DE102011006819A1 - Dreidimensional konturierte Sandwichstruktur - Google Patents

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Erik Päßler
Prof. Dr. Kroll Lothar
Jörg Kaufmann
Matthias Meyer
Marco Müller
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Technische Universitaet Chemnitz
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Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zur Herstellung einer dreidimensional konturierten Sandwichstruktur, bestehend aus einer ersten thermoplastischen Deckschicht, einer zweiten thermoplastischen Deckschicht und einem zwischen den Deckschichten angeordneten Kernmaterial mit Wabenstruktur. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass nach einer spanenden und/oder trennenden Bearbeitung des Kernmaterials und dem Zuschnitt der thermoplastischen Deckschichten diese auf das bearbeitete Kernmaterial aufgebracht werden und mit diesem durch Heißpressen eine stoffschlüssige Verbindung eingehen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer dreidimensional konturierten Sandwichstruktur aus thermoplastischen faserverstärkten Deckschichten und thermoplastischem Wabenkernmaterial.
  • Sandwichstrukturen bestehen aus mindestens zwei Deckschichten sowie einem zwischen diesen Deckschichten liegenden Kernmaterial. Sie zeichnen sich zum Einen durch ihr hohe Biege- und Verdrillsteifigkeit und zum Anderen durch das geringe Strukturgewicht aus. Das Kernmaterial weist dabei Hohlraumstrukturen auf und ist daher besonders leicht. Häufig weisen die Hohlraumstrukturen eine einheitliche Orientierung senkrecht zu den Deckschichten auf. Das Kernmaterial besteht häufig aus aufgeschäumten Bestandteilen. Es werden aber auch Bündel röhrchenförmiger Lamellen verwendet, die einen runden oder hexagonalen Querschnitt aufweisen. Es gibt eine Vielzahl weiterer Ausführungsformen. Für die Deckschichten kommt eine Vielzahl von Materialien zum Einsatz. Neben endlosfaserverstärkten Kunststoffen und Metallen werden auch Holz und Papier verwendet.
  • Endlosfaserverstärkte Sandwichstrukturen werden mehrheitlich in Form von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) mit duroplastischer Matrix gefertigt. Derzeit existieren im Wesentlichen zwei Technologien zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Sandwichstrukturen, die durch einen duroplastischen und einen planar-thermoplastischen Prozess realisiert werden. Nachteilig bei den klassischen duroplastischen Strukturen sind die zeitintensiven Aushärtevorgänge der Matrixsysteme und die damit verbundenen langen Zykluszeiten, die einer effizienten großserienfähigen Produktion entgegenstehen. Des Weiteren sind diese impactsensitiven duroplastischen FKV-Bauteile am Ende ihres Produktlebenszyklus lediglich chemisch oder endotherm zersetzbar und emittieren klimaschädliches CO2. Bei hochkomplexen Bauteilen ist es zudem notwendig, diverse Lasteinleitungs- und Verbindungselemente anzubringen. Hierzu werden derzeit klassische duroplastische Sandwichstrukturen in einem weiteren Prozessschritt mit einem Thermoplast umspritzt, wobei die Verbindung zwischen duroplastischem Einlegeteil und Thermoplast meist nur auf Basis einer komplexen formschlüssigen Geometrie realisiert werden kann.
  • Von besonderem Interesse ist es daher, statt der duroplastischen Matrixsysteme Thermoplaste zu verwenden. Derzeit werden thermoplastische Sandwichstrukturen mit Wabenkern überwiegend für ebene Bauteile, wie beispielsweise Fußbodenpaneele, verwendet. Für viele Anwendungen ist jedoch eine dreidimensionale Konturierung der Sandwichstrukturen erforderlich, welche derzeit durch mechanische Umformverfahren realisiert wird. Hierdurch kann es jedoch zu einer Schädigung des Kerns und der applizierten Deckschichten kommen, was negativen Einfluss auf die Festigkeit, Steifigkeit und Haltbarkeit der Sandwichstrukturen hat.
  • Wenn im Folgenden von „gleich bzw. gleichartig” gesprochen wird, umfasst dies zum Einem („gleich”) identische, d. h. aus chemischer Sicht identische Thermoplastarten. Zum Anderen („gleichartig”) auch solche, die bspw. zusätzliche Modifikatoren beinhalten, damit bspw. das thermoplastische Matrixmaterial als Folie extrudiert bzw. als Garn gesponnen werden kann.
  • Die DE 196 04 613 A1 bezieht sich auf die Fertigung von Sandwichstrukturen, deren Kern und Deckschichten aus einem gleichen bzw. gleichartigen Thermoplast bestehen sowie auf die mechanische Umformung des Sandwiches im Warmumformverfahren. Durch die Umformung wird die Wabenstruktur gestaucht, d. h. die Länge der Waben wird gekürzt, und es entsteht in Abhängigkeit des Stauchungsgrad eine Thermoplastansammlung, die nachteilig eine lokale Dichtezunahme der Sandwichstruktur bewirkt.
  • Die DE 196 04 611 beinhaltet ebenfalls die Fertigung konturierter thermoplastischer Sandwichstrukturen aus einem gleichen bzw. gleichartigen Thermoplast. Die Bearbeitung erfolgt wiederum durch einen Umformprozess, wobei im Vergleich zur DE 196 04 613 nicht die fertige Sandwichstruktur, sondern die Einzelkomponenten, Deckschalen und Kern, separat in ihre Endform gebracht werden. Der Kern besteht dabei aus parallelen Röhrchen, die während der Warmumformung aneinander entlang gleiten und so ihre parallele Ausrichtung ohne Strukturstörungen beibehalten können. Im Anschluss werden die umgeformten Komponenten zu einem Sandwichbauteil verbunden.
  • Mit der Entwicklung von Fertigungsverfahren für die kontinuierliche Herstellung von planaren thermoplastischen Sandwichstrukturen bzw. thermoplastischen Wabenkernen ist die Grundlage für großserienfähige Anwendungen geschaffen. Die Weiterverarbeitung dieser Strukturen zu dreidimensional konturierten Bauteilen mittels Umformprozessen birgt jedoch diverse Schwierigkeiten. Durch die eingebrachte Wärme besteht die Gefahr, dass der Kern während des Umformvorgangs kollabiert. Allgemein ist bei der mechanischen Umformung nachteilig, dass durch die Stauchung des Kerns eine Schädigung der tragenden Wabenstruktur hervorgerufen wird und sich zudem eine lokale Thermoplastansammlung ergibt. Darüber hinaus resultiert aus der Erwärmung des Matrixmaterials der Deckschichten in Kombination mit der Wabenstruktur ein stark heterogenes Oberflächenbild, welches als Telegraphing- oder Golfballeffekt bezeichnet wird.
  • Zielsetzung ist es daher, ein Verfahren zur Fertigung von dreidimensional konturierten thermoplastischen Sandwichstrukturen vorzustellen, bei der eine Schädigung der Komponenten während der Fertigung vermieden und eine Bauteil-Oberflächenqualität erzielt wird, die den Einsatzanforderungen im Sichtbereich, bspw. im Automobilinterieur genügt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen offenbart.
  • Das Verfahren sieht vor, dass die dreidimensional konturierte Sandwichstruktur, bestehend aus einer ersten thermoplastischen Deckschicht, einer zweiten thermoplastischen Deckschicht und einem zwischen den Deckschichten angeordneten Kernmaterial mit Wabenstruktur, hergestellt wird, indem eine spanende und/oder trennende Bearbeitung des Kernmaterials bis zum Erreichen der angestrebten dreidimensionalen Kontur erfolgt. Vor, nach oder parallel zu dieser Bearbeitung des Kernmaterials erfolgt der Zuschnitt der Deckschichten. Danach werden die Deckschichten auf das bearbeitete Kernmaterial aufgebracht und eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kernmaterial und Deckschichten durch die Einwirkung von Druck und Wärme (Wärmeleitung, Wärmestrahlung), wie beispielsweise im Heißpressverfahren erzeugt. Im Anschluss wird das Bauteil mit einer gleichen oder gleichartigen Kunststoffschmelze umspritzt. Diese Schmelze kann sowohl durch bevorzugt bis zu 1 mm lange Kurzfasern als auch durch Langfasernl, welche bevorzugt eine Länge zwischen 1 mm und 50 mm aufweisen, verstärkt werden.
  • Als Kernmaterial wird bevorzugt ein thermoplastischer Kunststoff mit Wabenstruktur eingesetzt. Als Kunststoff kommen dabei vorzugsweise Polypropylen PP, Polycarbonat PC, Polyvinylchlorid PVC, Polyamid PA, Polyethylenterephthalat PET, Polybutylenterephthalat PBT, Polyetheretherketon PEEK, Polyetherimid PEI, Polyphenylensulfid PPS und/oder Biopolymere, wie Celluloseacetat und Polymilchsäure (PLA) zum Einsatz.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Deckschichten aus einzelnen Schichten und weisen bevorzugt textile Verstärkungsstrukturen auf, die mit einem thermoplastischen Matrixmaterial bspw. als Folie oder Garn umgeben sind. Die Verstärkungsstrukturen bestehen bevorzugt aus Glasfasermaterial, Aramidfasermaterial, Kohlenstofffasermaterial, Basaltfasermaterial, Keramikfasermaterial und/oder aus Naturfasermaterial, wie Flachsfasermaterial und Hanffasermaterial. Vorzugsweise ist der Kunststoff des Kernmaterials und das Matrixmaterial gleich oder gleichartig. In einer bevorzugten Ausführungsform kommen Verstärkungsstrukturen aus unterschiedlichen Materialien zum Einsatz.
  • Durch eine spanende und/oder trennende Bearbeitung des Wabenkerns, vor dem Fügen mit den Deckschichten, ist vorteilhaft die Herstellung thermoplastischer, dreidimensional konturierter Sandwichstrukturen (t3S) im sogenannten t3S-Prozess möglich. Die dreidimensionale Bearbeitung des Wabenkerns ermöglicht vorteilhaft eine belastungsgerechte Konturierung. Bevorzugt wird auf diese Weise die Kernhöhe in gering belasteten Bereichen reduziert und somit das Bauteilgewicht weiter minimiert. Vorteilhaft ist, dass durch die vorherige Konturierung des Wabenkerns keine weitere mechanische Umformung des Kerns erforderlich ist und eine Schädigung der tragenden Wabenstruktur bzw. eine lokale Thermoplastansammlung des geschmolzenen Kernmaterials vermieden wird.
  • Erst nach der Bearbeitung des Wabenkerns erfolgt das stoffschlüssige Fügen des Kerns mit den thermoplastischen Deckschichten zur Sandwichstruktur mittels Heißpressverfahren. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Faltenbildung im Material der Deckschichten verhindert und es werden gute optische Eigenschaften der sichtbaren Oberflächen der Deckschichten erzielt. Bei den thermoplastischen Deckschichten wird bevorzugt auf diverse am Markt erhältliche Halbzeuge zurückgegriffen. Dabei werden bevorzugt, neben verschiedenen Kombinationen von Matrixmaterialien und Verstärkungsfasern, unterschiedliche Gewebearten eingesetzt. Je nach den erforderlichen mechanischen Eigenschaften und in Abhängigkeit der Fügbarkeit wird bevorzugt das jeweils geeignete Halbzeug verwendet.
  • Im Folgenden wird der Ablauf des t3S-Prozesses zur Herstellung konturierter thermoplastischer Sandwichstrukturen näher erläutert. Zu Beginn der Prozesskette erfolgt eine separate, serielle oder parallele Bearbeitung des Wabenkerns und der Deckschichten. Für die belastungsgerechte Konturierung des Kerns ist bevorzugt eine spanende und/oder trennende Bearbeitung vorgesehen, die vorzugsweise mittels Computer Aided Design (CAD) Daten auf Computerized Numerical Control (CNC) Anlagen erfolgt. Als Kernmaterial stehen bevorzugt Wabenkerne mit verschiedenen
    • • Zellformen (Tubuswaben, Hexagonalwaben),
    • • Thermoplasten (Polypropylen, Polycarbonat, etc.) und
    • • Zellweiten sowie -höhen
    zur Verfügung. Während der Konturierung werden vorteilhaft zusätzlich Aussparungen für die anschließende Integration von Krafteinleitungs- Lasteinleitungs- oder Verbindungselementen, sogenannte Inserts, erzeugt.
  • Die Inserts werden nach der Konturierung in die Aussparungen eingesetzt. Die Fixierung der Inserts innerhalb der Wabenstruktur erfolgt bevorzugt durch das Einbringen von Extrudat, welches vorzugsweise durch das Aufschmelzen des im Konturierungsprozess anfallenden Materials gewonnen wird. Auf diese Weise erfolgt bereits innerhalb des Prozesses vorteilhaft ein Recycling (s. ).
  • Bevorzugt zeitgleich zur Konturierung des Kerns erfolgt der Zuschnitt der Deckschichten entsprechend der Bauteilgeometrie. In Abhängigkeit der Komplexität kann dies manuell oder bevorzugt computergestützt geschehen. Nach der Bearbeitung der Einzelkomponenten werden diese mittels Heißpressverfahren stoffschlüssig zu einer Sandwichstruktur gefügt. Die faserverstärkten Deckschichten werden hierzu bevorzugt gezielt, entsprechend der Belastung, abgelegt, sodass der Faserverlauf des Deckschichtmaterials in Kraftflussrichtung orientiert ist.
  • Bevorzugt wird zum Heißpressen die erste Deckschicht zusammen mit dem Kernmaterial, welches in einem vorangegangenen Prozessschritt dreidimensional konturiert wurde, und mit der zweiten Deckschicht in ein mehrteiliges Presswerkzeug, welches die angestrebte Kontur aufweist, eingelegt. Im anschließenden Pressvorgang wird die Form des Sandwichmaterials durch die formgebende Kontur des Presswerkzeuges ausgeformt. Hierbei wird die untere Form des Sandwichaufbaus durch die Kontur der unteren Werkzeugform abgeformt. Gleichzeitig wird die obere Kontur durch eine zweite, obere Werkzeughälfte während des Pressvorganges abgebildet. Sowohl das obere, als auch das untere Presswerkzeug sind auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials erhitzt, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Material der Deckschichten und des Kerns erfolgt.
  • Falls Inserts eingelegt wurden, werden diese bevorzugt im Anschluss an den Pressvorgang durch spanende und/oder trennende Bearbeitungsvorgänge freigelegt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Deckschichten aus einzelnen Schichten, die während des Heißpressvorganges untereinander, und die zum Kernmaterial nächstgelegene Schicht mit dem Kernmaterial verbunden werden. Durch das optionale Einlegen einer dem Wabenmaterial und der Matrix des Deckschichtmaterials gleichen oder gleichartigen Folie geringer Dicke kann zum Einen der Telegraphing-Effekt reduziert und zum Anderen die Anbindung der Einzelkomponenten der Sandwichstruktur verbessert werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird durch das zusätzliche Einlegen einer Dekorfolie als oberste Schicht der Deckschicht, eine hochwertige, sog. Class-A Oberfläche erzielt. Class-A gibt den besonderen Charakter bzw. die hohe Qualität der Oberfläche wider. Der Begriff wird im Zusammenhang mit Oberflächen, welche für den Anwender sichtbar sind, und daher eine besondere Güte aufweisen müssen, gebraucht. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind weitere Oberflächengestaltungen durch verschiedene andere Folien wie Farb-, Spiegel-, Profil-, Lumineszenz- oder Leuchtfolien möglich.
  • Für die Fertigung komplexer Bauteile ist es des Weiteren notwendig, dass diverse Krafteinleitungs-, Lasteinleitungs- und Verbindungselemente in die Komponenten integriert werden. Durch die Verwendung thermoplastischer Deckschichten lässt sich dies bevorzugt mittels des Umspritzens der Struktur realisieren. Als Spritzmaterial kommt dabei bevorzugt der gleiche oder ein gleichartiger thermoplastischer Kunststoff zum Einsatz, wie bei den thermoplastischen Deckschichten. Dies bietet den Vorteil, dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Einleger (t3S-Struktur) und der eingespritzten Kunststoffschmelze erzielt werden kann. Aus diesem Grund muss die Geometrie des Einlegers oder des Kernmaterials nicht hinsichtlich der Realisierung einer formschlüssigen Verbindung angepasst werden.
  • Die Erweiterung des Verfahrens (t3S-PI) durch den Spitzgießprozess (t3S-PII) gestaltet sich bevorzugt wie folgt. Die dreidimensional konturierten Sandwichstrukturen werden nach dem Pressvorgang in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Die Positionierung des Einlegers innerhalb des Werkzeuges erfolgt vorzugsweise über die bereits integrierten Inserts. Auf diese Weise kann vorteilhaft im Spritzgießprozess eine Funktionsintegration, z. B. in Form von Clips, erfolgen sowie eine nachbearbeitungsfreie hochwertige Class-A Oberfläche erzeugt werden. Die Möglichkeit zur individualisierbaren Oberflächengestaltung kann durch die Anwendung des In-Mould-Labeling-Verfahrens, hierbei wird die bedruckte Dekorfolie mit in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und stoffschlüssig mit dem Sandwichbauteil gefügt oder durch das In-Mould-Decoration-Verfahrens, hierbei wird das Dekor von einer Trägerfolie auf das Bauteil aufgebracht, realisiert werden.
  • Ausführungsbeispiel
  • Das folgende Anwendungsbeispiel beschreibt die Fertigung eines Armaturenbrettes aus faserverstärkten Thermoplasten und strukturiertem Kernmaterial. Die aufgeführten Prozessparameter beziehen sich exemplarisch auf die Verarbeitung von Deckschichten mit Polypropylenmatrix sowie einem Kern der ebenfalls aus Polypropylen (PP) besteht. Der Kern setzt sich in seiner makroskopischen Struktur aus röhrchenförmigen Lamellen, die einen hexagonalen Querschnitt aufweisen, zusammen.
  • In einem ersten Arbeitsschritt erfolgt der Zuschnitt hinsichtlich der erforderlichen Länge und Breite des Kernmaterials, wobei die Dicke in Längs- und Querrichtung konstant ist. Hierfür wird ein Cutter-Messer verwendet. Anschließend wird das zugeschnittene Plattenhalbzeug in eine Form, ähnlich einem Rahmen, eingelegt und mittels Heißdrahtverfahren Kernmaterial entsprechend der gewünschten Kontur abgetragen. Hierfür wird der Draht (Durchmesser 0,5 mm) durch das Anlegen einer elektrischen Spannung von 12 V und einer Stromstärke von 3 A erhitzt und mittels einer Führung auf dem Rahmen verfahren. Durch diesen Arbeitsschritt erhält der Kern die gewünschte dreidimensionale Konturierung. Die Realisierung lokaler Aussparungen wird mit der Methode des Heißdrahtverfahrens umgesetzt. Das abgetragene Material wird dem Stoffkreislauf zugeführt und als Extrudat für das Fixieren der Krafteinleitungselemente wiederverwendet.
  • Der Zuschnitt der endlosfaserverstärkten thermoplastischen Deckschichten erfolgt parallel zur Konturierung des Kerns. Als Deckschichten wird für dieses Anwendungsbeispiel das Halbzeug Tepex dynalite 104-Glass/PP der Firma Bond-Laminates GmbH eingesetzt. Dieses Material beruht auf Polypropylen als Matrixmaterial mit Roving Glas als Faser bei einem Faservolumengehalt von 45%.
  • Verarbeitungstemperatur: 190°C Die erforderliche Geometrie für den Zuschnitt der 1 mm starken Deckschichten, ergibt sich zum Einen aus der zu realisierenden Bauteilgeometrie und zum Anderen aus der Kernhöhe in den Umformbereichen. Diese findet Berücksichtigung, damit das Kernmaterial komplett von dem Deckschichtmaterial umschlossen wird. Die Kaschierung der seitlichen Kanten bzw. der Abschluss der Waben erfolgt durch das Abwinkeln des überstehenden Deckschichtmaterials während des Pressvorgangs.
  • Das Einlegen der Komponenten in das Presswerkzeug, welches die spätere Bauteilform abbildet, erfolgt manuell. Bereits vorkonsolidierte Deckschichten, wie z. B. Tepex dynalite 104 und Twintex P PP mit einer Stärke von 0,5 mm besitzen gegenüber den nichtkonsolidierte Deckschichten (z. B. Twintex T PP) eine hohe Eigensteifigkeit. Für biegeschlaffe Halbzeuge ist ein aufwendigeres Handling notwendig, um die Verstärkungsfasern nicht aus der definierten Position zu verschieben. Aufgrund der biegeschlaffen Eigenschaften können nichtkonsolidierte Deckschicht allerdings in die untere Werkzeugform drapiert werden, so dass sie an der Werkzeugwand anliegen. Bei der Positionierung ist darauf zu achten, dass die Faserorientierung belastungsgerecht verläuft.
  • Die Ablage der Komponenten erfolgt hier einzeln, jedoch ist in Hinblick auf die Großserieneignung ein gleichzeitiges Ablegen zweckmäßig. Dabei wird dann ein Sandwichaufbau aus den bearbeiteten Deckschicht- und Wabenkernkomponenten sowie optionalen Dekorfolien als Paket in das untere Pressenwerkzeug eingelegt und zu einem Armaturenbrett verpresst.
  • Die Verarbeitung der Komponenten zu einem Bauteil in Sandwichbauweise erfolgt unter Verwendung folgender Prozessparameter. Hierbei gilt grundlegend, dass sich die Größen Temperatur und Heizzeit gegenseitig beeinflussen. Je höher die Temperierung der Werkzeugwand ist, desto kürzer ist die Presszeit zu wählen. Für die stoffschlüssige Verbindung der PP-Komponenten ist aufgrund des Schmelzpunktes eine Verarbeitungstemperatur zwischen 160°C und 200°C erforderlich. Bei einer Werkzeugtemperatur von 175°C beträgt die Presszeit beispielsweise ca. 20 Sekunden. Durch die Kombination von Temperatur, Zeit und Druck wird gewährleistet, dass das thermoplastische Matrixmaterial der Deckschichten schmilzt und sich stoffschlüssig sowohl mit dem Wabenkern als auch mit einer optional integrierbaren Dekorfolie verbindet. Während des Schließens des Werkzeuges werden Kern und Deckschichten angeschmolzen und unter der Kraft von 100 kN miteinander verpresst.
  • Innerhalb dieses Prozesses fungiert das gepresste Bauteil als Einleger und wird nachfolgend als solcher bezeichnet. Die Übergabe des Einlegers aus der Presse oder von einem Lagerstapel in das Spritzgießwerkzeug erfolgt manuell. Innerhalb des Spritzgießwerkzeuges wird der Einleger mittels Stiften positioniert und auf diese Weise ein definierter Abstand zwischen der Werkzeugwand und dem Einleger realisiert. Dieser Zwischenraum wird während des Einspritzens von der Kunststoffschmelze gefüllt. Für eine optimale stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Einlegeteil und der Kunststoffschmelze ist die Verwendung eines gleichen oder gleichartigen Kunststoffs bei Schmelze und Deckschichten zweckmäßig. Des Weiteren ist im Hinblick auf die Anbindung zwischen Schmelze und Einleger das Vorwärmen des Einlegers auf 100°C förderlich. Analog zu dem Pressvorgang beeinflussen sich auch innerhalb des Spritzgießprozesses die unterschiedlichen Parameter gegenseitig. Grundsätzlich wird sich an den von den Herstellern empfohlenen Angaben zur Verarbeitung orientiert. Für PP lauten diese:
    • • Massetemperatur 200°C bis 280°C
    • • Werkzeugwandtemperatur 20°C bis 80°C
    • • Schneckenstaudruck 50 bar bis 200 bar
    • • Schneckenumfangsgeschwindigkeit 1,2 m/Sek.
  • Neben den Maschinenparametern wird darüber hinaus eine Modifikation der Materialeigenschaften mittels Füllstoffen vorgenommen. Für verbesserte Fließeigenschaften bzw. die Realisierung langer Fließwege wird der Modifikator Maleinsäureanhydrid (MSA) in einer Dosierung von 2 Vol.-% hinzuzugeben. Eine Nachbearbeitung des Bauteils ist im Anschluss an das Entformen in der Regel nicht erforderlich.
  • Figuren
  • 1 zeigt den Ablauf des t3S-PI-Prozesses.
  • 2 zeigt den Ablauf des t3S-PII-Prozesses, der sich an den t3S-PI-Prozesses anschließt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19604613 A1 [0006]
    • DE 19604611 [0007]
    • DE 19604613 [0007]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer dreidimensional konturierten Sandwichstruktur, bestehend aus einer ersten thermoplastischen Deckschicht, einer zweiten thermoplastischen Deckschicht und einem zwischen den Deckschichten angeordneten Kernmaterial mit Wabenstruktur, gekennzeichnet durch die Schritte: a. spanende und/oder trennende Bearbeitung des Kernmaterials (Konturierungsprozess) bis zum Erreichen der angestrebten dreidimensionalen Kontur, b. sequentiell oder parallel zu Schritt a. Zuschnitt der Deckschichten, c. Aufbringen der thermoplastischen Deckschichten auf das bearbeitete Kernmaterial und stoffschlüssige Verbindung durch Heißpressen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während Schritt a. nach Anspruch 1 Aussparungen erzeugt werden, in die anschließend Inserts eingesetzt und fixiert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Inserts durch das Einbringen von Extrudat, welches durch das Aufschmelzen des im Konturierungsprozess anfallenden Materials gewonnen wird, fixiert werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Schrittes c. die folgenden Teilschritte ausgeführt werden: c1. Einlegen der ersten Deckschicht in ein konturiertes Presswerkzeug, c2. Einlegen des Kernmaterials in das konturierte Presswerkzeug auf die erste Deckschicht c3. Einlegen der zweiten Deckschicht auf das Kernmaterial c4. Heißpressen der ersten Deckschicht, des Kernmaterials und der zweiten Deckschicht, bis stoffschlüssige Verbindungen zwischen erster Deckschicht und Kernmaterial sowie zweiter Deckschicht und Kernmaterial hergestellt sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Teilschritt c4. ein weitere Teilschritt c5. Freilegen der Inserts, folgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Deckschicht aus einer Mehrzahl von einzelnen Schichten besteht, die während des Heißpressens untereinander verbunden werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch das zusätzliche Einlegen von Folien wie Dekor-, Farb-, Spiegel-, Profil-, Lumineszenz- oder Leuchtfolien als oberste Schicht der Deckschicht, hochwertige, sog. Class-A Oberflächen mit Oberflächendekoren erzielt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleger zur Funktionserweiterung, wie beispielsweise Clipse umspritzt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Material zum Umspritzen der Einleger der gleiche oder gleichartige thermoplastische Kunststoff wie in den thermoplastischen Deckschichten ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Material zum Umspritzen der Einleger weiterhin Kurz- oder Langfasermaterial enthält.
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