DE102010025940A1 - Process for producing a reinforcing structure - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsstruktur für ein Kunststoffbauteil, wobei ein Faserbündel entlang von Kraftlinien auf ein Haltemittel gelegt wird und das Faserbündel am Haltemittel befestigt wird.A method for producing a reinforcing structure for a plastic component is proposed, wherein a fiber bundle is placed on a holding means along lines of force and the fiber bundle is fastened to the holding means.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsstruktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a method for producing a reinforcing structure according to the preamble of claim 1.

Solche Verstärkungsstrukturen werden herkömmlicherweise dafür verwendet, dass sie beispielsweise in ein Spritzgusswerkzeug gelegt werden und mit einem Kunststoffmaterial umspritzt werden. Das erzeugte Spritzgussbauteil weist durch die Verstärkungsstruktur eine erheblich verbesserte Belastbarkeit auf.Such reinforcing structures are conventionally used in that they are placed, for example, in an injection mold and molded with a plastic material. The injection-molded component produced has a significantly improved load-bearing capacity due to the reinforcing structure.

Herkömmliche Verstärkungsstrukturen werden dadurch hergestellt, dass Faserstrukturen als Gewebe, Gestricke, Gelege oder als Kombinationen dieser Strukturen mit Kunststoff ummantelt werden. Diese Composites oder Prepregs werden überlicherweise durch Hitze und Druck in die gewünschte Form gebracht. Es ist bekannt, dass sie auch in Spritzgussformen eingebracht werden, um sie in ein Formteil einzugießen. Ein Nachteil dieser herkömmlichen Verfahren ist, dass diese Prepregs nur flächig hergestellt werden können, sodass auch Verstärkungsmaterial in nicht benötigten Bereichen angeordnet ist und dass bei einer Verformung der Prepregs die Verstärkungsfasern nicht den Kraftlinien folgen.Conventional reinforcement structures are produced by covering fiber structures as woven, knitted or laid fabrics or as combinations of these structures with plastic. These composites or prepregs are usually made into the desired shape by heat and pressure. It is known that they are also introduced in injection molds to pour them into a molded part. A disadvantage of these conventional methods is that these prepregs can only be produced in a planar manner, so that reinforcing material is arranged in unused areas and that, when the prepregs are deformed, the reinforcing fibers do not follow the lines of force.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren von Verstärkungsstrukturen zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist.It was therefore an object of the present invention to provide a manufacturing method of reinforcing structures, which does not have the disadvantages of the prior art.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsstruktur für ein Kunststoffbauteil, wobei ein Faserbündel entlang von Kraftlinien auf ein Haltemittel gelegt wird. In einem darauffolgenden Schritt wird das Faserbündel auf dem Haltemittel befestigt. Weiterhin gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines eine Verstärkungsstruktur aufweisenden Kunststoffbauteils, durch ein Kunststoffbauteilmit einer Verstärkungsstruktur und durch ein Haltemittel zur Halterung einer Verstärkungsstruktur in einem Kunststoffbauteil.This object is achieved by a method for producing a reinforcing structure for a plastic component, wherein a fiber bundle is placed along lines of force on a holding means. In a subsequent step, the fiber bundle is fastened on the holding means. This object is further achieved by a method for producing a fiber-reinforced plastic component, by a device for producing a plastic component having a reinforcing structure, by a plastic component with a reinforcing structure and by a holding means for holding a reinforcing structure in a plastic component.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsstruktur für ein Kunststoffbauteilhat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Faserbündel entlang von Kraftlinien gelegt werden können und dadurch eine optimale Formgebung der Verstärkungsstruktur auch in Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene möglich ist. Dadurch wird eine dreidimensionale Verstärkungsstruktur erzeugt, deren Dicke nicht mehr wie bei herkömmlichen Verfahren auf wenige Millimeter begrenzt ist, sondern die sich im gesamten Kunststoffbauteilin seiner gesamten Ausdehnung in allen drei Raumrichtungen erstrecken kann. Der Formgebung sind vorteilhaft kaum Grenzen gesetzt; prinzipiell kann jede Form mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt werden.The method according to the invention for producing a reinforcing structure for a plastic component has the advantage over the prior art that the fiber bundles can be laid along lines of force and thereby optimal shaping of the reinforcing structure is also possible in the direction perpendicular to the main plane of extension. Thereby, a three-dimensional reinforcing structure is produced, the thickness of which is no longer limited to a few millimeters as in conventional methods, but which can extend in the entire plastic component in its entire extent in all three spatial directions. The shaping are advantageously set no limits; In principle, any shape can be produced by the method according to the invention.

Ein Kunststoffbauteilim Sinne dieser Erfindung ist ein Bauteil, das aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist. Das Kunststoffbauteil wird beispielsweise im Spritzgussverfahren (auch Spritzgießverfahren genannt) hergestellt, wobei mit einer Spritzgießmaschine der jeweilige Werkstoff, bevorzugt ein Thermoplastmaterial, in einer Spritzeinheit plastifiziert und in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird. Der Hohlraum, die Kavität, des Werkzeugs bestimmt die Form und die Oberflächenstruktur des fertigen Spritzgussbauteils. Es sind aber auch andere Herstellverfahren möglich, wie beispielsweise Spritzprägen, Pressen oder Tränken, wobei auch andere Materialien wie z. B. Duroplaste oder Harze eingesetzt werden können.A plastic component in the sense of this invention is a component which is made of a plastic material. The plastic component is produced, for example, by injection molding (also called injection molding), wherein the respective material, preferably a thermoplastic material, is plasticized with an injection molding machine in an injection unit and injected into an injection mold. The cavity, the cavity, of the tool determines the shape and the surface structure of the finished injection-molded component. But there are other manufacturing methods possible, such as injection-compression molding, pressing or impregnation, with other materials such. As thermosets or resins can be used.

Ein Faserbündel im Sinne dieser Erfindung ist ein Bündel aus Endlosfasern (Filamenten), wobei das Bündel bevorzugt in einer Kunststoffmatrix eingebettet ist.A bundle of fibers in the sense of this invention is a bundle of filaments, wherein the bundle is preferably embedded in a plastic matrix.

Bevorzugt weist das Faserbündel Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Aramidfasern auf. Bevorzugt werden als Kunststoffmatrix Thermoplaste verwendet. Weiterhin werden als Kunststoffmatrix (ungehärtete) Duroplasten oder auch Harze auf Epoxidharzbasis oder auf Vinylesterbasis verwendet.The fiber bundle preferably has glass fibers, carbon fibers and / or aramid fibers. The plastic matrix used is preferably thermoplastics. Furthermore, as a plastic matrix (unhardened) thermosets or resins based on epoxy resin or vinyl ester based used.

Kraftlinien im Sinne dieser Erfindung stellen den Kraftfluss im Kunststoffbauteil bei einer vorgegeben Belastung wie beispielsweise Zug oder Druck dar. Kraftlinien werden beispielsweise mit Finite-Elemente-Verfahren bestimmt.Force lines in the sense of this invention represent the force flow in the plastic component at a predetermined load such as tension or pressure. Force lines are determined, for example, with finite element methods.

Haltemittel im Sinne dieser Erfindung sind jegliche Mittel, die das Faserbündel in irgendeiner Weise in einer Position entlang von Kraftlinien halten. Das Faserbündel ist im Sinne dieser Erfindung befestigt am Haltemittel, wenn das Faserbündel auch beispielsweise durch einen Spritzgussvorgang nicht aus seiner Position gebracht werden kann.Holding means in the sense of this invention are any means that hold the fiber bundle in any way in a position along lines of force. The fiber bundle is in the sense of this invention attached to the holding means, if the fiber bundle can not be brought out of position, for example, by an injection molding process.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Faserbündel mit dem Haltemittel verklebt wird. Gemäß einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Matrixmaterial des Faserbündels angeschmolzen wird, dass das Faserbündel entlang von Kraftlinien auf das Haltemittel gelegt wird und dass sich das Matrixmaterial beim Erstarren mit dem Haltemittel stoffschlüssig verbindet.According to a preferred embodiment, it is provided that the fiber bundle is glued to the holding means. According to another embodiment, it is provided that the matrix material of Fibrous bundle is melted, that the fiber bundle is placed along lines of force on the holding means and that the matrix material when solidifying with the holding means integrally connects.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung oder gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Matrixmaterial eines Faserbündels angeschmolzen wird, dass das Faserbündel in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und dass das Faserbündel bis zur Erstarrung des Matrixmaterials in der Position gehalten wird. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass ganz auf Haltemittel verzichtet werden kann oder dass zumindest nach dem Erstarren des Faserbündels das Haltemittel entfernt werden kann, und dass dennoch die gewünschte Position entlang von Kraftlinien erzeugt werden kann.According to another preferred embodiment or according to a further subject of the present invention, it is provided that the matrix material of a fiber bundle is melted, that the fiber bundle is brought into a position along lines of force and that the fiber bundle is held in position until solidification of the matrix material. As a result, it is advantageously possible to completely dispense with holding means, or that the holding means can be removed at least after the fiber bundle solidifies, and that nevertheless the desired position along lines of force can be generated.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Matrixmaterial des Faserbündels angeschmolzen wird, dass das Faserbündel in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und dass das Faserbündel mit einem Kältemittel erstarrt wird, sodass das Faserbündel in der Position gehalten wird.According to a preferred embodiment, it is provided that the matrix material of the fiber bundle is melted, that the fiber bundle is brought into a position along lines of force and that the fiber bundle is solidified with a refrigerant, so that the fiber bundle is held in position.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine erste Mehrzahl von Faserbündeln in einer Haupterstreckungsebene nebeneinander gelegt wird und dass eine zweite Mehrzahl an Faserbündeln in Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene auf die erste Mehrzahl an Faserbündeln gelegt wird.According to a preferred development, provision is made for a first plurality of fiber bundles to be juxtaposed in a main extension plane and for a second plurality of fiber bundles to be laid on the first plurality of fiber bundles in the direction perpendicular to the main extension plane.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Haltemittel aus einem Kunststoffmaterial gefertigt wird. Bevorzugt wird das Haltemittel in einem Verfahrensschritt aus einem Kunststoffmaterial erzeugt und nach dem Erstarren des Haltemittels wird das Faserbündel in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und auf das Haltemittel gelegt. Dadurch können vorteilhaft das Erzeugen der Haltemittel und das Legen des Faserbündels entlang von Kraftlinien auf das Haltemittel in zwei Aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten im selben Werkzeug erfolgen. Nach dem Legen des Faserbündels auf das erzeugte Haltemittel wird das Faserbündel bevorzugt stoffschlüssig mit dem Haltemittel verbunden, wobei bevorzugt ein Klebemittel verwendet wird oder weiter bevorzugt das Haltemittel und das Matrixmaterial an einer Kontaktstelle angeschmolzen werden. Beim Erstarren des Haltemittels und des Matrixmaterials an der Kontaktstelle wird das Haltemittel formschlüssig mit dem Matrixmaterial verbunden. Bevorzugt wird als Herstellungsmaterial für das Halterungsmittel das Matrixmaterial des Faserbündels verwendet, wodurch vorteilhaft die Herstellung wesentlich vereinfacht wird. Bevorzugt wird das Haltemittel aus dem Faserbündel hergestellt, indem zunächst das Haltemittel in Position gebracht wird und solange gehalten wird, bis das Haltemittel erstarrt ist. Dadurch wird die Herstellung weiter vereinfacht. Bevorzugt wird das Haltemittel selbst entlang von Kraftlinien angeordnet, sodass das Haltemittel sowohl die Funktion des Haltens des Faserbündels erfüllt als auch wesentlich zur Festigkeit des fertigen Kunststoffbauteils beiträgt.According to a preferred embodiment, it is provided that the holding means is made of a plastic material. Preferably, the holding means is produced in a process step of a plastic material and after the solidification of the holding means, the fiber bundle is brought into a position along lines of force and placed on the holding means. This can advantageously be done generating the holding means and the laying of the fiber bundle along lines of force on the holding means in two successive steps in the same tool. After laying the fiber bundle on the generated holding means, the fiber bundle is preferably materially connected to the holding means, wherein preferably an adhesive is used or further preferably, the holding means and the matrix material are fused at a contact point. Upon solidification of the holding means and the matrix material at the contact point, the holding means is positively connected to the matrix material. Preferably, the matrix material of the fiber bundle is used as the production material for the holding means, whereby advantageously the production is substantially simplified. Preferably, the holding means is made from the fiber bundle by first bringing the holding means into position and holding it until the holding means has solidified. As a result, the production is further simplified. Preferably, the holding means itself is arranged along lines of force, so that the holding means fulfills both the function of holding the fiber bundle and also contributes significantly to the strength of the finished plastic component.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines eine Verstärkungsstruktur aufweisenden Kunststoffbauteils, wobei in einem ersten Schritt die Verstärkungsstruktur durch ein Haltemittel in einer Endposition gehalten wird, wobei die Endposition weitgehend der Position der Verstärkungsstruktur im Kunststoffbauteilentspricht, wobei in einem zweiten Schritt die Verstärkungsstruktur und das Haltemittel mit einem Kunststoffbauteilummantelt werden, das Haltemittel stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Haltemittel im Kunststoffbauteilverbleibt. Bevorzugt wird die Verstärkungstruktur entlang von Kraftlinien angeordnet. Bevorzugt wird das Haltemittel aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt.Another object of the present invention is a method for producing a plastic structure having a reinforcing structure, wherein in a first step, the reinforcing structure is held by a holding means in an end position, wherein the end position largely corresponds to the position of the reinforcing structure in the plastic component, wherein in a second step Reinforcing structure and the holding means are sheathed with a plastic component, the holding means is firmly bonded to the plastic material. It is preferably provided that the retaining means remains in the plastic component. Preferably, the reinforcing structure is arranged along lines of force. Preferably, the holding means is made of a fiber-reinforced plastic material.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines eine Verstärkungsstruktur aufweisenden Kunststoffbauteils, wobei die Vorrichtung ein Haltemittel zur Halterung der Verstärkungsstruktur in einer Endposition aufweist, wobei die Endposition weitgehend der Position der Verstärkungsstruktur im Spritzgussbauteil entspricht, wobei die Vorrichtung zur Ummantelung der Verstärkungsstruktur und des Haltemittels mit einem Kunststoffmaterial konfiguriert ist, wobei das Haltemittel stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Haltemittel im Kunststoffbauteilverbleibt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur entlang von Kraftlinien angeordnet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Haltemittel aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt ist.Another object of the present invention is an apparatus for producing a plastic structure having a reinforcing structure, wherein the device has a holding means for holding the reinforcing structure in an end position, wherein the end position largely corresponds to the position of the reinforcing structure in the injection molding, wherein the device for sheathing the reinforcing structure and the holding means is configured with a plastic material, wherein the holding means is integrally connected to the plastic material. It is preferably provided that the retaining means remains in the plastic component. It is preferably provided that the reinforcing structure is arranged along lines of force. It is preferably provided that the holding means is made of a fiber-reinforced plastic material.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kunststoffbauteilmit einer Verstärkungsstruktur, wobei das Kunststoffbauteilein Haltemittel zur Halterung der Verstärkungsstruktur in einer Position entlang von Kraftlinien aufweist, wobei die Verstärkungsstruktur und das Haltemittel mit einem Kunststoffmaterial ummantelt sind, wobei das Haltemittel stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Haltemittel aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt ist.A further subject of the present invention is a plastic component with a reinforcing structure, wherein the plastic component has a holding means for holding the reinforcing structure in a position along lines of force, wherein the reinforcing structure and the holding means are coated with a plastic material, wherein the holding means is integrally connected to the plastic material. It is preferably provided that the holding means is made of a fiber-reinforced plastic material.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Haltemittel zur Halterung einer Verstärkungsstruktur in einem Kunststoffbauteilin einer Position entlang von Kraftlinien, wobei das Haltemittel stoffschlüssig mit dem Kunststoffbauteilverbindbar ist.Another object of the present invention is a holding means for holding a reinforcing structure in a plastic component in a position along lines of force, wherein the Holding means cohesively with the plastic component is connectable.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Haltemittels, wobei die Vorrichtung zur Positionierung von Stiften konfiguriert ist, wobei die Positionierung der Stifte bevorzugt durch CNC steuerbar ist, wobei die Stifte zur Aufnahme von Faserbündeln konfiguriert sind. Dadurch kann vorteilhaft das Haltemittel beim Legevorgang in einer bestimmten Fläche an jeder gewünschten Lage (x, y) und in jeder beliebigen Höhe (z) positioniert werden. Somit ist es möglich, dass mit einer Vorrichtung an der Legemaschine jede gewünschte Faserstruktur erzeugt werden kann.Another object of the present invention is a device for producing a holding means, wherein the device is configured for positioning of pins, wherein the positioning of the pins is preferably controlled by CNC, wherein the pins are configured to receive fiber bundles. As a result, the holding means can advantageously be positioned during the laying process in a specific area at any desired position (x, y) and at any desired height (z). Thus, it is possible that any desired fiber structure can be created with a device on the laying machine.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigenShow it

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kunststoffbauteilgemäß einer beispielhaften Ausführungsform, 1 a schematic representation of a plastic component according to the invention according to an exemplary embodiment,

2 das erfindungsgemäße Kunststoffbauteilaus 1 mit schematisch dargestellten Belastungs- bzw. Kraftvektoren und 2 the plastic component according to the invention 1 with schematically illustrated load or force vectors and

3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäße Verstärkungsstruktur. 3 a schematic representation of a reinforcing structure according to the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.

1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kunststoffbauteil 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Kunststoffbauteil wird bevorzugt mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt. Es sind aber auch andere Herstellungsverfahren möglich. Das Spritzgussbauteil 100 weist zwei Aussparungen 101 und 102 auf, die senkrecht durch das Spritzgussbauteil 100 verlaufen. Diese Aussparungen (Befestigungsaugen) 101 und 102 dienen beispielsweise der Aufnahme von zwei Wellen. Insbesondere im verjüngten Bereich 103 wird das Spritzgussbauteil 100 beispielsweise durch Zug parallel zur Längsachse des Spritzgussbauteils 100 belastet. Solche besonders belasteten Bauteile sind insbesondere denkbar im Automobilbereich, beispielsweise bei Dämpfungssystemen, Bremspedalen oder bei Fahrwerkelementen. Das Spritzgussbauteil 100 ist durch seine verjüngende Kontur im Bereich 103 gewichtsoptimiert herstellbar. 1 schematically shows a plastic component according to the invention 100 according to an exemplary embodiment. The plastic component is preferably produced by means of an injection molding process. But there are also other manufacturing methods possible. The injection-molded component 100 has two recesses 101 and 102 up, perpendicular through the injection molded component 100 run. These recesses (attachment eyes) 101 and 102 For example, they are used to take two waves. Especially in the rejuvenated area 103 becomes the injection molding component 100 for example, by train parallel to the longitudinal axis of the injection molded component 100 loaded. Such particularly loaded components are particularly conceivable in the automotive sector, for example in damping systems, brake pedals or suspension elements. The injection-molded component 100 is in the area due to its tapering contour 103 weight-optimized to produce.

2 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Spritzgussbauteil 100 aus 1 mit schematisch dargestellten Belastungs- bzw. Kraftvektoren, wie sie bei der Verwendung des Bauteils beispielsweise in einem Fahrwerkelement auftreten können. Die Kraftvektoren im Bereich 200 sind beispielsweise von links oben nach rechts unten angeordnet. 2 shows schematically the injection molding component according to the invention 100 out 1 with schematically illustrated load or force vectors, as they can occur when using the component, for example in a suspension element. The force vectors in the range 200 are arranged, for example, from top left to bottom right.

3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Verstärkungsstruktur 304, wobei die Verstärkungsstruktur 304 ein Faserbündel 302, ein Haltemittel 300 und eine Verbindungsstelle 301. Das Faserbündel 302 ist in Form einer 8 angeordnet. Durch diese ”Achterbahn”-artige Anordnung ist es möglich, das Faserbündel genau entlang einer Kraftlinie anzuordnen, wie sie beispielsweise in 2 dargestellt ist. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass der Faserbündelverlauf im fertigen Kunststoffbauteil exakt entlang vom Kraftverlauf bei Belastung angeordnet werden kann. Die Positionierung des Faserbündels erfolgt beispielsweise mechanisch über ”verlorene” Haltemittel oder werkzeugtechnisch, wobei auch thermische und/oder chemische Verfahren möglich sind. Das Faserbündel wird auf eine Vielzahl an Haltemitteln 300 gelegt, wobei das Haltemittel 300 an Verbindungs- oder Kontaktstellen 301 mit dem Faserbündel verbunden ist. Gestrichelt angedeutet sind Strukturen (beispielsweise Hülsen) zur Erzeugung der Ausnehmungen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf einfache Weise die Ausnehmung berücksichtigt werden, indem einfach das Faserbündel 302 um die spätere Ausnehmung herum gelegt werden kann. Weiterhin kann im Bereich 303 eine optimale Anpassung der Verstärkungsstruktur 304 an die in 2 dargestellten Kraftvektoren 200 erfolgen. 3 schematically shows a reinforcing structure according to the invention 304 , wherein the reinforcing structure 304 a fiber bundle 302 , a holding agent 300 and a connection point 301 , The fiber bundle 302 is arranged in the form of an 8. Through this "roller coaster" -like arrangement, it is possible to arrange the fiber bundle exactly along a line of force, as for example in 2 is shown. As a result, it is advantageously possible that the fiber bundle course in the finished plastic component can be arranged exactly along the force profile under load. The positioning of the fiber bundle takes place, for example, mechanically by means of "lost" holding means or by means of tools, wherein thermal and / or chemical processes are also possible. The fiber bundle is placed on a variety of holding means 300 placed, with the retaining means 300 at connection or contact points 301 connected to the fiber bundle. Dashed lines indicate structures (for example, sleeves) for generating the recesses. With the method according to the invention, the recess can be taken into account in a simple manner, simply by the fiber bundle 302 around the later recess can be placed around. Furthermore, in the area 303 an optimal adaptation of the reinforcement structure 304 to the in 2 illustrated force vectors 200 respectively.

Zur Erzeugung dieser Verstärkungsstruktur wird das Faserbündel, insbesondere ein Prepreg, in einer Faserbündelaufnahme aufgenommen. Entweder wird die Faserbündelaufnahme in Bezug auf das Werkzeug mit dem Haltemittel bewegt oder die Faserbündelaufnahme steht fest und das Werkzeug wird in Bezug auf die Faserbündelaufnahme bewegt. In einem Ausführungsbeispiel wird das Faserbündel in der Faserbündelaufnahme durch ein Heizmittel angeschmolzen. Danach wird die Faserbündelaufnahme angehoben, bis das Haltemittel erreicht ist und das Faserbündel wird auf das Haltemittel gelegt. Nach einiger Zeit erstarrt das Faserbündel wieder und verbindet sich stoffschlüssig mit dem Haltemittel. Danach wird das Faserbündel weiter zum nächsten Haltemittel bewegt und dort wieder befestigt. Dadurch ist flexibel jede Form der Verstärkungsstruktur erzeugbar.To produce this reinforcing structure, the fiber bundle, in particular a prepreg, is received in a fiber bundle receptacle. Either the fiber bundle receptacle is moved with respect to the tool with the holding means or the fiber bundle receptacle is fixed and the tool is moved with respect to the fiber bundle receptacle. In one embodiment, the fiber bundle is fused in the fiber bundle receptacle by a heating means. Thereafter, the fiber bundle receptacle is raised until the holding means is reached and the fiber bundle is placed on the holding means. After some time, the fiber bundle solidifies again and connects cohesively with the holding means. Thereafter, the fiber bundle is moved to the next holding means and fixed there again. As a result, each form of the reinforcing structure can be generated flexibly.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
KunststoffbauteilPlastic component
101, 102101, 102
Ausnehmungenrecesses
103103
verjüngter Bereichrejuvenated area
200200
Kraftlinienpower lines
300300
Haltemittelholding means
301301
Verbindungsstellejunction
302302
Faserbündelfiber bundles
303303
Faserbündel im besonders belasteten BereichFiber bundles in the particularly stressed area
304304
Verstärkungsstrukturreinforcing structure

Claims (21)

Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsstruktur (304) für ein Kunststoffbauteil (100), dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserbündel (302) entlang von Kraftlinien auf ein Haltemittel (300) gelegt wird und das Faserbündel (302) am Haltemittel (300) befestigt wird.Process for producing a reinforcing structure ( 304 ) for a plastic component ( 100 ), characterized in that a fiber bundle ( 302 ) along lines of force on a holding means ( 300 ) and the fiber bundle ( 302 ) on the holding means ( 300 ) is attached. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial des Faserbündels (302) angeschmolzen wird, dass das Faserbündel (302) entlang von Kraftlinien auf das Haltemittel (300) gelegt wird und dass sich das Matrixmaterial beim Erstarren mit dem Haltemittel (300) stoffschlüssig verbindet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the matrix material of the fiber bundle ( 302 ) is melted, that the fiber bundle ( 302 ) along lines of force on the holding means ( 300 ) and that the matrix material when solidifying with the holding means ( 300 ) connects cohesively. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel (302) mit dem Haltemittel (300) verklebt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber bundle ( 302 ) with the holding means ( 300 ) is glued. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial eines Faserbündels (302) angeschmolzen wird, dass das Faserbündel (302) in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und dass das Faserbündel (302) bis zur Erstarrung des Matrixmaterials in der Position gehalten wird.Method according to one of the preceding claims or according to the preamble of claim 1, characterized in that the matrix material of a fiber bundle ( 302 ) is melted, that the fiber bundle ( 302 ) is brought into a position along lines of force and that the fiber bundle ( 302 ) is held in position until solidification of the matrix material. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial des Faserbündels (302) angeschmolzen wird, dass das Faserbündel (302) in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und dass das Faserbündel (302) mit einem Kältemittel erstarrt wird, sodass das Faserbündel (302) in der Position gehalten wird.Method according to claim 4, characterized in that the matrix material of the fiber bundle ( 302 ) is melted, that the fiber bundle ( 302 ) is brought into a position along lines of force and that the fiber bundle ( 302 ) is solidified with a refrigerant, so that the fiber bundle ( 302 ) is held in position. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Mehrzahl von Faserbündeln in einer Haupterstreckungsebene nebeneinander gelegt werden und dass eine zweite Mehrzahl an Faserbündeln in Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene auf die erste Mehrzahl an Faserbündeln gelegt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a first plurality of fiber bundles are placed side by side in a main extension plane and that a second plurality of fiber bundles in the direction perpendicular to the main plane of extension is placed on the first plurality of fiber bundles. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Kunststoffmaterial ein Haltemittel (300) erzeugt wird, dass ein Faserbündel (302) in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und auf das Haltemittel (300) gelegt wird.Method according to one of the preceding claims or according to the preamble of claim 1, characterized in that with a plastic material, a holding means ( 300 ) is generated, that a fiber bundle ( 302 ) is brought into a position along lines of force and on the holding means ( 300 ) is placed. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel (302) stoffschlüssig mit dem Haltemittel (300) verbunden wird.Method according to claim 7, characterized in that the fiber bundle ( 302 ) cohesively with the holding means ( 300 ) is connected. Verfahren nach Anspruch 7 oder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial für die Haltemittel (300) als Matrixmaterial für das Faserbündel (302) verwendet wird.Method according to claim 7 or claim 8, characterized in that the plastic material for the holding means ( 300 ) as matrix material for the fiber bundle ( 302 ) is used. Verfahren zur Herstellung eines eine Verstärkungsstruktur (304) aufweisenden Kunststoffbauteils (100), wobei in einem ersten Schritt die Verstärkungsstruktur (304) durch ein Haltemittel (300) in einer Endposition gehalten wird, wobei die Endposition weitgehend der Position der Verstärkungsstruktur (304) im Kunststoffbauteil (100) entspricht, wobei in einem zweiten Schritt die Verstärkungsstruktur (304) und das Haltemittel (300) mit einem Kunststoffmaterial ummantelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden wird.Method for producing a reinforcing structure ( 304 ) having plastic component ( 100 ), wherein in a first step the reinforcing structure ( 304 ) by a holding means ( 300 ) is held in an end position, wherein the end position largely the position of the reinforcing structure ( 304 ) in the plastic component ( 100 ), wherein in a second step the reinforcing structure ( 304 ) and the retaining means ( 300 ) are coated with a plastic material, characterized in that the holding means ( 300 ) is materially connected to the plastic material. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) im Kunststoffbauteil (100) verbleibt.Method according to claim 10, characterized in that the holding means ( 300 ) in the plastic component ( 100 ) remains. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (304) entlang von Kraftlinien angeordnet wird.Method according to claim 10 or claim 11, characterized in that the reinforcing structure ( 304 ) is arranged along lines of force. Verfahren nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt wird.Method according to one of claims 10, 11 or 12, characterized in that the holding means ( 300 ) is made of a fiber reinforced plastic material. Vorrichtung zur Herstellung eines eine Verstärkungsstruktur (304) aufweisenden Kunststoffbauteils (100), wobei die Vorrichtung ein Haltemittel (300) zur Halterung der Verstärkungsstruktur (304) in einer Endposition aufweist, wobei die Endposition weitgehend der Position der Verstärkungsstruktur (304) im Kunststoffbauteil (100) entspricht, wobei die Vorrichtung zur Ummantelung der Verstärkungsstruktur (304) und des Haltemittels (300) mit einem Kunststoffmaterialkonfiguriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) stoffschlüssig mit dem Kunststoffbauteil (100) verbunden ist.Device for producing a reinforcing structure ( 304 ) having plastic component ( 100 ), the device comprising a holding means ( 300 ) for holding the reinforcing structure ( 304 ) in an end position, wherein the end position largely the position of the reinforcing structure ( 304 ) in the plastic component ( 100 ), wherein the device for covering the reinforcing structure ( 304 ) and the holding means ( 300 ) is configured with a plastic material, characterized in that the retaining means ( 300 ) cohesively with the plastic component ( 100 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) im Kunststoffbauteil (100) verbleibt.Apparatus according to claim 14, characterized in that the holding means ( 300 ) in the plastic component ( 100 ) remains. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (304) entlang von Kraftlinien angeordnet ist. Device according to claim 14 or claim 15, characterized in that the reinforcing structure ( 304 ) is arranged along lines of force. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt ist.Device according to one of claims 14, 15 or 16, characterized in that the holding means ( 300 ) is made of a fiber reinforced plastic material. Kunststoffbauteil (100) mit einer Verstärkungsstruktur (304), wobei das Kunststoffbauteil (100) ein Haltemittel (300) zur Halterung der Verstärkungsstruktur (304) in einer Position entlang von Kraftlinien aufweist, wobei die Verstärkungsstruktur (304) und das Haltemittel (300) mit einem Kunststoffmaterial ummantelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden ist.Plastic component ( 100 ) with a reinforcing structure ( 304 ), wherein the plastic component ( 100 ) a holding means ( 300 ) for holding the reinforcing structure ( 304 ) in a position along lines of force, wherein the reinforcing structure ( 304 ) and the retaining means ( 300 ) are coated with a plastic material, characterized in that the holding means ( 300 ) is materially connected to the plastic material. Kunststoffbauteil (100) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt ist.Plastic component ( 100 ) according to claim 18, characterized in that the holding means ( 300 ) is made of a fiber reinforced plastic material. Haltemittel (300) zur Halterung einer Verstärkungsstruktur (304) in einem Kunststoffbauteil (100) in einer Position entlang von Kraftlinien, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) stoffschlüssig mit dem Kunststoffbauteil (100) verbindbar ist.Holding means ( 300 ) for holding a reinforcing structure ( 304 ) in a plastic component ( 100 ) in a position along lines of force, characterized in that the holding means ( 300 ) cohesively with the plastic component ( 100 ) is connectable. Vorrichtung zur Herstellung eines Haltemittels nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Positionierung von Stiften konfiguriert ist, wobei die Positionierung der Stifte bevorzugt durch CNC steuerbar ist, wobei die Stifte zur Aufnahme von Faserbündeln konfiguriert sind.Device for producing a holding means according to claim 20, characterized in that the device is configured for the positioning of pins, wherein the positioning of the pins is preferably controllable by CNC, wherein the pins are configured to receive fiber bundles.
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