DE102012220782A1

DE102012220782A1 - Faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung und Verfahren zum Herstellen einer derartigen faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung

Info

Publication number: DE102012220782A1
Application number: DE102012220782.1A
Authority: DE
Inventors: Andrea Bauersachs; Ulf Hartmann
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2014-06-05
Also published as: CN104781071B; US20150283739A1; CN104781071A; WO2014076109A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung sowie eine faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung mit: einem faserverstärkten Thermoplastbauteil, welches eine erste und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist, wenigstens einem Zusatzelement aus einem thermoplastischen Kunststoff, welches auf der ersten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils angeordnet ist, und wenigstens einem Prüfelement aus einem thermoplastischen Kunststoff, welches auf der ersten oder zweiten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils sichtbar angeordnet und ausgebildet ist zur Prüfung der Verbindung des Zusatzelements mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil.

Description

Die Erfindung betrifft eine faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung, wie beispielsweise ein Organoblechbauteil, und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung.
Eine faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung, wie beispielsweise eine Organoblechbauteilanordnung, besteht aus einem thermoplastischen Faser-Kunststoff-Verbund.
Faserverstärkte Thermoplaste (FVT) sind Verbundmaterialien, welche aus Verstärkungsfasern zur Lastaufnahme und einem Matrixwerkstoff bestehen zur Gewährleistung der Faserorientierung und der Formstabilität. Als Faserwerkstoffe können dabei beispielsweise Glasfaser, Aramidfaser, Kohlenstofffaser usw., sowie Fasern auf Naturbasis, wie beispielsweise Sisal, Kokos, Hanf, Flachs usw. eingesetzt werden. Hierbei wird zwischen kurzen, langen und endlosen Verstärkungsfasern unterschieden, wobei Kurzfasern und Langfasern meist direkt mit Thermoplastgranulat verspritzt oder extrudiert werden. Endlose Verstärkungsfasern werden wiederum im Allgemeinen als Faserstränge, sog. Rovings, Gestricke, Gewebe oder Geflechte verarbeitet. Als Matrixwerkstoff wird ein thermoplastischer Kunststoff verwendet.
Zur Fertigung von endlos faserverstärkten Thermoplastbauteilen in Profilform können beispielsweise die Wickeltechnik, das Pultrusionsverfahren oder die Intervall-Heißpresstechnik eingesetzt werden. Flächige Bauteile werden heute im Thermoform-Verfahren mit zusätzlichem Hinterspritzen oder Fließpressen hergestellt (z. B. Spritzform-Prozess). Dazu werden in der Regel Halbzeuge verwendet, die in Form von teilweise oder vollständig vorkonsolidierten Platten angeboten und als Organobleche oder thermoplastische Prepegs bezeichnet werden. Auch textile Gebilde aus Hybridgarn, bei dem neben der Verstärkungsfaser auch die Matrix in Faserform vorliegt, können als Halbzeug eingesetzt werden.
In dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2006 019 341 U1 ist ein Organoblechstrukturbauteil mit einem strukturversteifenden Kunststoffeinleger beschrieben. Der Kunststoffeinleger ist dort mit einem thermoplastischen Material derart hinterspritzt oder derart zumindest teilweise umspritzt, dass der Kunststoffeinleger und das thermoplastische Material eine stoffschlüssige Verbindung miteinander bilden.
Bei Organoblechstrukturen als einem Beispiel für eine faserverstärktes Thermoplastbauteilanordnung erfolgt bisher eine zerstörende Prüfung zum Bestimmen der Festigkeit einer Verbindung zwischen dem übrigen Organoblech und einem Zusatzelement, wie beispielsweise einer Rippe, das an dem Organoblech ausgebildet ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine qualitativ verbesserte faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung anzugeben, sowie ein Verfahren zu schaffen, durch welches die Qualität der Thermoplastbauteilanordnung sicherzustellen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein faserverstärktes Thermoplastbauteilanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 16 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

– Eine faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung mit, einem faserverstärkten Thermoplastbauteil, welches eine erste und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist, wenigstens einem Zusatzelement aus einem thermoplastischen Kunststoff, welches auf der ersten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils angeordnet ist, und wenigstens einem Prüfelement aus einem thermoplastischen Kunststoff, welches auf der ersten oder zweiten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils sichtbar angeordnet und ausgebildet ist zur Prüfung der Verbindung des Zusatzelements mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil.
– Ein Verfahren zum Herstellen einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung, mit den Schritten: Bereitstellen eines faserverstärkten Thermoplastbauteils, welches eine erste und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist; Ausbilden wenigstens eines Zusatzelements, auf der ersten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils aus einem thermoplastischen Kunststoff; und Ausbilden wenigstens eines Prüfelements, auf der ersten oder zweiten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils aus einem thermoplastischen Kunststoff, wobei das wenigstens eine Prüfelement sichtbar an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil angeordnet und ausgebildet ist zur Prüfung der Verbindung des Zusatzelements mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil.

Das an der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung sichtbar ausgebildete Prüfelement hat den Vorteil, dass es eine zerstörungsfreie Prüfung der Verbindung des Zusatzelements mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil der Thermoplastbauteilanordnung erlaubt, da aus dem Grad der Ausbildung des Prüfelements und/oder aus der Färbung des Prüfelements, bei Verwendung von verschiedenfarbigen thermoplastischen Kunststoffen, auf die Verbindung von Zusatzelement und Organoblechbauteil geschlossen werden kann. Der Grad der Ausbildung des Prüfelements, z. B. ein vollständig ausgebildetes Prüfelement oder ein lediglich teilweise ausgebildetes Prüfelement, lässt sich sehr einfach und zerstörungsfrei durch eine Sichtprüfung oder mittels einer Kamera feststellen. Gleiches gilt für die Farbe oder Farbdurchmischung des Prüfelements. Hierdurch ist eine zerstörende Prüfung nicht notwendig, wie beispielsweise ein Zugversuch oder ein Schnittbild. Stattdessen kann gemäß der Erfindung beispielsweise eine einfache, zerstörungsfreie Qualitätsprüfung für die Serienfertigung von faserverstärkten, insbesondere endlosfaserverstärkten, Thermoplastbauteilanordnungen bereitgestellt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine Prüfelement und/oder das wenigstens eine Zusatzelement an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil beispielsweise mittels Spritzgießen oder durch Fließpressen ausgebildet. Das Fließpressen wie das Spritzgießen erlaubt eine sehr einfach Herstellung des Prüfelements bzw. Zusatzelements aus einem thermoplastischen Kunststoff.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Prüfelement als Schmelzeinsel ausgebildet. Eine derartige Schmelzeinsel ist besonders einfach in ein Bauteil zu integrieren und zu überprüfen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine Prüfelement als ein zusätzlicher Abschnitt an dem wenigstens einen Zusatzelement angeordnet. Dadurch kann das Prüfelement mit dem Zusatzelement direkt kombiniert werden.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird zum Ausbilden des wenigstens einen Prüfelements, des wenigstens einen Zusatzelements und/oder des Thermoplastbauteils jeweils ein thermoplastischer Kunststoff mit einer anderen Farbe eingesetzt. Dadurch kann beispielsweise anhand der Farbänderung oder des Farbverlaufs des thermoplastischen Kunststoffs für das Prüfelement festgestellt werden, ob sich der thermoplastische Kunststoff des Thermoplastbauteils, welcher eine andere Farbe aufweist als der für das Prüfelement, sich mit dem Kunststoff des Prüfelements geeignet vermischt hat oder nicht. Ist keine Vermischung des Kunststoffs des Thermoplastbauteils und des Prüfelements sichtbar, so kann daraus geschlossen werden, dass das Thermoplastbauteil nicht geeignet temperiert war und daher die Festigkeit der Verbindung von Zusatzelement und Thermoplastbauteil ungenügend ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Prüfelement als Funktionselement ausgebildet, wobei das Funktionselement z. B. eine Rippe, eine Halterung, eine Führung, eine Verstärkung, eine Versteifung und/oder ein Clip ist. Dadurch kann das Prüfelement neben einer Überprüfbarkeit der Verbindung eines Zusatzelements mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil zusätzlich eine Funktion übernehmen, indem das Prüfelement gleichzeitig als Funktionselement fungiert, insbesondere als eine Rippe, eine Halterung, eine Führung und/oder ein Clip usw..
Das Prüfelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung an der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung zur optischen Auswertung des Prüfelements mittels wenigstens einer Kamera für eine Kamera sichtbar angeordnet. Die Bilder der Kamera können dabei beispielsweise von einem Benutzer oder automatisch mittels eines Computers ausgewertet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Prüfelement an der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung zur Auswertung des Prüfelements mittels Sichtprüfung für das Auge eines Benutzers sichtbar angeordnet ist. Eine Sichtprüfung durch einen Benutzer stellt eine besonders einfache und zuverlässige Möglichkeit dar, um das Prüfelement auszuwerten und damit auf die Verbindung von Zusatzelement und faserverstärktem Thermoplastbauteil zu schließen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform sind mehrere Prüfelemente am faserverstärkten Thermoplastbauteil vorgesehen, die definierte Fließwege haben. Dadurch kann beispielsweise festgestellt werden, ob die Verbindung zwischen dem Zusatzelement und dem faserverstärkten Thermoplastbauteil, nicht nur in einem Bereich, sondern z. B. über den gesamten Teil des Zusatzelements in Ordnung ist oder nicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Zusatzelement z. B. eine Rippe, eine Halterung, eine Führung, eine Verstärkung, eine Versteifung und/oder ein Clip. Die Erfindung ist aber auf die genannten Beispiele nicht beschränkt. In das Zusatzelement können des Weiteren weitere Strukturen z. B. Profile eingearbeitete sein oder das Zusatzelement an diesen Strukturen angespritzt oder durch das Zusatzelement umspritzt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung eine Faseranordnung aus Glasfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Sisal, Hanf, Kokosfasern, Baumwollfasern und/oder Flachs usw. Die Faseranordnung kann hierbei wenigstens ein Gewebe, einen Faserstrang, ein sog. Roving, ein Gestrick, ein Geflecht, ein Gelege, eine Matte und/oder eine Vlies bilden. Neben angeführten Fasern auf Naturbasis können ebenso weitere Fasern auf Naturbasis eingesetzt werden. Ebenso ist die Erfindung auch nicht auf Glasfasern, Aramidfasern und Kohlenstoffasern beschränkt. Bei den Fasern können dabei kurze, lange und/oder Enlosfasern eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung als faserverstärktes Thermoplastbauteil ein Organoblech oder ein vorkonsolidiertes Twintex^®-Blech auf. Ein Organoblech und ein Twintex^®-Blech haben den Vorteil, dass die Verstärkungsfasern bereits vollständig imprägniert und konsolidiert sind und darum nur noch eine kurze Verarbeitungszeit und ein relativ geringer Druck zum Umformen erforderlich ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das faserverstärkte Thermoplastbauteil vor, während und/oder im Anschluss an den Schritt des Ausbildens wenigstens eines Zusatzelements und/oder wenigstens eines Prüfelements an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil umgeformt. Das Umformen des faserverstärkten Thermoplastbauteils gemeinsam mit dem Ausbilden des Prüfelements und des Zusatzelements hat den Vorteil, dass die Herstellungszeiten verkürzt und Herstellungskosten reduziert werden können, da alles in einem Arbeitsschritt durchgeführt wird und nur eine Form notwendig ist.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 eine Schnittansicht einer Form mit einem darin aufgenommenen faserverstärkten Thermoplastbauteil vor dem Einspritzen von Kunststoff;
2 eine Schnittansicht der Form und des darin aufgenommenen faserverstärkten Thermoplastbauteils nach dem Einspritzen von Kunststoff;
3 eine Schnittansicht einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung, bei welcher ein Prüfelement lediglich teilweise ausgebildet ist;
4 eine Schnittansicht einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung, bei welcher ein Prüfelement vollständig ausgebildet ist;
5 eine Perspektivansicht einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung, bei welcher Prüfelemente nicht ausgebildet werden konnten;
6 eine Perspektivansicht einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung, bei welcher Prüfelemente vollständig ausgebildet werden konnten;
7 eine Schnittansicht durch eine Form und eines darin aufgenommenen faserverstärkten Thermoplastbauteils nach dem Einspritzen von Kunststoff;
8 eine Perspektivansicht der fertigen Thermoplastbauteilanordnung gemäß 7; und
9 eine Draufsicht auf die Thermoplastbauteilanordnung gemäß 8.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Die 1 und 2 zeigen jeweils in einer Schnittansicht eine Form 2 mit einem darin eingelegten faserverstärkten Thermoplastbauteil 11 zum Herstellen einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 mit wenigstens einem Zusatzelement 8 und wenigstens einem Prüfelement 7. In 1 ist dabei das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11, beispielsweise ein faserverstärktes Halbzeug, in die Form 2 eingelegt, um anschließend daran ein Zusatzelement 8 und z. B. zwei Prüfelemente anzuspritzen. 2 zeigt die Form 2 gemäß 1, im Anschluss an das Anspritzen des Zusatzelements 8 und der beiden Prüfelemente 7 an das faserverstärkte Thermoplastbauteil. Die fertige Thermoplastbauteilanordnung 1, wie sie in 2 gezeigt ist, umfasst dabei das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 mit dem daran angespritzten Zusatzelement 8 und den beiden angespritzten Prüfelementen 7.
Bei der Herstellung einer Bauteilanordnung aus einem faserverstärkten Thermoplastbauteil, wie einem Organoblech, ist es für eine qualitativ hochwertige Anbindung erforderlich, Rippen oder sonstige Zusatzelemente 8 bei einer ausreichend hohen Temperatur anzupressen oder anzuspritzen. Ist die Temperatur des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 dagegen nicht ausreichend hoch oder ist dieses nicht geeignet temperiert, so kann dieses zu einem deutlichen Festigkeitsabfall in der Verbindung der Zusatzelemente 8, wie z. B. Rippen, mit dem Thermoplastbauteil 11 der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 führen.
Das Prüfen, ob das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 ausreichend temperiert oder geeignet hoch erwärmt wurde und ob die daraus resultierende Festigkeit der Verbindung der Rippen oder anderer Zusatzelemente 8 mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil 11 ausreichend ist, erfolgt bisher durch eine zerstörende Prüfung. Eine derartige zerstörende Prüfung ist beispielsweise ein Zugversuch oder ein Schliffbild zur Überprüfung von Bindenähten. Eine Computertomographie(CT)-Analyse ist wiederum bei großen Bauteilen, wie beispielsweise Sitzwannen, nur an Segmenten davon möglich.
Gemäß der Erfindung wird daher ein faserverstärktes Thermoplastbauteil 11 mit wenigstens einem zusätzlichen Prüfelement 7 ausgebildet, welches ein zerstörungsfreies Prüfen der Verbindung des Zusatzelements 8 mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil 11 erlaubt.
Wie in dem Ausführungsbeispiel in 1 und 2 gezeigt ist, wird das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 beispielsweise mit wenigstens einem Zusatzelement 8, wie z. B. einer Rippe, ausgebildet. Um anschließend festzustellen, ob das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 bei der Herstellung ausreichend temperiert wurde oder geeignet hoch erwärmt wurde und die Rippe als Zusatzelement 8 dem entsprechend ausreichend an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil 11 stoffschlüssig angebunden ist, wird wenigstens ein Prüfelement 7, oder wie in 1 du 2 gezeigt zwei Prüfelemente 7, an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil 11 ausgebildet. Die Prüfelemente 7 werden dabei vorzugsweise so angeordnet, dass der eingespritzte oder aufgespritzte thermoplastische Kunststoff 12 einen mindestens gleichgroßen oder größeren Fließweg zu dem jeweiligen Prüfelement 7 zurücklegen muss, wie zum Zusatzelement.
Die in den 1 und 2 gezeigte Form ist beispielsweise eine Spritzgussform 2 mit einer ersten und einer zweiten Formhälfte 3, 4 zum Einspritzen eines thermoplastischen Kunststoffs 12. Eine Formhälfte 3 weist dabei einen Hohlraum 9 zur Ausbildung des Zusatzelements 8 und die andere Formhälfte 4 zwei Hohlräume 9 zur Ausbildung der beiden Prüfelemente 7 an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil 11 auf. Der Hohlraum 9 für das Zusatzelement 8 sowie die beiden Hohlräume 9 für die beiden Prüfelemente 7 weisen vorzugsweise eine definierte Form auf, um das Zusatzelement 8 und die beiden Prüfelemente 7 mit einer vorbestimmten oder definierten Form auszubilden.
Das Prüfelement 7 kann hierbei als Schmelzeinsel ohne eine weitere Funktion ausgebildet werden oder als Funktionselement mit einer zusätzlich Funktion, beispielsweise als Rippe, Verstärkung, Versteifung, Clip, Führung, z. B. Kabelführung, und/oder Halterung usw.. Die Erfindung ist auf die genannten Beispiele für Prüfelemente 7 nicht beschränkt.
Das jeweilige Prüfelement 7 dient zur Prüfung der Verbindung des Zusatzelements 8 mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil 11 der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1. Die Prüfung erfolgt dabei darauf basierend, ob das Prüfelement 7 beispielsweise mit seiner vorbestimmten oder definierten Form vollständig oder nur teilweise oder gar nicht an der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 ausgebildet worden ist. Daraus kann beispielsweise auf die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Zusatzelement 8 und dem faserverstärkten Thermoplastbauteil 11 der Thermoplastbauteilanordnung 1 geschlossen werden, wie im Folgenden anhand der 3–6 noch näher erläutert wird.
Das Halbzeug oder vorgeformte Bauteil wird auf Verarbeitungstemperatur der Kunststoffmatrix aufgeheizt und ins Werkzeug eingelegt. Bei dünnwandigen Bauteilen ist auch eine Aufheizung im Werkzeug möglich. Das Werkzeug wird dann geschlossen und das plastifizierte Zusatzmaterial eingespritzt. Die Kavität des Zusatzelementes wird gefüllt und dann muss das Material noch weiter ins Prüfelement fließen. Dies gelingt nur, wenn die Temperatur des Organoblechs noch oberhalb der Kristallisationsgrenze liegt.
Wie in dem Ausführungsbeispiel in 1 und 2 gezeigt ist, wird das in der Spritzgussform 2 aufgenommene faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 auf eine geeignete Verarbeitungstemperatur erwärmt oder geeignet temperiert, bei welcher ein ebenfalls geeignet erwärmter flüssiger thermoplastischer Kunststoff 12 in die Form 2 eingespritzt wird.
Der eingespritzte thermoplastische Kunststoff 12 ist dabei beispielsweise derselbe wie der thermoplastische Kunststoff der Kunststoffmatrix des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 und kann hierbei dieselbe Farbe aufweisen wie der Kunststoff der Kunststoffmatrix des Thermoplastbauteils 11 oder eine andere Farbe. Alternativ kann auch ein anderer thermoplastischer Kunststoff eingespritzt werden, welcher mit dem thermoplastischen Kunststoff der Kunststoffmatrix 5 des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 verbindbar ist und z. B. die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche Verarbeitungstemperatur aufweist.
Der thermoplastische Kunststoff 12 wird durch wenigstens eine Zuführung in der Form 2 in den Hohlraum 9 für das Zusatzelement 8 eingespritzt, wie in 1 und 2 gezeigt ist. Aufgrund der Temperierung des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 wird dessen Kunststoffmatrix 5 flüssig und der eingespritzte thermoplastische Kunststoff 12 dringt durch die Fasernanordnung 6 des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 hindurch und füllt den auf der anderen Seite liegenden Hohlraum 9 der Form für das jeweilige Prüfelement 7. Bei einer ausreichenden oder geeigneten Temperierung des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 in der Form 2 und eines geeignet temperierten eingespritzten thermoplastischen Kunststoffs 12 kann der Hohlraum 9 in der Form 2 für das jeweilige Prüfelement 7 vollständig mittels thermoplastischen Kunststoffs aufgefüllt werden.
Wird das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 dagegen nicht ausreichend temperiert und/oder der eingespritzte thermoplastische Kunststoff 12 nicht geeignet erwärmt oder temperiert, so kann der eingespritzte thermoplastische Kunststoff 12 nicht oder nur teilweise durch die Faseranordnung 6 des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 hindurchtreten und dem entsprechend den Hohlraum 9 für das Prüfelement 7 nicht oder nur nicht ausreichend füllen. Die Folge ist, dass die faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung 1 kein oder nur ein unvollständig ausgebildetes Prüfelement 7 aufweist. Daraus kann geschlossen werden, vorausgesetzt, dass der eingespritzte thermoplastische Kunststoff 12 eine geeignete Verarbeitungstemperatur bei der Verarbeitung aufgewiesen hat, dass das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 nicht ausreichend oder nicht geeignet temperiert wurde. Dem entsprechend ist die Festigkeit der Verbindung des Zusatzelements 8 und des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 nicht optimal oder nicht ausreichend.
Im Falle, dass der thermoplastische Kunststoff des Prüfelements 7 außerdem eine andere Farbe als die Kunststoffmatrix 5 des Thermoplastbauteils 11 aufweist, kann ebenfalls bestimmt werden, ob die Verbindung zwischen dem Zusatzelement 8 und dem Thermoplastbauteil 11 in Ordnung oder ausreichend fest ist oder nicht. Ist das Thermoplastbauteil 11 geeignet temperiert, so vermischt sich der Kunststoff der Kunststoffmatrix 5 mit dem Kunststoff des Prüfelements 7. Das fertige Prüfelement 7 weist daher einen anderen Farbton und/oder einen anderen Farbverlauf auf als der ursprünglich hierfür eingespritzte thermoplastische Kunststoff aufgrund der Vermischung der beiden verschiedenfarbigen Kunststoffe des Prüfelements 7 und der Kunststoffmatrix 5. Ist das Thermoplastbauteil 11 dagegen nicht geeignet oder nicht ausreichend temperiert, so schmilzt beispielsweise die Kunststoffmatrix 5 des Thermoplastbauteils 11 nicht oder nur ungenügend auf, um sich mit dem Kunststoff des Prüfelements 7 zu mischen, so dass das Prüfelement 7 im Wesentlichen die Farbe seines eingespritzten thermoplastischen Kunststoffs aufweist. Daraus kann wiederum geschlossen werden, dass z. B. die Festigkeit des Zusatzelements 8 und des Thermoplastbauteils 11 ungenügend ist. Zum Bestimmen der Farbe des Prüfelements 7 kann beispielsweise eine optische Auswerteeinrichtung, wie z. B. wenigstens ein Sensor zur Farbbestimmung und/oder wenigstens eine Kamera, oder das menschliche Auge eingesetzt werden.
Außerdem kann auch zur Prüfung der Ausbildung des Prüfelements 7, die Geometrie des Prüfelements 7 usw., beispielsweise mittels einer Kamera oder einer anderen geeigneten Einrichtung zum Bestimmen der Geometrie des Prüfelements, bestimmt und mit einer Soll-Geometrie verglichen werden, um zu bestimmen, ob das Prüfelement 7 unvollständig oder vollständig ausgebildet wurde.
Ebenso kann das Prüfelement 7, wenn es vollständig ausgebildet ist, selbständig oder automatisch eine Auslöseeinrichtung (nicht dargestellt) betätigen, wie beispielsweise einen Schalter betätigen, eine Lichtschranke unterbrechen usw.. Diese Auslöseeinrichtung kann dabei beispielsweise zur Freigabe eines Folgeprozesses eingesetzt werden, wie z. B. dem nachträglichen Einschweißen von Buchsen oder einem anderen Folgeprozess. Wird die Auslöseeinrichtung durch das vollständig ausgebildete Prüfelement 7 betätigt, so wird ein Folgeprozess eingeleitet. Ist das Prüfelement 7 dagegen nicht vollständig ausgebildet, so kann es die Auslöseeinrichtung nicht betätigen, d. h. beispielsweise den Schalter nicht betätigen oder die Lichtschranke nicht unterbrechen, und dem entsprechend erfolgt auch keine Freigabe des Folgeprozesses.
Wie in dem Ausführungsbeispiel in 1 und 2 gezeigt ist, ist das jeweilige Prüfelement 7 auf der dem Zusatzelement 8 gegenüberliegenden Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 angeordnet. Das Prüfelement 7 kann dabei mit dem Zusatzelement 8 zumindest teilweise oder vollständig überlappend angeordnet sein, wie in 1 und 2 gezeigt ist, oder zu diesem versetzt angeordnet sein, ohne eine Überlappung mit diesem, wie mit einer gepunkteten Linie in 1 angedeutet ist. Das Prüfelement 7 kann nicht nur auf der dem Zusatzelement 8 gegenüberliegenden Seite des Thermoplastbauteils 11 angeordnet werden sondern auch auf derselben Seite des Thermoplastbauteils 11 wie das Zusatzelement 8, wie in nachfolgenden 3 und 4 gezeigt ist. Im Falle von mehreren Prüfelementen 7 können diese auf derselben Seite des Thermoplastbauteils 11 wie das Zusatzelement 8 angeordnet sein und/oder auf der gegenüberliegenden Seite des Thermoplastbauteils 11.
Des Weiteren sind Prüfelemente 7 vorzugsweise in einem Fließweg des eingespritzten thermoplastischen Kunststoffs 12 angeordnet. Der thermoplastische Kunststoff 12 fließt dabei von der Zuführung 13 in den Hohlraum 9 für das Zusatzelement 8 auf der einen Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 und durch die Faseranordnung 6 des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 in die Hohlräume 9 für die Prüfelemente 7. Die Prüfelemente 7 sind dabei auf der dem Zusatzelement 8 gegenüberliegenden Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 bzw. der Thermoplastbauteilanordnung 1 angeordnet. Der Fließweg ist dabei in 1 und 2 beispielhaft und rein schematisch mit Pfeilen angedeutet.
Statt Spritzgießen kann das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 beispielsweise auch durch Fließpressen mit wenigstens einem Prüfelement 7 versehen werden, zur Ausbildung einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Erfindung ist jedoch auf Spritzgießen und Fließpressen nicht beschränkt.
Ein faserverstärktes Thermoplastbauteil 11 weist, wie zuvor beschrieben, Verstärkungsfasern auf, die mit einer thermoplastischen Kunststoffmatrix 5 versehen sind. Die Verstärkungsfasern können dabei in der thermoplastischen Kunststoffmatrix 5 z. B. eingebettet und/oder mit dieser durchtränkt sein. Die Fasern können, wie zuvor beschrieben, beispielsweise eine Faseranordnung 6 in Form wenigstens eines Gewebe, eines Faserstrangs, eines sog. Roving, eines Gestrickes, eines Geflechts, eines Geleges, einer Matte und/oder eines Vlies bilden. Die Gelege können dabei Multiaxialgelege oder unidirektionale Gelege sein usw.. Des Weiteren können die Fasern kurze, lange und/oder Endlosfasern sein.
Des Weiteren kann das faserverstärkte Thermoplastbauteil auch beispielsweise aus Twintex^® sein. Dabei werden Verstärkungsfasern, wie beispielsweise Glasfasern, mit thermoplastischen Kunststofffasern, z. B. aus Polypropylen zu Rovings verarbeitet, diese verwoben und anschließend erwärmt und unter Druck zu einem Halbzeug geformt.
Der Faserwerkstoff kann beispielsweise Glasfaser, Aramidfaser, Kohlenstofffaser, Sisal, Hanf, Kokosfaser, Baumwollfaser und/oder Flachs usw. sein. Die Erfindung ist auf die genannten Faserwerkstoffe und die genannten Faserverarbeitungsformen, wie ein Gewebe, Vlies, Gestrick usw., nicht beschränkt.
Das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 kann dabei als flächiges Halbzeug, wie in 1 gezeigt, oder als geformtes Strukturbauteil (nicht dargestellt) mit dem wenigstens einem Zusatzelement 8 und mit wenigstens einem Prüfelement 7 versehen werden, zur Ausbildung einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 gemäß der Erfindung.
Das in 1 und 2 gezeigte zu umspritzende faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 kann dabei beispielsweise in einem Arbeitsgang in der Spritzgussform 2 zusätzlich mitgeformt oder umgeformt werden (nicht dargestellt). Dies hat den Vorteil, das Herstellungskosten reduziert werden könne. Ebenso kann das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 beispielsweise vor dem Umspritzen oder im Anschluss an das Umspritzen umgeformt werden.
Das Zusatzelement 8 wird auf einer ersten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 ausgebildet und das wenigstens eine Prüfelement 7 auf der dem Zusatzelement 8 gegenüberliegenden Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils 11 oder auf derselben Seite.
Die 3 und 4 zeigen jeweils eine Schnittansicht einer fertigen faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1.
Ist, wie in der Schnittansicht in 3 gezeigt ist, das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 ausreichend erwärmt worden, so fließt oder dringt der eingespritzte Kunststoff durch das faserverstärkte Thermoplastbauteil 11 und dessen Faseranordnung 6, beispielsweise ein Fasergewebe oder Faservlies hindurch, wie zuvor in 2 mit einem Pfeil angedeutet ist, und füllt z. B. zusammen mit dem thermoplastischen Kunststoff der Kunststoffmatrix 5 des faserverstärkten Thermoplastbauteils den Hohlraum in der Form für das Prüfelement vollständig aus. Dadurch wird eine faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung 1 erhalten, die einerseits das Zusatzelement 8 aufweist und andererseits die vollständig ausgebildeten Prüfelemente 7, wie in 3 gezeigt ist.
Des Weiteren kann ein Prüfelement 7 auch auf derselben Seite wie das Zusatzelement 8 auf dem Thermoplastbauteil 11 ausgebildet werden und wahlweise zusätzlich als Teil des Zusatzelements 8, wie mit einer gestrichelten Linie in den 3 und 4 angedeutet ist. Das Prüfelement 7 ist dabei z. B. derart in dem Fließweg des eingesprittzen thermoplastischen Kunststoffs angeordnet, dass das Zusatzelement 8 zuerst auf dem Fließweg liegt und dann das Prüfelement 7 folgt. Wird das Prüfelement 7 nicht mehr vollständig ausgebildet, wie in 4 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist, so kann daraus geschlossen werden, dass die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Zusatzelement 8 und dem Thermoplastbauteil nicht ausreichend ist. Umgekehrt kann daraus geschlossen werden, dass wenn das Prüfelement 7, wie in 3 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist, vollständig ausgebildet ist, die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Zusatzelement 8 und dem Thermoplastbauteil ausreichend ist
In diesem Fall kann sehr einfach optisch geprüft werden, beispielsweise mittels einer Sichtprüfung und/oder durch eine Kamera, dass das Prüfelement 7 vollständig ausgebildet wurde. Daraus kann nun rückgeschlossen werden, dass das faserverstärkte Thermoplastbauteil zuvor ausreichend erwärmt wurde und daher die Festigkeit der Verbindung des Zusatzelements 8, z. B. einer Rippe, mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil der Thermoplastbauteilanordnung 1 ausreichend ist. Zur Prüfung der ausreichenden Festigkeit der Verbindung ist hierbei keine zerstörende Prüfung notwendig.
Wurde das faserverstärkte Thermoplastbauteil, wie in der Schnittansicht einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 in 4 gezeigt ist, dagegen nicht ausreichend oder nur ungenügend erwärmt und/oder kühlt das Organoblech aufgrund Werkzeugkontakt oder zu langer Handlingszeit zu weit ab, so dringt der eingespritzte thermoplastische Kunststoff nicht oder nicht ausreichend durch die Faseranordnung 6, z. B. ein Gewebe oder Vlies, des faserverstärkten Thermoplastbauteils hindurch, so dass der Hohlraum der Form für das Prüfelement nicht vollständig mit Kunststoff ausgefüllt werden kann. Dadurch wird eine faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung 1 erhalten, wie sie in 4 gezeigt ist, die mit dem Zusatzelement 8 ausgebildet ist aber kein oder nur unvollständig ausgebildete Prüfelemente 7 aufweist, einschließlich des in dem Bereich des Zusatzelements 8 nur unvollständig ausgebildeten Prüfelements 7, das mit einer gestrichelten Linie in 4 eingezeichnet ist.
In diesem Fall kann ebenfalls sehr einfach optisch geprüft werden, beispielsweise mittels einer Sichtprüfung und/oder durch eine Kamera usw., dass das Prüfelement 7 nicht oder unvollständig ausgebildet wurde. Daraus kann nun rückgeschlossen werden, dass das faserverstärkte Thermoplastbauteil zuvor nicht ausreichend erwärmt wurde und daher die Festigkeit der Verbindung des Zusatzelements 8, z. B. einer Rippe, mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil nicht ausreichend oder ungenügend ist. Zur Prüfung der im vorliegenden Fall ungenügenden Festigkeit der Verbindung ist keine zerstörende Prüfung der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 notwendig.
In 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 von der Seite gezeigt, auf welcher mehrere Prüfelemente 7 auf der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 ausgebildet werden sollten. Wie in der Abbildung in 5 zu sehen ist, konnten an den mit den Pfeilen bezeichneten Stellen jedoch keine Prüfelemente 7 ausgebildet werden. Thermoplastischer Kunststoff konnte nicht ausreichend durch die Faseranordnung 6, hier ein Fasergewebe, durchtreten. Daraus kann geschlossen werden, dass die Festigkeit der Verbindung eines auf der anderen Seite der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 ausgebildeten Zusatzbauteils, wie z. B. einer Rippe, einer Befestigung, einer Kabelführung usw., mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil nicht ausreichend ist. Dazu ist keine weitere zerstörende Prüfung, wie eine Zugprüfung usw., oder eine Computertomographie(CT)-Analyse notwendig.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 von der Seite gezeigt, auf welcher mehrere Prüfelemente 7 auf der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 ausgebildet sind. Wie in der Abbildung in 6 zu sehen ist, konnten an den mit den Pfeilen bezeichneten Stellen Prüfelemente 7 vollständig ausgebildet werden. Hieraus kann geschlossen werden, dass die Festigkeit der Verbindung eines auf der anderen Seite der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 ausgebildeten Zusatzbauteils, wie z. B. einer Rippe, einer Befestigung, einer Kabelführung usw., mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil ausreichend ist. Dabei ist ebenfalls keine weitere zerstörende Prüfung, wie eine Zugprüfung usw., oder eine Computertomographie(CT)-Analyse notwendig.
Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Prüfelemente 7 beispielsweise eine Zusatzfunktion auf und bilden dem entsprechend ein Funktionselement. Die Prüfelemente 7 in dem Ausführungsbeispiel in 6 sind gleichzeitig als zusätzliche Verstärkungsrippen 10 oder Versteifungsrippen ausgebildet. Ebenso können die Prüfelemente 7 auch zusätzlich als Clipse z. B. für eine Kabelverlegung, Halterungen, Befestigungen, Kabelführungen usw. ausgebildet werden. Die Erfindung ist dabei auf die vorgenannten Beispiele für die Prüfelemente 7 nicht beschränkt. Ebenso können die Prüfelemente 7 auch ohne eine zusätzliche Funktion, beispielsweise als Schmelzeinseln (nicht dargestellt), ausgebildet sein. Solche Schmelzeinseln, z. B. in Form von gewölbten Vorsprüngen wie in 1–4 dargestellt, lassen sich aufgrund ihrer simplen Form einfach und kostengünstig herstellen und sind leicht optisch zu überprüfen.
In 7 ist eine Schnittansicht durch eine Form 2 und ein darin aufgenommenes faserverstärktes Thermoplastbauteil 11, nach dem Einspritzen von Kunststoff zum Ausbilden einer Thermoplastbauteilanordnung 1 mit wenigstens einem Zusatzelement 8 und wenigstens einem Prüfelement 7 gezeigt.
Die Form 2 als Werkzeug weist eine Patrize 14 und eine Matrize 15 auf. Das Thermoplastbauteil 11 wird auf Verarbeitungstemperatur seiner Kunststoffmatrix aufgeheizt und in die Form 2 eingelegt. Bei dünnwandigen Thermoplastbauteilen 11 ist auch eine Aufheizung im Werkzeug bzw. der Form 2 möglich. Die Form 2 bzw. deren Patrize 14 und Matrize 15 werden anschließend geschlossen und das plastifizierte Zusatzmaterial, d. h. der thermoplastische Kunststoff eingespritzt. Der Einspritzpunkt 16 für den thermoplastischen Kunststoff für das Zusatzelement 8 ist beispielsweise an der obersten und äußersten Stelle des Zusatzelements 8 gewählt. Es kann aber ebenso jede andere Position für den Einspritzpunkt 16 gewählt werden, sowie statt nur einem mehrere Einspritzpunkte vorgesehen werden.
Die Kavität oder der Hohlraum in der Form 2 für das Zusatzelement 8 wird gefüllt und das Material muss anschließend noch weiter in das Prüfelement 7 fließen. Dies gelingt nur, wenn die Temperatur des fasterverstärkten Thermoplastbauteils 11, z. B. ein Organoblech, noch oberhalb der Kristallisationsgrenze liegt. In dem in 7 und nachfolgenden 8 und 9 gezeigten Thermoplastbauteilanordnung 1 sind mehrere Prüfelemente vorgesehen 7. Ein Prüfelement 7 ist, wie in 7 gezeigt, auf derselben Seite wie das Zusatzelement 8 an dem Thermoplastbauteil 11 angeordnet und beispielsweise so angeordnet, dass der an dem Einspritzpunkt 16 eingespritzte thermoplastische Kunststoff einen mindestens gleichgroßen oder größeren Fließweg zu dem Prüfelement 7 zurücklegen muss als zu dem Zusatzelement 8.
In 8 ist eine Perspektivansicht und in 9 eine Draufsicht der fertigen Thermoplastbauteilanordnung 1 gezeigt, nach dem die fertige Thermoplastbauteilanordnung 1 aus der Form 2 in 7 entfernt wurde. Die Thermoplastbauteilanordnung 1 weist als Zusatzelement 8 beispielsweise eine Rippe auf, sowie z. B. drei Prüfelemente 7, die auf derselben Seite wie das Zusatzelement 8 an dem Thermoplastbauteil 11 der Thermoplastbauteilanordnung 1 vorgesehen sind.
Die Prüfelemente 7 sind dabei so angeordnet, dass der an dem Einspritzpunkt 16 eingespritzte thermoplastische Kunststoff einen mindestens gleichgroßen oder größeren Fließweg zu dem Prüfelement 7 zurücklegen muss als zu dem Zusatzelement 8. Ein Prüfelement 7 ist hierbei als Teil des Zusatzelements 8 ausgebildet und bildet somit einen Teil der Rippe. Der Einspritz- oder Anspritzpunkt 16 für den thermoplastischen Kunststoff kann dabei, wie zuvor in 7 gezeigt und in 8 mit einer gestrichelten Linie angedeutet, an der obersten und äußersten Stelle des Zusatzelements 8 vorgesehen werden. Alternativ kann der Einspritz- oder Anspritzpunkt 16 für den thermoplastischen Kunststoff auch z. B. an der untersten und äußersten Stelle des Zusatzelements 8 vorgesehen werden. Das Prüfelement 7 als Teil des Zusatzelements 8 kann dabei beispielsweise an dem anderen Ende des Zusatzelements 8 an der obersten und äußersten Stelle des Zusatzelements 8 und/oder an der untersten und äußersten Stelle des Zusatzelements 8 vorgesehen werden, wie mit einer gepunkteten Linie in 8 angedeutet ist.
Es kann grundsätzlich auch jede andere Position für das Prüfelement und den Einspritz- oder Anspritzpunkt 16 vorgesehen werden, die Darstellung in den Figuren ist lediglich beispielhaft und die Erfindung ist darauf nicht beschränkt.
Mittels Ausführungsformen der Erfindung kann an der fertigen Bauteilanordnung sehr leicht erkannt werden, ob das faserverstärkte Thermoplastbauteil noch genügend oder ausreichend temperiert war. Das an der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung 1 vorgesehene Prüfelement 7 wird dazu vorzugsweise, wie zuvor mit Bezug auf die 1 bis 6 gezeigt, an der dem Einspritzen oder Anspritzen von Kunststoff an dem faserverstärkte Thermoplastbauteil gegenüberliegenden Seite des Thermoplastbauteils bzw. der Thermoplastbauteilanordnung vorgesehen. Als Prüfelement 7 kann dabei, wie zuvor beschrieben, eine Schmelzeinsel oder beispielsweise ein zusätzliches Funktionselement, wie z. B. eine Rippe, ein Clips, eine Halterung und/oder eine Führung usw., an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil der Thermoplastbauteilanordnung 1 angebracht werden.
Das Prüfelement 7, z. B. in Form einer Schmelzeinsel oder eines Funktionselements, kann optisch ausgewertet werden, beispielsweise durch eine Sichtprüfung und/oder mittels einer Kamera usw.. Die Erfindung ist auf die genannten optischen Auswertungen nicht beschränkt. Grundsätzlich kann jede Form der optischen Prüfung oder einer anderen Prüfung vorgesehen werden, die geeignet ist zu Bestimmen, ob das Prüfelement 7 vollständig, teilweise oder nicht ausgebildet wurde.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung werden ein oder mehrere Prüfelemente 7 an den Stellen eines faserverstärktes Thermoplastbauteils vorgesehen, die einen definierten Fließweg der eingespritzten Kunststoffschmelze erfordern. Ein Beispiel für einen derartigen Fließweg ist in 1 dargestellt. Die Prüfelemente 7 können dabei entlang dieses Fließwegs angeordnet werden.
Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung sind, dass eine einfache und zerstörungsfreie Qualitätskontrolle für Bauteilanordnung, z. B. aus endlosfaserverstärktem Thermoplast, jederzeit an der Bauteilanordnung überprüfbar sind. In die faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung kann bei Bedarf wenigstens ein zusätzliches Element eingebettet oder eingearbeitete sein, z. B. ein Profil aus Metall oder einem anderen Werkstoff oder einer Werkstoffkombination.
Eine Überwachung von mehreren kritischen Stellen bei großen Bauteilanordnungen ist ebenfalls möglich. Dadurch kann das jeweilige Prüfelement 7 beispielsweise ein kostenneutrales Qualitätssicherungsmerkmale bei Nutzung von Integrationsteilen bilden, insbesondere wenn das Prüfelement 7 zusätzlich als Funktionselement, z. B. Verstärkungsrippe, Halterung, Führung usw. ausgebildet ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere sind die zuvor beschriebenen Ausführungsformen auch miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale hiervon.
Bezugszeichenliste

1: faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung
2: Form
3: Erste Formhälfte
4: Zweite Formhälfte
5: Kunststoffmatrix
6: Faseranordnung
7: Prüfelement
8: Zusatzelement
9: Hohlraum
10: Verstärkungsrippe
11: faserverstärktes Thermoplastbauteil
12: einzuspritzender Kunststoff
13: Zuführung
14: Patrize
15: Matrize
16: Einspritzpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006019341 U1 [0005]

Claims

Faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung (1) mit, einem faserverstärkten Thermoplastbauteil (11), welches eine erste und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist, wenigstens einem Zusatzelement (8) aus einem thermoplastischen Kunststoff, welches auf der ersten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils (11) angeordnet ist, und wenigstens einem Prüfelement (7) aus einem thermoplastischen Kunststoff, welches auf der ersten oder zweiten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils (11) sichtbar angeordnet und ausgebildet ist zur Prüfung der Verbindung des Zusatzelements (8) mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil (11).
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Prüfelement (7) an der zweiten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils (11) ohne Überlappung oder zumindest teilweise überlappend mit dem Zusatzelement (8) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Prüfelement (7) als ein zusätzlicher Abschnitt an dem wenigstens einen Zusatzelement (8) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbilden des wenigstens einen Prüfelements (7), des wenigstens einen Zusatzelements (8) und/oder des Thermoplastbauteils (11) jeweils ein thermoplastischer Kunststoff mit einer anderen Farbe eingesetzt wird.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Prüfelement (7) und/oder das wenigstens eine Zusatzelement (8) an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil (11) mittels Spritzgießen oder durch Fließpressen ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Prüfelement (7) als Schmelzinsel ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Prüfelement (7) als Funktionselement (10) ausgebildet ist, wobei das Funktionselement eine Rippe (10), eine Halterung, eine Führung, eine Verstärkung, eine Versteifung und/oder ein Clip ist.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Prüfelement (7) an der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung (1) zur optischen Auswertung des Prüfelements (7) mittels einer optischen Auswerteeinrichtung, insbesondere wenigstens einer Kamera, wenigstens einem Sensor zur Farbdetektion, für die optische Auswerteeinrichtung sichtbar angeordnet ist, insbesondere zur Auswertung der Geometrie und/oder der Farbe des wenigstens einen Prüfelements (7).
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Prüfelement (7) an der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung (1) zur Auswertung des Prüfelements (7) mittels Sichtprüfung für das Auge eines Benutzers sichtbar angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Prüfelemente (7) an der Thermoplastbauteilanordnung (1) entlang eines Fließwegs eines dem faserverstärkten Thermoplastbauteil (11) zugeführten thermoplastischen Kunststoffs vorgesehen sind.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zusatzelement (8) eine Rippe (10), eine Halterung, eine Führung, eine Verstärkung, eine Versteifung und/oder ein Clip ist.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die faserverstärkte Thermoplastbauteilanordnung (1) eine Faseranordnung (6) aus Glasfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Sisal, Hanf, Kokosfasern, Baumwollfasern und/oder Flachs besteht und die Faseranordnung (6) wenigstens ein Gewebe, einen Faserstrang, ein sog. Roving, ein Gestrick, ein Geflecht, ein Gelege, eine Matte und/oder eine Vlies bildet.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoplastbauteil (11) ein endlosfaserverstärktes Thermoplastbauteil (11) ist.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Prüfelement (7) an der faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung (1) derart vorgesehen ist, dass wenn es vollständig ausgebildet ist, eine Auslöseeinrichtung, insbesondere einen Schalter und/oder eine lichtschranke, selbständig oder automatisch betätigt, und wenn es nicht oder unvollständig ausgebildet ist die Auslöseeinrichtung nicht betätigt.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Prüfelemente (7) derart angeordnet ist, dass dieses vollständig ausgebildet wird, wenn die Temperatur des Thermoplastbauteils (11) während des Anspritzens des Zusatzelementes (8) mit einem thermoplastischen Kunststoff oberhalb der Grenztemperatur für eine stoffschlüssige Verbindung mit dem eingespritzten thermoplastischen Kunststoff lag und nicht oder unvollständig ausgebildet wird, wenn die Temperatur des Thermoplastbauteils (11) während des Anspritzens des Zusatzelementes (8) mit einem thermoplastischen Kunststoff unterhalb der Grenztemperatur für eine stoffschlüssige Verbindung mit dem eingespritzten thermoplastischen Kunststoff lag.
Verfahren zum Herstellen einer faserverstärkten Thermoplastbauteilanordnung (1) mit den Schritten: Bereitstellen eines faserverstärkten Thermoplastbauteils (11), welches eine erste und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist; Ausbilden wenigstens eines Zusatzelements (8), auf der ersten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils (11) aus einem thermoplastischen Kunststoff; und Ausbilden wenigstens eines Prüfelements (7), auf der ersten oder zweiten Seite des faserverstärkten Thermoplastbauteils (11) aus einem thermoplastischen Kunststoff, wobei das wenigstens eine Prüfelement (7) sichtbar an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil (11) angeordnet und ausgebildet ist zur Prüfung der Verbindung des Zusatzelements (8) mit dem faserverstärkten Thermoplastbauteil (11).
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zusatzelement (8) und das wenigstens eine Prüfelement (7) an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil (11) durch Spritzgießen oder durch Fließpressen ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorherigen verfahrensbezogenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das faserverstärkte Thermoplastbauteil (11) vor, während und/oder im Anschluss an den Schritt des Ausbildens wenigstens eines Zusatzelements (8) und/oder wenigstens eines Prüfelements (7) an dem faserverstärkten Thermoplastbauteil (11) umgeformt wird.