DE102012018801A1 - Covering component i.e. covering carrier, for e.g. door of passenger car, has plastic paneling part comprising thermoplastic covering layer and fiber reinforced plastic layers with unidirectionally aligned fibers - Google Patents

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Abstract

The component (10) has a plastic paneling part (12) comprising a thermoplastic covering layer and fiber reinforced plastic layers with unidirectionally aligned fibers. A foam material element (16) is arranged between the paneling part and an inner region (14) of the component. The inner region is made of fiber reinforced plastic. The covering layer comprises mineral and/or nano and micro fillers. The covering layer comprises a UV-resistant, cataphoretically painted, water-repellent and/or electrostatic (ESTA) coated outer layer. The unidirectionally aligned fibers are made of fabric, which warp yarns of glass fiber strands or hybrid strands. An independent claim is also included for a method for manufacturing a covering component for a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beplankungsbauteil für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patenanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Beplankungsbauteils.The invention relates to a Beplankungsbauteil for a motor vehicle specified in the preamble of claim 1. type. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a planking component.

Die DE 202 20 552 U1 zeigt eine Kraftfahrzeugtür mit einem solchen Beplankungsbauteil, welches ein als Türaußenhaut dienendes Kunststoff-Außenbeplankungsteil aufweist, das eine äußere Designfläche der Kraftfahrzeugtür bildet, wobei das Beplankungsbauteil mit einem Aggregateträger der Kraftfahrzeugtür verbindbar ist.The DE 202 20 552 U1 shows a motor vehicle door with such a planking component, which has a plastic Außenbeplankungsteil serving as a door outer skin, which forms an outer design surface of the motor vehicle door, wherein the planking component is connectable to a subframe of the motor vehicle door.

Die DE 10 2010 020 308 A1 zeigt ein Karosseriebauteil für einen Kraftwagen, welches aus einer Mehrzahl von Schichten gebildet ist und eine Deckschicht aus einem Thermoplast umfasst, ein Innenteil und ein Schaumstoffelement, welches zwischen dem Kunststoff-Außenbeplankungsteil und dem Innenteil angeordnet ist.The DE 10 2010 020 308 A1 shows a body component for a motor vehicle, which is formed from a plurality of layers and comprises a cover layer made of a thermoplastic, an inner part and a foam element, which is arranged between the plastic Außenbeplankungsteil and the inner part.

Die DE 10 2007 024 163 A1 zeigt ein als Heckdeckel für einen Kraftwagen ausgebildetes Karosseriebauteil. Der Heckdeckel umfasst ein Beplankungsteil aus Kunststoff und eine aus einem separaten Vorprodukt gebildete innere Tragstruktur, in welches eine Antenneneinheit vollständig integriert ist, wobei die Antenneneinheit, das Beplankungsteil und die innere Tragstruktur als einteiliger Zusammenbau ausgebildet sind.The DE 10 2007 024 163 A1 shows a designed as a trunk lid for a motor vehicle body component. The trunk lid comprises a plastic planking member and an inner support structure formed of a separate precursor in which an antenna unit is fully integrated, wherein the antenna unit, the planking member and the inner support structure are formed as a one-piece assembly.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beplankungsbauteil der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Beplankungsbauteils bereitzustellen, mittels welchen eine verbesserte Tragfähigkeit sowie eine hohe Oberflächengüte des Beplankungsbauteils erzielbar ist.It is the object of the present invention to provide a cladding component of the aforementioned type and a method for producing such a cladding component, by means of which an improved load-bearing capacity and a high surface quality of the cladding component can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch ein Beplankungsbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Beplankungsbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a Plankungsbauteil with the features of claim 1 and by a method for producing a Plankungsbauteils with the features of claim 10. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Zur Erzielung einer verbesserten Tragfähigkeit des Beplankungsbauteils bei einer gleichzeitig hohen Oberflächegüte des Beplankungsbauteils ist es bei einem erfindungsgemäßen Beplankungsbauteil für einen Kraftwagen vorgesehen, dass das Kunststoff-Außenbeplankungsteil eine Mehrzahl von faserverstärkten Kunststoffschichten mit jeweils unidirektional ausgerichteten Fasern und eine Deckschicht aus einem Thermoplast umfasst. Die mit unidirektional ausgerichteten Fasern verstärkte Kunststoffschicht zeichnet sich durch eine gestreckte Fadenlage aus. Diese Eigenschaft der textilen Lage ergibt eine ebenere Fläche im Vergleich zu herkömmlichen Geweben, bei welchen die Zahl der Unebenheiten aufgrund von Ondulationen, welche sich aufgrund einer Vielzahl von Kreuzungspunkten jeweiliger Fasern ergeben, wesentlich größer ist. Dadurch kann eine erhebliche Reduktion der üblicherweise auftretenden Faser-Matrix-Abzeichnungen an der Deckschicht des Beplankungsbauteils erzielt werden. In Folge dessen kann eine besonders gute Oberflächengüte des Beplankungsbauteils erreicht werden. Ferner kann durch den Einsatz der faserverstärkten Kunststoffschichten eine hohe Tragfähigkeit des Beplankungsbauteils erzielt werden, sodass das erfindungsgemäße Beplankungsbauteil neben einer reinen Verkleidungsfunktion zusätzlich eine tragende Funktion, insbesondere bei einer Kraftwagenkarosserie, erfüllen kann.In order to achieve an improved bearing capacity of the cladding component with a simultaneously high surface quality of the cladding component, it is provided in a cladding component according to the invention for a motor vehicle that the plastic outer cladding part comprises a plurality of fiber-reinforced plastic layers each having unidirectionally oriented fibers and a cover layer made of a thermoplastic. The reinforced with unidirectional fibers oriented plastic layer is characterized by a stretched thread layer. This property of the fabric layer results in a smoother surface compared to conventional fabrics in which the number of bumps due to undulations resulting from a plurality of intersections of respective fibers is substantially greater. As a result, a considerable reduction of the usually occurring fiber matrix markings on the cover layer of the cladding component can be achieved. As a result, a particularly good surface quality of the planking component can be achieved. Furthermore, a high load-bearing capacity of the cladding component can be achieved by the use of the fiber-reinforced plastic layers, so that the cladding component according to the invention, in addition to a pure cladding function, can additionally fulfill a supporting function, in particular in the case of a motor vehicle body.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Beplankungsbauteil ein aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildetes Innenteil und ein Schaumstoffelement umfasst, welches zwischen dem Kunststoff-Außenbeplankungsteil und dem Innenteil angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Beplankungsbauteil also in einer zweischaligen Sandwichbauweise aufgebaut, wobei das Innenteil und das Schaumstoffelement eine zusätzliche Erhöhung der Tragfähigkeit des Beplankungsbauteils ermöglichen.An advantageous embodiment of the invention provides that the Beplankungsbauteil comprises an inner part formed of a fiber-reinforced plastic and a foam element, which is arranged between the plastic Außenbeplankungsteil and the inner part. In other words, the Beplankungsbauteil is thus constructed in a bivalve sandwich construction, wherein the inner part and the foam element allow an additional increase in the carrying capacity of the Beplankungsbauteils.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Deckschicht eine Außenlage aufweist, welche UV-beständig, wasserabweisend und/oder lackierbar ist, und eine Innenlage aufweist, welche mit der unterhalb der Deckschicht angeordneten Kunststoffschicht verbunden ist. Sie kann darüber hinaus KTL-tauglich und ESTA-tauglich auch für Metallkarossen sein. Mit anderen Worten kann die Deckschicht aus zwei verschiedenen Matrizes, beispielsweise in Form einer Koextrusionsfolie und einer Sperrschicht, bestehen. Dadurch wird eine Funktionstrennung durch die beiden Lagen realisiert. Mittels der Außenlage wird eine UV-Beständigkeit des Außenbeplankungsteils sichergestellt, wobei gleichzeitig auch eine Feuchtigkeitssperre und eine bessere Anhaftung von einem Lack auf dem Außenbeplankungsteil erzielt werden kann. Durch die Innenlage wird einen besonders gute Verbindung mit einem Matrixwerkstoff des Außenbeplankungsteils sichergestellt, wobei gleichzeitig die Innenlage dazu dient, eine Art Sperrschicht für Faserwerkstoffe auszubilden sowie eine Reduktion des Schrumpfungsverhaltens des gesamten Außenbeplankungsteils sicherzustellen.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the cover layer has an outer layer which is UV-resistant, water-repellent and / or paintable, and has an inner layer which is connected to the plastic layer arranged below the cover layer. It can also be suitable for KTL and ESTA-suitable for metal bodies. In other words, the cover layer may consist of two different matrices, for example in the form of a coextrusion film and a barrier layer. As a result, a separation of functions is realized by the two layers. By means of the outer layer, a UV resistance of the Außenbeplankungsteils is ensured, while also a moisture barrier and a better adhesion of a paint on the Außenbeplankungsteil can be achieved. The inner layer ensures a particularly good bond with a matrix material of the outer panel part, at the same time the inner layer serves to form a kind of barrier layer for fiber materials and to ensure a reduction of the shrinkage behavior of the entire outer panel part.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Deckschicht Mineral- und/oder Nano- und Mikrofüllstoffe aufweist. Durch die Veredelung der Deckschicht mit diesen Mineral- und/oder Nano- und Mikrofüllstoffen können noch bessere Eigenschaften bezüglich einer Schwindung der Deckschicht erzielt werden, in Folge dessen die Oberflächenanmutung bzw. Oberflächengüte der Deckschicht und des gesamten Außenbeplankungsteils verbessert wird.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the Cover layer mineral and / or nano and microfillers has. By refining the cover layer with these mineral and / or nano- and microfillers even better properties with respect to a shrinkage of the cover layer can be achieved, as a result, the surface appearance or surface quality of the cover layer and the entire outer panel part is improved.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Deckschicht aus Polyamid, Polypropylen oder Polyphthalamid ausgebildet ist. Insbesondere erfolgt die Materialauswahl der Deckschicht passend zu dem gewählten Matrixverbundmaterial, wobei durch die Ausbildung der Deckschicht aus einem thermoplastischen Material eine signifikante Reduktion der Schwindung im Vergleich zu duroplastischen Werkstoffen, und somit auch eine Reduktion der Faser-Matrix-Abzeichnung, erzielt werden kann.A further advantageous embodiment of the invention provides that the cover layer of polyamide, polypropylene or polyphthalamide is formed. In particular, the material selection of the cover layer is made to match the selected matrix composite material, wherein the formation of the cover layer of a thermoplastic material, a significant reduction of shrinkage compared to thermoset materials, and thus also a reduction of the fiber-matrix marking, can be achieved.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Kunststoff-Außenbeplankungsteil eine mit Wirrfasern verstärkte Kunststoffschicht, gegebenenfalls basierend auf Hybridrovings, aufweist. Durch das integrieren von extrem feinen, quasi isotropen Wirr-Glasfaservliesen in den Schichtaufbau kann eine Abzeichnung der verwendeten Fasern an der Oberfläche, also an der Deckschicht, zusätzlich reduziert werden, was sich somit positiv auf die Oberflächenqualität auswirkt. Ferner wird durch den Einsatz der Wirrfasern bzw. der Wirr-Glasfaservliese, verhindert, dass sich die Glasfasern beim Aufschmelzen der Matrix verschieben. Die mit Wirrfasern verstärkte Kunststoffschicht fungiert somit als eine Art Sperrschicht.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the plastic outer planking part has a plastic layer reinforced with random fibers, optionally based on hybrid rovings. By integrating extremely fine, quasi-isotropic tangled glass fiber webs into the layer structure, a marking of the fibers used on the surface, ie on the cover layer, can be additionally reduced, which thus has a positive effect on the surface quality. Furthermore, the use of the random fibers or the tangled glass fiber webs prevents the glass fibers from shifting when the matrix melts. The reinforced with random fibers plastic layer thus acts as a kind of barrier layer.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Fasern und Wirrfasern des Kunststoff-Außenbeplankungsteils in einer aus einem Thermoplast ausgebildeten Matrix eingebettet sind. Dadurch wird ein besonders stabiler Aufbau des gesamten Kunststoff-Außenbeplankungsteils sichergestellt, wodurch die Tragfähigkeit des gesamten Beplankungsbauteils verbessert wird.A further advantageous embodiment of the invention provides that the fibers and random fibers of the plastic Außenbeplankungsteils are embedded in a formed of a thermoplastic matrix. Thereby, a particularly stable structure of the entire plastic Außenbeplankungsteils ensured, whereby the carrying capacity of the entire Plankungsbauteils is improved.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die mit unidirektional ausgerichteten Fasern verstärkte Kunststoffschicht aus einem Gewebe hergestellt ist, welches Kettfäden aus Glasfasersträngen oder aus Hybridsträngen und beim Herstellen der Kunststoffschicht aufgeschmolzene Schussfäden aus thermoplastischen Multifilamenten aufweist. Mit anderen Worten schmilzt beim Verpressen des Kunststoff-Außenbeplankungsteils der Schussfaden auf und aus der vorangegangenen Gewebestruktur wird eine unidirektionale Struktur. Diese Struktur zeichnet sich durch eine gestreckte Fadenlage aus. Dadurch wird eine entsprechend hohe Oberflächengüte des Kunststoff-Außenbeplankungsteils sichergestellt.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the unidirectionally oriented fibers reinforced plastic layer is made of a fabric which has warp threads of glass fiber strands or hybrid strands and melted in the manufacture of the plastic layer weft threads of thermoplastic multifilaments. In other words, when wringing the plastic outer planking part, the weft thread melts and the previous fabric structure becomes a unidirectional structure. This structure is characterized by a stretched thread layer. As a result, a correspondingly high surface quality of the plastic Außenbeplankungsteils is ensured.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Kunststoff-Außenbeplankungsteil durch Heißpressen der einzelnen Schichten zu einem Halbzeug und einem anschließenden Umformen des Halbzeugs hergestellt ist. Dadurch können die Außenbeplankungsteile auf besonders schnelle und kostengünstige Weise hergestellt werden.A further advantageous embodiment of the invention provides that the plastic Außenbeplankungsteil is made by hot pressing the individual layers into a semi-finished product and a subsequent forming of the semifinished product. This allows the Außenbeplankungsteile be prepared in a particularly fast and cost-effective manner.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Beplankungsbauteils für einen Kraftwagen umfasst die folgenden Schritte:

  • – Umformen eines ersten aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Halbzeugs und Umspritzen mit Kunststoff zu einem Innenteil;
  • – Umformen eines zweiten aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Halbzeugs zu einem Kunststoff-Außenbeplankungsteil;
  • – induktives Erwärmen einer aus einem Thermoplast ausgebildeten Deckschicht des Kunststoff-Außenbeplankungsteils;
  • – Aneinanderfügen des Innenteils und des Kunststoff-Außenbeplankungsteils;
  • – Einbringen eines Schaumstoffs in ein zwischen dem Innenteil und dem Kunststoff-Außenbeplankungsteil ausgebildeten Hohlraum, wobei das Innenteil und das Kunststoff-Außenbeplankungsteil anschließend im Bereich des Hohlraums um einen vorgegebenen Weg voneinander wegbewegt werden.
A method according to the invention for producing a paneling component for a motor vehicle comprises the following steps:
  • - Forming a first formed from a fiber-reinforced plastic semi-finished product and encapsulation with plastic to an inner part;
  • - Forming a second formed of a fiber-reinforced plastic semi-finished product to a plastic Außenbeplankungsteil;
  • - Inductive heating of a formed from a thermoplastic cover layer of the plastic Außenbeplankungsteils;
  • - Joining the inner part and the plastic Außenbeplankungsteils;
  • - Introducing a foam in a formed between the inner part and the plastic Außenbeplankungsteil cavity, wherein the inner part and the Kunststoff-Außenbeplankungsteil are then moved away in the region of the cavity by a predetermined distance from each other.

Durch das induktive Erwärmen der Deckschicht wird diese aufgeschmolzen, wonach sich eine Außenhaut mit einer besonders hohen Oberflächengüte ausbildet. In Folge dessen ist keine Nachbearbeitung der Oberfläche nach dem Produktionsprozess mehr notwendig. Das üblicherweise sonst erforderliche mehrmalige Abschleifen und Auftragen von Matrixmaterial kann dadurch entfallen, wodurch sich die Zykluszeit für ein Beplankungsbauteil erheblich verringert. Durch das Einbringen des Schaumstoffs in den Hohlraum und das daran anschließende voneinander Wegbewegen des Innenteils und des Kunststoff-Außenbeplankungsteils im Bereich des Hohlraums kann eine besonders starke Dichtereduktion des eingebrachten Schaumstoffs erzielt werden. Im Gegensatz zum klassischen Niederdruckverfahren wird der Hohlraum zuerst volumetrisch vollständig gefüllt und es erfolgt anschließend eine Kavitätsvergrößerung, die zum Druckabfall und zur Expansion des gasbeladenen Schaumstoffs führt. Durch dieses Schaumstoffgießen mit vorzugsweise „atmendem Werkzeug” können kürzere Zykluszeiten bei gleichzeitig verringerten Bauteilgewichten erzielt werden. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile: Materialersparnis, erhöhte spezifische Steifigkeit, verbesserte Maßhaltigkeit, geringerer Verzug, Reduzierung von Einfallstellen, geringere Spannungen und längere Fließwege.By the inductive heating of the cover layer, it is melted, after which an outer skin with a particularly high surface quality is formed. As a result, post-processing of the surface after the production process is no longer necessary. This usually eliminates the need for repeated grinding and application of matrix material, thereby considerably reducing the cycle time for a paneling component. By introducing the foam into the cavity and the subsequent movement away from each other of the inner part and the plastic Außenbeplankungsteils in the region of the cavity, a particularly strong density reduction of the introduced foam can be achieved. In contrast to the classical low-pressure method, the cavity is filled first volumetrically completely and then there is a Kavitätsvergrößerung, which leads to pressure drop and expansion of the gas-loaded foam. This foam casting with preferably "breathing tool" shorter cycle times can be achieved with reduced component weights. This results in the following advantages: Material savings, increased specific rigidity, improved dimensional stability, lower distortion, reduction of sink marks, lower stresses and longer flow paths.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Die Zeichnung zeigen in:The drawing show in:

1 ein Perspektivansicht auf ein Beplankungsbauteil für einen Kraftwagen, welches als Beplankungsträger für eine Kraftfahrzeugtür dient, wobei das Beplankungsbauteil ein Kunststoff-Außenbeplankungsteil und ein Innenteil umfasst, zwischen welchen ein Schaumstoffelement angeordnet ist; 1 a perspective view of a planking component for a motor vehicle, which serves as a planking support for a motor vehicle door, wherein the planking component comprises a plastic Außenbeplankungsteil and an inner part, between which a foam element is arranged;

2 eine Schnittansicht eines mehrere Schichten aufweisenden Schichtaufbaus, aus welchem durch anschließendes Verpressen und Umformen das Kunststoff-Außenbeplankungsteil hergestellt wird; 2 a sectional view of a multi-layered layer structure, from which by subsequent pressing and forming the plastic Außenbeplankungsteil is prepared;

3 eine Schnittansicht eines alternativen Schichtaufbaus; 3 a sectional view of an alternative layer structure;

4 eine Schnittansicht eines weiteren alternativen Schichtaufbaus; 4 a sectional view of another alternative layer structure;

5 eine Perspektivansicht auf einen Teil eines Gewebes, mittels welchem eine oder mehrere Schichten des Schichtaufbaus realisiert werden können; 5 a perspective view of a part of a fabric, by means of which one or more layers of the layer structure can be realized;

6 eine schematische Schnittansicht eines Hybridstrangs, welcher Glasfasern und thermoplastische Multifilamente aufweist; 6 a schematic sectional view of a hybrid strand comprising glass fibers and thermoplastic multifilaments;

7 eine schematische Darstellung einer Wirrfaserschicht, welche Bestandteil des Kunststoff-Außenbeplankungsteils ist; 7 a schematic representation of a random fiber layer, which is part of the plastic Außenbeplankungsteils;

8 zwei nebeneinander angeordnete Produktionsstationen, mittels welchen das in 1 gezeigte Beplankungsbauteil hergestellt wird. 8th two juxtaposed production stations, by means of which the in 1 Planking component shown is produced.

Ein Beplankungsbauteil 10 mit einem Kunststoff-Außenbeplankungsteil 12 und einem Innenteil 14, zwischen welchen ein Schaumstoffteil 16 angeordnet ist, ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. Vorliegend ist das Beplankungsbauteil 10 in einer Explosionsansicht gezeigt, damit das zwischen dem Kunststoff-Außenbeplankungsteil 12 und dem Innenteil 14 aufgenommene Schaumstoffelement 16 dargestellt werden kann.A planking component 10 with a plastic Außenbeplankungsteil 12 and an inner part 14 between which a foam part 16 is arranged in a perspective view in 1 shown. In the present case is the planking component 10 shown in an exploded view, so that between the plastic Außenbeplankungsteil 12 and the inner part 14 absorbed foam element 16 can be represented.

Das Beplankungsbauteil 10 ist vorliegend als Beplankungsträger für eine Fahrzeugtür ausgebildet, mittels welchem ein hier nicht dargestellter Türträger verkleidet werden kann. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Beplankungsbauteil 10 um ein tragendes Außenhautbauteil für Kraftfahrzeuge. Als Außenhaut werden sämtliche nach außen hegende Oberflächen von Kraftfahrzeugen bezeichnet. Beispielhafte Anwendungen sind Heckklappen, Pkw-Türen, Pkw-Dächer und dergleichen. Folglich ist das Beplankungsbauteil 10 nicht nur auf Beplankungsträger für Fahrzeugtüren beschränkt.The planking component 10 is presently designed as a planking carrier for a vehicle door, by means of which a door carrier (not shown here) can be clad. In other words, it is in the planking component 10 to a supporting outer skin component for motor vehicles. The outer skin refers to all outward surfaces of motor vehicles. Exemplary applications are tailgates, car doors, car roofs and the like. Consequently, the planking component is 10 not limited only to planking for vehicle doors.

Das Beplankungsbauteil 10 weist einen zweischaligen Sandwichaufbau aus dem eine Außenschale bildenden Außenbeplankungsteil 12, dem eine Innenschale bildenden Innenteil 14 und dem dazwischen aufgenommenen Schaumstoffelement 16 auf. Bei dem Kunststoff-Außenbeplankungsteil 12 und dem Innenteil 14 handelt es sich um faserverstärkte Kunststoffbauteile, bei welchen thermoplastische Materialien eingesetzt werden. Dies ist notwendig, um zum einen die Tragfähigkeit des Beplankungsbauteils 10 zu gewährleisten und zum anderen eine im Automobilbereich stets geforderte Class-A Oberfläche zu erzielen. Zur Anwendung kommen Matrixmaterialien wie beispielsweise Polyamid, Polypropylen oder Polyphthalamid. Als Verstärkungsfasern werden zum Beispiel Glasfasern eingesetzt, wobei auch sogenannte Hybridrovings zum Einsatz kommen können. Die Class-A Oberfläche wird durch eine hier nicht näher bezeichnete aus einem Thermoplasten ausgebildete Deckschicht aus einem wärmedehnungsarmen, verzugsarmen Matrixmaterial erzielt, welche in einem Pressprozess mittels eines induktiv beheizten Werkzeugs durch Anschmelzen der Oberfläche hergestellt wird.The planking component 10 shows a bivalve sandwich construction of the outer shell forming Außenbeplankungsteil 12 , the inner shell forming an inner shell 14 and the foam member received therebetween 16 on. In the plastic Außenbeplankungsteil 12 and the inner part 14 These are fiber-reinforced plastic components using thermoplastic materials. This is necessary, on the one hand, the carrying capacity of the planking component 10 on the other hand to achieve a class-A surface always required in the automotive sector. Matrix materials such as polyamide, polypropylene or polyphthalamide are used. As reinforcing fibers, for example, glass fibers are used, and so-called hybrid rovings can be used. The Class-A surface is achieved by a non-descript designated here of a thermoplastic cover layer of a low thermal expansion, low distortion matrix material, which is prepared in a pressing process by means of an inductively heated tool by melting the surface.

Das Kunststoff-Außenbeplankungsteil 12 ist aus einer Mehrzahl von hier nicht dargestellten Schichten ausgebildet und weist die bereits erwähnte Deckschicht 18 aus einem Thermoplast auf. Anhand der 2 bis 4 werden nachfolgend unterschiedliche mögliche Schichtaufbauten des Kunststoff-Außenbeplankungsteils 12 erläutert, wobei in den 2 bis 4 die unterschiedlichen Schichten vor einem Verpressen dieser Schichten und anschließendem Umformen zu dem Kunststoff-Außenbeplankungsteil 12 dargestellt sind.The plastic Außenbeplankungsteil 12 is formed of a plurality of layers not shown here and has the already mentioned cover layer 18 made of a thermoplastic. Based on 2 to 4 Below are different possible layer structures of plastic Außenbeplankungsteils 12 explained, wherein in the 2 to 4 the different layers before pressing these layers and subsequent forming to the plastic Außenbeplankungsteil 12 are shown.

In 2 ist eine erste Ausführungsform eines Schichtaufbaus 17 zur Herstellung des Kunststoff-Außenbeplankungsteils 12 gezeigt. Der Schichtaufbau 17 umfasst die bereits erwähnte Deckschicht 18, eine mit unidirektional ausgerichteten Fasern verstärkte Kunststoffschicht 20, eine weitere mit unidirektional ausgerichteten Fasern verstärkte Kunststoffschicht 22, wobei die Fasern dieser Kunststoffschicht 22 um 90° quer zu den Fasern der Kunststoffschicht 20 angeordnet sind, eine Folie 24 aus Thermoplast und ein aus Wirrfasern ausgebildetes Vlies 26, wonach sich die Schichten in spiegelbildlicher Reihenfolge wiederum anschließen bzw. wiederholen.In 2 is a first embodiment of a layer structure 17 for the production of the plastic Außenbeplankungsteils 12 shown. The layer structure 17 includes the already mentioned cover layer 18 , a plastic layer reinforced with unidirectional fibers 20 another plastic layer reinforced with unidirectional fibers 22 , wherein the fibers of this plastic layer 22 90 ° across the fibers of the plastic layer 20 are arranged, a slide 24 made of thermoplastic material and a nonwoven fabric made of random fibers 26 after which the layers in turn follow or repeat themselves in mirror image sequence.

In 3 ist eine alternative Ausführungsform eines Schichtaufbaus 28 gezeigt. An die Deckschicht 18 schließen sich wiederum die mit den unidirektional ausgerichteten Fasern verstärkten Kunststoffschichten 20 und 22 an, wonach im vorliegenden Fall das aus Wirrfasern bestehende Vlies 26 folgt und sich daran die Folie 24 aus Thermoplast anschließt, welche im vorliegenden Fall die Symmetrieachse des Schichtaufbaus 28 darstellt, an welche sich in umgekehrter Reihenfolge wiederum die weiteren Schichten 26, 22, 20, 18 anschließen. Auch hier dient die thermoplastische Folie 24 als Matrixmaterial, jedoch ist in dieser Variante nur eine einzige Folie 24 notwendig, da die Kunststoffschichten 20, 22 sogenannte Hybridrovings mit einem gewissen Thermoplastanteil aufweisen und somit genügend Matrixmaterial bereitgestellt wird. In 3 is an alternative embodiment of a layer structure 28 shown. To the top layer 18 close in turn reinforced with the unidirectionally oriented fibers plastic layers 20 and 22 according to which, in the present case, the nonwoven consisting of random fibers 26 and follow the slide 24 made of thermoplastic connects, which in the present case, the axis of symmetry of the layer structure 28 represents, which in turn, in turn, the other layers 26 . 22 . 20 . 18 connect. Again, the thermoplastic film is used 24 as a matrix material, but in this variant is only a single film 24 necessary, because the plastic layers 20 . 22 so-called hybrid rovings having a certain thermoplastic content and thus sufficient matrix material is provided.

In 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform eines Schichtaufbaus 30 gezeigt. Der Schichtaufbau 30 besteht nacheinander aus der Deckschicht 18, der die unidirektional ausgerichteten Fasern umfassenden Kunststoffschicht 20, das Wirrfasern aufweisende Vlies 26 und die die unidirektional ausgerichteten Fasern aufweisende Kunststoffschicht 22, wonach sich die jeweiligen Lagen in umgekehrter Reihfolge bzw. in gespiegelter Weise wiederholen.In 4 is another alternative embodiment of a layer structure 30 shown. The layer structure 30 consists successively of the top layer 18 , the plastic layer comprising the unidirectionally oriented fibers 20 , the random fibers having fleece 26 and the plastic layer having the unidirectionally oriented fibers 22 according to which the respective layers repeat in reverse order or in a mirrored manner.

Nachfolgend werden die funktionalen Eigenschaften der jeweiligen Schichten 18 bis 26 erläutert. Die äußere Schicht, welche aus der thermoplastischen Deckschicht 18 ausgebildet ist, verursacht eine signifikante Reduktion der Schwindung im Vergleich zu duroplastischen Werkstoffen, wodurch eine Reduktion der Faser-Matrix-Abzeichnung an dem Kunststoff-Außenbeplankungsteil 12 erzielt wird. Dies wird insbesondere durch den Einsatz von amorphen, KTL-tauglichen Hochtemperatur-Thermoplasten ermöglicht, welche zusätzlich mit Mineral-, Nano- und Mikrofüllstoffen veredelt werden können, um noch bessere Eigenschaften bzgl. der Schwindung zu erreichen.The following are the functional properties of the respective layers 18 to 26 explained. The outer layer, which consists of the thermoplastic cover layer 18 is formed, causes a significant reduction in shrinkage compared to thermoset materials, thereby reducing the fiber matrix marking on the plastic Außenbeplankungsteil 12 is achieved. This is made possible in particular by the use of amorphous, KTL-compatible high-temperature thermoplastics, which can additionally be refined with mineral, nano and microfillers in order to achieve even better properties with regard to shrinkage.

Die thermoplastische Deckschicht 18 wird in Form von Dünnfolien verarbeitet. Auf Grund des positiven Einflusses der amorphen Deckschicht 18 auf die Oberflächenqualität, besitzen alle Schichtvarianten 17, 28, 30 eine Deckschicht 18 aus diesem Material.The thermoplastic cover layer 18 is processed in the form of thin films. Due to the positive influence of the amorphous cover layer 18 on the surface quality, own all layer variants 17 . 28 . 30 a cover layer 18 from this material.

Zusätzlich kann die Deckschicht 18 aus zwei verschiedenen hier nicht dargestellten Matrizes bestehen. Die Deckschicht 18 weist in diesem Fall eine hier nicht gezeigte Außenlage auf, welche UV-beständig, KTL-tauglich, wasserabweisend und/oder lackierbar, insbesondere ESTA-tauglich ist. Diese dient somit als Feuchtigkeitssperre und für eine verbesserte Lackierbarkeit bzw. Haftung von entsprechenden Lacken auf dem Kunststoff-Außenbeplankungsteil 12, wobei gleichzeitig dadurch ein UV-Schutz gewährleistet wird. Des Weiteren weist die Deckschicht 18 eine ebenfalls nicht gezeigte Innenlage auf, welche mit der unterhalb der Deckschicht 18 angeordneten Kunststoffschicht 20 verbunden ist. Diese Innenlage kann beispielsweise als (Ko)extrusionsfolie ausgebildet sein, welche neben der Verbindung mit dem Matrixmaterial als Sperrschicht für weitere Fasern und zur Reduktion des Schrumpfungsverhaltens dient.In addition, the cover layer 18 consist of two different matrices not shown here. The cover layer 18 has in this case an outer layer, not shown here, which is UV-resistant, KTL-suitable, water-repellent and / or paintable, in particular ESTA-compatible. This thus serves as a moisture barrier and for improved paintability or adhesion of corresponding paints on the plastic Außenbeplankungsteil 12 while providing UV protection. Furthermore, the cover layer 18 an inner layer also not shown, which with the below the cover layer 18 arranged plastic layer 20 connected is. This inner layer may be formed, for example, as a (co) extrusion film which, in addition to the connection with the matrix material, serves as a barrier layer for further fibers and for reducing the shrinkage behavior.

Einen weiteren entscheidenden Einfluss auf die Class-A Oberfläche aus textiltechnischer Sicht hat das Verwenden von unidirektionalen Tapes oder Bändchen. Bei den unidirektionalen Tapes handelt es sich um die jeweiligen mit den unidirektional ausgerichteten Fasern verstärkten Kunststoffschichten 20, 22.Another decisive influence on the Class-A surface from a textile-technical point of view is the use of unidirectional tapes or ribbons. The unidirectional tapes are the respective plastic layers reinforced with the unidirectionally oriented fibers 20 . 22 ,

Die Besonderheit liegt dabei in der Herstellung der faserverstärkten Kunststoffschichten 20, 22, welche aus einem wie in 5 gezeigten Gewebe 32 hergestellt werden. Das Gewebe 32 umfasst eine Mehrzahl von Kettfäden 34 und Schussfäden 36. Hierbei sind die Schussfäden 36 des Gewebes 32 aus einem Thermoplast-Multifilament und die Kettfäden 34 aus einem Hybrid- beziehungsweise Glasfaserroving ausgebildet. Beim Verpressen des Schichtaufbaus 17, 28, 30 schmilzt der Schussfaden 34 auf und aus der vorangegangenen Gewebestruktur wird eine unidirektionale Struktur. Diese Struktur zeichnet sich durch eine gestreckte Faserlage aus. Diese Eigenschaft der textilen Lage ergibt eine ebenere Fläche im Vergleich zu herkömmlichen Geweben, da die Zahl der Unebenheiten, und die Zahl der Ondulationen wesentlich geringer ist, und keine Kreuzungspunkte wie bei üblichen Geweben mehr vorliegen. Ferner werden durch die unidirektionalen Tapes Matrixanhäufungen vermindert, welche zu Unstetigkeiten an der Oberfläche führen können.The special feature lies in the production of fiber-reinforced plastic layers 20 . 22 , which from a like in 5 shown tissue 32 getting produced. The tissue 32 comprises a plurality of warp threads 34 and weft threads 36 , Here are the weft threads 36 of the tissue 32 made of a thermoplastic multifilament and the warp threads 34 formed from a hybrid or Glasfaserroving. When pressing the layer structure 17 . 28 . 30 the weft yarn melts 34 on and off the previous fabric structure becomes a unidirectional structure. This structure is characterized by a stretched fiber layer. This property of the textile layer results in a more flat surface compared to conventional fabrics, since the number of unevenness, and the number of undulations is much lower, and there are no longer any crossing points as with conventional fabrics. Furthermore, the unidirectional tapes reduce matrix accumulations, which can lead to discontinuities on the surface.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Hybridrovings in der unidirektionalen Lage 20, 22 im Vergleich zu Glasfaserrovings liegt darin, dass die Webgeschwindigkeit zur Herstellung der faserverstärkten Kunststoffschichten 20, 22 wesentlich gesteigert werden kann. Der Grund liegt darin, dass der Thermoplastanteil im Hybridroving die Sprödigkeit des Rovings vermindert, sodass erst bei höheren Webgeschwindigkeiten Fadenbrüche auftreten.Another advantage of using hybrid rovings in the unidirectional position 20 . 22 Compared to glass fiber rovings is that the weaving speed for producing the fiber reinforced plastic layers 20 . 22 can be significantly increased. The reason is that the thermoplastic content in hybrid roving reduces the brittleness of the roving, so that yarn breaks occur only at higher weaving speeds.

Zusätzlich können die Hybridrovings als sogenannte Spread-Tows verarbeitet werden. In 6 ist eine schematische Querschnittsansicht des als Hybridroving ausgebildeten Kettfadens 34 dargestellt. Die einzelnen aus Glasfasersträngen 38 und Thermoplaststrängen 40 ausgebildeten Filamente werden dabei möglichst weit aufgespreizt um einen flacheren Roving zu erhalten. Der Vorteil dabei liegt darin, dass die Dicke der unidirektionalen Schicht 20, 22 erheblich reduziert wird und parallel dazu die Unebenheiten aufgrund der Abflachung der Rovings verringert werden und somit noch ebenere Flächen entstehen. Dadurch ist textiltechnisch bereits eine ideale Grundlage für eine spätere Class-A Oberfläche gegeben. Die Glasfaserrovings und thermoplastischen Mulitfilamentgarne werden beispielsweise mittels des sogenannten Commingling-Verfahrens miteinander verwirbelt. Dadurch wird ein möglichst homogen gemischtes Garn erzielt.In addition, the hybrid rovings can be processed as so-called spread-tows. In 6 is a schematic cross-sectional view of the formed as a hybrid roving warp 34 shown. The individual fiberglass strands 38 and thermoplastic strands 40 trained filaments are thereby spread as far as possible to obtain a flatter roving. The advantage here is that the thickness of the unidirectional layer 20 . 22 is significantly reduced and at the same time the bumps are reduced due to the flattening of the rovings and thus even more level surfaces arise. As a result, textile technology already provides an ideal basis for a later Class A surface. The Glasfaserrovings and thermoplastic Mulitfilamentgarne be swirled together, for example by means of the so-called commingling process. As a result, as homogeneously mixed yarn as possible is achieved.

Alternativ kann eine textile Lage auch durch ein hier nicht dargestelltes Drehergewebe realisiert werden. Hierbei ist die hohe Schiebefestigkeit ein Vorteil, die aufgrund der Struktur eines Drehergewebes (mit mehreren Kettfadensystemen) entstehen. Aus diesem Grund weist dieses Gewebe ebenfalls eine geringe Strukturdehnung auf. Wenn das Drehergewebe mit nahezu gestreckt liegenden Steherfäden gewebt wurde, besitzt das Gewebe ähnliche Eigenschaften wie eine unidirektionale Schicht. Somit können unidirektionale Lagen auch durch Drehergewebe substituiert werden.Alternatively, a textile layer can also be realized by a leno fabric, not shown here. Here, the high slip resistance is an advantage that arise due to the structure of a leno fabric (with multiple warp threads). For this reason, this fabric also has a low structural strain. When the leno weave is woven with nearly stretched ground threads, the weave has similar properties as a unidirectional layer. Thus, unidirectional layers can also be substituted by leno tissue.

In 7 ist ein aus Wirrfasern oder Hybridrovings 42 ausgebildetes Vlies 26 in einer schematischen Ansicht gezeigt. Der Grund für das Integrieren von extrem feinen, quasi-isotropen Wirrglasfaservliesen in den jeweiligen Schichtaufbau 17, 28, 30 liegt darin, dass eine Abzeichnung der Fasern an der Oberfläche zusätzlich reduziert wird und sich somit positiv auf die Oberflächenqualität auswirkt. Zudem wird durch das Vlies 26 beziehungsweise durch diese Vliesschicht verhindert, dass sich die Glasfasern beim Aufschmelzen der Matrix verschieben. Es fungiert also als eine Art Sperrschicht. Eine zusätzlich positive Auswirkung auf die Verarbeitbarkeit und die Oberfläche bringt eine Ausbildung der Vliese 26 ebenfalls aus Hybridrovings mit sich.In 7 is one of random fibers or hybrid rovings 42 trained fleece 26 shown in a schematic view. The reason for the integration of extremely fine, quasi-isotropic fiberglass fiber webs in the respective layer structure 17 . 28 . 30 lies in the fact that a marking of the fibers on the surface is additionally reduced and thus has a positive effect on the surface quality. In addition, by the fleece 26 or by this nonwoven layer prevents the glass fibers from shifting when the matrix melts. So it acts as a kind of barrier. An additional positive effect on the processability and the surface brings an education of the fleeces 26 also from hybrid rovings with him.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen des Beplankungsbauteils 10 anhand der 8 erläutert. Zunächst wird der Schichtaufbau 17 oder 28 oder 30 durch Heißpressen der einzelnen Schichten 18, 20, 22, 24, 26 zu einem Halbzeug 44 verpresst und gegebenenfalls davor oder danach konfektioniert.Hereinafter, a method for producing the planking component 10 based on 8th explained. First, the layer structure 17 or 28 or 30 by hot pressing of the individual layers 18 . 20 . 22 . 24 . 26 to a semi-finished product 44 pressed and, where appropriate, before or after confectioning.

Ein zuvor erwärmtes und konfektioniertes als Organoblech ausgebildetes Halbzeug 46 wird in ein Werkzeug in einer ersten Station 50 eingelegt und durch hier nicht dargestellte Vakuumsauger im Werkzeug 48 gehalten. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Halbzeug 46 um ein aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildetes Organoblech. Nachdem das Halbzeug 46 in das Werkzeug 48 eingelegt worden ist, wird dieses geschlossen und das Halbzeug 46 umgeformt. Daraufhin wird das umgeformte Halbzeug 46 mit Kunststoff umspritzt und dadurch das Innenteil 14 ausgebildet. Parallel dazu wird in einer zweiten Station 52 das Halbzeug 44 mit Hilfe eines Vakuumgreifers 54 eingelegt, umgeformt und temperiert, wodurch das Kunststoff-Außenbeplankungsteil 12 ausgebildet wird.A previously heated and ready-made semifinished product designed as an organic sheet 46 gets into a tool in a first station 50 inserted and not shown here by vacuum suction in the tool 48 held. In other words, it is the semi-finished product 46 around an organo-sheet made of a fiber-reinforced plastic. After the semifinished product 46 in the tool 48 has been inserted, this is closed and the semi-finished product 46 reshaped. Then the formed semi-finished product 46 molded with plastic and thereby the inner part 14 educated. Parallel to this will be in a second station 52 the semi-finished product 44 with the help of a vacuum gripper 54 inserted, reshaped and tempered, making the plastic Außenbeplankungsteil 12 is trained.

Innerhalb des Werkzeugs 54 befindet sich ein Werkzeugtemperierungsmodul 56, welches die thermoplastische Deckschicht 18 induktiv erwärmt und somit eine Class-A Oberfläche erzeugt. Das Nutzen der variothermen induktiven Werkzeugtemperierung stellt einen enormen Sprung hinsichtlich der Fertigung eines Faserverbundwerkstoffes mit Class-A Oberflächen dar. Durch kurzes Aufschmelzen der thermoplastischen Deckschicht 18 an einer induktiv erwärmten Werkzeugoberfläche entsteht eine glatte Deckschicht 18.Inside the tool 54 there is a mold tempering module 56 which is the thermoplastic topcoat 18 heated inductively and thus generates a Class-A surface. The benefit of variothermal inductive mold temperature control represents a huge leap forward in the production of a fiber composite with Class-A surfaces. By briefly melting the thermoplastic topcoat 18 on a inductively heated tool surface creates a smooth cover layer 18 ,

Mittels einer Wendeplatte 58 wird das aus dem mit Kunststoff umspritzten Halbzeug 46 ausgebildete Innenteil 14 der Station 52 zugewendet, wonach das Innenteil 14 und das Kunststoff-Außenbeplankungsteil 12 unter Ausbildung eines nicht dargestellten Hohlraums aneinander gefügt werden. Anschließend wird ein hier nicht näher bezeichneter Schaumstoff, aus welchem das Schaumstoffelement 16 ausgebildet wird, in den zwischen dem Innenteil 14 und dem Kunststoffaußenbeplankungsteil 12 ausgebildeten Hohlraum eingebracht, wobei das Innenteil 14 und das Kunststoffaußenbeplankungsteil 12 anschließend im Bereich des Hohlraums um einem vorgegebenen Weg voneinander weg bewegt werden.By means of a turning plate 58 this is made from the plastic-coated semi-finished product 46 trained inner part 14 the station 52 facing, after which the inner part 14 and the plastic Außenbeplankungsteil 12 be joined together to form a cavity, not shown. Subsequently, a foam unspecified here, from which the foam element 16 is formed in the between the inner part 14 and the plastic outer planking part 12 formed cavity formed, wherein the inner part 14 and the plastic outer planking part 12 then be moved away in the region of the cavity by a predetermined distance from each other.

Mit anderen Worten wird das Kunststoffaußenbeplankungsteil 12 und das Innenteil 14 nach der Befüllung mit dem Schaumstoff aufgezogen, was als sogenanntes „Atmen” bezeichnet wird. Durch das sogenannte Schaumspritzen mit „atmendem” Werkzeug kann eine erhebliche Dichtereduktion des Schaumstoffelements 16 erzielt werden. Das Aufschäumen erfolgt durch Werkzeugatmung circa drei Sekunden nach der volumetrischen Füllung des Hohlraums beziehungsweise der Kavität.In other words, the plastic outer planking part becomes 12 and the inner part 14 grown after filling with the foam, which is referred to as so-called "breathing". By the so-called foam spraying with "breathing" tool, a significant reduction in density of the foam element 16 be achieved. The foaming takes place by tool breathing about three seconds after the volumetric filling of the cavity or the cavity.

Im Gegensatz zum klassischen Niederdruckverfahren wird die Kavität beziehungsweise der Hohlraum zuerst volumetrisch vollständig gefüllt und es erfolgt eine Kavitätvergrößerung, die zum Druckabfall und zur Expansion der gasbeladenen Schmelze beziehungsweise des Schaumstoffs führt. Die Kavitätsvergrößerung kann durch eine präzise Öffnungsbewegung einer Schließeinheit einer Spritzgussmaschine oder durch entsprechend beweglich Kerne realisiert werden. In der Regel werden dafür Tauchkantenwerkzeuge eingesetzt, um einen Schmelzaustritt aus einer Trennebene zu vermeiden.In contrast to the classical low-pressure method, the cavity or the cavity is first completely filled volumetrically and there is a cavity enlargement, which leads to pressure drop and expansion of the gas-laden melt or the foam. The cavity enlargement can be realized by a precise opening movement of a closing unit of an injection molding machine or by correspondingly movable cores. As a rule, dipping edge tools are used for this purpose in order to avoid melt escape from a parting plane.

Die Expansion des Schaumstoffs erfolgt aufgrund der unidirektionalen Kavitätsvergrößerung nur in eine Richtung. Beim Schaumspritzen mit „atmendem” Werkzeug bilden sich unmittelbar nach der Werkzeugfüllung aufgrund der Erstarrung des Polymers an der kalten Werkzeugwand kompakte Deckschichten aus. Durch eine Verzögerung zwischen dem Einspritzen und dem „Atmen” kann die Dicke der kompakten Deckschichten des Integralschaums eingestellt werden, wobei eine längere Verzögerungszeit zu dickeren kompakten Deckschichten führt. Während dieser Verzögerungszeit wird die eingespritzte Schmelze beziehungsweise der eingespritzte Schaumstoff durch eine kurze Druckbeaufschlagung (Nachdruckphase) am Aufschäumen gehindert. Insgesamt bietet das Schaumspritzen kürzere Zykluszeiten, verringerte Bauteilgewichte und niedrigere Werkzeuginnendrücke.The expansion of the foam is due to the unidirectional cavity enlargement in one direction only. When foam spraying with " breathing "tool formed immediately after the tool filling due to the solidification of the polymer on the cold mold wall compact outer layers. Due to a delay between the injection and the "breathing", the thickness of the compact cover layers of the integral foam can be adjusted, with a longer delay time leading to thicker compact cover layers. During this delay time, the injected melt or the injected foam is prevented from foaming by a brief pressurization (holding pressure phase). Overall, foam spraying offers shorter cycle times, reduced component weights and lower cavity pressures.

Zusammengefasst ermöglicht das Beplankungsbauteil 10 beziehungsweise das Kunststoff-Außenbeplankungsteil 12 eine Reduktion des Gewichtes und der Kosten im Vergleich zu aus Aluminium oder aus Sheet Moulding Compound ausgebildeten Beplankungen. Zudem ergibt sich durch den geschäumten Sandwich-Aufbau eine optisch erheblich höhere Wertanmutung der Beplankungsbauteile 10 bei gleichzeitiger Kosten- und Gewichtsreduzierung.In summary, the planking component allows 10 or the plastic Außenbeplankungsteil 12 a reduction in weight and cost compared to skins made of aluminum or sheet molding compound. In addition, the foamed sandwich structure results in a visually considerably higher appearance of the paneling components 10 with simultaneous cost and weight reduction.

Hinzu kommt die Schaffung einer Class-A Oberfläche der Außenhaut des Beplankungsbauteils 10. Der entscheidende Vorteil bezüglich der Schaffung dieser Oberfläche ist, dass keine Nachbearbeitung der Oberfläche nach dem Produktionsprozess notwendig und eine sehr gute Lackierbarkeit in den Lackierstraßen für Metallkarossen gegeben ist. Hierfür ist unter anderem der Einsatz der induktiven, variothermen Werkzeugtemperierungstechnologie verantwortlich. Zusätzlich ist der Herstellungsprozess energetisch sehr effektiv und durch den Einsatz von induktiv erhitzten Platten im Werkzeug 53 auch besonders schnell. Das übliche mehrmalige Abschleifen von Matrixmaterial entfällt. Somit verkürzt sich die Zykluszeit zur Herstellung des Beplankungsbauteils 10 erheblich.Added to this is the creation of a Class-A surface of the outer skin of the planking component 10 , The decisive advantage with regard to the creation of this surface is that no reworking of the surface after the production process is necessary and a very good paintability in the painting lines for metal bodies is given. Among other things, the use of inductive, variothermic mold temperature control technology is responsible for this. In addition, the manufacturing process is energetically very effective and through the use of inductively heated plates in the tool 53 also very fast. The usual repeated grinding of matrix material is eliminated. Thus, the cycle time for producing the planking component is shortened 10 considerably.

Im Vergleich zu metallischen Werkstoffen ergeben sich hinsichtlich des Korrosionsverhaltens und der daraus resultierenden längeren Haltbarkeit enorme Vorteile, vor allem dahingehend dass kein zusätzlicher Korrosionsschutz notwendig ist. Ferner wird eine größere Designfreiheit bei den Bauteilen ermöglicht wird.Compared to metallic materials, there are enormous advantages with regard to the corrosion behavior and the resulting longer durability, especially in that no additional corrosion protection is necessary. Furthermore, a greater freedom of design of the components is made possible.

Ein weiterer positiver Aspekt der Faserverbundkunststoffe ist das geringere Gewicht im Vergleich zu Metallen, bei gleicher bis höherer Steifigkeit und vergleichbaren Bauraum. Die Folge ist unter anderem eine gesteigerte Energieeffizienz und eine daraus resultierende größere Reichweite der Kraftwagen, in welchen die gewichtsreduzierten Beplankungsbauteile 10 eingesetzt werden.Another positive aspect of fiber reinforced plastics is the lower weight compared to metals, with the same to higher rigidity and comparable installation space. The result is among other things an increased energy efficiency and a resulting greater range of vehicles, in which the weight-reduced planking components 10 be used.

Ferner weisen solche Beplankungsbauteile 10 aus faserverstärktem Kunststoff einen schwingungsreduzierten Aufbau bei einer höheren Steifigkeit und somit auch sehr gute Crasheigenschaften auf. Zudem weist das Beplankungsbauteil 10 eine verbesserte akustische und thermische Dämmeigenschaft im Gegensatz zu Konstruktionen aus Metall auf. Im Zuge einer Elektrifizierung von Kraftwagen ist dies ein besonders wichtiger Faktor, da so der Energieverbrauch für beispielsweise eine Innenraumklimatisierung erheblich reduziert werden kann.Furthermore, such planking components 10 made of fiber-reinforced plastic a vibration-reduced construction with a higher rigidity and thus also very good crash properties. In addition, the planking component 10 an improved acoustic and thermal insulation property in contrast to metal structures. In the course of electrification of motor vehicles, this is a particularly important factor, since so the energy consumption for example, an interior air conditioning can be significantly reduced.

Hinzu kommt die Reduzierung der Herstellkosten. Begründet ist dies durch den Einsatz von Thermoplasten und einer endkonturnahen Formgebung, wodurch entsprechende Werkzeugkosten minimiert werden können. Anzumerken ist die zunehmende Wirtschaftlichkeit von Faserverbundwerkstoffen durch die zukünftig sinkende Stückzahl von einzelnen Kraftwagenvarianten aufgrund der stetig wachsenden Modellvielfalt.Added to this is the reduction in manufacturing costs. This is due to the use of thermoplastics and a close-to-net shaping, whereby appropriate tooling costs can be minimized. It should be noted that the increasing cost-effectiveness of fiber composites due to the future decline in the number of individual vehicle variants due to the steadily growing variety of models.

Vorteile im Vergleich zu duroplastischen Beplankungen (beispielsweise aus Sheet Modelling Compound) sind eine nahezu unbegrenzte Lagerbarkeit der thermoplastischen Matrix bei Raumtemperatur, keine Notwendigkeit von Lösungsmitteln bei der Bauteilherstellung, wobei Thermoplaste als Granulat verfügbar sind und die Zykluszeiten durch wesentlich kürzere Aushärtungszeiten reduziert werden können. Ferner weisen Thermoplasten eine geringere Schwindung auf, was sich positiv auf die zu erzielende Oberfläche auswirkt. Schließlich weisen Thermoplaste eine erhöhte Medienbeständigkeit und eine höhere Schlagzähigkeit auf.Advantages compared to thermosetting planking (eg from Sheet Modeling Compound) are virtually unlimited shelf life of the thermoplastic matrix at room temperature, no need for solvent in component manufacturing, with thermoplastics available as granules and cycle times can be reduced by significantly shorter curing times. Furthermore, thermoplastics have a lower shrinkage, which has a positive effect on the surface to be achieved. Finally, thermoplastics have increased media resistance and higher impact strength.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 20220552 U1 [0002] DE 20220552 U1 [0002]
  • DE 102010020308 A1 [0003] DE 102010020308 A1 [0003]
  • DE 102007024163 A1 [0004] DE 102007024163 A1 [0004]

Claims (10)

Beplankungsbauteil (10) für einen Kraftwagen, mit einem Kunststoff-Außenbeplankungsteil (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Außenbeplankungsteil (12) eine Mehrzahl von faserverstärkten Kunststoffschichten (20, 22) mit jeweils unidirektional ausgerichteten Fasern und eine Deckschicht (18) aus einem Thermoplast umfasst.Planking component ( 10 ) for a motor vehicle, with a plastic Außenbeplankungsteil ( 12 ), characterized in that the plastic Außenbeplankungsteil ( 12 ) a plurality of fiber reinforced plastic layers ( 20 . 22 ) each having unidirectionally oriented fibers and a cover layer ( 18 ) comprises a thermoplastic. Beplankungsbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beplankungsbauteil (10) ein aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildetes Innenteil (14) und ein Schaumstoffelement (16) umfasst, welches zwischen dem Kunststoff-Außenbeplankungsteil (12) und dem Innenteil (14) angeordnet ist.Planking component ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the planking component ( 10 ) formed of a fiber-reinforced plastic inner part ( 14 ) and a foam element ( 16 ), which between the plastic Außenbeplankungsteil ( 12 ) and the inner part ( 14 ) is arranged. Beplankungsbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (18) eine Außenlage aufweist, welche UV-beständig, KTL-tauglich, wasserabweisend und/oder lackierbar, insbesondere ESTA-tauglich ist, und eine Innenlage aufweist, welche mit der unterhalb der Deckschicht (18) angeordneten Kunststoffschicht (20) verbunden ist.Planking component according to claim 1 or 2, characterized in that the cover layer ( 18 ) has an outer layer, which is UV-resistant, KTL-suitable, water-repellent and / or paintable, in particular ESTA-compatible, and has an inner layer, which with the below the outer layer ( 18 ) arranged plastic layer ( 20 ) connected is. Beplankungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (18) Mineral- und/oder Nano- und Mikrofüllstoffe aufweist.Planking component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer ( 18 ) Has mineral and / or nano and microfillers. Beplankungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (18) aus Polyamid, Polypropylen oder Polyphthalamid ausgebildet ist.Planking component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer ( 18 ) is made of polyamide, polypropylene or polyphthalamide. Beplankungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Außenbeplankungsteil (12) eine mit Wirrfasern (42) verstärkte Kunststoffschicht (26) aufweist.Planking component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic Außenbeplankungsteil ( 12 ) one with random fibers ( 42 ) reinforced plastic layer ( 26 ) having. Beplankungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern und Wirrfasern (42) des Kunststoff-Außenbeplankungsteils (12) in einer aus einem Thermoplast ausgebildeten Matrix eingebettet sind.Planking component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers and random fibers ( 42 ) of the plastic Außenbeplankungsteils ( 12 ) are embedded in a matrix formed of a thermoplastic. Beplankungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit unidirektional ausgerichteten Fasern verstärkte Kunststoffschicht (20, 22) aus einem Gewebe (32) hergestellt ist, welches Kettfäden (34) aus Glasfasersträngen oder aus Hybridsträngen und beim Herstellen der Kunststoffschicht (20, 22) aufgeschmolzene Schussfäden (36) aus thermoplastischen Multifilamenten aufweist.Planking component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the unidirectionally oriented fibers reinforced plastic layer ( 20 . 22 ) from a tissue ( 32 ), which warp threads ( 34 ) of glass fiber strands or hybrid strands and in the manufacture of the plastic layer ( 20 . 22 ) melted weft threads ( 36 ) of thermoplastic multifilaments. Beplankungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Außenbeplankungsteil (12) durch Heißpressen der einzelnen Schichten (18, 20, 22, 24, 26) zu einem Halbzeug (44) und anschließendem Umformen des Halbzeugs (44) hergestellt ist.Planking component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic Außenbeplankungsteil ( 12 ) by hot pressing the individual layers ( 18 . 20 . 22 . 24 . 26 ) to a semi-finished product ( 44 ) and subsequent forming of the semifinished product ( 44 ) is made. Verfahren zum Herstellen eines Beplankungsbauteils (10) für einen Kraftwagen, mit den Schritten: – Umformen eines ersten aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Halbzeugs (46) und Umspritzen mit Kunststoff zu einem Innenteil (14); – Umformen eines zweiten aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Halbzeugs (44) zu einem Kunststoff-Außenbeplankungsteil (12); – induktives Erwärmen einer aus einem Thermoplast ausgebildeten Deckschicht (18) des Kunststoff-Außenbeplankungsteils (12); – Aneinanderfügen des Innenteils (14) und des Kunststoff-Außenbeplankungsteils (12); – Einbringen eines Schaumstoffs in einen zwischen dem Innenteil (14) und dem Kunststoff-Außenbeplankungsteil (12) ausgebildeten Hohlraum, wobei das Innenteil (14) und das Kunststoff-Außenbeplankungsteil (12) anschließend im Bereich des Hohlraums um einen vorgegebenen Weg voneinander weg bewegt werden.Method for producing a planking component ( 10 ) for a motor vehicle, comprising the steps of: - forming a first semi-finished product formed of a fiber-reinforced plastic ( 46 ) and molding with plastic to an inner part ( 14 ); Forming a second semifinished product formed of a fiber-reinforced plastic ( 44 ) to a plastic Außenbeplankungsteil ( 12 ); Inductive heating of a cover layer formed from a thermoplastic ( 18 ) of the plastic Außenbeplankungsteils ( 12 ); - Joining the inner part ( 14 ) and the plastic Außenbeplankungsteils ( 12 ); - introducing a foam into one between the inner part ( 14 ) and the plastic Außenbeplankungsteil ( 12 ) formed cavity, wherein the inner part ( 14 ) and the plastic Außenbeplankungsteil ( 12 ) are then moved away in the region of the cavity by a predetermined distance from each other.
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