DE102013200288A1 - Verfahren für die Herstellung eines Strukturbauteils eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines Strukturbauteils (10) für ein Fahrzeug, aufweisend die folgenden Schritte: – Herstellen eines Halbzeugs (20) aus Fasermaterial, – Wenigstens abschnittsweises Einbringen von Stabilisierungsnähten (30) quer zu den Fasern (22) des Fasermaterials des Halbzeugs (20), – Einbringen eines Matrixwerkstoffs (24), – Aushärten des Matrixwerkstoffs (24) mit dem Fasermaterial zu einem Faserverbundmaterial.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines Strukturbauteils eines Fahrzeugs sowie ein Strukturbauteil für ein solches Fahrzeug.
  • Es ist bekannt, dass verschiedenste Verfahren für die Herstellung von Strukturbauteilen eingesetzt werden. Um das Gewicht von Fahrzeugen zu reduzieren, kommen dabei auch immer wieder sogenannte Faserverbundstoffe zum Einsatz. Ein Faserverbundwerkstoff ist die Kombination aus einem Fasermaterial und einem Matrixwerkstoff, welcher üblicherweise in flüssiger oder zumindest fließfähiger Form in ein Gewebe oder ein Fließmaterial aus Fasermaterial eingebracht wird. Anschließend erfolgt in bekannter Weise das Aushärten des Matrixwerkstoffs, so dass sich eine Kombination aus Fasern und Matrix als Faserverbundmaterial darstellt.
  • Nachteil bei bekannten Verfahren für die Herstellung von Strukturbauteilen ist es, dass die Festigkeit zumindest in Teilabschnitten der Dicke des Strukturbauteils im Wesentlichen ausschließlich vom Matrixwerkstoff abhängt. Insbesondere, wenn das Fasermaterial mit im Wesentlichen unidirektional hergestellten und verlaufenden Fasern ausgebildet ist, fehlt häufig eine ausreichende Kraftübertragung in Dickenrichtung. Dies muss bei der Auslegung der mechanischen Stabilität des jeweiligen Strukturbauteils berücksichtigt werden. Damit können solche Strukturbauteile zum Teil nur für geringer belastete Bereiche des Fahrzeugs eingesetzt werden. Alternativ müssen diese Strukturbauteile zusätzlich verstärkt werden, um die notwendigen mechanischen Belastungswerte mit sich zu bringen. Diese Belastungswerte reduzieren sich dabei insbesondere in der Dickenrichtung des jeweiligen Strukturbauteils.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die mechanische Stabilität des Strukturbauteils aus Faserverbundmaterial zu erhöhen.
  • Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Strukturbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Strukturbauteil und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für die Herstellung eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug finden die folgenden Schritte statt:
    • – Herstellen eines Halbzeugs aus Fasermaterial,
    • – Wenigstens abschnittsweises Einbringen von Stabilisierungsnähten quer zu den Fasern des Fasermaterials des Halbzeugs,
    • – Einbringen eines Matrixwerkstoffs,
    • – Aushärten des Matrixwerkstoffs mit dem Fasermaterial zu einem Faserverbundmaterial.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren unterscheidet sich also von bekannten Verfahren im Kern unter anderem durch die wenigstens abschnittsweise Einbringung von Stabilisierungsnähten, welche quer zu den Fasern des Fasermaterials des Halbzeugs eingebracht werden. Dies bezieht sich insbesondere auf Halbzeuge, deren Fasermaterial Fasern in einer unidirektionalen oder maximal in einer bidirektionalen Weise aufweisen. Bei bidirektionaler Anordnung des Fasermaterials liegt die jeweilige Faser sozusagen in einer gemeinsamen Faserebene. Dies kann bei einem Fließ oder einem Gewebe der Fall sein. Bei besonders kostengünstiger und einfacher Herstellung liegt das Fasermaterial mit im Wesentlichen unidirektional ausgerichteten Fasern vor. Dies kann z. B. durch ein Pultrusionsverfahren zur Verfügung gestellt werden. Allerdings sind auch Wickelverfahren oder Flechtverfahren oder kombinierte Herstellverfahren im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar.
  • Um im Vergleich zu bekannten Verfahren durch ein erfindungsgemäßes Verfahren das Strukturbauteil mit höherer mechanischer Belastbarkeit, insbesondere in der Dickenrichtung, auszustatten, ist das Einbringen von Stabilisierungsnähten quer zu den Fasern des Fasermaterials vorgesehen. Die Stabilisierungsnähte können dabei unterschiedlichste Materialien aufweisen. So sind z. B. Stabilisierungsnähte denkbar, welche aus dem gleichen Material wie das Fasermaterial hergestellt sind. Jedoch sind auch andere Materialien hierfür möglich.
  • Durch das zumindest abschnittsweise Einbringen von Stabilisierungsnähten quer zur Faserrichtung, wird eine zusätzliche mechanische Stabilisierung des Strukturbauteils in Dickenrichtung, also quer zum Fasermaterial des Halbzeugs erzielt. Die Stabilisierungsnähte werden gemeinsam mit dem Fasermaterial vom Matrixwerkstoff umgeben, so dass der Matrixwerkstoff nicht nur um das Fasermaterial, sondern auch um die Stabilisierungsnähte aushärtet. Somit bilden die Stabilisierungsnähte eine Kraftübertragungsmöglichkeit quer zu den Fasern, da diese Stabilisierungsnähte ebenfalls quer zu den Fasern eingebracht worden sind. Die Stabilisierungsnähte können somit eine zusätzliche Kraftübertragungsrichtung, vorzugsweise in der Dickenrichtung des Strukturbauteils, zu den Fasern zur Verfügung stellen.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren ermöglicht die Kombination besonders einfacher Herstellmöglichkeiten für das Halbzeug mit hoher Festigkeit in zumindest einer zusätzlichen Richtung. Selbstverständlich können die Stabilisierungsnähte auch in mehr als einer Richtung quer zu den Fasern eingebracht werden, so dass eine Überschneidung von verschiedenen mechanischen Belastungsrichtungen möglich wird. Dabei sind Stabilisierungsnähte auch in spitzwinkliger Ausrichtung zu der Ebene bzw. der Ausrichtung der Fasern des Fasermaterials einbringbar. Dies erhöht zwar in geringfügiger Weise die Komplexität des Strukturbauteils, erlaubt jedoch eine noch weiter verbesserte mechanische Stabilität des Strukturbauteils.
  • Unter der Einbringung quer zu den Fasern des Fasermaterials ist insbesondere eine Einbringung in Dickenrichtung des Halbzeugs und damit in Dickenrichtung des Strukturbauteils zu verstehen. Diese Dickenrichtung ist üblicherweise die kürzeste geometrische Erstreckung des Halbzeugs. So können die Halbzeuge und dementsprechend auch die Strukturbauteile z. B. plattenförmig ausgebildet sein, so dass die Dicke dieser Platte als Halbzeug eindeutig definierbar ist.
  • Strukturbauteile für Fahrzeuge sind im Sinne der vorliegenden Erfindung Bauteile, die mechanische Lasten des Fahrzeugs aufnehmen können. Dies können die reinen Gewichtslasten des Fahrzeugs, aber auch die fahrdynamische Abtragung von Lasten sein. Auch die Aufnahme von erhöhten Lasten in Crash-Situationen des Fahrzeugs ist durch ein erfindungsgemäß hergestelltes Strukturbauteil möglich. Dabei sind Strukturbauteile z. B. Teile des Rahmens des Fahrzeugs oder sogar Anbauteile der Karosserie, wie die Motorhaube, das Dach, Verkleidungsbauteile oder z. B. der Kofferraum.
  • Der Matrixwerkstoff ist im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Material, welches flüssig einbringbar ist. So kann z. B. ein Harz, insbesondere ein Epoxidharz, oder ein Thermoplast als Matrixwerkstoff eingesetzt werden. Das Aushärten des Matrixwerkstoffs erfolgt vorzugsweise unterstützt, z. B. durch Wärmeeinstrahlung.
  • Stabilisierungsnähte sind im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Elemente, welche sich quer zu den Fasern erstrecken und selbst keine Biegesteifigkeit aufweisen. Die Ermangelung an Biegesteifigkeit führt dazu, dass in einem Nähschritt diese Stabilisierungsnähte eingebracht werden können. Dabei ist es nicht zwangsläufig notwendig, dass diese Nähe einzelne Fasern des Fasermaterials umschlingen. Vielmehr kann es ausreichen, wenn Stabilisierungsnähte quer eingebracht werden und anschließend durch den Matrixwerkstoff Teil des Faserverbundmaterials werden.
  • Selbstverständlich können die Schritte des Nähens und des Einbringens und Aushärtens des Matrixwerkstoffs auch separat und in unterschiedlicher Kombination zueinander ausgeführt werden. So ist es möglich, dass die Stabilisierungsnähte vor dem Einbringen des Matrixwerkstoffs eingebracht werden. Jedoch kann es im Sinne der vorliegenden Erfindung auch möglich sein, dass die Stabilisierungsnähte nach dem Einbringen des Matrixwerkstoffs und/oder während und/oder sogar erst nach dem Aushärten des Matrixwerkstoffs eingebracht werden.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Fasern in einer Ebene, insbesondere unidirektional ausgerichtet sind. Eine unidirektionale Ausrichtung erlaubt es, das Herstellverfahren eines Halbzeugs besonders kostengünstig zu halten. Die Ausrichtung der Fasern in einer Ebene kann z. B. auch durch eine Gewebestruktur oder eine Gelegestruktur zur Verfügung gestellt werden. Bei einer unidirektionalen Ausrichtung der Fasern ist sozusagen von einer Parallellage der einzelnen Fasern auszugehen. Die Reduktion des Aufwands im Herstellprozess des Halbzeugs reduziert dementsprechend auch die Herstellkosten. Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren kann trotz dieser Kosten und Komplexitätsreduktion jedoch die mechanische Stabilität beibehalten oder sogar durch die Stabilisierungsnähte verbessert werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren lässt sich dahingehend weiterbilden, dass das Halbzeug im Pultrusionsverfahren hergestellt wird. Das Pultrusionsverfahren ist eine besonders kostengünstige und einfache Möglichkeit, das Halbzeug zur Verfügung zu stellen. Insbesondere wird auf diese Weise ein Fasermaterial erzeugt, welches im Halbzeug mit unidirektional ausgerichteten Fasern ausgestattet ist. Damit kann ein Standardverfahren mit großem Durchsatz verwendet werden, wodurch die Kosten bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich reduziert werden können. Durch das nachträgliche Einbringen der Stabilisierungsnähte wird die mechanische Versteifung und ein Festigkeitszuwachs in erfindungsgemäßer Weise erzielt.
  • Ebenfalls vorteilhaft kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ein einseitiges Nähverfahren für die Einbringung der Stabilisierungsnähte eingesetzt wird. Unter dem einseitigen Nähverfahren ist dabei die einseitige Zugänglichkeit des Halbzeugs zu verstehen. Dabei wird das Nähverfahren nur von einer einzigen Seite des Halbzeugs durchgeführt. Dabei ist nicht zwangsläufig ein komplettes Durchnähen der Stabilisierungsnähte durch die gesamte Dicke des Halbzeugs notwendig. Auch eine geringere Einstichtiefe durch das einseitige Nähverfahren ist im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar. Eine Möglichkeit für ein solches einseitiges Nähverfahren ist das sogenannte Tufting. Dabei wird von einer Seite des Halbzeugs die Stabilisierungsnaht zumindest über eine Einstichtiefe in das Halbzeug zwischen die Fasern eingebracht. Es bildet sich eine Schlaufe innerhalb des Materials zwischen den einzelnen Fasern bzw. beim Durchstechen auf der Rückseite aus, wenn die Nadel wieder zurückgezogen wird und die Stabilisierungsnaht an dieser Stelle verbleibt. Diese Schlaufe kann frei sein und muss nicht zwangsläufig eine der Fasern umschlingen. Durch das Ausharzen, also das Einbringen und Aushärten des Matrixwerkstoffs, wird diese Stabilisierungsnaht in den Faserverbundwerkstoff mit einbezogen und kann auf diese Weise die mechanische Stabilisierung zur Verfügung stellen. Selbstverständlich kann im Sinne der vorliegenden Erfindung jedoch auch ein zweiseitiges Nähverfahren eingesetzt werden, bei welchem ein Unterfaden mit Einsatz der Schlinge oder Übergabe des Fadens auf der gegenüberliegenden Seite erfolgt. Auch können einseitige Nähverfahren von zumindest zwei Seiten des Halbzeugs separat durchgeführt werden.
  • Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Einstichtiefe der Stabilisierungsnähte zumindest abschnittsweise kleiner als die Dicke des Halbzeugs ist. Dies reduziert die Komplexität des Einbringens der Stabilisierungsnähte. Auch kann Materialaufwand für die Stabilisierungsnähte reduziert werden. Insbesondere wird ein solches Verfahren eingesetzt, wenn es sich bei dem Halbzeug um eine mehrschichtige Ausführung handelt. So kann z. B. eine Deckschicht mit reduzierter Faserdicke eine verstärkte Unterschicht mit größerer Faserdicke abdecken. Die Einstichtiefe überschreitet dabei vorzugsweise diese Grenze zwischen Deckschicht und stärkerer Unterschicht, so dass ein Schäleffekt zwischen diesen beiden unterschiedlichen Schichten durch die Stabilisierungsnähte deutlich reduziert werden kann. Selbstverständlich ist jedoch auch ein komplettes Durchnähen durch die gesamte Dicke des Halbzeugs im Sinne der vorliegenden Erfindung möglich.
  • Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der Schritt der Einbringung der Stabilisierungsnähte vor dem Beginn des Einbringens des Matrixwerkstoffs erfolgt. Mit anderen Worten erfolgt die Einbringung der Stabilisierungsnähte in das trockene Halbzeug. Dies reduziert den Aufwand und ermöglicht ein Nähen bzw. Einbringen der Stabilisierungsnähte in im Wesentlichen sauberer Umgebung. Insbesondere bei Matrixwerkstoffen, welche eine klebrige bzw. hochviskose Konsistenz aufweisen, kann dies von Vorteil sein und vor allem das Einbringen der Stabilisierungsnähte beschleunigen. Der Matrixwerkstoff beeinflusst hier nicht den Nähvorgang. Darüber hinaus wird auf diese Weise ein Aushärten des Matrixwerkstoffs auch um die Stabilisierungsnähte erzielt. So kann die mechanische Einheit zwischen Matrixwerkstoff und Stabilisierungsnähten noch weiter verbessert werden, so dass der Faserverbundwerkstoff nicht nur zwischen Matrixwerkstoff und Fasermaterial, sondern auch zwischen Matrixwerkstoff und Stabilisierungsnähten entsteht.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist vorteilhaftweise dahingehend weitergebildet, dass die Stabilisierungsnähte vollflächig oder im Wesentlichen vollflächig in das Halbzeug eingebracht werden. So kann eine kostengünstige und einfache Herstellweise des Halbzeugs verwendet werden und über die komplette Fläche des Halbzeugs die mechanische Versteifung durch Stabilisierungsnähte erzeugt werden. Das Bauteil wird also komplett verstärkt.
  • Alternativ zu der Ausführungsform, wie sie im voranstehenden Absatz erläutert worden ist, können bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Stabilisierungsnähte nur abschnittsweise, insbesondere in Form eines Musters, in das Halbzeug eingebracht werden. Dies führt zu einer punktuellen bzw. abschnittsweisen Unterstützung des Strukturbauteils. Die mechanische Auslegung des Halbzeugs bleibt möglichst einfach und auf eine Kostenreduzierung des Herstellverfahrens des Halbzeugs fokussiert. Gleichzeitig wird das Unterstützen durch die Stabilisierungsnähte auf Bereiche fokussiert, in welchen diese mechanische Stabilität notwendig ist. Dies sind insbesondere Bereiche, bei welchen im Einsatzstrukturbauteil eines Fahrzeugs besonders hohe mechanische Lasten zu erwarten sind. So kann nachträglich ohne Veränderung der Dicke und ohne zusätzliche Laminatlagen des Halbzeugs eine erhöhte Stabilität des Strukturbauteils zur Verfügung gestellt werden. Dies sind insbesondere Anbindungsstellen bzw. Klebestellen des Strukturbauteils.
  • Ein Verfahren gemäß der Ausführungsform des voranstehenden Absatzes kann dahingehend weitergebildet werden, dass durch die abschnittsweise Einbringung der Stabilisierungsnähte Stabilisierungsabschnitte ausgebildet werden, welche sich von Deformationsabschnitten ohne eingebrachte Stabilisierungsnähte unterscheiden. Somit werden in einem Strukturbauteil durch diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens Stabilisierungsabschnitte mit erhöhter mechanischer Stabilität und Deformationsabschnitte mit normaler mechanischer Stabilität unterscheidbar. Im Crash-Fall eines Fahrzeugs kann auf diese Weise ein eindeutiges Deformationsverhalten vordefiniert werden. Die Deformationsabschnitte dienen sozusagen als Soll-Knickstellen bzw. Soll-Deformationsstellen im Crash-Fall. So kann eine Bewegung durch die Deformation vorhergegeben werden, welche z. B. bestimmte Bereiche im Innenraum des Fahrzeugs von Deformation freihält. So kann z. B. der Knieraum bzw. der Fußraum des Fahrers wirksam vor dem Eindringen von Bauteilen im Crash-Fall geschützt werden. Diese Unterscheidung zwischen Stabilisierungsabschnitten und Deformationsabschnitten erfolgt durch gezieltes Einbringen der Stabilisierungsnähte an definierten Abschnitten des Strukturbauteils. Somit kann auch bei einem Standardstrukturbauteil durch unterschiedliche Positionierung oder unterschiedliche Muster der Stabilisierungsnähte ein unterschiedliches Crash-Verhalten erzeugt werden. Die Flexibilität eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhöht sich damit deutlich, da für gleiche Bauteile mit gleichen geometrischen Abmessungen unterschiedliche Deformationsverhalten definiert werden können.
  • Weiter ist es vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das Halbzeug zumindest abschnittsweise wenigstens eine der folgenden Formen aufweist:
    • – Platte
    • – Gekrümmte Platte
    • – Profil
    • – Rohr
  • Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste, welche nur beispielhaft verschiedene Formen des Halbzeugs angibt. Damit wird gezeigt, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren nicht auf eine definierte Form des Halbzeugs festgelegt ist. Insbesondere können auch komplexe Geometrien mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer erhöhten mechanischen Stabilität des Strukturbauteils beitragen.
  • Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug, aufweisend zumindest einen Abschnitt aus Faserverbundmaterial. Ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Abschnitt aus Faserverbundmaterial wenigstens abschnittsweise Stabilisierungsnähte quer zu den Fasern des Faserverbundmaterials eingebracht sind. Ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil ist vorzugsweise mithilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens herzustellen. Dementsprechend bringt ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
  • 1 in seitlichem Querschnitt ein Halbzeug,
  • 2 das Halbzeug der 1 im Frontalquerschnitt,
  • 3 eine Möglichkeit der Einbringung von Stabilisierungsnähten,
  • 4 die Ausführungsform der 3 mit ausgehärtetem Matrixwerkstoff und
  • 5 ein Beispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Strukturbauteils.
  • Die 1 und 2 zeigen eine Möglichkeit eines besonders kostengünstig und einfach hergestellten Halbzeugs 20. Dieses wurde z. B. im Pultrusionsverfahren hergestellt und weist eine Vielzahl von Fasern 22 auf. Diese Fasern sind alle unidirektional und jeweils in einzelnen Ebenen zueinander angeordnet. So weist dieses Halbzeug 20 darüber hinaus zwei separate Faserschichten 21a und 21b auf. Bei diesem Beispiel sind die jeweiligen Faserschichten 21a und 21b aus unterschiedlichen Faserdicken mit jeweils drei Faserlaminatlagen ausgebildet. So kann z. B. die obere Faserschicht 21a als Deckschicht und die untere Faserschicht 21b als Kernschicht bezeichnet werden.
  • 3 zeigt am Beispiel des Halbzeugs 20 gemäß 1 und 2, wie eine Möglichkeit der Einbringung von Stabilisierungsnähten 30 aussieht. So werden hier mithilfe einer Nadel 60 Stabilisierungsnähte 30 in Form von Schlaufen über eine Einstichtiefe E in das Halbzeug 20 eingebracht. Diese Einstichtiefe E ist kleiner als die gesamte Dicke D des Halbzeugs 20. Dabei erstreckt sich die Einstichtiefe E zumindest über die Grenze zwischen den beiden Faserschichten 21a und 21b hinaus.
  • 4 zeigt die Situation nach dem Einbringen und Aushärten des Matrixmaterials 24. Hier ist zu erkennen, dass das entstandene Faserverbundmaterial nicht nur eine Kombination aus Matrixwerkstoff 24 und Fasern 22, sondern auch aus Matrixwerkstoff 24 und Stabilisierungsnähten 30 ist. Diese Stabilisierungsnähte 30 wurden quer zu der Richtung der Fasern 22 eingebracht und erstrecken sich demnach nun in einer zusätzlichen Ausrichtung innerhalb des Strukturbauteils 10. Somit wird durch die Stabilisierungsnähte 30 eine zusätzliche mechanische Stabilisierungsrichtung zur Verfügung gestellt.
  • 5 zeigt, dass neben der Möglichkeit der vollflächigen Einbringung der Stabilisierungsnähte 30 auch einzelne Stabilisierungsabschnitte 40 mit Stabilisierungsnähten 30 versehen werden können. Bei der Ausführungsform der 5 wechseln die Stabilisierungsabschnitte 40 mit Deformationsabschnitten 50 ab, welche keine Stabilisierungsnähte 30 aufweisen. Im Crash-Fall, also unter mechanischer Beanspruchung, verhalten sich Stabilisierungsabschnitt 40 und Deformationsabschnitt 50 unterschiedlich voneinander. So wird am Deformationsabschnitt 50 eher ein Versagen, z. B. durch Knicken oder einen Schälvorgang zwischen den einzelnen Faserschichten 21a und 21b, erfolgen, als dies bei den stabilisierten Stabilisierungsabschnitten 40 zu erwarten ist. Somit kann ein definiertes Crash-Verhalten zur Verfügung gestellt werden, und die Deformationsbewegung des Strukturbauteils vorhergesagt werden.
  • Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Strukturbauteil
    20
    Halbzeug
    21a
    Faserschicht
    21b
    Faserschicht
    22
    Faser
    24
    Matrixwerkstoff
    30
    Stabilisierungsnaht
    40
    Stabilisierungsabschnitt
    50
    Deformationsabschnitt
    60
    Nadel
    D
    Dicke
    E
    Einstichtiefe

Claims (12)

  1. Verfahren für die Herstellung eines Strukturbauteils (10) für ein Fahrzeug, aufweisend die folgenden Schritte: – Herstellen eines Halbzeugs (20) aus Fasermaterial, – Wenigstens abschnittsweises Einbringen von Stabilisierungsnähten (30) quer zu den Fasern (22) des Fasermaterials des Halbzeugs (20), – Einbringen eines Matrixwerkstoffs (24), – Aushärten des Matrixwerkstoffs (24) mit dem Fasermaterial zu einem Faserverbundmaterial.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (22) in einer Ebene, insbesondere unidirektional, ausgerichtet sind.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (20) im Pultrusionsverfahren hergestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einseitiges Nähverfahren für die Einbringung der Stabilisierungsnähte (30) eingesetzt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstichtiefe (E) der Stabilisierungsnähte (30) zumindest abschnittsweise kleiner als die Dicke (D) des Halbzeugs (20) ist.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Einbringung der Stabilisierungsnähte (30) vor dem Beginn des Einbringens des Matrixwerkstoffs (24) erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsnähte (30) vollflächig oder im Wesentlichen vollflächig in das Halbzeug (20) eingebracht werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsnähte (30) nur abschnittsweise, insbesondere in Form eines Musters, in das Halbzeug (20) eingebracht werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die abschnittsweise Einbringung der Stabilisierungsnähte (30) Stabilisierungsabschnitte (40) ausgebildet werden, welche sich von Deformationsabschnitten (50) ohne eingebrachte Stabilisierungsnähte (30) unterscheiden.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (20) zumindest abschnittsweise wenigstens eine der folgenden Formen aufweist: – Platte – Gekrümmte Platte – Profil – Rohr
  11. Strukturbauteil (10) für ein Fahrzeug, aufweisend zumindest einen Abschnitt aus Faserverbundmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abschnitt aus Faserverbundmaterial wenigstens abschnittsweise Stabilisierungsnähte (30) quer zu den Fasern (22) des Faserverbundmaterials eingebracht sind.
  12. Strukturbauteil (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einem Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.
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