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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff bzw. eines Verbundteils. Ferner betrifft die Erfindung ein Bauteil bzw. Verbundteil, das nach einem derartigen Verfahren hergestellt worden ist.
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Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff werden auch als Verbundbauteile bezeichnet. Sie sind aus Glas-, Kohle- oder anderen Verstärkungsfasern hergestellt, die von einem Matrixwerkstoff umgeben sind. Die Fasern sind im Bauteil in der Regel in Gestalt eines Gewebes, eines Geleges, eines Gestrickes und oder eines Geflechts, gegebenenfalls auch in Gestalt eines Vlieses angeordnet und mit dem Matrixwerkstoff fest umgossen. Zum Herstellen derartiger Bauteile wird das Gelege zunächst in eine einseitig offene oder vollständig verschließbare Bauteil-Form eingelegt. In diese Form wird dann der Matrixwerkstoff in flüssiger Phase, bei geschlossenen Formwerkzeugen vorzugsweise unter hohem Druck eingebracht. Der Matrixwerkstoff bzw. das Matrixmaterial ist in der Regel ein Polymer bzw. Kunststoff, insbesondere Epoxydharz, Polyester oder Polyurethan. Die Bauteile bestehen also aus Verstärkungsfasern und Kunststoffmatrix und werden entsprechend auch als Faser-Kunststoff-Verbund (FKV), faserverstärkter Kunststoff oder Faserverbundkunststoff (FVK) bezeichnet.
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Das Matrixmaterial umgibt die Fasern, die durch Adhäsiv- oder Kohäsivkräfte an das Matrixmaterial gebunden sind. Durch eine geeignete Kombination von Faser- und Matrixwerkstoff entstehen vorteilhafte Konstruktionswerkstoffe, die eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit aufweisen. Sofern gewünscht kann mit dem Anordnen der Fasern das Elastizitätsverhalten richtungsabhängig gestaltet werden.
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Im Verhältnis zu ihrem Eigengewicht weisen derartige Bauteile herausragende mechanische Kennwerte auf, so dass sie ideal für Leichtbauanwendungen im Bootsbau, im Flugzeugbau, aber auch im Behälterbau und Fahrzeugbau genutzt werden können.
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Um solche Bauteile weiter zu versteifen, ist es bekannt, Einlegeteile in das Verbundbauteil einzusetzen. Dazu werden Einlegeteile in die zugehörige Form eingesetzt und anschließend mit Matrixwerkstoff umgossen.
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Zugrundeliegende Aufgabe
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Nachteilig ist bei derartigen Einlegeteilen bisher, dass sich mit dem Abkühlen und während der Verwendung der Bauteile zwischen dem Einlegeteil und dem zugehörigen restlichen Bauteil, also an den Grenzflächen zwischen Bauteil und Einlegeteil, Spannungen und Inkohärenzen ergeben, welche die Festigkeit des Einlegeteils im Bauteil über dessen Lebensdauer hinweg stark negativ beeinflussen. Solche Spannungen können bei bekannten Bauteilen nur bedingt aufgenommen werden. Oftmals kommt es zu unerwünschten Brüchen zwischen Einlegeteil und restlichem Bauteil.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit folgenden Schritten gelöst: Bereitstellen zumindest eines Einlegeteils, Einlegen des Einlegeteils in eine Form, Einbetten des Einlegeteils mit einem Matrixwerkstoff und zumindest einer Fasermatte bzw. einem Gelege in der Form, wobei das Einlegeteil als eine geschlossene Kapsel bereitgestellt wird.
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Erfindungsgemäß ist das in einen Verbundwerkstoff einzubringende Einlegeteil als eine Kapsel gestaltet. Eine solche Kapsel weist eine außenseitig vollumfänglich geschlossene Struktur auf, in der sich ein Kapselinnenraum zum Anbringen und Befestigen eines Befestigungselements befinden kann. Die Kapsel ist dabei derart geschlossen und derart stabil, dass während des Vorgangs des Einbringens von Matrixwerkstoff in die zugehörige Bauteil-Form kein oder nur eine vorbestimmte Menge an Matrixwerkstoff in den Kapselinnenraum bzw. das Innere der Kapsel gelangen kann. Damit wird gemäß der Erfindung sichergestellt, dass die Bauteil-Form ohne nennenswerten Zusatzaufwand, im Wesentlichen in gewohnter Weise und entsprechend ähnlicher Qualität mit Matrixwerkstoff gefüllt werden kann. Dies ist selbst dann der Fall, wenn der Matrixwerkstoff mit hohem Druck in die zugehörige Form eingebracht wird. Zugleich kann bei dem derartigen Einbringen von Matrixwerkstoff in die Form das erfindungsgemäße Einlegeteil vollumfänglich von Matrixwerkstoff umschlossen werden.
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Die Außenhaut der erfindungsgemäßen Kapsel kann dabei gezielt an die Einbausituation im Bauteil angepasst sein. Die derart vorteilhaft angepasste Flächenpaarung zwischen Einlegeteil und restlichem Bauteil erstreckt sich über die gesamte Außenfläche des Einlegeteils, so dass es nicht zu lokalen Spannungsspitzen kommen kann.
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Zugleich kann die Kapsel gemäß der Erfindung vorteilhaft insbesondere ein Befestigungselement enthalten oder selbst als Befestigungselement dienen. Das Befestigungselement kann dabei in Gestalt eines Formschlussteils gestaltet sein, insbesondere als eine Gewindehülse, als ein Hohlraum mit einer sich darin befindenden Schnur oder als ein Hohlraum mit einem Hinterschnitt. Ferner kann das Befestigungselement vorteilhaft als ein Kraftschlussteil gestaltet sein, insbesondere als eine Spannhülse oder als ein Masse- bzw. Aufnahmeelement für eine selbstschneidende Schraube.
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Bestimmte Metalllegierungen dürfen aus elektrochemischen Gründen nicht in Kontakt mit Fasermaterialien geraten. Daher müssen bei bekannten Befestigungselementen, wie Nieten im Matrixwerkstoff, extrem teure Metalllegierungen verwendet werden. Bei den erfindungsgemäß gekapselt verbauten Befestigungselementen ist dies hingegen nicht erforderlich.
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Darüber hinaus kann in der erfindungsgemäßen Kapsel insbesondere ein Versteifungselement aufgenommen sein und/oder die Kapsel kann langgestreckt in Rippenform oder Stegform ausgestaltet sein, um in flächigen Verbundteilen eine sickenartige Wirkung auszuüben.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kapsel mit einer Sollöffnung bzw. Sollbruchstelle zum Anbringen eines Befestigungsmittels nach dem Aushärten des Verbundteils gestaltet.
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Die Sollöffnung ist als Abschnitt der Kapsel zu verstehen, der vergleichsweise leicht und ggf. mit einem einfachen Werkzeug geöffnet werden kann. So ist die erfindungsgemäße Sollöffnung vorzugsweise mittels eines abnehmbaren Deckels verschlossen. Alternativ ist die Sollöffnung aufzubrechen oder aufzuschneiden. Die Sollöffnung stellt damit den Zugang in einen Hohlraum bereit, in dem sich insbesondere ein Befestigungselement, z. B. in Gestalt einer Schraubhülse, befindet. Der Hohlraum weist ferner vorzugsweise einen Hinterschnitt auf, hinter den z. B. ein Blindniet eingebracht werden kann. Besonders bevorzugt ist der Rand des Hinterschnitts dabei verstärkt gestaltet, etwa mittels einer Verdickung oder einer eingebrachten Scheibe.
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Ferner ist gemäß der Erfindung ein Verfahren, insbesondere der oben genannten Art, zum Herstellen eines Verbundteils bzw. Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff vorgesehen, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen zumindest eines Einlegeteils, Einlegen des Einlegeteils in eine Form, Einbetten des Einlegeteils mit einem Matrixwerkstoff und zumindest einer Fasermatte in der Form, wobei das Einlegeteil mit nach außen abstehenden Fasersträngen und einem die Faserstränge verbindenden Zentralelement gestaltet ist. Die Faserstränge können verschiedenste Formen aufweisen und miteinander auch verflochten oder verwoben sein. Sie können ferner Verdickungen aufweisen, um besser in dem Matrixmaterial zurückgehalten zu werden.
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Die dabei vorgesehenen Faserstränge sind vorteilhaft in Form einzelner Stränge oder selbst als Gewebe, Gelege, Gestrick und/oder Geflecht bzw. Vlies gestaltet. Das Zentralelement verbindet die derartigen Faserstränge und hält sie in Position, so dass sie auf besonders einfache Weise in der Form positioniert und gehaltert werden können.
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Besonders vorteilhaft ist das Zentralelement wie oben erläutert als Kapsel gestaltet. Alternativ kann es als Becher oder Rohr gestaltet sein. In dem Becher oder Rohr befindet sich dabei ein Hohlraum, der nach dem Einlegen in eine Form durch ein Anpressen gegen zumindest eine Formwand geschlossen werden kann. Dadurch kann sichergestellt werden, dass während des Einbringens von Matrixwerkstoff in die Form im Inneren des Zentralelements sich kein Matrixwerkstoff sammeln kann. So bleibt der Innenraum frei für das spätere Einbringen eines Versteifungs- oder eines Befestigungsmittels.
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Vorzugsweise sind ferner mehrere Zentralelemente mittels der Faserstränge miteinander verbunden. Dadurch ergibt sich ein Netz von Einlegeteilen bzw. ein netzartiges Einlegeteil, das mit seinen Zentralelementen mehrere Befestigungspunkte bereitstellt. Das Netz kann auf einfache Weise in einer Form positioniert, insbesondere ausgelegt werden und die Faserstränge halten die einzelnen Zentralelemente dabei auf Abstand. Ferner kann das Netz als zusätzliches Versteifungsinstrument genutzt werden und es können gezielt zwischen einzelnen Zentralelementen Versteifungen vorgesehen oder später eingesetzt werden. Auf diese Art kann an einem flächigen Bauteil zusätzlich eine aus dessen Fläche herausragende bzw. hervorstehende Versteifungsstruktur angekoppelt werden. Entsprechend sind vorzugsweise auch mehrere Zentralelemente mit entsprechenden Mitteln untereinander verbunden.
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Das einzelne Einlegeteil ist dabei vorzugsweise eingezwängt in dem Matrixwerkstoff verankert, insbesondere von der Befestigungsseite aus betrachtet hinter der Fasermatte. Das Einlegeteil wird dazu in der Art eines Knopfes in einem Knopfloch in der Fasermatte angeordnet. Dabei kann das Einlegeteil durch eine Öffnung in der Fasermatte durch diese hindurchgeführt werden oder es wird zunächst das Einlegeteil in die Form eingelegt und nachfolgend die Fasermatte darübergestülpt.
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Die dabei genutzte Kapsel bzw. das Zentralelement ist insbesondere an seiner Außenseite mit dem Matrixwerkstoff oder einem zu diesem ähnlichen Werkstoff gestaltet.
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Mit der derartigen Außengestaltung des zentralen Bestandteils des erfindungsgemäßen Einlegeteils kann eine Stoffverbindung mit dem Material der Matrix, also dem Matrixwerkstoff hergestellt werden. Insbesondere thermische Spannungen aufgrund von unterschiedlichem Dehnungsverhalten können so weitgehend vermieden werden.
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Das Zentralelement ist vorzugsweise mit einem Dorn zum Darüberschieben mindestens einer Fasermatte in der Form gestaltet.
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Bei der derartigen Ausgestaltung wird mindestens ein Einlegeteil in die Form eingelegt. Dann wird eine Fasermatte eingelegt und entsprechend über den Dorn geschoben. Der Dorn öffnet beim Einlegen der Fasermatte das Fasergewebe und drängt dessen Fasern auseinander. Dabei wird vorzugsweise das Fasergewebe nicht zerstört. Der Dorn ist entsprechend vorteilhaft mit stumpf abgerundeter Spitze gestaltet und weist keine scharfen Abschnitte auf. Der dann durch die Fasermatte hindurchragende Dorn kann später entfernt werden, um Raum für ein Befestigungsmittel zu bieten, oder selbst als Befestigungsmittel dienen.
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Ferner ist gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff bzw. Verbundteils geschaffen, insbesondere gemäß der oben genannten Art, mit folgenden Schritten: Bereitstellen zumindest eines Einlegeteils, Einlegen des Einlegeteils in eine Bauteil-Form, Einbetten des Einlegeteils mit einem Matrixwerkstoff und zumindest einer Fasermatte in der Bauteil-Form, wobei die Bauteil-Form mit einem Mittel zum lagerichtigen Anordnen des Einlegeteils in der Bauteil-Form versehen ist.
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Das derartige Mittel dient zur Platzierung und Festlegung (Fixierung) des Einlegeteils in der Bauteil-Form. Mit dem Mittel ist gewährleistet, dass das Einlegeteil nicht in der Form seine Lage ändert, selbst wenn Matrixwerkstoff mit hohem Druck in die Bauteil-Form eingepresst wird.
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Bei einer einteiligen Bauteil-Form kann das Einlegeteil durch ein Auflegen bzw. Einlegen in eine Ausformung bzw. Vertiefung an der Form in seiner Lage fixiert werden. Bei einer zweiteiligen oder mehrteiligen Form kann das Einlegeteil zusätzlich zwischen Formteilen bzw. Formhälften geklemmt werden.
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Besonders bevorzugt ist das Mittel mit einer Vertiefung zum Einlegen der Kapsel bzw. des Zentralelements in die Form gestaltet.
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Dabei weist die Kapsel bzw. Zentralelement des Einlegeteils vorzugsweise mindestens einen Abstandshalter, insbesondere in Gestalt einer Rippe, eines Steges, einer Warze oder eines Stachels, auf, so dass es von der Form beabstandet gehalten ist. In den damit zwischen der Formoberfläche und der Kapsel bzw. dem Zentralelement geschaffen Freiraum kann dann nachfolgend Matrixwerkstoff einströmen, um das Einlegeteil vorteilhaft großflächig, vollumfänglich und abdichtend mit Matrixwerkstoff zu umschließen.
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Ein besonders einfaches Mittel zum Befestigen eines Einlegeteils in einer Form besteht darin, dass in der Form ein Stab zum Aufsetzendes Einlegeteils vorgesehen ist. Dieser Stab kann in der Form ortsfest angebracht sein. Er kann aus der Form entnehmbar sein, z. B. an der Formoberfläche eingesteckt oder eingeschraubt sein.
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Das Einlegeteil braucht dann lediglich mit einer zugehörigen Öffnung auf den Stab aufgesteckt zu werden. Ferner kann das Einlegeteil auf einen solchen Stab aufgeschraubt werden, wenn dieser als Gewindestab oder Gewindehülse gestaltet und aus der Form entnehmbar ist. Der dabei am Einlegeteil bestehende Gewindeabschnitt kann später gleich als Befestigungsmittel für das Verbundbauteil genutzt werden.
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Vorteilhaft ist ferner das Mittel zum Befestigen des Einlegeteils in der Form mit einer Ansaugung mindestens eines Teils des Einlegeteils gestaltet.
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Mit der Ansaugung kann das Einlegeteil mittels Unterdruck an der Form gehalten werden. Dazu kann insbesondere der genannte Dorn hohl gestaltet sein. Ein hohler Dorn kann ferner dazu genutzt werden, um einen Teil des Einlegeteils, insbesondere einen faserigen Abschnitt bzw. einen Faserstrang oder dergleichen, anzusaugen und auf diese Weise dafür zu sorgen, dass dieser später aus dem fertigen Bauteil und dessen Matrixwerkstoff heraussteht. Der herausstehende Abschnitt kann dazu genutzt werden, um daran ein Befestigungsmittel oder ein anderes Bauteil zu befestigen. Eine Sauganordnung kann auch dazu genutzt werden, um einen Teil des Einlegeteils durch das Fasergewebe des Bauteils selbst hindurchzuziehen bzw. hindurchzuführen. Damit kann auch die oben genannte Anordnung als eine Art „Knopf im Knopfloch” hergestellt werden.
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Die Erfindung sieht schließlich ferner ein Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff vor, das gemäß dem oben genannten Verfahren hergestellt worden ist. Darüber hinaus ist die Erfindung auf ein dazu verwendetes Einlegeteil gerichtet, wie es hier erläutert ist.
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Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, ein Einlegeteil bereitzustellen, das als eine geschlossene Kapsel gestaltet ist. Die Kapsel weist vorzugsweise eine Sollöffnung zum Anbringen eines Befestigungsmittels auf.
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Gemäß der Erfindung ist ferner ein Einlegeteil mit nach außen abstehenden, insbesondere flächig bzw. in einer Ebene abstehenden Fasersträngen und einem die Faserstränge verbindenden Zentralelement gestaltet. Ferner sind die Faserstränge vorteilhaft an ihrem vom Zentralelement abgewandten Endbereich zusätzlich gestützt. So ist sichergestellt, dass diese beim Einströmen des Matrixwerkstoffs in die Form in Position bleiben. Die Abstützung ist vorteilhaft mit einem das Zentralelement umgebenden Ring gebildet. Der Ring ist vorteilhaft zusätzlich mittels Speichen mit dem Zentralelement verbunden und dadurch von dem Zentralelement gestützt. An dem Ring sind besonders bevorzugt Stifte angeordnet, insbesondere einstückig mit dem Ring ausgebildet, die in Richtung der zugehörigen Form von dem Ring abstehen. Die Stifte stellen eine Positionierung des Rings innerhalb der Form sicher, so dass insbesondere beim Einströmen von Matrixwerkstoff in die Bauteil-Form, die Faserstränge nicht in unerwünschter Weise verschoben werden. Zugleich lässt der Ring ausreichend Raum innerhalb der Form, dass die Faserstränge selbst von Matrixwerkstoff umströmt und umfasst werden können. Dadurch kann eine enge Verbindung zwischen dem Verbundteil sowie den Faserstränge, und damit dem Einlegeteil selbst, geschaffen werden.
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Die Kapsel bzw. das Zentralelement ist insbesondere an ihrer Außenseite mit dem Matrixwerkstoff oder einem zu diesem ähnlichen Werkstoff gestaltet. Ferner ist vorzugsweise das Zentralelement mit einem Dorn zum Darüberschieben mindestens einer Fasermatte gestaltet.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Bauteil-Form, wobei ein Mittel zum lagerichtigen Anordnen des Einlegeteils in der Form vorgesehen ist. Das Mittel ist vorzugsweise mit einer Vertiefung zum Einlegen der erläuterten Kapsel bzw. des Zentralelements in die Form gestaltet. Alternativ oder zusätzlich ist das Mittel mit einem Stab zum Aufsetzen des Einlegeteils gestaltet. Darüber hinaus kann das Mittel vorteilhaft mit einer Ansaugung mindestens eines Teils des Einlegeteils gestaltet sein.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil,
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2 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil,
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3 den Schnitt III-III in 2,
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4 eine Draufsicht auf eine Faserscheibe eines Einlegeteils gemäß 3,
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5 einen Längsschnitt der Herstellung des Einlegeteils gemäß 3,
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6 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil,
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7 einen Längsschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil,
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8 einen Längsschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil,
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9 einen Längsschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil,
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10 einen Längsschnitt eines siebten Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil,
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11 einen Längsschnitt eines achten Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil.
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12 einen Längsschnitt eines neunten Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil,
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13 einen Längsschnitt eines zehnten Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil,
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14 einen Längsschnitt eines elften Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil und
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15 einen Längsschnitt eines zwölften Ausführungsbeispiels eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem erfindungsgemäßen Einlegeteil.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In der 1 ist ein Verbundteil bzw. Bauteil 10 aus faserverstärktem Kunststoff in einer Bauteil-Form bzw. Form 12 dargestellt. Die Form 12 ist mit einer unteren Formhälfte 14 gebildet, in die eine erste Fasermatte 16 aus Glasfaser eingelegt worden ist. Auf die Fasermatte 16 ist ein Einlegeteil 18 aufgelegt worden. Das Einlegeteil 18 befindet sich im Bereich einer Vertiefung 20, die als Mittel zum Befestigen des Einlegeteils 18 in der Form 12 in deren unterer Formhälfte 14 eingearbeitet ist.
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Dabei ist das Einlegeteil 18 als eine Kapsel gestaltet und weist ein Kapselgehäuse 22 auf, an dessen Unterseite sich ein nach unten abstehender Abstandshalter 26 in Form von Rippen, Stegen, Warzen oder Stacheln befindet. Die Abstandshalter 26 ragt durch die erste Fasermatte 16 hindurch, wobei dazu in dieser eine oder mehrere Aussparungen vorgesehen sein können. Vorzugsweise ist die Fasermatte 16 dabei jedoch unverletzt und ihre Fasern sind weitgehend nicht unterbrochen.
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Auf das derart platzierte und gekapselte Einlegeteil 18 ist eine zweite Fasermatte 28 aufgelegt. Dabei weist das Einlegeteil 18 auch an seiner nach oben gerichteten Obersseite einen oberen Abstandshalter 30, mit dem es in Entsprechung zum unteren Abstandshalter gegen eine zweite, obere Formhälfte 32 abgestützt ist. Das Einlegeteil 18 ist so mit den Abstandshaltern 26 und 30 mittig in der Form 12 gehalten und kann vollumfänglich von Matrixwerkstoff 34 umspült werden. Die Abstandshalter 26 und/oder 30 sind dabei vorzugsweise formelastisch gestaltet, so dass sie sich bei einer Schließbewegung der beiden Formhälften 14 und 32 an die Form 12 anlegen und dabei auch etwas zurückweichen können. Dadurch kann ein Nachdrücken bzw. Nachpressen der beiden Formhälften 14 und 32 auf den Matrixwerkstoff 34 bei gleichzeitiger, lagerichtiger Anordnung des Einlegeteils 18 realisiert werden. Im Inneren des Kapselgehäuses 22 ist ein Kapselinnenraum 36 hermetisch gegenüber dem Matrixwerkstoff 34 abgeschottet.
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An der (bezogen auf die Fig.) oberen Seite des Kapselgehäuses 22 befindet sich eine Sollöffnung 38, durch die man von außen in den Kapselinnenraum 36 gelangen kann, um darin insbesondere ein Befestigungselement festzulegen. Auf diese Weise kann das Bauteil 10 vorteilhaft befestigt werden oder selbst als Befestigung für andere Bauteile dienen.
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Die 2 und 3 zeigen ein Einlegeteil 18, bei dem das Kapselgehäuse 22 mittels Spritzgießen eines Kunststoffes hergestellt ist und dabei in das Kapselgehäuse 22 eine Vielzahl Faserstränge 40 in Form einer radial nach außen abstehenden Faserscheibe mit eingespritzt sind. Die derartigen Faserstränge 40 befinden sich zwischen den beiden Fasermatten 16 und 28 und gehen mit diesen über den Matrixwerkstoff 34 eine enge und zugleich hochfeste Verbindung ein. Damit die Faserstränge 40 beim Einspritzen des Matrixwerkstoffes 34 in die Form 12 nicht verschoben werden, ist bevorzugt die Faserscheibe an ihrem äußeren Umfang mit einem ebenfalls spritzgegossenen Ring 42 gehalten. Der Ring 42 weist insgesamt acht, an seinem Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete, nach oben und unten abstehende Stifte 44 auf, mit denen er in vordefinierten Abständen zu der unteren Formhälfte 16 und der oberen Formhälfte 32 gehalten ist. Das Kapselgehäuse 22 weist ferner an seiner Oberseite mittig einen Dorn 46 auf, der das Überschieben der zweiten Fasermatte 32 über das Kapselgehäuse 22 erleichtert.
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In den 4 und 5 ist veranschaulicht, wie ein baulich ähnliches Einlegeteil 18 herzustellen ist. Dazu werden zunächst die eine Faserscheibe bildenden Faserstränge 40 mittig über einen Stab 48 geschoben, ohne dabei die Fasern der Faserscheibe selbst wesentlich zu verletzten. Dazu weist der Stab 48 an einem Ende eine gerundete Spitze 50 aufweist. Nachfolgend werden um den Stab 48 herum das Kapselgehäuse 22 und vorteilhaft der Ring 42 sowie die Stifte 44 mittels Spritzgießen an der Fasermatte angeformt (5). Das Einlegeteil 18 weist dann in seinem Zentrum eine Öffnung, insbesondere eine Durchgangsöffnung (6) oder eine Sacköffnung (7) auf, mittels der es in der zugehörigen Form 12 an einem dort angeordneten, baulich gleichen Stab 48 ortsfest positioniert und während des Eingießens von Matrixwerkstoff 34 unter hohem Druck gehalten werden kann.
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Zum Halten eines solchen Einlegeteils 18 an einem Stab 48 in einer Form 12 ist gemäß der 8 der Stab 48 vorteilhaft mit einem Außengewinde 52 versehen, auf das eine sich im Inneren des Kapselgehäuses 22 befindende Schraubhülse 54 mit einem Innengewinde 56 aufgeschraubt ist. Der Stab 48 kann dabei mit seinem Außengewinde 52 selbst in die Form 12 eingeschraubt sein. Alternativ kann er auch in die Form 12 eingesteckt sein. Die Schraubhülse 54 weist vorteilhaft ferner eine Außengewinde 58 und eine dazu quer ausgerichtete Spannplatte 60 auf. Auf das Außengewinde 58 kann dann eine Spannmutter 62 mit einem Innengewinde 64 aufgeschraubt sein. So können zwischen der Spannplatte 60 und der Spannmutter 62 die Faserstränge 40 einer Faserscheibe eingespannt werden, um die Faserstränge 40 unmittelbar an der Schraubhülse 54 zu fixieren.
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Wie in der 9 veranschaulicht ist, ist bei dieser Konstruktion alternativ das mit einer Schraubhülse 54 gestaltete Einlegeteil 18 an seiner Unterseite mittels eines unteren Abstandshaltes 26 in einer Vertiefung 20 gehalten. An seiner Oberseite ist das Innengewinde 56 der Spannhülse 54 am zugehörigen Kapselgehäuse 22 mit einem später abnehmbaren Gehäusedeckel 66 verschlossen. Der Gehäusedeckel 66 dient zugleich zum Abstützen des Kapselgehäuses 22 an der oberen Formhälfte 32 während des Zuführens und Aushärtens des Matrixwerkstoffs.
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Die 10 zeigt eine Variante, bei der ebenfalls ein Gehäusedeckel 66 vorgesehen ist. Dabei ist der Kapselinnenraum 36 gefüllt gestaltet, wobei in dem Füllmaterial sich eine zentrale Vorbohrung 68 zum späteren Einschrauben einer Befestigungsschraube sowie gegebenenfalls weitere Freiräume für eine nachgiebige Verformung des Füllmaterials vorgesehen sind.
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Bei der Variante gemäß der 11 sind im Kapselinnenraum 36 mehrere Faserschlaufen 72 vorgesehen, die insbesondere unmittelbar aus den Fasersträngen 40 der Faserscheibe hervorgehen. Diese Faserschlaufen 72 können nach einem Entfernen des Gehäusedeckels 66 nach außen geführt werden, um daran ein Befestigungselement oder unmittelbar einen zu befestigenden Gegenstand anzubringen. Gemäß der 12 ist eine ähnliche Variante geschaffen, bei der anstelle von Faserschlaufen 72 mehrere, insbesondere miteinander verwundene Faserschnüre 74 im Kapselinnenraum 36 vorgesehen sind. An diesen ebenfalls herausnehmbaren Faserschnüren 74 kann am Endbereich vorteilhaft eine Verdickung, insbesondere in Form eines Knotens, zum Erleichtern der Befestigung vorgesehen sein. Die 13 zeigt eine Variante, bei der eine Faserschlinge 76 so im Kapselinnenraum 36 platziert und insbesondere im umgebenden Füllmaterial eingebetet ist, dass sie nach einem Entfernen de Gehäusedeckels 66 aus dem Kapselgehäuse 22 herausragt.
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In der 14 ist eine Version veranschaulicht, bei der im Kapselgehäuse 22 oberseitig eine Durchgangsöffnung 78 in den Kapselinnenraum 36 ausgeformt ist. Am unteren Ende der Durchgangsöffnung 78 befindet sich unter den Fasersträngen 40 eine sich quer erstreckende Scheibe 80, an der durch die Durchgangsöffnung 78 hindurch eine Blindniete 82 mittels eines Nietwerkzeugs 84 angebracht werden kann.
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Mit der 15 ist schließlich ein Variante eines Einlegeteils 18 veranschaulicht, bei dem im Kapselgehäuse 22 eine Gewindehülse 86 mit einem Innengewinde 88 und einem unter den Fasersträngen 40 angreifenden Scheibenabschnitt 90 eingespritzt ist.
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Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff
- 12
- Form
- 14
- untere Formhälfte
- 16
- erste Fasermatte
- 18
- Einlegeteil, in Form einer Kapsel
- 20
- Vertiefung in der unteren Formhälfte
- 22
- Kapselgehäuse, bildet Zentralelement
- 26
- unterer Abstandshalter
- 28
- zweite Fasermatte
- 30
- oberer Abstandshalter
- 32
- obere Formhälfte
- 34
- Matrixwerkstoff
- 36
- Kapselinnenraum
- 38
- Sollöffnung
- 40
- Faserstränge in Form einer Faserscheibe
- 42
- Ring
- 44
- Stift am Ring
- 46
- Dorn am Kapselgehäuse
- 48
- Stab
- 50
- gerundete Spitze
- 52
- Außengewinde am Stab
- 54
- Schraubhülse
- 56
- Innengewinde an der Schraubhülse
- 58
- Außengewinde an der Schraubhülse
- 60
- Spannplatte an der Schraubhülse
- 62
- Spannmutter
- 64
- Innengewinde an der Spannmutter
- 66
- Gehäusedeckel
- 68
- Vorbohrung
- 70
- Freiraum
- 72
- Faserschlaufe
- 74
- Faserschnur
- 76
- Faserschlinge
- 78
- Durchgangsöffnung
- 80
- Scheibe
- 82
- Blindniete
- 84
- Nietwerkzeug
- 86
- Gewindehülse
- 88
- Innengewinde
- 90
- Scheibenabschnitt
