DE102013208278A1 - Faserverbundbauteil für ein Fahrzeug - Google Patents

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Jürgen Leschhorn
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Abstract

Das Faserverbundbauteil (1) ist für ein Fahrzeug vorgesehen und weist einen flachen Basisbereich (2) aus Faserverbandmaterial auf, welcher durch mindestens eine daran einstückig angeordnete Rippe (8–12) aus Faserverbundmaterial verstärkt ist. Ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils (1) weist mindestens die folgenden Schritte auf: Einbringen eines Kurz- und/oder Langfaser-Matrix-Halbzeugs in ein Werkzeug; Einbringen von Endlosfasern in das Werkzeug entsprechend einer Position der mindestens einen damit zu versehenden Rippe; und Verpressen des Matrix-Halbzeugs mit den Endlosfasern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Faserverbundbauteil für ein Fahrzeug, aufweisend einen flachen Basisbereich aus Faserverbundmaterial. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Faserverbundbauteils. Das Faserverbundbauteil ist insbesondere für ein Personenkraftfahrzeug geeignet, insbesondere als ein Schubfeld oder eine Strebe.
  • Es sind Schubfelder in metallischer Bauweise bekannt, z. B. aus Stahl oder Aluminium, die als Gussbauteile und/oder unter Verwendung von Profilen hergestellt werden. Solche Schubfelder weisen jedoch ein hohes Gewicht auf.
  • Es sind auch als Faserverbundbauteile hergestellte Schubfelder bekannt. Und zwar wird in einer Variante das Schubfeld einstückig durch Spritzpressen (auch als „Resin Transfer Moulding”, RTM, bezeichnet) mit noch verformbarem Faserverbundmaterial als Formmasse erzeugt. Ein solches Schubfeld ist in der Regel ein ebenes oder schalenförmiges Bauteil. Das Faserverbundmaterial mag z. B. kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) sein. Hierbei ist nachteilig, dass eine direkte mechanische Anbindung an eine Karosserie eines Fahrzeugs mit einem nicht vernachlässigbaren Korrosions- und Kriechrisiko verbunden ist. Zudem besteht bei einem einschaligen oder einlagigen Aufbau eine nur geringe Bauteilsteifigkeit, ein mehrschaliger oder mehrlagiger Aufbau ist hingegen vergleichsweise kostspielig.
  • Aus DE 10 2010 053 850 A1 ist eine Versteifungsstrebe aus Faserverbundmaterial für eine Fahrzeugkarosserie bekannt, welche einen mit einer Durchtrittsbohrung versehenen Anbindungsabschnitt aufweist. Die Durchtrittsbohrung kann durch eine Fräsung hergestellt worden sein. Jedoch weist eine Fräsung wie andere materialabtragende Verfahren auch den Nachteil auf, dass sie das Faserverbundmaterial lokal erheblich schwächt und z. B. einer Rissausbreitung Vorschub leisten mag.
  • Aus DE 10 2010 053 843 A1 ist es bekannt, profilartige Faserverbundkörper über metallische Endkappen mit anderen Bauteilen zu befestigen. Die Endkappen werden über endseitige Abschnitte des Faserverbundkörpers gezogen und dort verklebt. In den Endkappen befinden sich Löcher zur Durchführung von Schrauben oder Nieten. Durch das Vorsehen der Endkappen wird eine materialschwächende und/oder aufwändige Einbringung von Löchern in den Faserverbundkörper vermieden. Dieses Bauteil wird in mehreren Schritten vergleichsweise aufwendig hergestellt und ist aufgrund der metallischen Endkappen schwerer als ein reines Faserverbundbauteil.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein steifes, aber leichtes und immer noch kostengünstiges Faserverbundbauteil bereitzustellen, insbesondere als ein Schubfeld oder als einen Teil eines Schubfelds eines Fahrzeugs und/oder als eine Strebe.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Faserverbundbauteil für ein Fahrzeug, aufweisend einen flachen Basisbereich aus Faserverbundmaterial, welcher durch mindestens eine daran einstückig angeordnete Rippe aus Faserverbundmaterial verstärkt ist. Der flache Basisbereich ist durch die einstückige Anordnung oder Verbindung zu der Rippe besonders einfach und preisgünstig herstellbar. Auf kostenintensive Füge- oder Klebevorgänge vorgefertigter Bauteile kann verzichtet werden. Zudem ist ein solches Faserverbundbauteil besonders leicht und robust herstellbar. Dennoch ist das Faserverbundbauteil aufgrund des Vorsehens der Rippen hochgradig steif und fest und damit für eine hohe Lastaufnahme geeignet.
  • Dass der Basisbereich flach ist, bedeutet insbesondere, dass er, insbesondere im Vergleich zu seiner lateralen oder ebenen Ausdehnung, eine geringe Dicke aufweist. Der Basisbereich mag eben oder gekrümmt sein. Durch die flache Bauweise kann der Basisbereich auf einfache Weise leichtgewichtig ausgestaltet werden.
  • Dass die mindestens eine Rippe einstückig an dem Basisbereich angeordnet ist, kann insbesondere bedeuten, dass die Rippe und der Basisbereich einstückig verbunden werden, wenn zumindest einer dieser Bereiche hergestellt wird. Es ist eine Weiterbildung, dass die Rippe und der Basisbereich in einem gemeinsamen Verfahrensablauf hergestellt und einstückig verbunden werden. Es ist noch eine Weiterbildung, dass einer dieser Bereiche (z. B. die mindestens eine Rippe) zuvor hergestellt worden ist und ein anderer dieser Bereiche (z. B. der Basisbereich) in einem gleichen Verfahrensablauf hergestellt und mit dem jeweils anderen Bereich einstückig verbunden wird. Dass die mindestens eine Rippe einstückig an dem Basisbereich angeordnet ist, mag insbesondere ausschließen, dass das Basisbauteil und die mindestens eine Rippe getrennt hergestellt werden und erst folgend miteinander verbunden werden, z. B. durch Kleben.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass das Faserverbundmaterial der mindestens einen Rippe dem Faserverbundmaterial des Basisbereichs entspricht. Dieser ermöglicht eine besonders einfache Herstellung beider Bereiche in einem gemeinsamen Herstellungsablauf, z. B. mittels eines Spritzgießens, Spritzpressens oder Heißpressens, insbesondere in einer einzigen Form.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Faserverbundmaterial der mindestens einen Rippe sich von dem Faserverbundmaterial des Basisbereichs unterscheidet. Dies ermöglicht eine größere Vielfalt an Materialeigenschaften und damit eine höhere Funktionalität und/oder Eignung des Faserverbundwerkbauteils. Die Faserverbundmaterialien mögen sich insbesondere nur in der Länge (z. B. Kurzfasern – Endlosfasern), Ausrichtung (z. B. gerichtet – ungerichtet) und/oder Dichte (z. B. dicht gepackt – locker gepackt) der Fasern unterscheiden.
  • Allgemein mag ein Matrixmaterial mindestens eines Faserverbundmaterials einen oder mehrere duroplastische Kunststoffe und/oder einen oder mehrere thermoplastische Kunststoffe aufweisen. Die Fasern mindestens eines Faserverbundmaterials mögen insbesondere Kohlenstofffasern zur Bildung eines kohlefaserverstärkten Kunststoffs, kurz CFK, und/oder Glasfasern zur Bereitstellung eines glasfaserverstärkten Kunststoffs, kurz GFK, sein. Jedoch können auch noch andere Faserarten verwendet werden, wie Aramidfasern.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass zum Heißpressen mindestens einer der Bereiche (der Basisbereich und/oder mindestens eine Rippe) aus einem SMC (Sheet Moulding Compound)-Faser-Matrix-Halbzeug hergestellt ist. Die Fasern eines SMC-Halbzeugs liegen dabei typischerweise in Matten- oder in Gewebeform vor, daher ist ein SMC-Halbzeug bereits plattenförmig flach. Umso länger die eingesetzten Fasern sind, desto schwerer kann das SMC-Halbzeug im Pressprozess umgeformt werden. Besonders bevorzugt werden SMC-Halbzeuge mit Kohlenstofffasern (CF-SMC), jedoch sind auch Glasfasern usw. einsetzbar. Allgemein mag ein SMC-Halbzeug Kurzfasern (z. B. mit Faserlängen von bis zu 1 mm), Langfasern (z. B. mit Faserlängen von bis zu 50 mm, insbesondere zwischen 25 mm bis 50 mm) und/oder Endlosfasern (z. B. mit Faserlängen von mehr als 50 mm,) aufweisen. Das Matrixmaterial mag insbesondere Duroplast sein.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens einer der Bereiche aus einem BMC(Bulk Moulding Compound)-Faser-Matrix-Halbzeug hergestellt ist. BMC liegt als formlose, teigige Masse vor und eignet sich sowohl zum Heißpressen als auch zum Spritzgießen und Spritzpressen. Das Matrixmaterial mag auch hier insbesondere Duroplast sein.
  • Es ist auch eine Weiterbildung, insbesondere für Thermoplast als Matrixmaterial, dass mindestens einer der Bereiche aus einem Faser-Matrix-Halbzeug aus langfaserverstärktem Thermoplast, kurz LFT, hergestellt ist.
  • Es ist ferner eine Weiterbildung, insbesondere für Thermoplast als Matrixmaterial, dass mindestens einer der Bereiche aus einem Faser-Matrix-Halbzeug aus glasmattenverstärktem Thermoplast, kurz GMT, hergestellt ist. Als Fasern können dabei sowohl Glasfasern als auch Kohlenstofffasern verwendet werden. Bauteile aus GMT weisen bezüglich ihrer elastischen Eigenschaften oft keine Vorzugsrichtung mehr auf und sind somit quasiisotrop. Glasmattenverstärktes Thermoplast kann insbesondere in der Heißpresstechnik verwendet werden. Glasmattenverstärktes Thermoplast mag insbesondere Fasern in Form von Kurz-, Lang und/oder Endlosfasern aufweisen, wobei deren wirre, unvernadelte Form große Umformgrade ermöglicht.
  • Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Faserverbundmaterial zumindest des Basisbereichs Kurzfasern und/oder Langfasern aufweist („Chopped Fibres”), insbesondere nur Kurzfasern. Dadurch kann es erstens ein hochgradig isotropes Materialverhalten aufweisen und ist zweitens einfach durch Spritzverfahren (Spritzguss, Spritzpressen) herstellbar.
  • Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Rippe zumindest anteilig in ihrer Erstreckungsrichtung ausgerichtete Endlosfasern aufweist. Dies ermöglicht eine besonders hohe Steifigkeit und Festigkeit, und damit eine erhöhte Lastaufnahme, in der Erstreckungsrichtung. So mögen lokal gezielt Bereiche des Faserverbandbauteils mit einer besonders hohen Lastaufnahme verstärkt werden. Beispielsweise kann der Basisbereich selbst dünn und damit leicht gehalten werden. Diese Ausgestaltung ist insbesondere auch zusammen mit einer Verwendung nur von Kurzfasern und/oder Langfasern in dem Basisbereich realisierbar. Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens eine Rippe in ihrer Erstreckungsrichtung ausschließlich ausgerichtete Endlosfasern aufweist.
  • Es ist eine zur einfachen Herstellung bevorzugte Ausgestaltung, dass mindestens eine Rippe Kurzfasern und/oder Langfasern aufweist, insbesondere in ihrer Erstreckungsrichtung ausgerichtete Kurzfasern und/oder Langfasern, insbesondere nur Kurzfasern und/oder Langfasern. Diese Ausgestaltung ist insbesondere auch zusammen mit einer zumindest anteiligen Verwendung von Endlosfasern in dem Basisbereich vorteilhaft. Dabei kann z. B. ausgenutzt werden, dass ein Basisbereich besonders einfach mit Endlosfasern herstellbar ist, z. B. durch Nutzung entsprechender Fasermatten.
  • In noch einer Weiterbildung können das Basisteil und die Rippen bzw. Verstärkungen aus dem gleichen Material bestehen.
  • Als Ausgangsmaterial für zumindest einen der Bereiche mögen auch ein oder mehrere duroplastische oder thermoplastische Prepregs dienen.
  • Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Basisbereich mindestens ein durchgehendes Loch aufweist, dessen Randbereich durch mindestens eine Rippe verstärkt ist. Dies ermöglicht eine stabile Befestigung des Faserverbundbauteils an dem Loch („Befestigungsloch”), z. B. zur Ermöglichung einer Schraub-, Bolzen oder Nietverbindung. Die Form des Lochs ist grundsätzlich beliebig und mag z. B. ein Rundloch oder ein Schlitz sein.
  • Es ist eine Ausgestaltung davon, dass in mindestens ein Loch eine Buchse eingesetzt ist. Die Buchse mag aus Metall (z. B. Edelstahl oder Aluminium) oder Kunststoff bestehen. Die Buchsen erhöhen eine Druckfestigkeit und Kriechbeständigkeit des Faserverbundbauteils im Bereich des Lochs. Sie sorgen zudem für eine Trennung des Faserverbundbauteils von einem benachbarten, z. B. daran angebrachten, Bauteil, was eine Korrosion an dem benachbarten Bauteil unterdrückt. Die Buchsen können in den Herstellprozess des Faserverbundbauteils integriert sein, z. B. durch Einbringung in das Werkzeug, insbesondere werkzeugfallend. Bei der werkzeugfallenden Einbringung können die Buchsen vor, mit oder nach Einbringung der Fasern oder des Faserverbundmaterials in das Werkzeug eingebracht werden. Bei dem folgenden Bearbeiten, z. B. des Verpressens o. ä., bildet sich zwischen den Buchsen und dem Faserverbundmaterial dann eine stoff- und/oder formschlüssige Verbindung aus.
  • Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Rippe sich zumindest teilweise entlang eines Hauptlastpfads des Faserverbundbauteils erstreckt. Hierdurch wird ein besonders leichtes, aber steifes und festes Faserverbundbauteil bereitgestellt. Insbesondere mögen alle Hauptlastpfade durch mindestens eine Rippe verstärkt sein. Die Hauptlastpfade mögen sich insbesondere von einer Befestigungsstelle, insbesondere (Befestigungs-)Loch, zu mindestens einer anderen Befestigungsstelle erstrecken.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass der Basisbereich an seinem Rand zumindest abschnittsweise mindestens eine Rippe aufweist. Dadurch mag außer einer randseitigen Verstärkung, insbesondere in einem Hauptlastpfad, eine Erhöhung einer Verwindungssteifigkeit, eine Abdeckfunktion und/oder eine Auflagefunktion erreicht werden.
  • Es ist noch eine Weiterbildung, dass mindestens ein Teilbereich des Basisteils eine verringerte Dicke oder eine Aussparung aufweist. Dies mag insbesondere in Bereichen geringer Lastaufnahme ohne eine signifikante Einbuße an Festigkeit und/oder Steifigkeit des Faserverbundbauteils eine merkliche Gewichtseinsparung ergeben.
  • Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Faserverbundbauteil ein Schubfeld oder eine Strebe ist. Das Schubfeld kann insbesondere an einer Karosserie befestigt sein, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs. Die Strebe kann ein Teil eines Schubfelds sein oder z. B. auch als ein Einzelbauteil vorliegen.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, mit einem solchen Faserverbundbauteil.
  • Die Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: a) Einbringen eines Kurz- und/oder Langfaser-Matrix-Halbzeugs in ein Werkzeug; b) Einbringen von Endlosfasern in das Werkzeug entsprechend einer Position der mindestens einen damit zu versehenden Rippe; und c) Verpressen des Matrix-Halbzeugs mit den Endlosfasern. Dadurch kann ein auch komplex geformtes Faserverbundbauteil mit einfachen Mitteln hergestellt werden.
  • Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: a) Einbringen eines Endlosfaser-Matrix-Halbzeugs in ein Werkzeug; b) Einbringen von Kurzfasern und/oder Langfasern in das Werkzeug entsprechend einer Position der mindestens einen damit zu versehenden Rippe; und c) Verpressen des Endlosfaser-Matrix-Halbzeugs mit den Kurz- und/oder Langfasern.
  • Die Schritte a) und b) können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden, ggf. auch gleichzeitig.
  • Das Verfahren kann analog zu der Vorrichtung ausgestaltet werden und ergibt die gleichen Vorteile.
  • So mag das Kurz- und/oder Langfaser-Matrix-Halbzeug ein SMC-Halbzeug mit Kohlenstoff-Kurzfasern und/oder -Langfasern sein, das in Mattenform in das Werkzeug eingelegt wird.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass das Einbringen der Endlosfasern ein Einbringen trockener Endlosfasern umfasst, z. B. in Form von Gewebe, Gelege und oder Fasersträngen. Bei dem folgenden Verpressen kann das Matrixmaterial des SMC-Halbzeugs in die Endlosfasern eindringen und auch für diese das Matrixmaterial bilden. In dieser Ausgestaltung werden also der Basisbereich und die mindestens eine Rippe gleichzeitig in dem Schritt des Verpressens hergestellt und miteinander einstückig verbunden.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Einbringen der Endlosfasern ein Einbringen getränkter Endlosfasern umfasst, also auch in Form eines Faser-Matrix-Halbzeugs. Die getränkten Endlosfasern bzw. Halbzeuge können hierbei insbesondere als noch nicht ausgehärtete Profile oder Matten vorliegen. Die Profile können z. B. durch Pultrusion, Spritzpresse, Wickeln, Flechten oder einer Kombination daraus usw. hergestellt und anschließend konfektioniert und ggf. gebogen worden sein. Flächige Matten können z. B. Gelege oder Gewebe sein. Auch in dieser Ausgestaltung werden der Basisbereich und die mindestens eine Rippe gleichzeitig in dem Schritt des Verpressens hergestellt, in welchem sie auch einstückig miteinander verbunden werden.
  • Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Einbringen der Endlosfasern ein Einbringen getränkter und ausgehärteter Faserverbundelemente als Rippen und/oder Abschnitte oder Bereiche des Basisteils umfasst. Die Faserverbundelemente können auch hier als Profile oder flächige Matten vorliegen. Die Profile können z. B. durch Pultrusion, Spritzpresse, Wickeln, Flechten oder einer Kombination usw. daraus hergestellt, anschließend konfektioniert und ggf. gebogen und folgend ausgehärtet worden sein. In dieser Ausgestaltung ist die mindestens eine Rippe bereits zuvor hergestellt worden, jedoch wird nun der Basisbereich in dem Schritt des Verpressens hergestellt, in welchem der Basisbereich einstückig mit der mindestens einen Rippe verbunden wird.
  • Die Profile können als Vollprofile oder Hohlprofile vorliegen. Im Fall von Hohlprofilen können diese endseitig abgedichtet sein, z. B. durch eine Dichtkappe.
  • In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben. Dabei sind zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in Ansicht von schräg unten ein Faserverbundbauteil in Form eines Schubfelds 1.
  • Das Schubfeld 1 weist einen flachen, zumindest im Wesentlichen ebenen Basisbereich 2 auf, welcher in der Ebene eine Form eines „U” mit schrägen Seitenabschnitten 3a und 3b sowie einem diese verbindenden Sockelabschnitt 4 aufweist. Das Schubfeld 1 ist spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene S ausgebildet. Der Basisbereich 2 besteht aus einem kurze Kohlenstofffasern mit einer Länge bis zu 50 mm aufweisenden Faserverbundmaterial.
  • An den freien Enden der Seitenabschnitte 3a und 3b sowie an den Übergangsbereichen zwischen den Seitenabschnitten 3a und 3b und dem Sockelabschnitt 4 weist der Basisbereich 2 jeweils ein Paar von Löchern 5 auf, welche z. B. zur Durchführung einer Schraube dienen können, um das Schubfeld 1 zu befestigen, z. B. an einer Karosserie eines Personenfahrzeugs. In die Löcher 5 sind Buchsen 6 aus Metall oder Kunststoff eingesetzt, um eine Druckfestigkeit und Kriechbeständigkeit des Schubfelds 1 im Bereich der Löcher 5 zu erhöhen und ggf. eine Korrosion an dem benachbarten Bauteil, z. B. der Karosserie, zu unterdrücken.
  • Zumindest auf der gezeigten flachen Seite des Schubfelds 1 sind an dem Basisteil 2 mehrere Rippen 812 aus Faserverbundmaterial vorhanden, die einstückig mit dem Basisteil 2 verbunden sind. Die Rippen 812 können auch als integrale rippenartige Verstärkungsbereiche oder Verdickungen des Basisteils 2 angesehen werden. Sie sind nicht erst nach Fertigstellung des Basisteils 2 an diesem befestigt worden, z. B. durch Klebung, sondern während des Herstellungsablaufs des Basisteils 2 damit integriert worden. Die Rippen 812 weisen entlang ihrer Längserstreckung ausgerichtete Endlosfasern auf. Das Matrixmaterial der Rippen 812 mag insbesondere dem Matrixmaterial des Basisteils 2 entsprechen, was eine besonders gute integrale Verbindung zwischen den Rippen 812 und dem Basisteil 2 ergibt.
  • Beispielsweise mag das Schubfeld 1 dadurch hergestellt worden sein, dass in ein Werkzeug eine Matte aus mit Duroplast oder Thermoplast getränkten Kohlenstoff-Kurzfasern als auch die Buchsen 6 eingebracht worden sind. Auf die Matte sind im Bereich einer oder mehrerer der zu formenden Rippen 812 Endlosfasern gelegt worden. Die Endlosfasern können trocken, getränkt, aber noch nicht ausgehärtet oder als ausgehärtete Faserverbund-Werkstücke eingelegt werden. Folgend werden die Matte und die Lang- bzw. Endlosfasern in einem einzigen Pressvorgang geformt und einstückig miteinander verbunden. Die Buchsen 6 werden mit eingeformt, und zwar bevorzugt mindestens stoffschlüssig, ggf. auch kraft- und/oder stoffschlüssig.
  • Die Rippen 812 erstrecken sich insbesondere entlang mindestens eines Hauptlastpfads des Faserverbundbauteils. Die Rippen 812 umfassen beispielsweise Rippen 8, welche an einem Rand des Basisbereichs 2 verlaufen, als auch Rippen 911, die nicht randseitigen Hauptlastpfaden folgen. Auch sind ringförmige Rippen 12 vorhanden, welche an Randbereichen der Löcher 5 bzw. um die Buchsen 6 verlaufen und diese verstärken.
  • Der Basisbereich 2 weist ferner mehrere Teilbereiche 13 geringerer Dicke auf, um Gewicht in wenig belasteten oder beanspruchten Bereichen einzusparen.
  • 2 zeigt das Schubfeld 1 in einer Ansicht von schräg oben. Die Oberseite 14 ist vollflächig und hier z. B. flach ausgebildet. Durch die Oberseite 14 sind die Buchsen 6 mit den Löchern 5 geführt.
  • Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
  • So kann das Schubfeld 1 in einem anderen Ausführungsbeispiel Rippen 812 nur mit Kurzfasern und/oder Langfasern und einen Basisbereich 2 zumindest anteilig mit Endlosfasern aufweisen.
  • Auch mögen anstelle der Teilbereiche 13 geringerer Dicke beispielsweise Aussparungen in dem Basisbereich 2 eingebracht sein.
  • Ganz allgemein kann unter einer Rippe ein grundsätzlich beliebig geformter Verstärkungsbereich verstanden werden. Als eine Rippe im engeren Sinne mag dann insbesondere ein länglicher Verstärkungsbereich verstanden werden.
  • Allgemein kann unter ”ein”, ”eine” usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von ”mindestens ein” oder ”ein oder mehrere” usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z. B. durch den Ausdruck ”genau ein” usw.
  • Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schubfeld
    2
    Basisbereich
    3a
    schräger Seitenabschnitt
    3b
    schräger Seitenabschnitt
    4
    Sockelabschnitt
    5
    Loch
    6
    Buchse
    8–12
    Rippe
    13
    Teilbereich geringerer Dicke
    14
    OberseiteSpiegelebene
    S
    Spiegelebene
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010053850 A1 [0004]
    • DE 102010053843 A1 [0005]

Claims (13)

  1. Faserverbundbauteil (1) für ein Fahrzeug, aufweisend einen flachen Basisbereich (2) aus Faserverbundmaterial, welcher durch mindestens eine daran einstückig angeordnete Rippe (812) aus Faserverbundmaterial verstärkt ist.
  2. Faserverbundbauteil (1) nach Anspruch 1, wobei das Faserverbundmaterial der mindestens einen Rippe (812) dem Faserverbundmaterial des Basisbereichs (2) entspricht.
  3. Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Faserverbundmaterial des Basisbereichs (2) Kurzfasern und/oder Langfasern aufweist.
  4. Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Rippe (812) zumindest anteilig in ihrer Erstreckungsrichtung ausgerichtete Endlosfasern aufweist.
  5. Faserverbundbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Faserverbundmaterial des Basisbereichs (2) zumindest anteilig Endlosfasern aufweist und mindestens eine Rippe (812) Kurzfasern und/oder Langfasern aufweist.
  6. Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Basisbereich (2) mindestens ein Loch (5) aufweist, dessen Randbereich durch mindestens eine Rippe (8) verstärkt ist.
  7. Faserverbundbauteil (1) nach Anspruch 6, wobei in mindestens ein Loch (5) eine Buchse (6) eingesetzt ist.
  8. Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Rippe (811) sich zumindest teilweise entlang eines Hauptlastpfads des Faserverbundbauteils (1) erstreckt.
  9. Faserverbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Faserverbundbauteil (1) ein Schubfeld oder eine Strebe ist.
  10. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils (1) nach den Ansprüchen 3 und 4, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: – Einbringen eines Kurz- und/oder Langfaser-Matrix-Halbzeugs in ein Werkzeug; – Einbringen von Endlosfasern in das Werkzeug entsprechend einer Position der mindestens einen damit zu versehenden Rippe (812); – Verpressen des Matrix-Halbzeugs mit den Endlosfasern.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils (1) nach Anspruch 5, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: – Einbringen eines Endlosfaser-Matrix-Halbzeugs in ein Werkzeug; – Einbringen von Kurzfasern und/oder Langfasern in das Werkzeug entsprechend einer Position der mindestens einen damit zu versehenden Rippe (812); – Verpressen des Endlosfaser-Matrix-Halbzeugs mit den Kurz- und/oder Langfasern.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einbringen der Endlosfasern ein Einbringen trockener Endlosfasern umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einbringen der Endlosfasern ein Einbringen getränkter und ausgehärteter Endlosfasern umfasst.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015113507A1 (de) 2015-08-17 2017-02-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines mehrteiligen Faser-Kunststoff-Verbundbauteils
DE102015222148A1 (de) * 2015-11-11 2017-05-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils
WO2018065165A1 (de) * 2016-10-05 2018-04-12 Zf Friedrichshafen Ag Fahrwerksbauteil in faserkunststoffverbund-monobauweise mit duroplastischem matrixwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung
WO2018095600A1 (de) * 2016-11-24 2018-05-31 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur herstellung eines lenkers, sowie lenker und radaufhängung
DE102017106878A1 (de) * 2017-03-30 2018-10-04 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Anbindungsstruktur zur Anbindung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils an ein Anbindungsbauteil und Anordnung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils an mindestens einem Anbindungsbauteil
WO2019243001A1 (de) * 2018-06-21 2019-12-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Faserverbundkörper sowie verfahren zur herstellung eines faserverbundkörpers
DE102020118674A1 (de) 2020-07-15 2022-01-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3726340A1 (de) * 1987-08-07 1989-02-16 Sachs Systemtechnik Gmbh Verfahren zur herstellung einer zug-druck-strebe mit krafteinleitungsaugen
DE3928855A1 (de) * 1989-08-31 1991-03-07 Fichtel & Sachs Ag Zug-druck-strebe aus faserverstaerktem kunststoff
DE19527197A1 (de) * 1995-07-26 1997-01-30 Henrik Schaefer Werkstück aus Faserverbundmaterial
DE19628388A1 (de) * 1996-07-13 1998-01-15 Inst Polymerforschung Dresden Kraftflußgerechter, multiaxialer, mehrlagiger Faservorformling mit zumindest bereichsweiser Z-Achsen-Verstärkung und ein Verfahren zu seiner Herstellung
DE10153875A1 (de) * 2001-11-02 2003-05-15 Bpw Bergische Achsen Kg Bauteil in langgestreckter Bauweise aus einem Faser-Kunststoff-Verbund
DE10332969A1 (de) * 2003-07-21 2005-02-10 Ise Innomotive Systems Europe Gmbh Modulträger-Teil und Verfahren zu seiner Pressformung
DE102008006006A1 (de) * 2008-01-25 2009-07-30 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Hilfsrahmen
DE102010053850A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Daimler Ag Kraftfahrzeugkarosserie mit Versteifungsstreben
DE102010053843A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Daimler Ag Verbindungsanordnung
DE102011100323A1 (de) * 2011-05-04 2012-11-08 Audi Ag Fahrzeugkarosserie mit einer Tragstruktur

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3726340A1 (de) * 1987-08-07 1989-02-16 Sachs Systemtechnik Gmbh Verfahren zur herstellung einer zug-druck-strebe mit krafteinleitungsaugen
DE3928855A1 (de) * 1989-08-31 1991-03-07 Fichtel & Sachs Ag Zug-druck-strebe aus faserverstaerktem kunststoff
DE19527197A1 (de) * 1995-07-26 1997-01-30 Henrik Schaefer Werkstück aus Faserverbundmaterial
DE19628388A1 (de) * 1996-07-13 1998-01-15 Inst Polymerforschung Dresden Kraftflußgerechter, multiaxialer, mehrlagiger Faservorformling mit zumindest bereichsweiser Z-Achsen-Verstärkung und ein Verfahren zu seiner Herstellung
DE10153875A1 (de) * 2001-11-02 2003-05-15 Bpw Bergische Achsen Kg Bauteil in langgestreckter Bauweise aus einem Faser-Kunststoff-Verbund
DE10332969A1 (de) * 2003-07-21 2005-02-10 Ise Innomotive Systems Europe Gmbh Modulträger-Teil und Verfahren zu seiner Pressformung
DE102008006006A1 (de) * 2008-01-25 2009-07-30 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Hilfsrahmen
DE102010053850A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Daimler Ag Kraftfahrzeugkarosserie mit Versteifungsstreben
DE102010053843A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Daimler Ag Verbindungsanordnung
DE102011100323A1 (de) * 2011-05-04 2012-11-08 Audi Ag Fahrzeugkarosserie mit einer Tragstruktur

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Handbuch Faserverbundkunststoffe. 3., vollständig überarbeitete Auflage. Wiesbaden : Vieweg und Teubner, 2010. S. 424-427, S. 527-536. - ISBN 978-3-8348-0881-3 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015113507A1 (de) 2015-08-17 2017-02-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines mehrteiligen Faser-Kunststoff-Verbundbauteils
DE102015222148A1 (de) * 2015-11-11 2017-05-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils
US11298898B2 (en) 2016-10-05 2022-04-12 Zf Friedrichshafen Ag Chassis component in fiber plastic composite mono construction with duroplastic matrix material and method for the production thereof
WO2018065165A1 (de) * 2016-10-05 2018-04-12 Zf Friedrichshafen Ag Fahrwerksbauteil in faserkunststoffverbund-monobauweise mit duroplastischem matrixwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung
CN109789746A (zh) * 2016-10-05 2019-05-21 Zf 腓德烈斯哈芬股份公司 具有热固性基质材料的纤维塑料复合单体结构形式的底盘构件及其制造方法
WO2018095600A1 (de) * 2016-11-24 2018-05-31 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur herstellung eines lenkers, sowie lenker und radaufhängung
DE102017106878A1 (de) * 2017-03-30 2018-10-04 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Anbindungsstruktur zur Anbindung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils an ein Anbindungsbauteil und Anordnung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils an mindestens einem Anbindungsbauteil
US10676139B2 (en) 2017-03-30 2020-06-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Linking structure for linking a fiber-reinforced plastics component to a linking component, and an assembly of a fiber-reinforced plastics component on at least one linking component
DE102017106878B4 (de) 2017-03-30 2024-05-29 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Anbindungsstruktur zur Anbindung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils an ein Anbindungsbauteil und Anordnung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils an mindestens einem Anbindungsbauteil
WO2019243001A1 (de) * 2018-06-21 2019-12-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Faserverbundkörper sowie verfahren zur herstellung eines faserverbundkörpers
US11919575B2 (en) 2018-06-21 2024-03-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fiber composite body and method for producing a fiber composite body
CN112020421A (zh) * 2018-06-21 2020-12-01 宝马股份公司 纤维复合体以及用于制造纤维复合体的方法
DE102020118674A1 (de) 2020-07-15 2022-01-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug

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