie Befestigungsvorrichtungen und Durchgangsöffnungen am Halbzeug 40 ausgebildet und so ein Faserverbundbauteil beispielsweise in Form eines Querträgers mit einem hohen Funktionserfüllungsumfang gebildet. Richtungspfeile 61 und 62 deuten dabei an, dass eine Schließbewegung des Spritzgießwerkzeugs 58 erfolgt. Nach Beendigung des Spritzgießprozesses wird das fertige Faserverbundbauteil gemäß einem Richtungspfeil 60 entnommen, was nicht näher dargestellt ist.
  • Ist der Umflechtungsprozess des Kernelements 38 abgeschlossen, so wird ein gefertigtes Halbzeug dem nun freien Mehrachsroboter 56 vom Mehrachsroboter 46 übergeben, währenddessen gleichzeitig ein neues Kernelement 36 von einem Mehrachsroboter 42 dem Mehrachsroboter 44 übergeben wird und ein neuer Umflechtungsprozess gestartet wird.
  • Der Mehrachsroboter 42 nimmt dabei neue Kernelemente aus einem Kernemagazin 32, in welchem eine Mehrzahl an Kernelementen 34 gelagert ist.
  • Wie der 3 deutlich zu entnehmen ist, wird durch die Anlage 30 ein Verfahren ermöglicht, welches einen integrierten Prozess einer kontinuierlichen Herstellung eines Faserverbundbauteils durch einen Umflechtungsprozess und einen direkt nachgelagerten Spritzgießprozess ermöglicht. Dadurch ist ein Faserverbundbauteil wirtschaftlich herstellbar, welches axiale Metallelemente in Form der Stahllitzen zur unidirektionalen Verstärkung aufweist zur Verbesserung eines Energieaufnahmepotentials im Falle eines Unfalls eines Personenkraftwagens mit einer Karosserie mit einem derartigen Verbundbauteil.
  • Der Spritzgießprozess erfolgt dabei in einem Niederdruckverfahren bei einem Druck zwischen 100 und 600 bar, wodurch eine Beschädigung des Kernelements des Halbzeugs 40 vermieden wird. Dies ist darin begründet, dass das Kernelement in der Regel aus einem Schaum gebildet ist, dessen Drucksteifigkeit maximal 200 bar Druck aushält, oder dass das Kernelement aus einem dünnwandigen Aluminium-Hohlkörper gebildet ist, dessen Drucksteifigkeit inklusive einer Faserstruktur maximal 600 bar Druck aushalten.
  • Ein besonders vorteilhafter Aspekt ist, dass neben der Vorkonsolidierung durch eine Wärmequelle in Form von Infrarotstrahlern 52 auch eine Nachkonsolidierung im Spritzgießwerkzeug 58 erfolgt, wodurch ein besonders fester Verbund aus Stahllitzen, Fasern und Kernelement realisiert ist.
  • Die 4 zeigt einen Schaumkern 7, wie er beispielsweise als Kernelement 36 beziehungsweise 38 gemäß 3 zum Einsatz kommt. Das Bezugszeichen 71 bezeichnet dabei den mit Fasern umflochtenen Schaumkern 70, wobei wie im Zusammenhang mit 3 beschrieben auch Stahllitzen in Längserstreckungsrichtung des Schaumkerns 70 in ein durch die Fasern gebildetes Geflecht 73 eingezogen sind. Das Bezugszeichen 75 bezeichnet eine Querschnittsansicht des umflochtenen Schaumkerns 71, in welcher der Schaumkern 70 sowie eine Stahllitze 74 und das Geflecht 73 zu sehen sind.
  • Die 5 zeigt ein Kernelement 80, welches als dünnwandiges Schaum-Hohlprofil ausgebildet ist. Das Kernelement 80 stellt dabei lediglich einen Querträger dar. An den jeweiligen Endabschnitten des Kernelements 80 sind Aufnahmezapfen 81 und 82 vorgesehen. Der Vorteil der Aufnahmezapfen 81 und 82 wird in Zusammenschau mit 3 deutlich, da mittels den Aufnahmezapfen 81 und 82 das Kernelement 80 durch das Flechtauge der Radialflechtmaschine 48 mittels den Mehrachsrobotern 44 und 46 geführt werden kann, wodurch ein häufiges Greifen beziehungsweise Loslassen des Kernelements 80 bei einer mehrlagigen Umflechtung vermieden wird.
  • Des Weiteren zeigt die 5 ein Kernelement 84 welches ein geschäumtes Bauteil mit Metalleinleger darstellt. Wie zu sehen ist, weist das Kernelement 84 Crashboxen 85 und 86 auf, die in das Kernelement 84 integriert und mit diesem einstückig ausgebildet sind. Des Weiteren ist in das Kernelement 84 ein Einsatz in Form einer Gewindebuchse 88 integriert, mittels welcher beispielsweise eine Abschleppöse aufnehmbar ist. Wie auch das Kernelement 80 stellt das Kernelement 84 einen Querträger für eine Karosserie eines Personenkraftwagens dar.
  • Des Weiteren zeigt die 5 ein Kernelement 90, welches wie die Kernelemente 80 und 84 einen Querträger für eine Karosserie eines Personenkraftwagens darstellt. Das Kernelement 90 weist Positionierzapfen 91 und 92 auf, mittels welchen Crashboxen 94 und 96 am Kernelement 90 positionierbar und mit diesem verbindbar sind. Eine Fügerichtung der Crashboxen 94 und 96 ist dabei durch Richtungspfeile 98 und 100 dargestellt. Alle in der 5 dargestellten Kernelemente 80, 84 und 90 sind, wie bereits angedeutet, als dünnwandiges Schaumprofil und/oder als Hohlprofil ausgebildet.
  • Die Crashboxen 94 und 96 sind dabei beispielsweise als Kernschaum- beziehungsweise Metallhohlkörperbleche ausgebildet.
  • Die 6 zeigt ein Kernelement 110, welches an einem Endabschnitt 112 einen Greiferaufnahmezapfen 114 aufweist, mittels welchem das Kernelement 110 mit den im Zusammenhang mit 5 beschriebenen Vorteilen durch eine Radialflechtmaschine gemäß 3 mittels eines Mehrachsroboters führbar ist.
  • Die 7 verdeutlicht den im Zusammenhang mit der 5 beschriebenen Aspekt, in ein Kernelement eine Gewindebuchse zu integrieren. Wie zu sehen ist, weist eine derartige in ein Kernelement integrierbare Gewindebuchse 120 idealerweise eine wellige Außenkontur 122 auf, mittels welcher die Gewindebuchse 120 eine besonders feste Verbindung mit dem jeweiligen umgebenden Kernelement, beispielsweise aus einem sich an diese Wellenkontur 122 anschmiegenden Schaum ausgebildet ist, eingeht.
  • Die 8 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen von Geflechten 130, 140, 150 und 160, welche mittels einer Radialflechtmaschine beispielsweise gemäß 3 in einem Umflechtungsprozess von Kernen herstellbar sind.
  • Die 9 zeigt gemäß Darstellung A einen ersten Schritt eines Core-Back-Expansion-Moulding-Verfahrens zur Herstellung eines Kernelements, wie es beispielsweise als Kernelement gemäß den vorhergehenden Figuren einsetzbar ist. Dabei wird mittels einer Dosiereinrichtung 200 eine mit einem Treibmittel, beispielsweise in Form von Kohlenstoffdioxid, Stickstoff oder Ähnlichem, versetzte Kunststoffschmelze 202 in eine Kavität 204 einer Form 206 eingeleitet. Ein Werkzeug 205 einer Spritzgießanlage zur Durchführung des Core-Back-Expansion-Moulding-Verfahrens befindet sich dabei in seiner vollständig geschlossenen Stellung.
  • In einem anschließenden Verfahrensschritt gemäß Darstellung B wird das Werkzeug 205 ein Stück weit um einen Weg s geöffnet, wodurch die Kunststoffschmelze 202 gegen Wandungen des Werkzeugs 205 und der Form 206 expandiert. Die Expansion geschieht dabei in Folge des erwähnten Treibmittels, wodurch die Kunststoffschmelze 202 zu einem Schaum ausgebildet wird.
  • Diese Expansion hat zur Folge, dass an den Wandungen eine hohe Dichte des Schaums existiert, welche zur Mitte der Kavität 204 hin stets geringer wird.
  • Dadurch ist ein nahezu hohles Kunststoffschaumprofil geschaffen, welches ein geringes Gewicht mit einer einstellbaren Dichte und damit mit einer einstellbaren Festigkeit bei einem geringen Materialeinsatz aufweist, was geringe Kosten des Verfahrens zur Folge hat.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004017311 A1 [0004]

Claims (29)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (16), insbesondere eines Querträgers (20) für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, bei welchem zumindest ein Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) mit Fasern umflochten und mit einem Kunststoff versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Fasern umflochtene Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) in einem Spritzgießverfahren umspritzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Fasern umflochtene Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) mit einem Thermoplasten umspritzt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießverfahren als ein Niederdruckverfahren, insbesondere als ein Schaumspritzgießverfahren oder als ein Spritzprägeverfahren, mit einem maximalen Druck von bis zu 600 bar durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Spritzgießverfahrens Funktionselemente, insbesondere Befestigungsvorrichtungen, Öffnungen, Funktionsflächen (22, 72) oder dgl. ausgebildet werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) in einem der Umflechtung vorgelagerten Spritzgießprozess hergestellt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) als im Wesentlichen geschlossenporiges oder offenporiges Schaumkernelement (70) ausgebildet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) im Wesentlichen aus einem Hartschaum oder einem Aluminiumschaum gebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) mittels eines Core-Back-Expansion-Moulding-Verfahrens hergestellt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Treibmittel versehene Kunststoffschmelze (202) bei geschlossenem Werkzeug (205) einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens in eine Kavität (204) eingebracht wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (205) zumindest bereichsweise geöffnet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) in einem der Umflechtung vorgelagerten Strangpressverfahren hergestellt oder rollgeformt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) als Hohlprofil ausgebildet wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) mit Hybridgarnen bzw. Rovings oder mit mit einem thermoplastischen Matrixpolymer vorimprägnierten und konsolidierten Rovings oder mit Glasfasergarnen oder mit Kohlefasern umflochten wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) mit mit einem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplasten, pultrudierten Rovings und/oder Glasfasergarnen umflochten wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) zusätzlich mit metallischen Verstärkungsfasern, insbesondere Fäden, Litzen (74), Seilen umflochten wird.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) Verstärkungsfasern eingebracht werden.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Umflechtung das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) von außen mit Verstärkungsfasern versehen, insbesondere befestigt oder beklebt, wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass metallische Verstärkungsfasern eingebracht bzw. vorgesehen werden.
  19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Umflechtens metallische Verstärkungsfasern, insbesondere Litzen (70), Stahllitzen (70), Fäden, Seile eingezogen werden.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass metallische Verstärkungsfasern mit einer Kunststoffummantelung, insbesondere einer Thermoplastummantelung, vorgesehen werden.
  21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Struktur aus dem Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110), den Fasern und gegebenenfalls den Verstärkungsfasern während und nach der Umflechtung erwärmt wird.
  22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegen und/oder Halten des Kernelements (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) während des Verfahrens mittels zumindest eines Greifers eines Roboters (42, 44, 46, 56) durchgeführt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) mittels an Randbereichen des Kernelements (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) vorgesehenen Aufnahmevorrichtungen (81, 82, 114) bewegt und/oder gehalten wird.
  24. Faserverbundbauteil (16), insbesondere Querträger (20) für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, mit zumindest einem Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110), welches mit Fasern umflochten und mit einem Kunststoff versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Fasern umflochtene Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) mit einem in einem Spritzgießverfahren umspritzten Kunststoff versehen ist.
  25. Faserverbundbauteil (16) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundbauteil (16) mittels des Kunststoffs gebildete Funktionselemente, insbesondere Befestigungsvorrichtungen, Öffnungen, Funktionsflächen (22, 72) oder dgl. aufweist.
  26. Faserverbundbauteil (16) nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Energie absorbierendes Element (85, 86) mittels der Umflechtung integriert ist.
  27. Faserverbundbauteil (16) nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in das Kernelement (34, 36, 38, 80, 84, 90, 110) zumindest ein Einsatzelement, insbesondere eine Gewindebuchse (88, 120), integriert ist.
  28. Faserverbundbauteil (16) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Einsatz, insbesondere die Gewindebuchse (88, 120), zumindest bereichsweise eine wellenförmigen Außenkontur (122) aufweist.
  29. Faserverbundbauteil (16) nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Kunststoffs gebildete Verstärkungsrippen vorgesehen sind.
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