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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen in Patentanspruch 1.
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Heutzutage werden in vielen technischen Gebieten Faserverbundwerkstoffbauteile eingesetzt. Faserverbundwerkstoffbauteile zeichnen sich dadurch aus, dass sie ein geringes spezifisches Eigengewicht, bei in Relation zu metallischen Bauteilen, hohen oder höheren Festigkeitseigenschaften aufweisen.
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Bei der Verarbeitung von Faserwerkstoffen und der Herstellung von Faserverbundwerkstoffbauteilen bereiten nach wie vor die Produktionstoleranzen Probleme. Die Reproduzierbarkeit der Herstellungsprozesse ist stark abhängig von der Qualität eines jeden einzelnen Verfahrensschrittes, insbesondere sind die Faserausrichtung sowie Lufteinschlüsse während der Produktion maßgeblich für die erreichbaren Festigkeitseigenschaften des herzustellenden Bauteils.
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Im Bereich des Automobilbaus ist es durch den Einsatz von Faserverbundwerkstoffen möglich, dass Eigengewicht eines Kraftfahrzeuges derart zu senken, dass es sich besonders vorteilhaft auf den Verbrauch sowie den damit verbundenen CO2-Ausstoß auswirkt. Ebenso steigt durch eine besonders leichte Karosserie bzw. durch besonders leichte Anbaukomponenten das Handlingvermögen eines Kraftfahrzeuges, wodurch dieses agiler wird.
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Im Automobilbau gelten jedoch besonders hohe Maßstäbe an die Produktionsgenauigkeit und die Einhaltung der geforderten Produktionstoleranzen, da sich der Einsatz von Faserverbundbauteilen im Bereich einer Kraftfahrzeugkarosserie oder aber als crashrelevantes Bauteil, direkt auf die Crasheigenschaften des Kraftfahrzeugs auswirken. Darüber hinaus werden seitens der Kraftfahrzeughersteller hohe Anforderungen an die Biegesteifigkeit sowie Torsionssteifigkeit von Strukturbauteilen gestellt, da diese sich wiederum direkt auf die Spaltmaße sowie die Qualitätsanmutung des Fahrzeuges auf Grund vermiedener Geräuschentwicklung im Fahrzeuginnenraum auswirken.
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Beispielsweise ist aus der
DE 198 09 272 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen bekannt, bei dem Kraftfahrzeugbauteile mit hoher Positionsqualität hergestellt werden. Während des Produktionsprozesses kommt es jedoch werkstoffbedingt zum einen zu einem Verzug der herzustellenden Bauteilgeometrie selber, zum anderen, insbesondere bei lokal hohen Umformgraden, zu einem Verzug innerhalb des Faserwerkstoffes.
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Weiterhin sind aus der
DE 10 2010 030 009 A1 , der
DE 10 2004 017 888 A1 , der
DE 10 2006 023 865 A1 sowie der
DE 10 2006 035 939 A1 jeweils Verfahren sowie Vorrichtungen zur Herstellung von Faserverbundbauteilen bekannt. Alle Verfahren offenbaren jedoch keine Möglichkeit um den Verzug innerhalb des Bauteils, also den Verzug der Faserausrichtung aufgrund der bei der Umformung auftretenden unterschiedlichen Zugspannungen zu kompensieren.
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Um den Verzug der Bauteilgeometrie kontrollieren zu können, sind Aushärteformen oder Abkühlformen bekannt, in die die umgeformten Bauteile nach dem Formvorgang transferiert werden.
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Der Verzug innerhalb des Bauteils, also der Verzug der Faserausrichtung auf Grund lokal hoher Umformgrade, der sich nachteilig auf die Faserausrichtung oder aber auf die Faserdichte auswirkt, wird hierdurch nicht kompensiert, da er bei der Umformung irreversibel in das herzustellende Bauteil durch die lokal hohen Umformgrade eingebracht wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren und ein Bauteil bereitzustellen, bei dem eine homogene Werkstoffverteilung des Faserwerkstoffes auch während und nach dem Umformen im Bauteil selber vorhanden ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteiles für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils für ein Kraftfahrzeug, wobei das erfindungsgemäße Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
- – Einlegen eines Faserverbundwerkstoffes in ein Umformwerkzeug
- – Formen des herzustellenden Faserverbundbauteils durch Schließen des Umformwerkzeuges, wobei gleichzeitig eine Hilfsgeometrie an dem Faserverbundbauteil als Kompensation für die zu erwartenden Zugspannungen und/oder Verzüge ausgeformt wird,
- – wobei die Hilfsgeometrie als zweites herzustellendes Faserverbundbauteil in Form eines spiegelsymmetrischen Abbildes einstückig mit an dem Faserverbundbauteil ausgeformt wird, wobei beide Faserverbundbauteile nach dem Formen getrennt werden,Entnahme des geformten Faserverbundbauteils.
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Der erfindungsgemäße Vorteil, wird durch die Hilfsgeometrie erreicht. Hierdurch wird die Geometrie des herzustellenden endgültigen Bauteils während des Umformverfahrens durch die Hilfsgeometrie erweitert. Die Hilfsgeometrie ermöglicht es, insbesondere im Bereich von lokalen hohen Umformgraden einen gleichmäßigen Zug innerhalb des Faserwerkstoffes von allen Seiten auf den Bereich des lokal hohen Umformgrades auszuüben, so dass die zuvor genannten Inhomogenitäten des Werkstoffgefüges vermieden werden. Die Hilfsgeometrie kann dabei in bevorzugten Ausführungsformen als Formabbild des herzustellenden Bauteils, als auf den zu erwartenden Verzug ausgelegte Hilfsgeometrie oder aber auch als spiegelsymmetrisches Bauteil selber ausgebildet werden.
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Insbesondere lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Vliese aus recyceltem und/oder wieder verwendetem Faserverbundwerkstoff verarbeiten, besonders bevorzugt sind in dem Vlies selber unidirektionale Fasern eingearbeitet. Das erfindungsgemäße Umformverfahren sorgt somit dafür, dass im Bereich lokal hoher Umformgrade keine Abscherung des Fasermaterials erfolgt, so dass es hier zu Instabilitäten an dem herzustellenden Bauteil kommt. Ebenfalls erfolgt die Ausrichtung der Fasern im Bereich der lokal hohen Umformung in Form von Geweben, Gelegen oder aber auch Faserstücken bei einem Vlies symmetrisch, da in alle Seiten, insbesondere der drei Hauptumformachsen gleichmäßiger Zug erfolgt. Ebenfalls wirkt sich dies vorteilhaft auf Vliese aus, die aus Faserstücken gepresst sind. Durch den erfindungsgemäß gleichmäßigen Zug an dem Vlies zu allen Seiten wird ein Reißen oder Abscheren des Vlieses vermieden.
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Die Hilfsgeometrie wird als spiegelsymmetrisches Abbild des herzustellenden Faserverbundbauteils einstückig mit an dem Faserverbundbauteil ausgeformt. Hierdurch lassen sich die auftretenden Spannungen und insbesondere Zugspannungen in dem Bauteil derart kompensieren, dass sie in analoger Weise an dem spiegelsymmetrischen Abbild erzeugt werden. Das spiegelsymmetrische Abbild wird nach dem Umformen und ggf. nach dem Aushärten von dem herzustellenden Bauteil abgetrennt und einem weiteren Recyclingprozess oder einer anderweitigen Verwendung zugeführt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante wird die Hilfsgeometrie als zweites herzustellendes Bauteil ausgebildet, wobei beide Bauteile nach dem Formen oder nach dem Härten getrennt werden. Hierdurch ergeben sich insbesondere bereits zuvor genannte Vorteile sowie eine Verkürzung der Taktzeit, da mit einem Umformvorgang gleichzeitig zwei Bauteile hergestellt werden.
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Im Rahmen der Erfindung wird ein Vlies, das aus recycelten und/oder wieder verwendeten Faserverbundwerkstoffen, insbesondere Faserverbundwerkstoffstücken hergestellt ist, in einen Spannrahmen eingelegt. Das Vlies selbst kann dabei in den Spannrahmen eingespannt und/oder aufgespannt bzw. aufgelegt werden. Vorzugsweise ist der Spannrahmen derart dimensioniert, dass er größer ist als das herzustellende Faserverbundbauteil selber. Das Vlies selber weist somit in dem Spannrahmen einen Randbereich auf, dem lediglich eine Haltefunktion während des Herstellungsprozesses zukommt.
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Erfindungsgemäß wird im Anschluss daran ein automatisiertes Auftragen eines Harzes durch einen Manipulator in dem Bereich des Vlieses durchgeführt. Besonders bevorzugt wird nur der Bereich des Vlieses mit Harz benetzt, der später durch das Umformwerkzeug auch zu dem Faserverbundbauteil umgeformt wird. Hierdurch wird das Verfahren besonders ökonomisch durchgeführt, da kein überflüssiges Harz aufgetragen werden muss, welches im Anschluss nicht auf das hergestellte Bauteil entfällt, zum anderen wird der Spannrahmen bzw. umliegende Werkzeuge nicht durch überschüssiges Harzmaterial verschmutzt, sodass aufwendige Reinigungsvorgänge erspart bleiben.
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Das automatisiert aufgetragene Harz zieht in das Vlies aufgrund von Kapillarkräften ein, sodass das Vlies im Wesentlichen homogen mit dem Harz durchsetzt ist.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Spannrahmen in ein beheizbares Umformwerkzeug eingeführt. Durch Schließen des Umformwerkzeuges wird in dem Umformwerkzeug selber das herzustellende Faserverbundbauteil geformt bzw. gepresst. Anschließend härtet das gepresste Faserverbundbauteil in dem Umformwerkzeug in einem Härteschritt. Im Anschluss hieran wird das gepresste Faserverbundbauteil aus dem Umformwerkzeug entnommen und weiteren Verarbeitungsschritten zugeführt. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Abkühlung oder aber um ein Beschneiden des Randes handeln.
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Besonders bevorzugt wird das Harz über eine Düse mit einem Industrieroboter aufgetragen, vorzugsweise in einem ununterbrochenen Auftragsvorgang, insbesondere bei einer Temperatur zwischen 20° und 60° C, besonders bevorzugt zwischen 30° und 50° C. Durch den Auftrag mit einem Industrieroboter wird sichergestellt, dass eine besonders homogene Verteilung des Harzes auf dem Vlies selber erfolgt. Eine exakte Dosierung ist hierdurch möglich, wobei durch das aufgrund der Kapillarwirkung in das Vlies einziehende Harz vermieden wird, dass Lufteinschlüsse oder aber Harzüberschüsse eingebracht werden. Der Effekt wird durch einen einzigen ununterbrochenen Auftragsvorgang und/oder durch eine Temperierung von Harz und/oder Vlies verstärkt.
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Im Rahmen der Erfindung kann zusätzlich ein Harzauftrag durch eine mäanderförmige Schwenkbewegung der Düse erfolgen. Ebenfalls hat sich diese Auftragsform als besonders vorteilig für ein homogenes Einbringen des Harzes auf das inhomogene Vlies herausgestellt.
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Der automatisierte Auftrag des Harzes kann weiterhin durch einen Rakelvorgang ergänzt werden. Im Rahmen der Erfindung ist unter einem Rakel eine Verteilerleiste zu verstehen, mit der das Harz, bereits während des Aufsprühvorganges und/oder kurz nach dem Aufsprühvorgang zusätzlich durch Streichen mit einem Rakel bzw. Schieber verteilt wird. Je nach Intensität und Kontaktfläche des Rakels kann zusätzlich ein Einmassieren des Harzes in das Vlies bzw. ein Eindrücken des Harzes in das Vlies erfolgen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird ein kombiniertes Aufsprüh- und Rakelwerkzeug eingesetzt.
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Ebenfalls bevorzugt wird das Harz auf nur einer Seite des Vlieses als dünner Film aufgetragen. Dies ist insbesondere eine Innenseite des Vlieses.
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Vorteilhafter Weise wird ein geteilter Spannrahmen verwendet oder es werden zwei Spannrahmen verwendet, die nach dem Harzauftrag besonders bevorzugt zusammengeklappt werden, sodass die Innenseiten innenliegend gegenseitig zur Anlage kommen. Hierdurch wird ein mit Harz versehenes Vlies bereitgestellt, das eine Sandwichbauweise aufweist. Oben und unten ist jeweils ein Vliesanteil, aufgrund des klappbaren Spannrahmens bzw. der zwei zusammengeklappten Spannrahmen und innenliegend ist ein Harzfilm, der sich aus beiden aufgetragenen und zusammengeklappten Seiten zusammensetzt.
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Aufgrund der Kapillarwirkung wandert das Harz nun vom Innenbereich des Sandwichbauteils in das Vlies bzw. die jeweiligen Vliesschichten. Spätestens beim Pressvorgang in dem Umformwerkzeug selber erfolgt somit ein vollständiges und homogenes Durchdringen des Harzes des gesamten Vlieses. Etwaige Lufteinschlüsse innerhalb des Vlieses selber werden von dem von innen nach außen wandernden Harz ausgedrückt und nicht im Bauteil selbst eingeschlossen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante werden in Vorzugsrichtungen unidirektionale Fasern in das Vlies eingebracht. Diese können bereits während des Herstellvorganges des Vlieses selbst eingebracht werden oder aber auf das Vlies aufgebracht werden, insbesondere auch kurz vor oder mit dem Aufsprühvorgang des Harzes, sodass die unidirektionalen Fasern im Inneren des Sandwichbauteils angeordnet sind. Hierdurch erfährt das Faserverbundwerkstoffbauteil eine deutliche Festigkeitssteigerung gegenüber herkömmlichen Vliesbauteilen, ohne durchgehende Faserverstärkung.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante wird der Spannrahmen in ein vorbeheiztes Umformwerkzeug eingelegt, besonders bevorzugt ist das Umformwerkzeug auf eine Temperatur zwischen 70° und 200° C, insbesondere zwischen 80° und 180° C und ganz besonders bevorzugt zwischen 90° und 170° C vorgeheizt. Der Spannrahmen wird derart in das Umformwerkzeug eingelegt, dass an den formgebenden Werkzeugteilen des Umformwerkzeuges die mit Harz benetzten Vliesbereiche bei Schließen des Umformwerkzeuges zur Anlage kommen. Durch das vorgeheizte Umformwerkzeug erfolgt ein Aushärten des Harzes aufgrund der sich als vorteilhaft ergebenden Temperaturbereiche. Das Vorhärten bzw. Aushärten bei geschlossenem und bereits vorgeheiztem Umformwerkzeug bringt somit den Vorteil einer kurzen Taktzeit mit sich.
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Besonders bevorzugt wird das Umformwerkzeug während des Umformvorganges und/oder während des Aushärtevorganges weiter beheizt. Ein aufwendiges Heizen und Abkühlen des Umformwerkzeuges aufgrund des Produktionsprozesses wird hierdurch vermieden. Das Werkzeug kann vorzugsweise auf eine Temperatur aufgeheizt werden, die dann über den gesamten Schichtbetrieb des Umformwerkzeuges gehalten wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird der Spannrahmen zwischen einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug des Umformwerkzeuges positioniert und bei einem Absenkvorgang des Oberwerkzeuges mit der Hälfte der Absenkgeschwindigkeit des Oberwerkzeuges auf das Unterwerkzeug zu bewegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass beide Werkzeughälften gleichzeitig auf den Faserverbundwerkstoff auftreffen. Es kommt somit gleichzeitig zu einer Anlage des Faserverbundwerkstoffes am Unterwerkzeug und zu einer Anlage des Oberwerkzeuges an dem Faserverbundwerkstoff. Folglich erfolgt der Temperatureintrag sowohl von Oberwerkzeug als auch von Unterwerkzeug in das herzustellende Bauteil gleichermaßen. Ein homogener Wärmeeintrag sorgt somit für eine gute Aushärtung und somit für eine hohe Reproduzierbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Weiterhin bevorzugt härtet das Faserverbundbauteil in dem Umformwerkzeug für 0,1 bis 20 Minuten, vorzugsweise 1 bis 15 Minuten aus. Hieran anschließend wird das Faserverbundbauteil aus dem Umformwerkzeug entnommen bzw. entformt. Bereits nach der Entnahme kühlt das Faserverbundbauteil an der Umgebungstemperatur aus, vorzugsweise kann es jedoch auch in eine separate nachgeschaltete Abkühlvorrichtung eingelegt werden. Hierbei ist es möglich, Verzüge während des Abkühlens zu vermeiden, sodass die Passgenauigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Bauteils besonders hoch ist. Im Rahmen der Erfindung wäre es auch möglich, den Aushärtevorgang in einem separaten Formhaltewerkzeug durchzuführen und anschließend hieran einen Abkühlvorgang bzw. ein kombiniertes Formhalte- und Abkühlwerkzeug einzusetzen.
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Die in dem Umformwerkzeug hergestellten Bauteile werden bei einer Temperatur zwischen 120° und 180° C, insbesondere bei einer Temperatur zwischen 150° und 170° C aus der Presse entnommen. Bei einer Abkühlung bei Umgebungstemperatur bzw. Raumtemperatur, kühlen die erfindungsgemäß hergestellten Bauteile in circa 5 bis 15 Minuten, vorzugsweise 10 Minuten auf 50 bis 120°, ganz besonders bevorzugt auf 80° ab.
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Darüber hinaus vorstellbar ist eine aktive Abkühlung, die ein entsprechend deutlich schnelleres Abkühlen gegenüber einem passiven Abkühlen bei Raumtemperatur ermöglicht. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch vorstellbar, den aktiven Abkühlungsprozess derart auszulegen, dass eine Abkühlgeschwindigkeit erreicht wird, die langsamer ist, als die passive Abkühlung bei Raumtemperatur. Zu schnelles Aushärten des Harzes in dem Bauteil wird hierdurch vermieden. Je nach herzustellender Bauteilgeometrie kann sich dies bevorzugt auf die Werkstoffeigenschaften des Faserverbundwerkstoffes auswirken.
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Das Verfahren ermöglicht besonders kurze Taktzeiten, eine hohe Reproduzierbarkeit des Bauteils und somit eine nur geringe Bauteiltoleranz. Die Bauteile können somit auch bei festigkeitsrelevanten Einsatzbereichen zur Anwendung gelangen, wobei die Produktionskosten aufgrund der Automatisierung des Vorganges und der Wiederverwendung des Materials besonders kostengünstig und verfahrensökonomisch und umweltschonend sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt, welche dem einfacheren Verständnis der Erfindung dienen. 3 zeigt dabei eine Ausführungsvariante eines Bauteils, dass mit einer Hilfsgeometrie hergestellt ist, welche jedoch nicht unter den Schutzumfang der Patentansprüche fällt. Es zeigen:
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1 ein geformtes Faserverbundbauteil mit Querschnittsansicht gemäß Stand der Technik;
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2 zwei spiegelsymmetrisch hergestellte Bauteile nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;
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3 ein hergestelltes Bauteil mit flächenmäßig kleiner Hilfsgeometrie und
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4 einen erfindungsgemäßen geteilten Spannrahmen mit eingespanntem Vlies sowie mit Harz imprägnierten Bereichen.
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5 einen zusammengeklappten Spannrahmen;
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6 ein auf einem Spannrahmen gespanntes Vlies in einem Umformwerkzeug vor dem Umformvorgang und
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7 das Vlies aus 6 nach dem Umformvorgang.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt ein hergestelltes Faserverbundbauteil 1 mit einem Herstellungsverfahren gemäß Stand der Technik. Hierbei ist zu erkennen, dass sich das Faserverbundbauteil 1 selber in einen linken Abschnitt 2 und einen rechten Abschnitt 3 aufteilt, die durch einen S-förmigen Verbindungsabschnitt 4 miteinander gekoppelt sind. In dem S-förmigen Verbindungsabschnitt 4 sind eine linke Krümmung 5 und eine rechte Krümmung 6 vorhanden, wobei bei der linken Krümmung 5 insbesondere an einer Unterseite 7 und bei der rechten Krümmung 6 insbesondere an einer Oberseite 8 des Faserverbundbauteils 1 auf Grund der Umformung eine Dehnung des jeweiligen Werkstoffes in diesem Bereich auftritt. Diese Dehnung führt zu einem Verzug 9 oder schlimmstenfalls zu einem Riss bzw. Abriss des Faserwerkstoffes, was wiederum eine Schwächung des Faserverbundbauteils 1 im Bereich der Krümmungen 5, 6 mit sich bringt.
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Der Verzug 9 der in dem Faserverbundbauteil 1 verlaufenden Fasern 10 ist in der Vergrößerungsansicht schematisch gezeigt. Gegenüber einer Referenzstruktur 11 verlaufen die Fasern 10 in den Faserverbundbauteilen 1 nach der Umformung mit entsprechendem Verzug 9 und weisen somit eine Krümmung 12 auf.
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2 zeigt zwei mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Faserverbundbauteile 13, 14, die gleichzeitig und spiegelsymmetrisch in einem nicht näher dargestellten Umformwerkzeug hergestellt wurden. Hierbei entspricht ein erstes Faserverbundbauteil 13 in seinen geometrischen Abmessungen spiegelbildlich einem zweiten Faserverbundbauteil 14. Auf Grund der gleichzeitig gegensätzlich auftretenden Zugspannungen im Bereich der Krümmungen 5, 6 verläuft die Faser 10 gemäß der ursprünglich orientierten bzw. eines gewollten Verlaufes, so dass die Fasern 10 im Wesentlichen parallel zu der auch in 2 gezeigten Referenzstruktur 11 orientiert sind. Eine Spiegelachse 15 zeigt dabei eine Trennlinie, die kurz nach Abschluss des Umformvorgangs oder aber während oder nach dem Aushärtevorgang durchtrennt wird, so dass zwei von einander getrennte und separierte Faserverbundbauteile 13, 14 entstehen.
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3 zeigt eine Ausführungsvariante, wobei hier eine Hilfsgeometrie 16 hergestellt wurde, die nicht einer spiegelsymmetrischen Abbildung des herzustellenden Faserverbundbauteils 1 entspricht, sondern flächenmäßig bedeutend kleiner ausgebildet ist. Die auftretenden Zugspannungen innerhalb der Faserverbundbauteile 1 entsprechen auf Grund der hier gezeigten Ausführungsvariante mit analog verlaufenden Krümmungen 5, 6 jedoch denen der in dem herzustellenden Faserverbundbauteil 1 selber zu erzeugenden Zugspannungen, weshalb sich bei detaillierter Betrachtung ebenfalls hier ein gradlinig orientierter oder gewünschter Faserverlauf ergibt, wobei die Fasern 10 parallel der auch in 3 gezeigten Referenzstruktur 11 verlaufen.
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4 zeigt einen erfindungsgemäßen geteilten Spannrahmen 17, der aus einer linken Hälfte 18 und einer rechten Hälfte 19 besteht. In der linken Hälfte 18 und in der rechten Hälfte 19 ist jeweils ein Vlies 20 aus nicht näher dargestelltem wieder verwendetem und/oder recyceltem Faserwerkstoff eingespannt. Auf dem Vlies 20 ist auf einer Innenseite 21 ein Bereich 22 mit Harz 23 homogen benetzt worden, wobei ein nicht näher dargestelltes herzustellendes Bauteil in dem Bereich 22 durch ein nicht näher dargestelltes Umformwerkzeug hergestellt wird. Durch eine anschließende Klappbewegung K werden die linke Hälfte 18 und die rechte Hälfte 19 übereinander geklappt, sodass die Innenseiten 21 jeweils gegenseitig zur Anlage kommen.
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5 zeigt den geteilten Spannrahmen, wobei die rechte Hälfte 19 und die linke Hälfte 18 übereinander geklappt wurden, so dass das Vlies 20 der linken Hälfte 18 und das Vlies 20 der rechten Hälfte 19 übereinander liegen bzw. parallel zueinander verlaufen. Die Innenseiten 21 liegen somit aneinander und weisen dazwischen liegend eine hier proportional übertrieben dargestellte homogene Harzschicht auf. Das Harz 23 dringt über Kapillarkräfte 24 in das Vlies 20 ein.
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6 zeigt ein Umformwerkzeug 25 zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundbauteils 29, wobei zwischen einem Oberwerkzeug 26 und einem Unterwerkzeug 27 ein Spannrahmen 28 positioniert wird. In dem Spannrahmen 28 ist ein Vlies 20 angeordnet, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem hier nicht näher dargestellten Harz 23 beaufschlagt wurde. Durch Absenken des Oberwerkzeuges 26 wird das Vlies 20 zu einem Faserverbundbauteil 29 gemäß 7 umgeformt. Hierbei ist es möglich, dass der Spannrahmen 28 in eine Ausgleichsrichtung 30 nachgibt, so dass es nicht zu einem Abriss bzw. zu einer Rissbildung innerhalb des Vlieses 20 während des Umformvorganges kommt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faserverbundbauteil
- 2
- linker Abschnitt
- 3
- rechter Abschnitt
- 4
- S-förmiger Verbindungsabschnitt
- 5
- linke Krümmung
- 6
- rechte Krümmung
- 7
- Unterseite
- 8
- Oberseite
- 9
- Verzug
- 10
- Faser
- 11
- Referenzstruktur
- 12
- Krümmung zu 10
- 13
- erstes Faserverbundbauteil
- 14
- zweites Faserverbundbauteil
- 15
- Spiegelachse
- 16
- Hilfsgeometrie
- 17
- Spannrahmen
- 18
- linke Hälfte
- 19
- rechte Hälfte
- 20
- Vlies
- 21
- Innenseite
- 22
- Bereich
- 23
- Harz
- 24
- Kapillarkräfte
- 25
- Umformwerkzeug
- 26
- Oberwerkzeug
- 27
- Unterwerkzeug
- 28
- Spannrahmen
- 29
- Faserverbundbauteil
- 30
- Ausgleichsrichtung
- K
- Klappbewegung
