DE102010033627A1

DE102010033627A1 - Geformtes Kunststoff-Mehrschicht-Bauteil mit endlosverstärkten Faserlagen und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102010033627A1
Application number: DE102010033627A
Authority: DE
Inventors: Willy Dauner; Dr.-Ing. Hoecker Frank
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-08-07
Also published as: CN103068545A; WO2012016658A1; EP2601029A1; DE102010033627B4; US20130127092A1; JP2013532596A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein geformtes Kunststoff-Mehrschicht-Bauteil (1) mit endlosverstärkten Faserlagen (2, 2') bereit, das einen Sandwichaufbau aus einer zwischen zumindest zwei Faserverbundkunststoff-Decklagen eingebetteten Innenstruktur (3) aus einem Schaummaterial aufweist. Das Bauteil (1) weist umfänglich um die eingebettete Innenstruktur (3) einen geschlossenen Rand aus dem Faserverbundkunststoff auf, der durch ein umlaufendes Übermaß (2'') zumindest einer der Faserlagen (2, 2') in Bezug auf die Innenstruktur (3) gebildet wird. Ferner werden zwei alternative Fertigungsverfahren zur Herstellung des Kunststoff-Mehrschicht-Bauteils (1) offenbart.

Description

Die Erfindung betrifft ein geformtes Kunststoff-Mehrschicht-Bauteil mit endlosverstärkten Faserlagen, das einen Sandwichaufbau mit einer geschäumten Innenstruktur aufweist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf zwei alternative Herstellungsverfahren für derartige Kunststoff-Mehrschicht-Bauteile.
Es ist bekannt, Leichtbauteile, die beim Einsatz von großen mechanischen Beanspruchungen Stand halten müssen, unter Verwendung duromerer Verbundwerkstoffsysteme herzustellen. Ferner ist die Gestaltung von Sandwichbauteilen bekannt, in denen Schichten geringer Dichte und Schichten hoher Steifigkeit verbunden werden, um ein solches hoch beanspruchbares Leichtbauteil mit guten mechanischen Stabilitätswerten zu erhalten.
So beschreibt die DE 103 47 598 A1 ein Bauteil, insbesondere ein Außenhautbauteil für ein Fahrzeug, das mit einer Außenschale aus einem Kunststoff mit hoher Oberflächengüte, die im so genannten Sheet-Moulding-Compound-, oder Bulk-Molding-Compound- oder RTM-Verfahren hergestellt wird. Sie verfügt weiter über eine innenseitige, flächig an der Außenschale anliegende Verstärkungsstruktur, die von zwei zueinander beabstandeten Kunststoffschichten begrenzt wird. Zwischen diesen Kunststoffschichten ist eine Wabenstruktur oder ein schaumartiger Werkstoff vorgesehen. Dieses Bauteil wird in einem Werkzeug hergestellt, das eine Matrize und zwei austauschbare Stempel aufweist. Darin wird zunächst in einem ersten Schritt die Außenschale unter Verwendung eines ersten Stempels hergestellt, woraufhin die Verstärkungsstruktur auf die im Werkzeug verbliebene Außenschale gelegt wird und der Stempel ausgetauscht wird, so dass in einem zweiten Schritt die Kontur der Verstärkungsstruktur gebildet und die Außenschale mit der Verstärkungsstruktur verpresst werden kann.
Ferner ist aus der DE 10 2008 052 967 A1 ein mehrlagiges Flächenbauteil an einem Fahrzeug bekannt, das ein zwischen Fasern angeordnetes Kunststoff-Kernteil aufweist, wobei die Fasermatten durch abdeckende Kunststofffolien umgeben sind und der umlaufenden Rand des Lagenaufbaus zumindest abschnittsweise verpresst ist, um den Lagenaufbau weitestgehend flüssigkeitsdicht zu gestalten. Durch das Verpressen wird ein umlaufender Rand mit geringerer Dicke als im restlichen Lagenaufbau geschaffen, in dem sämtliche Lagen des Flächenbauteils, auch das Kernteil, miteinander verpresst sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es wünschenswert, ein verbessertes Kunststoff-Mehrschicht-Bauteil mit endlos verstärkten Faserlagen bereitzustellen, das neben guten mechanischen Kennwerten und auch als geformtes Bauteil mit verbesserten Werkstoffeigenschaften herstellbar ist. Diese Aufgabe wird durch ein geformtes Kunststoff-Mehrschicht-Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung von Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils. Diese Aufgabe wird durch die alternativen Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 4 und 10 gelöst.
Weiterbildungen des Bauteils und der Verfahren sind in den Unteransprüchen offenbart.
Ein erfindungsgemäßes, geformtes Kunststoff-Mehrschicht-Bauteil mit endlos verstärkten Faserlagen, das einen Sandwichaufbau aus einer zwischen zumindest zwei Faserverbundkunststoff-Decklagen eingebetteten Innenstruktur aus einem Schaummaterial aufweist, hat einen umfänglich um die eingebettete Innenstruktur geschlossenen Rand. Dieser besteht aus dem Faserverbundkunststoff und wird gebildet, indem zumindest eine der Faserlagen, zwischen denen die Innenstruktur eingebettet ist, in Bezug auf dieselbe ein umlaufendes Übermaß aufweist. Die über die Innenstruktur ragenden Faserlagenabschnitte werden zur Bildung des umlaufenden Randes verwendet.
Für die Faserlagen der Faserverbundkunststoff-Decklagen finden dabei Lang- oder Endlosfasern Verwendung. In Betracht kommen unter anderem Glasfasern, Carbonfasern und/oder Aramidfasern, die im Verbund mit einem Kunststoff-Matrixmaterial vorliegen. Die Faserlagen können dabei Rovings, Gelege, Gestricke, Matten oder Gewebe umfassen. Das Kunststoff-Matrixmaterial ist bevorzugt durch ein härtbares Harz, das eine duromere Matrix bildet oder durch in-situ polymerisierendes thermoplastisches Kunststoff-Matrixmaterial gebildet. Die Lang- oder Endlosfasern können insbesondere in Form von Faseranordnungen wie Rovings, Gelegen, Gestricken, Matten, Geweben oder ähnlichen eingesetzt werden.
Das Schaummaterial der Innenstruktur besteht aus einer thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffkomponente, die mit oder ohne Faseranteil ausgebildet ist.
Ein solches Bauteil kann vorteilhaft in einem sogenannten One-Step-Prozess hergestellt werden, wobei nur ein einziges Pressform-Werkzeug, das einen Stempel und eine Matrize aufweist, benötigt wird, um das Fertigungsverfahren auszuführen. Dazu wird zunächst eine erste Faserlage in das Pressform-Werkzeug eingelegt, darüber folgt ein Trennkörper und auf den Trennkörper folgt eine zweite Faserlage, wobei eine oder beide der Faserlagen so bemessen sind, dass sie in Bezug auf den Trennkörper das umlaufende Übermaß aufweisen, aus dem der spätere Bauteilrand gebildet wird und der einen Rand des Trennkörpers umfänglich überdeckt.
Nach dem Einlegen der Lagen wird das Werkzeug geschlossen und das Kunststoff-Matrixmaterial in die Faserlagen injiziert, um die Faserverbundkunststoff-Decklagen zu bilden. Noch vor deren vollständiger Aushärtung, beziehungsweise Konsolidierung wird ein schäumbares Kunststoffmaterial in eine Kavität zwischen den aushärtenden Faserverbundkunststoff-Decklagen injiziert und ein Aufschäumprozess dieses Kunststoffmaterials initiiert, wobei das expandierende schäumbare Kunststoffmaterial einen Pressdruck auf die aushärtenden und sich konsolidierenden Faserverbundkunststoff-Decklagen ausübt und eine stoffschlüssige Verbindung damit eingeht.
Die Kavität, in die das schäumbare Kunststoffmaterial initiiert wird, wird durch den Trennkörper gebildet, der somit eine Ballon- oder Taschenform haben wird.
Mit einem solchen Verfahren kann zur Herstellung des Bauteils ein hoher Kostenvorteil erzielt werden, da lediglich ein Werkzeug nötig ist und das Bauteil während eines Schließvorganges des Werkzeugs geschaffen wird. Es werden zudem die Werkzeugkosten minimiert, da auch ein Stempelaustausch entfällt, und es können kurze Zykluszeiten erreicht werden.
Das so geschaffene Bauteil weist zudem verbesserte Werkstoffeigenschaften auf, da die Bildung des Sandwiches, das den Verbund in den Faserverbundkunststoff-Decklagen als auch zu dem dazwischen liegenden Schaumkern umfasst, während eines einzigen Urformprozesses bereitgestellt wird. So können unter erheblicher Kostenreduktion auch in großen Stückzahlen Kunststoff-Mehrschicht-Bauteile mit endlos verstärkten Faserlagen und sehr guten mechanischen Kennwerten hergestellt werden, die zur Verwendung im Kraftfahrzeugbau unter Berücksichtigung von Vorgaben bezüglich Leichtbauweise eingesetzt werden.
Herkömmliche Sandwichprodukte mit Schaumkern im Stand der Technik werden bislang in einem Zweischrittprozess hergestellt, der einen vorgefertigten Sandwichkern in Kombination mit Decklagen umfasst. Bislang führte dies zu hohen Kosten sowie langen Prozesszeiten.
Die zur Injektion des schäumbaren Materials erforderliche geschlossene Kavität zwischen aushärtenden Faserverbundkunststoff-Decklagen wird durch den Trennkörper bereitgestellt, der in verschiedenen Weisen ausgebildet sein kann. Eine Ausführungsform bezieht sich darauf, dass der Trennkörper entsprechend der Innenstruktur ausgebildet ist und die Kavität begrenzt.
Hierbei kann es sich um eine ballonartige Folienstruktur handeln, die durch Injektion des schäumbaren Kunststoffmaterials und den Aufschäumprozess entfaltet wird, bis das Schaummaterial die Innenstruktur bildet.
Alternativ kann der Trennkörper auch in der Art eines Gerüsts oder Behältnisses ausgebildet sein, was die Faserlagen voneinander trennt, und in das das schäumbare Kunststoffmaterial eingespritzt werden kann. Im Falle der Ballonlösung kann es erforderlich sein, dass der Stempel eine gewisse Nachgiebigkeit aufweist, um eine Ausdehnung des Bauteils in Folge der Injektion und der Aufschäumung des schäumbaren Kunststoffmaterials zu gestatten.
Alternativ kann auch lediglich eine oder können zwei Trennfolienschichten zwischen den Faserlagen vorgesehen werden, die ein Verbinden der beiden im Werkzeugschluss während der Injektion des Matrixmaterials verhindern, und die gestatten, dass die Pressform noch vor vollständiger Aushärtung, bzw. Konsolidierung der Faserverbundkunststoff-Decklagen beabstandet werden kann, bis eine gewünschte Enddicke des zu fertigenden Kunststoff-Mehrschicht-Bauteils erreicht ist und in Folge der Trennfolien die geschlossene Kavität zwischen der ersten und zweiten Faserlage gebildet wird.
Das schäumbare Material kann in einer Ausführungsform auch durch das Kunststoff-Matrixmaterial selbst bereitgestellt werden, das während der Injektion in die Faserlage zumindest teilweise die Kavität füllt und dort durch Zufuhr eines Treibmittels, etwa eines Treibgases, aufgeschäumt wird. Auch bei Verwendung eines anderen schäumbaren Mittels kann das Aufschäumen durch Initiieren eines Treibmittels wie einem Treibgas hervorgerufen werden. Alternativ können schäumbare Kunststoffmaterialien verwendet werden, deren Aufschäumen beispielsweise durch Wärme, die dort erzeugt oder zugeführt wird, oder einen anderen Energieeintrag, etwa durch Einkopplung von Mikrowellen oder Ultraschall oder Licht, aufgeschäumt werden.
In einer Ausführungsform kann der Trennkörper aus einem Folienmaterial ausgebildet sein, das sich während des Aufschäumprozesses in dem Matrixmaterial auflöst. Schließlich bezieht sich ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Kunststoff-Mehrschicht-Bauteils darauf, dass an Stelle des Trennkörpers, der die Kavität zum Injizieren des schäumbaren Materials bildet, eine vorgefertigte Innenstruktur aus einem fertig aufgeschäumten Schaummaterial verwendet wird, die auf die erste Faserlage, die in dem Pressformwerkzeug angeordnet ist, platziert wird und mit der zweiten Faserlage bedeckt wird. Dabei weist zumindest eine der beiden Faserlagen in Bezug auf die Innenstruktur ein umlaufendes Übermaß auf, so dass ein Rand der Innenstruktur umfänglich von wenigstens einer Faserlage überdeckt wird. Es folgt das Schließen des Werkzeugs und Injizieren eines Kunststoff-Matrixmaterials in die Faserlagen, wobei ein Pressdruck zwischen den aushärtenden Faserverbundkunststoff-Decklagen und der Innenstruktur aus Schaummaterial ausgeübt wird, so dass das Bauteil mit den verbesserten Werkstoffeigenschaften bereitgestellt wird.
Diese ergeben sich auch daraus, dass die Faserverbund-Lagen beim vorgeschlagenen Prozess unter Ausübung eines Innendrucks aushärten, was der Formgebung zuträglich ist. Ferner entfällt das Auftreten eines Quetschrandes: Durch das Verbinden der unter und über der Schaumlage liegenden Faserlagen gemäß den bekannten Verfahren wird meist eine Quetschrandbildung herbeigeführt. Entfällt der Quetschrand und wird stattdessen ein auf Stoß abschließender Rand gebildet, wie in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen, so lässt sich das Werkstück flexibler einsetzen.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Querschnittansicht eines geformten Kunststoff-Mehrschicht-Bauteils mit umlaufendem Rand aus Faserverbundkunststoff,
2 eine schematische Querschnittansicht einer ersten Herstellungsphase für das Bauteil in dem einzigen Werkzeug,
3 eine schematische Querschnittansicht einer zweite Herstellungsphase für das Bauteil in dem einzigen Werkzeug.
Das erfindungsgemäße Bauteil 1, wie es in 1 beispielhaft mit zwei Faserverbundkunststoff-Decklagen 2, 2' dargestellt ist, die eine aufgeschäumte Innenstruktur 3 sandwichen, weist eine geschlossene Randschicht 2'' auf, die die Innenstruktur 3 umlaufend umgibt. Sie besteht aus demselben Faserverbund-Kunststoff wie die Decklagen 2, 2'.
Die erhöhten mechanischen Kennwerte des Bauteils können durch die erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren erhalten werden, in dem das Urformen der Faserlagen zusammen mit dem Injizieren eines Matrixkunststoffs etwa durch ein RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding) in einem Werkzeug unter Ausbildung der geschäumten Innenstruktur geschaffen wird. Das komplette Sandwichpaket aus endlosverstärkten Decklagen 2, 2' und Schaumkern 3 wird vorteilhaft in einem One-Step-Prozess hergestellt, wobei in dem geschlossenen Werkzeug die Decklagen aus verstärkten Endlosfasern in Verbindung mit einer duroplastischen Matrix hergestellt werden.
Während diese aushärten, bzw. konsolidieren, wird im Verlauf des Herstellungsprozesses zwischen diese beiden Lagen eine duroplastische oder thermoplastische aufschäumbare Masse injiziert, die im weiteren Prozessverlauf aufgeschäumt wird oder aufschäumt.
Als Faserverbund-Decklagen kommen Faserlagen aus Lang- oder Endlosfasern zum Einsatz, die beispielsweise in Form von Faseranordnungen auch Rovings, Gelegen, Gestricken, Matten oder Geweben vorliegen. Zunächst werden derartige Faseranordnungen in das Pressform-Werkzeug, beziehungsweise auf die Matrize 11, gelegt, um die erste Faserlage 2 zu bilden. Auf diese wird, je nach Verfahrensvariante, entweder ein Trennkörper 3' gelegt, der beispielsweise auch eine Preform aus Fasermaterial oder Abstandsgewebe sein kann, oder ein fertiger Einleger aus Polymerschaum, der die aufgeschäumte Innenstruktur 3 bildet.
Der Trennkörper 3' muss nicht zwangsläufig die Form der Innenstruktur 3 wiedergeben; es ist denkbar, dass auch eine Trennfolie oder mehrere Trennfolien zum Einsatz kommen, die die Bildung der Kavität durch Beabstandung des Stempels 10 von der Matrize 11 gestatten. Bei dem Trennkörper 3' kann es sich aber auch um einen ballonartigen Folientrennkörper handeln, der durch Injizieren des schäumbaren Mittels aufgeweitet wird.
Der Herstellungsprozess verläuft im Weiteren so, dass auf den Trennkörper 3' beziehungsweise auf die fertige Innenstruktur 3 die zweite Faserlage 2' aufgelegt wird, wobei es sich bei den Faserlagen 2, 2' um trockene Fasern oder um eine Preform handeln kann, unter Umständen können die Faserlagen 2, 2' auch vorimprägniert sein. Die Faserlagen 2, 2' sind so ausgebildet, dass sie ein Übermaß gegenüber der Innenstruktur respektive dem Trennkörper 3' aufweisen, das so bemessen ist, dass für das fertige Bauteil 1 ein umlaufender, dichter Randabschnitt 2'' bereitgestellt wird.
Wie der Pfeil 4 in 2 andeutet, wird das Matrixmaterial in die Faserlagen 2, 2' injiziert. Beim Matrixmaterial kann es sich um gängige Polyester oder Vinylesterharze handeln, geeignete Harze zur Durchführung eines Harz-Infusions-Prozesses nach dem RTM-Verfahren sind bekannt. Es können aber auch Vorstufen von thermoplastischen Materialien, sog. In-situ polymersisierende Thermoplaste verwendet werden. In der Verfahrensvariante, in der ein vorgefertigter Einleger, zur Ausbildung der Innenstruktur aus Schaummaterial verwendet wird, ist an dieser Stelle die Herstellung beendet, das Harz wird unter entsprechendem Druck und Temperaturbeaufschlagung aushärten/sich konsolidieren gelassen und das Bauteil kann entnommen werden.
Bei Verwendung eines Trennkörpers 3' erfolgt nun die Injektion eines schäumbaren Materials in die durch den Trennkörper 3' bereitgestellte Kavität zwischen den zwei Lagen 2, 2'. Es kann beispielsweise eine Kunststoffschmelze eingespritzt werden, was mittels einer oder mehrerer Injektionsdüsen, abhängig von der Bauteilgestaltung, erfolgen kann. Dabei kann, wie in 3 angedeutet, das schäumbare Material 5 durch eine entsprechende Zuführung eingespritzt werden.
Durch das Aufschäumen wird vorteilhaft ein Pressdruck auf die aushärtenden, bzw. sich konsolidierenden Faserlagen 2, 2' auch von innen ausgeübt, durch den die Werkstoffeigenschaften beziehungsweise die mechanischen Kennwerte des Bauteils 1 verbessert werden. Zudem verbinden sich die geschäumte Innenstruktur 3 und die aushärtenden Decklagen 2, 2' und auch der Randabschnitt 2'' stoffschlüssig miteinander.
Der Trennkörper oder die Trennfolien können aus einem Material gewählt werden, das eine Schmelztemperatur aufweist, die über einer Schmelztemperatur zur Ausführung des Urformens liegen, um danach noch die Kavität bereitstellen zu können, es kann sich aber auch um ein Material handeln, das sich während des Aufschäumprozesses auflöst.
Das Initiieren der Schaumbildung des aufschäumbaren Materials kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Es kann ein Treibmittel wie ein Treibgas oder ein chemisches Mittel zugeführt werden, das die eingespritzte Kunststoffkomponente aufschäumt. Das Aufschäumen kann jedoch auch durch Zufuhr von Wärme oder Energie in anderer Form, beispielsweise durch Mikrowellen und Ultraschall hervorgerufen werden. Die Zufuhr von Wärme kann beispielsweise durch im Trennkörper verlegte Heizdrähte erfolgen.
Das Material für die aufgeschäumte Innenstruktur kann vorteilhaft durch das Matrixmaterial selbst gebildet werden, das durch Zufuhr eines Treibmittels aufgeschäumt wird, es können aber auch andere duroplastische oder thermoplastische Polymerkomponenten verwendet werden, insbesondere kann ein Polyurethanschaum verwendet werden.
In der Ausführungsform, in der Stempel und Matrize beabstandet werden, um die Kavität zu schaffen, kann diese Beabstandung gleichzeitig mit dem Initiieren des Schaumbildungsprozesses erfolgen.
Vorteilhaft ist das Matrixmaterial, wenn der Schaumbildungsprozess initiiert wird, noch so weich, dass der sich bildende, expandierende Schaum die Faserlagen nach außen drücken kann, so dass durch den Innendruck, der auf das noch weiche Material ausgeübt wird, eine Formgebung erfolgt, die keinerlei Schädigungen durch das Umformen herbeiführt. Durch die Abmessungen der Faserlagen und Anordnungen im Werkzeug wird der umlaufende Randabschnitt wasser- beziehungsweise luftdicht verschlossen und es wird ein bündiger Stoß gebildet, der keinen Quetschrand ergibt.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Sandwichaufbau weitere Lagen, beispielsweise eine oder mehrere Lagen aus einem Kunststoff-Vlies, aufweist, das in den Schichtaufbau zwischen Fasermatten und Trennkörper eingebunden werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10347598 A1 [0003]
DE 102008052967 A1 [0004]

Claims

Geformtes Kunststoff-Mehrschicht-Bauteil (1) mit endlosverstärkten Faserlagen (2, 2'), das einen Sandwichaufbau aus einer zwischen zumindest zwei Faserverbundkunststoff-Decklagen eingebetteten Innenstruktur (3) aus einem Schaummaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) umfänglich um die eingebettete Innenstruktur (3) einen geschlossenen Rand aus dem Faserverbundkunststoff aufweist, der durch ein umlaufendes Übermaß (2'') zumindest einer der Faserlagen (2, 2') in Bezug auf die Innenstruktur (3) gebildet wird.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverbundkunststoff-Decklagen – Faserlagen (2, 2') aus Lang- oder Endlosfasern, die Glasfasern, Carbonfasern und/oder Aramidfasern umfassen, insbesondere in Form von Faseranordnungen, umfassend Rovings, Gelege, Gestricke, Matten, Gewebe, und – ein duromeres oder in-situ polymerisierendes thermoplastisches Kunststoff-Matrixmaterial (4) aufweist.
Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaummaterial der Innenstruktur eine thermoplastische oder duroplastische Kunststoffkomponente mit oder ohne Faseranteil umfasst.
Fertigungsverfahren für ein geformtes Kunststoff-Mehrschicht-Bauteil (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines einzigen Pressform-Werkzeugs, das einen Stempel (10) und eine Matrize (11) umfasst, zum Ausführen des Fertigungsverfahrens, und Einlegen zumindest einer ersten Faserlage (2), darüber Einlegen eines Trennkörpers (3'), und auf den Trennkörper (3') Einlegen einer zweiten Faserlage (2'), wobei zumindest eine der Faserlagen (2, 2') in Bezug auf den Trennkörper (3') ein umlaufendes Übermaß (2'') aufweist, so dass ein Rand des Trennkörpers (3') umfänglich von zumindest einer der Faserlagen (2, 2') überdeckt wird, b) Schließen des Werkzeugs und Injizieren eines härtbaren Kunststoff-Matrixmaterials (4) in die Faserlagen (2, 2'), c) Injizieren eines schäumbaren Kunststoffmaterials (5) in eine durch den Trennkörper (3') bereitgestellte geschlossene Kavität zwischen den aushärtenden Faserverbundkunststoff-Decklagen (2,2') und Initiieren eines Aufschäumprozesses des Kunststoffmaterials.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Trennkörper (3') entsprechend der Innenstruktur ausgebildet ist und die Kavität begrenzt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das schäumbare Material durch das duroplastische Kunststoff-Matrixmaterial bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Trennkörper (3') durch zumindest eine Trennfolienschicht bereitgestellt wird, und wobei das Verfahren vor Schritt c) den Schritt umfasst: c₀) Beabstanden des Stempels (10) und der Matrize (11) voneinander, bis der dazwischen bereitgestellte Abstand einer Dicke des zu fertigenden Kunststoff-Mehrschicht-Bauteils entspricht, wobei die geschlossene Kavität zwischen der ersten und der zweiten Faserlage durch die Trennfolienschicht gebildet wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei sich der Trennkörper in dem Matrixmaterial während des Aufschäumprozesses auflöst.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 9, und wobei in Schritt c) das Initiieren des Aufschäumprozesses umfasst: – Injizieren eines Treibmittels, insbesondere eines Treibgases, oder – Einbringen von Wärme oder von Licht, oder Einkopplung von Mikrowellen oder von Ultraschallwellen in das in der Kavität vorliegende schäumbare Kunststoffmaterial.
Verfahren für ein geformtes Kunststoff-Mehrschicht-Bauteil nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend die Schritte a₁) Bereitstellen eines einzigen Pressform-Werkzeugs, das einen Stempel (10) und eine Matrize (11) umfasst, zum Ausführen des Fertigungsverfahrens und Einlegen zumindest einer ersten Faserlage (2), darüber Einlegen der Innenstruktur (3) aus dem aufgeschäumten Schaummaterial, und auf der Innenstruktur (3) Einlegen einer zweiten Faserlage (2'), wobei zumindest eine der Faserlagen (2, 2') in Bezug auf die Innenstruktur (3) ein umlaufendes Übermaß (2'') aufweist, so dass ein Rand der Innenstruktur (3) umfänglich von zumindest einer der Faserlagen (2, 2') überdeckt wird, b₁) Schließen des Werkzeugs und Injizieren eines duroplastischen Kunststoff-Matrixmaterials (4) in die Faserlagen (2, 2').