DE102011050102A1 - Device for transporting and inserting laminar fiber-reinforced material mat in mold for manufacturing motor vehicle component i.e. body, has gripper passing through pressing element or integrated into pressing element - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport und Einlegen von flächigen Faserverbundwerkstoffmatten in eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.The present invention relates to a device for transporting and inserting flat fiber composite material mats into a device according to the features in the preamble of
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 14.The present invention further relates to a method for producing a fiber composite component according to the features in the preamble of claim 14.
Es ist heutzutage sowohl aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen, als auch von Herstellerforderungen der Kraftfahrzeugindustrie das Bestreben, den Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen zu minimieren sowie damit einhergehend den CO2-Ausstoß zu senken.It is nowadays both due to legal requirements, as well as manufacturer requirements of the automotive industry, the desire to minimize the fuel consumption of vehicles and, consequently, to reduce CO 2 emissions.
Hierzu gibt es verschiedenste Ansätze, die beispielsweise in regenerativen oder aber alternativen Antrieben, der Energierückgewinnung oder aber dem Downsizing von Verbrennungsmotoren gesehen werden.For this purpose, there are various approaches, which are seen for example in regenerative or alternative drives, energy recovery or downsizing of internal combustion engines.
Ein weiterer wesentlicher Ansatzpunkt zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauches und des CO2-Austoßes ist eine konsequente Leichtbaupolitik, die vorgibt, das Gesamtgewicht eines Kraftfahrzeuges zu senken. Dadurch wird deutlich weniger Masse beschleunigt und transportiert, die so gesehen keinen Nutzwert für den reinen Transport von Personen oder Gütern besitzt.Another important starting point for reducing fuel consumption and CO 2 emissions is a consistent lightweight construction policy, which purports to reduce the total weight of a motor vehicle. As a result, significantly less mass is accelerated and transported, which in this sense has no utility value for the mere transport of persons or goods.
Zur Umsetzung von Leichtbaukonzepten gibt es wiederum verschiedene Ansätze, insbesondere im Karosseriebau der Kraftfahrzeuge. Beispielsweise werden zum einen hochfeste oder höchstfeste Stähle eingesetzt, die das Gesamtgewicht einer Kraftfahrzeugkarosserie erheblich senken.For the implementation of lightweight concepts, there are again different approaches, especially in the bodywork of motor vehicles. For example, high-strength or ultra-high-strength steels are used, which significantly reduce the overall weight of a motor vehicle body.
Ein weiterer Ansatz ist die Verwendung von Leichtbauwerkstoffen, hier insbesondere zunächst die Verwendung von Leichtmetallen zur Herstellung von einzelnen Bauteilen oder gar der ganzen Kraftfahrzeugkarosserie.Another approach is the use of lightweight materials, in particular first the use of light metals for the production of individual components or even the entire vehicle body.
Ein weiterer Ansatz der Verwendung von Leichtbauwerkstoffen ist die Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen aus Faserverbundwerkstoffen. Hierbei werden Fasermatten, beispielsweise aus Glasfaser, Kohlefaser oder aber auch Aramidfaser oder anderen Fasertypen mittels Harzen derart präpariert, dass besonders steife, bruchfeste und mit einem sehr geringen spezifischen Eigengewicht hergestellte Bauteile hervorgehen. Die Prozesse zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffteilen sind jedoch aufgrund der mindestens Zweikomponentigkeit sowie gegebenenfalls der Mehrlagigkeit, starken Schwankungen unterlegen und nur schwer derart zu kommerzialisieren, dass sie in der Kraftfahrzeugindustrie mit besonders kurzen Taktzeiten bei gleichzeitig hoher Genauigkeit unter Einhaltung der vorgegebenen Fertigungstoleranzen durchführbar sind.Another approach to the use of lightweight materials is the production of automotive components from fiber composites. In this case, fiber mats, for example made of glass fiber, carbon fiber or even aramid fiber or other fiber types are prepared by means of resins such that emerge particularly rigid, break-resistant and manufactured with a very low specific weight components. However, the processes for the production of fiber composite parts are inferior due to the at least two-component and possibly the multi-layer, strong fluctuations and difficult to commercialize such that they are feasible in the automotive industry with very short cycle times with high accuracy while maintaining the predetermined manufacturing tolerances.
Beispielsweise ist aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die industrielle Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen aus Faserverbundwerkstoff zu vereinfachen.Object of the present invention is therefore to simplify the industrial production of automotive components made of fiber composite material.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zum Transport und Einlegen von Flächenfaserverbundwerkstoffmatten in eine Form mit den Merkmalen in Patentanspruch 1 gelöst.The aforementioned object is achieved with a device for transporting and loading of surface fiber composite mats in a mold having the features in
Der verfahrenstechnische Teil der Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugfaserverbundwerkstoffbauteils gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 14 gelöst.The procedural part of the object is achieved with a method for producing a motor vehicle fiber composite component according to the features in claim 14.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.Advantageous embodiments of the present invention are part of the dependent claims.
Die Vorrichtung zum Transport und Einlegen von flächigen Faserverbundwerkstoffmatten in eine Form zur Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen, wobei die Vorrichtung Greifer zur Aufnahme der Faserverbundwerkstoffmatte aufweist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Druckelement an der Vorrichtung angeordnet ist, wobei mit dem Druckelement die aufgenommene Faserverbundwerkstoffmatte in die Form pressbar ist und die Greifer durch das Druckelement hindurch und/oder neben dem Druckelement die Faserverbundwerkstoffmatten ergreifen. Bei den Faserverbundwerkstoffmatten kann es sich im Rahmen der Erfindung auch um einen Mattenstapel handeln.The device for transporting and inserting flat fiber composite material mats into a mold for the production of motor vehicle components, wherein the device gripper for receiving the fiber composite mat, according to the invention is characterized in that at least one pressure element is arranged on the device, wherein with the pressure element, the recorded fiber composite mat in the mold is pressed and the grippers through the pressure element and / or next to the pressure element the Grab fiber composite mats. The fiber composite mats may also be a mat stack within the scope of the invention.
Das Druckelement ist im Rahmen der Erfindung als Formleiste, als ballonartige Oberfläche oder aber als Spant oder sonstiges Element zum Eindrücken der aufgenommenen und in der Form abgelegten Faserwerkstoffbahn zu verstehen. Damit trotz Druckelement die Faserwerkstoffbahn zunächst aufnehmbar und transportierbar ist, sind die Greifer durch das Druckelement hindurch greifend und/oder neben dem Druckelement bzw. zwischen einzelnen Druckelementen derart angeordnet, dass sie die Faserverbundwerkstoffmatte aufnehmen können.The pressure element is to be understood in the context of the invention as a molding, as a balloon-like surface or as a frame or other element for impressing the recorded and stored in the form fiber material web. Thus, despite the printing element, the fiber material web is initially receivable and transportable, the grippers are arranged by the printing element cross and / or next to the printing element or between individual printing elements arranged such that they can accommodate the fiber composite mat.
Im Rahmen der Erfindung erfolgen somit eine Aufnahme und ein Transport der bevorzugten formimprägnierten Faserverbundwerkstoffmatte mit der Vorrichtung sowie ein darauffolgendes Ablegen in einer Form. Eine Form ist hierbei beispielsweise ein Formwerkzeug oder aber auch direkt ein Bauteil, welches mit einer Faserverbundwerkstoffmatte beispielsweise überzogen bzw. verstärkt werden soll. Damit die in der Form abgelegte Faserverbundwerkstoffmatte an dieser passgenau mit hoher Qualität, insbesondere unter Einhaltung geforderter Fertigungstoleranzen, anliegt, ist erfindungsgemäß mindestens ein Druckelement mit an der Vorrichtung ausgebildet. Mit dem Druckelement ist es zusätzlich möglich, die Faserverbundwerkstoffmatte, welche in die Form gelegt ist, zusätzlich in diese einzustreifen bzw. an dieser abzustreifen. Optional kann auch eine Heizeinrichtung der Vorrichtung zugeordnet sein, so dass die Faserverbundwerkstoffmatte optimal thermisch bereits während des Transportes bzw. während des Ablegevorganges wärmebehandelbar ist.In the context of the invention thus takes place a recording and transport of the preferred formimpregnated fiber composite mat with the device and a subsequent deposition in a mold. A form here is, for example, a molding tool or else directly a component which is to be coated or reinforced with a fiber composite material mat, for example. So that the fiber composite mat placed in the mold rests against this with high precision, in particular while maintaining required manufacturing tolerances, according to the invention at least one pressure element is formed on the device. With the pressure element, it is additionally possible to additionally strip the fiber composite mat, which is placed in the mold, in this or to strip it at this. Optionally, a heating device may also be assigned to the device so that the fiber composite mat is optimally thermally heat-treatable during transport or during the depositing process.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist das Druckelement als ballonartige Oberfläche ausgebildet, wobei das Druckelement mit Druckluft beaufschlagbar ist und somit die in die Form eingelegte Faserverbundwerkstoffmatte an die innere Oberfläche der Form andrückt. Im Rahmen der Erfindung ist unter einer ballonartigen Oberfläche ein elastisches Bahnmaterial zu verstehen, beispielsweise einer Gummihaut, wobei hier zunächst mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Faserwerkstoffbahn aufgenommen wird und in der Form abgelegt wird.In a first preferred embodiment of the present invention, the pressure element is designed as a balloon-like surface, wherein the pressure element can be acted upon with compressed air and thus presses the inserted into the mold fiber composite mat on the inner surface of the mold. In the context of the invention, a balloon-like surface is to be understood as meaning an elastic web material, for example a rubber skin, in which case the fiber material web is first taken up with a device according to the invention and deposited in the mold.
Bereits während oder kurz danach wird die ballonartige Oberfläche von innen, also von der Seite der Vorrichtung aus, mit Druckluft beaufschlagt, so dass sich die Oberfläche ausdehnt. Die Oberfläche drückt die dann bereits in die Form eingelegte Faserverbundwerkstoffmatte weiter an die Innengeometrie der Form passgenau an. Im Rahmen der Erfindung können dabei mehrere ballonartige Oberflächen ausgebildet sein, zwischen denen dann die einzelnen Greifer zum Transport der Faserverbundwerkstoffmatte angeordnet sind oder aber eine ganzflächige ballonartige Oberfläche, wobei die Greifer die ballonartige Oberfläche in diesem Falle durchgreifen bzw. durchsetzen.Already during or shortly after, the balloon-like surface is acted upon from the inside, ie from the side of the device, with compressed air, so that the surface expands. The surface further presses the fiber composite mat, which has already been inserted into the mold, precisely to the internal geometry of the mold. In the context of the invention, a plurality of balloon-like surfaces may be formed, between which then the individual grippers are arranged for transporting the fiber composite mat or a whole-area balloon-like surface, wherein the grippers pass through or pass through the balloon-like surface in this case.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist das Druckelement als Spant ausgebildet, wobei bevorzugte mehrere Spanten an einer Vorrichtung angeordnet sind, insbesondere als Querspanten. Die Vorrichtung ist dabei im Bereich des Druckelementes bzw. der Druckelemente analog zu einem Schiffsrumpf, ausschließlich bestehend aus Querspanten, ausgebildet. Die Spanten bilden eine Rippenstruktur, welche annähernd die innere Fläche des herzustellenden Faserverbundwerkstoffbauteils abbildet. Die in die Form eingelegte Faserverbundwerkstoffmatte wird folglich durch die Spanten weiter in die Form eingedrückt. Hierzu können die Spanten bevorzugt selber relativbeweglich zueinander und/oder relativbeweglich zu der Vorrichtung ausgebildet sein.In a further preferred embodiment variant of the present invention, the pressure element is designed as a rib, wherein a plurality of ribs are preferably arranged on a device, in particular as transverse ribs. The device is designed in the region of the pressure element or the pressure elements analogous to a ship's hull, consisting exclusively of transverse frames. The ribs form a rib structure which approximately represents the inner surface of the fiber composite component to be produced. The fiber composite mat inserted in the mold is consequently pressed further into the mold by the ribs. For this purpose, the frames may preferably themselves be designed to be movable relative to one another and / or to be movable relative to the device.
Darüber hinaus können die Spanten im Rahmen der Erfindung längenveränderbar sein. So ist es beispielsweise vorstellbar, dass eine bereits in die Form eingelegte Faserverbundwerkstoffmatte durch die Spanten zunächst weiter angedrückt wird. Nach Erreichen einer Vorpositionierung und einer weiteren Positionierung erfolgt dann eine Relativbewegung der Spanten, welche auch aktiv vornehmbar ist, so dass ein weiteres Andrücken in die Form zu einer Endkontur hergestellt ist. Die Spanten können im Rahmen der Erfindung dabei auch zumindest abschnittsweise elastisch ausgebildet sein, so dass sie sich besser an die Innenkontur der Form anpassen.In addition, the frames may be variable in length within the scope of the invention. Thus, it is conceivable, for example, that a fiber composite mat already inserted into the mold is first further pressed by the ribs. After reaching a pre-positioning and a further positioning then takes place a relative movement of the frames, which is also actively vornehmbar, so that a further pressing into the mold is made into a final contour. In the context of the invention, the frames may also be designed to be elastic at least in sections, so that they better conform to the inner contour of the form.
Im Rahmen der Erfindung wird die Faserverbundwerkstoffmatte jedoch durch die Spanten selber zunächst im Wesentlichen U-förmig aufgenommen und so in ein herzustellendes Bauteil abgelegt. Insbesondere bei der Herstellung einer B-Säule ist dies von Vorteil, da die B-Säule eine längliche im Querschnitt U-förmige Konfiguration aufweist. Durch die im Wesentlichen U-förmige Aufnahme der Faserverbundwerkstoffmatte erfolgt eine Vorkonfektionierung, welche bereits beim Ablegen eine besonders homogene Faserausrichtung der eingelegten Faserverbundwerkstoffmatte und somit hohe Qualität bei dem herzustellenden Bauteil erzeugt.In the context of the invention, however, the fiber composite material mat is initially taken up substantially U-shaped by the frames themselves and thus deposited in a component to be produced. This is particularly advantageous in the production of a B-pillar, since the B-pillar has an elongate U-shaped cross section. The essentially U-shaped reception of the fiber composite mat results in prefabrication, which produces a particularly homogeneous fiber orientation of the inserted fiber composite mat already during depositing, and thus high quality in the component to be produced.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist das Druckelement als Einformleiste ausgebildet, wobei die Einformleiste bevorzugt an die Innentopologie der Form angepasst ist. Unter einer Einformleiste ist im Rahmen der Erfindung ein Einformwerkzeug zu verstehen, welches durch eine abfahrende Streifbewegung, die in die Form eingelegte Faserverbundwerkstoffmatte weiter einstreift bzw. angedrückt. Das herzustellende Kraftfahrzeugbauteil aus Faserverbundwerkstoff weist hierdurch eine besonders passgenaue Kontur auf, da durch die Einformleiste ein exaktes Einformen in die Form ermöglicht wird. Darüber hinaus wird durch die Einformleiste und die streifende Bewegung der Einformleiste überschüssiges Harz abgestreift, so dass zum einen das Bauteil keine Verschmutzung durch Herabtropfen des Harzes oder ähnliches aufweist, zum anderen ein Verschmutzen der Werkzeuge selber durch das abgestriffene Harz vermieden wird.In a further preferred embodiment of the present invention, the pressure element is formed as an injection molding, wherein the molding strip is preferably adapted to the inner topology of the mold. In the context of the invention, an injection molding strip is to be understood as an injection molding tool which stretches or presses on through a departing scraping movement, the fiber composite mat inserted into the mold. The manufactured motor vehicle component made of fiber composite material thereby has a particularly precise fit contour, as is made possible by the Einformleiste an exact molding into the mold. In addition, excess resin is stripped off by the molding strip and the grazing motion of the molding strip, so that on the one hand, the component has no contamination by dripping of the resin or the like, on the other hand contamination of the tools itself is avoided by the abgestriffene resin.
Um die Passgenauigkeit weiter zu erhöhen, kann die Einformleiste im Rahmen der Erfindung an die Innentopologie der Form angepasst sein. Hierüber ist es wiederum möglich, die Vorrichtung universell durch Wechsel der Einformleiste und der Form im Zusammenspiel mit den relativ beweglichen Greifern verwendbar ist. Darüber hinaus können die Einformleisten bei Verschleiß oder aber Verschmutzung einfach ausgetauscht sein.In order to further increase the accuracy of fit, the molding strip can be adapted within the scope of the invention to the inner topology of the mold. On this it is again possible, the device is universally usable by changing the molding strip and the shape in conjunction with the relatively movable grippers. In addition, the moldings can be easily replaced when worn or dirty.
Um eine zusätzliche bessere Anpassung der Einformleisten an die Innenkontur der Form und somit eine Erhöhung der Produktionsgenauigkeit des herzustellenden Faserverbundwerkstoffbauteils zu gewährleisten, sind die Einformleisten bevorzugt zumindest abschnittsförmig, insbesondere vollständig flexibel ausgebildet. Die Einformleisten sind insbesondere aus Kunststoff ausgebildet, so dass durch die Wahl des Kunststoffwerkstoffes zum einen die Flexibilität hergestellt wird, zum anderen durch den Kunststoffwerkstoff selber oder aber eine entsprechende Beschichtung des Kunststoffwerkstoffes, ein Ankleben des Matrixharzes an der Einformleiste vermieden ist.In order to ensure an additional better adaptation of the molding strips to the inner contour of the mold and thus an increase in the production accuracy of the fiber composite component to be produced, the molding strips are preferably formed at least in sections, in particular completely flexible. The moldings are in particular made of plastic, so that on the one hand the flexibility is produced by the choice of the plastic material, on the other hand by the plastic material itself or a corresponding coating of the plastic material, sticking of the matrix resin is avoided on the molding strip.
Die Einformleiste ist weiterhin mindestens über einen Stellaktuator mit der Vorrichtung gekoppelt. Hierdurch ist es möglich, eine Relativbewegung der Einformleiste zu jedem Zeitpunkt des Transportes bzw. des Ablegens bzw. Einformens der Faserverbundwerkstoffmatte in der Form auszuführen. Die Einformleiste kann im Rahmen der Erfindung dabei vorzugsweise derart mit der Vorrichtung gekoppelt sein, dass eine freie kinematische Bewegung unabhängig der Vorrichtung durch die Einformleisten durchgeführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich hierdurch insbesondere aus, da ein Einmassieren bzw. ein Einstreifen besonders vorteilhaft durchführbar ist.The molding strip is furthermore coupled to the device at least via a setting actuator. This makes it possible to carry out a relative movement of the molding strip at any time during the transport or the depositing or shaping of the fiber composite mat in the mold. In the context of the invention, the molding strip can preferably be coupled to the device such that a free kinematic movement is performed independently of the device by the molding strips. The device according to the invention is characterized in particular because a massaging or a Einstreifen is particularly advantageous feasible.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist ein Heizelement an der Vorrichtung zur zumindest partiellen Wärmebehandlung der Faserverbundwerkstoffmatte angeordnet. Durch das Heizelement ist es im Rahmen der Erfindung möglich, bereits während des Transportes und/oder während des Ablegens, die Faserverbundwerkstoffmatte zu heizen. Während des Heizvorganges verflüssigt sich zunächst das Harz, so dass eine homogene Verteilung des Harzes in der Faserverbundwerkstoffmatte gegeben ist. Danach wird ein beispielsweise thermisch aktivierter Kleber in einen Aushärtevorgang überführt. Durch die Integration der Heizeinrichtung direkt an die Vorrichtung, ist es möglich, zum einen Produktionszeit zu sparen, zum anderen ist kein separates Heizwerkzeug notwendig, welches als aus dem Stand der Technik bekanntes Heizwerkzeug durch herabtropfendes bzw. klebenbleibendes Harz verschmutzt, so dass hier hohe Reinigungszeiten notwendig sind. Durch die Anordnung des Heizelementes direkt an der Vorrichtung, ist es weiterhin möglich, die Faserverbundwerkstoffmatte besonders effizient, schnell und vollflächig zu erwärmen. Dies wirkt sich wiederum auf die Qualität, insbesondere auf die mechanischen Eigenschaften des hergestellten Faserverbundwerkstoffbauteiles aus.In a further particularly preferred embodiment variant, a heating element is arranged on the device for at least partial heat treatment of the fiber composite material mat. By means of the heating element, it is possible within the scope of the invention to heat the fiber composite mat already during transport and / or during depositing. During the heating process, the resin initially liquefies, so that a homogeneous distribution of the resin in the fiber composite mat is given. Thereafter, for example, a thermally activated adhesive is transferred to a curing process. By integrating the heater directly to the device, it is possible to save a production time, on the other hand, no separate heating tool is necessary, which pollutes as known from the prior art heating tool by dripping or sticking resin, so here high cleaning times necessary. The arrangement of the heating element directly to the device, it is also possible to heat the fiber composite mat particularly efficient, fast and full-surface. This in turn affects the quality, in particular the mechanical properties of the fiber composite component produced.
Bevorzugt ist das Heizelement als Wärmestrahler, insbesondere als Halogenstrahler ausgebildet. Bevorzugt weist der Halogenstrahler eine starke Emission im Infrarotbereich auf. Hierdurch ist es möglich, in nur wenigen Sekunden, vorzugsweise weniger als 10, insbesondere weniger als 8 und besonders bevorzugt weniger als 5 Sekunden das Bauteil auf einen Temperaturbereich zwischen 40 und 110, insbesondere zwischen 50 und 100 und besonders bevorzugt zwischen 50 und 90 Grad Celsius zu erwärmen. Insbesondere erfolgt die Erwärmung vollflächig, die gesamte Faserverbundwerkstoffmatte durchdringend.Preferably, the heating element is designed as a heat radiator, in particular as a halogen radiator. The halogen radiator preferably has a strong emission in the infrared range. This makes it possible, in just a few seconds, preferably less than 10, in particular less than 8 and more preferably less than 5 seconds, the component to a temperature range between 40 and 110, in particular between 50 and 100 and particularly preferably between 50 and 90 degrees Celsius to warm up. In particular, the heating takes place over the entire surface, penetrating the entire fiber composite mat.
Im Rahmen der Erfindung sind weiterhin die Greifer bevorzugt pneumatisch betätigbar und als Sauggreifer bzw. Unterdruckgreifer ausgebildet. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Greifer als Nadelgreifer und/oder als Gefriergreifer ausgebildet sind. Im Rahmen der Erfindung ist es insbesondere vorstellbar, dass die Greifer als Kombinationstyp der zuvor genannten Greiferarten ausgebildet sind. Beispielsweise ist somit möglich, einen kombinierten Unterdruckgreifer, also Sauggreifer mit einem Nadelgreifer kombiniert einzusetzen.In the context of the invention, furthermore, the grippers are preferably pneumatically actuatable and designed as suction grippers or vacuum grippers. However, it is also conceivable that the grippers are designed as a needle gripper and / or as a freezer gripper. In the context of the invention, it is particularly conceivable that the grippers are designed as a combination of the aforementioned gripper types. For example, it is thus possible to use a combined vacuum gripper, ie suction gripper combined with a needle gripper.
Die bereits zuvor genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugfaserverbundwerkstoffteils genutzt, wobei eine Faserverbundwerkstoffmatte von einer Vorrichtung mit einer bereits zuvor beschriebenen Ausführungsform durchgeführt wird und durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
- – Bereitstellen einer Faserverbundwerkstoffmatte,
- – Aufnehmen der Faserverbundwerkstoffmatte,
- – zumindest partielles Wärmebehandeln der Faserverbundwerkstoffmatte mit an der Form angeordneten Heizelementen,
- – Einlegen der erwärmten Faserverbundwerkstoffmatte in die Form.
- Providing a fiber composite mat,
- Picking up the fiber composite mat,
- At least partially heat-treating the fiber-composite mat with heating elements arranged on the mold,
- - Insert the heated fiber composite mat in the mold.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die aufgenommene Faserverbundwerkstoffmatte bereits während des Transportes erwärmt wird. Es sind keine zusätzlichen Einrichtungen im Bereich einer Fertigungsstraße notwendig, um hier die Faserverbundwerkstoffmatte weiter zu erwärmen bzw. zu erhitzen. The inventive method is characterized in particular by the fact that the recorded fiber composite mat is already heated during transport. There are no additional facilities in the field of a production line necessary to further heat the fiber composite mat here or to heat.
Im Rahmen der Erfindung kann die aufgenommene Faserverbundwerkstoffmatte auf 30 bis 110 Grad Celsius, vorzugsweise 40 bis 100 Grad Celsius und insbesondere 50 bis 90 Grad Celsius erhitzt werden. Insbesondere ist aufgrund der genutzten Heizelemente, besonders bevorzugt von Wärmestrahlern, ein guter Temperatureintrag in die aufgenommene Faserverbundwerkstoffmatte möglich.In the context of the invention, the recorded fiber composite mat can be heated to 30 to 110 degrees Celsius, preferably 40 to 100 degrees Celsius and in particular 50 to 90 degrees Celsius. In particular, due to the heating elements used, particularly preferably from radiant heaters, a good temperature input into the recorded fiber composite mat is possible.
Weiterhin bevorzugt wird die Faserverbundwerkstoffmatte während und/oder nach dem Einlegen in die Form durch die Einformleisten in der Form abgestriffen bzw. an diese angedrückt. Dies kann im Rahmen der Erfindung aktiv oder aber auch passiv erfolgen. Im Falle eines passiven weiteren Einstreifens in die Form steht die Formleiste unter einer Vorspannkraft, welche beispielsweise durch eine Feder aufbringbar ist oder aber durch die Flexibilität der Formleiste selber hervorgerufen werden kann und wird durch die Absenkbewegung zum Einlegen der Faserverbundwerkstoffmatte in die Form selber durchgeführt. Hierbei erfolgt also ein Abstreifen bzw. Einstreifen der Faserverbundwerkstoffmatte durch die Formleiste.Further preferably, the fiber composite mat is stripped during and / or after insertion into the mold by the molding strips in the mold or pressed against this. This can be done actively or passively within the scope of the invention. In the case of a passive further gripping into the mold, the molding is under a biasing force, which can be applied for example by a spring or caused by the flexibility of the molding itself and is performed by the lowering movement for inserting the fiber composite mat in the mold itself. In this case, therefore, stripping or stripping of the fiber composite material mat takes place through the molding strip.
Im Falle einer aktiven Bewegung der Formleiste selber wird über einen Stellaktuator, der beispielsweise elektromechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder in sonstiger Weise aktiv ansteuerbar ist, eine zusätzliche Relativbewegung der Formleiste zu der Absenk- bzw. Einlegebewegung oder aber nach der Absenk- bzw. Einlegebewegung der Vorrichtung durchgeführt. Besonders vorteilig hierbei ist, dass überschüssiges Harz, welches aus der eingelegten Faserverbundwerkstoffmatte austritt, durch die Formleiste zusätzlich abgestriffen wird. Durch die Einformbewegung in Kombination mit einer flexibel ausgestalteten Formleiste und/oder einer Formleiste, welche an die innere Oberflächentopologie der Form angepasst ist, erfolgt eine besonders passgenaue Anlage der Faserverbundwerkstoffmatte an der Formfläche selber.In the case of an active movement of the molding itself is a Stellaktuator, which is for example electromechanically, pneumatically, hydraulically or otherwise actively controlled, an additional relative movement of the molding to the lowering or insertion movement or after the lowering or insertion movement of Device performed. It is particularly advantageous in this case that excess resin, which emerges from the inserted fiber composite material mat, is additionally stripped off by the molding strip. Due to the molding movement in combination with a flexibly configured molding strip and / or a molding strip, which is adapted to the inner surface topology of the mold, a particularly accurate fit conditioning of the fiber composite mat on the mold surface itself.
Hierzu wird die Faserverbundwerkstoffmatte insbesondere in der Form durch die Einformleiste geglättet und/oder gestrafft und/oder fixiert. Eine Produktion, die durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird, zeichnet sich durch eine hohe Produktqualität und gute Reproduzierbarkeit aus. Die damit hergestellten Faserverbundwerkstoffbauteile sind nur in geringem Maße Produktionsschwankungen unterlegen, weshalb ein erfindungsgemäß angewandtes Verfahren großserientauglich ist.For this purpose, the fiber composite mat is smoothed and / or tightened and / or fixed in particular in the form of the molding strip. A production which is carried out by the method according to the invention is characterized by a high product quality and good reproducibility. The fiber composite components produced therewith are inferior to production fluctuations only to a small extent, which is why a method used according to the invention is suitable for mass production.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Faserverbundwerkstoffmatte direkt in ein Kraftfahrzeugbauteil selbst eingelegt. Hierdurch wird insbesondere eine Verstärkung eines Kraftfahrzeugbauteils durch einen Faserverbundwerkstoff realisiert. Beispielsweise kann im Rahmen der Erfindung eine Faserverbundwerkstoffmatte direkt in eine B-Säule oder aber ein sonstiges Kraftfahrzeugbauteil eingelegt werden und durch die erfindungsgemäßen Druckelemente passformgenau an die Innenkontur angepasst und angelegt werden. Hierdurch werden etwaige Lufteinschlüsse, die durch den Ablegevorgang selber hervorgerufen sind, durch die Druckelemente selber beseitigt, so dass es zu einem im Wesentlichen vollflächigen Anliegen zwischen Faserverbundwerkstoffmatte und Kraftfahrzeugbauteil kommt. Hierdurch wird eine besonders hohe kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen der Faserverbundwerkstoffmatte und dem Kraftfahrzeugbauteil hergestellt.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a fiber composite mat is inserted directly into a motor vehicle component itself. As a result, in particular, a reinforcement of a motor vehicle component is realized by a fiber composite material. For example, in the context of the invention, a fiber composite mat can be inserted directly into a B-pillar or another motor vehicle component and adapted by the printing elements according to the invention fit accurately to the inner contour and created. As a result, any air inclusions that are caused by the deposition process itself, eliminated by the pressure elements themselves, so that it comes to a substantially full-surface concerns between fiber composite mat and motor vehicle component. In this way, a particularly high frictional and / or cohesive connection between the fiber composite material mat and the motor vehicle component is produced.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante wird die von dem Drapierwerkzeug aufgenommene Faserverbundwerkstoffmatte auf eine Heizplatte zwischenabgesetzt, um diese aufzuheizen. Die Aufheizung kann zusätzlich zu der Erwärmung mit an dem Drapierwerkzeug angeordneten Heizelementen erfolgen. Im Anschluss daran wird die Faserverbundwerkstoffmatte durch das Drapierwerkzeug dem weiteren Verarbeitungsverfahren zugeführt.In a further preferred embodiment variant, the fiber composite mat accommodated by the draping tool is placed on a hotplate in order to heat it up. The heating can be done in addition to the heating with arranged on the draping tool heating elements. Subsequently, the fiber composite mat is fed by the draping tool to the further processing method.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten sind in den schematischen Figuren dargestellt, die dem einfachen Verständnis der Erfindung dienen. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are part of the following description. Preferred embodiments are shown in the schematic figures, which serve the simple understanding of the invention. Show it:
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- FaserverbundwerkstoffmatteFiber composite mat
- 22
- Formshape
- 33
- Greifergrab
- 3a3a
- äußerer Greiferouter gripper
- 3b3b
- innerer Greiferinner gripper
- 3c3c
- innerer Greiferinner gripper
- 3d3d
- äußerer Greiferouter gripper
- 44
- Vorrichtungcontraption
- 55
- EinformleisteEinformleiste
- 66
- U-förmige KonfigurationU-shaped configuration
- 77
- Innentopologieinside topology
- 88th
- Formflächeform surface
- 99
- Rückseiteback
- 1010
- Heizelementheating element
- 1111
- Spantrib
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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