-
Die Erfindung betrifft ein in einem kontinuierlichen Verfahren hergestelltes Kunststoffprofil mit Verstärkungsfasern und einer Kunststoffmatrix. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffprofils mit Verstärkungsfasern und einer Kunststoffmatrix in einem kontinuierlichen Verfahren.
-
Aus der
DE 10 2009 053 967 A1 ist ein Verfahren bekannt zum Herstellen von faserverstärkten Bauteilen im Strangziehverfahren, wobei zunächst Fasern mit einem Imprägnierwerkstoff imprägniert werden, anschließend die imprägnierten Fasern vorausgerichtet werden, darauffolgend die vorausgerichteten Fasern in einem beheizten Strangziehwerkzeug unter Aushärten des Imprägnierwerkstoffs zu einem Profil endgeformt werden, und anschließend von dem so hergestellten Profil Segmente abgetrennt werden, wobei zum Endformen der vorausgerichteten Fasern unter Aushärten des Imprägnierwerkstoffs ein Strangziehwerkzeug mit einer eine Außenkontur eines strangzuziehenden Profils definierenden Außenform verwendet wird, bei dem mindestens zwei sich gegenüberliegende Seitenwände der Außenform derart verstellbar sind, dass ein in zumindest einer Ebene unterschiedlich und/oder partiell gekrümmtes Profil durch Strangziehen herstellbar ist.
-
Aus der
DE 10 2010 004 865 A1 ist eine Anlage bekannt zum kontinuierlichen Herstellen einer Sandwichverbundstruktur, die einen zwischen zwei Deckschichten angeordneten Wabenkern umfasst, wobei die Deckschichten jeweils durch eine stranggezogene faserverstärkte Kunststoffkomponente gebildet werden, wobei die Anlage zumindest zwei Strangzieh-Einheiten zum Bereitstellen der faserverstärkten Kunststoffkomponenten als Deckschichten des Wabenkerns umfasst und wobei jede Strangzieh-Einheit zumindest ein Faser-Stelllager, eine Kardiervorrichtung, eine Imprägniervorrichtung zum Imprägnieren der Faseranordnungen aufweist und wobei die Anlage zumindest ein Formgebungs- und Härtungswerkzeug und eine Rüsteinrichtung für den Wabenkern aufweist, wobei eine der Strangzieh-Einheiten oberhalb und eine der Strangzieh-Einheiten unterhalb der Rüsteinrichtung für den Wabenkern angeordnet ist, wobei die Anlage eine Zusammenführungsvorrichtung zum Zusammenführen der imprägnierten Faseranordnungen mit dem Wabenkern umfasst, die zwischen den Imprägniervorrichtungen und dem Formgebungs- und Härtungswerkzeug angeordnet ist und wobei die Anlage zumindest ein Führungsmittel für die imprägnierte Faseranordnungen und eine druckausübende Ablegvorrichtung zum beidseitig Ablegen der imprägnierten Faseranordnungen auf dem Wabenkern umfasst.
-
Außerdem ist aus der
DE 10 2010 004 865 A1 ein Verfahren bekannt zur kontinuierlichen Herstellung einer Sandwichverbundstruktur unter Verwendung einer derartigen Anlage, das Verfahren umfassend die Schritte: kontinuierlich Zuführen einer ersten Harz imprägnierten Faseranordnung, einer zweiten Harz imprägnierten Faseranordnung und des Wabenkerns von den Stelllagern und der Rüstvorrichtung in die Zusammenführungsvorrichtung, dort Zusammenführen der imprägnierten Faseranordnungen oberhalb und unterhalb des Wabenkerns und Ablegen der imprägnierten Faseranordnungen auf dem Wabenkern unter Druckausübung; Formen und aushärten lassen der imprägnierten Faseranordnungen, wobei die Deckschichten als die stranggezogenen faserverstärkten Kunststoffkomponenten in einem Verbund mit dem Wabenkern die Sandwichverbundstruktur bereitstellen.
-
Aus der
DE 10 2011 083 649 A1 ist ein Verfahren bekannt zum Tränken eines endlosen Faserwerkstoffs mit einem schmelzflüssigen thermoplastischen Kunststoff, wobei in einem Zwickel zwischen zwei konvergierenden Oberflächen ein Bad des Kunststoffs gebildet und der Faserwerkstoff durch den Zwickel hindurch gezogen und hierbei mit dem Kunststoff getränkt wird, wobei ein minimaler Abstand der Oberflächen an einer Austrittsstelle des Faserwerkstoffs aus dem Zwickel eine Dicke des Faserwerkstoffs um mindestens 50 vH übersteigt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Kunststoffprofil baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll ein Kunststoffprofil bereitgestellt werden, das zur kraft- und/oder formschlüssigen Anbindung geeignet und bei dem zugleich eine nachteilige Veränderung seiner mechanischen Eigenschaften reduziert oder vermieden ist. Insbesondere soll eine Reduktion einer Steifigkeit und/oder Festigkeit vermieden sein. insbesondere soll eine Unterbrechung eines Faserverlaufs vermieden sein, insbesondere soll ein Auftreten von Spannungsspitzen im Bereich eines Verbindungsabschnitts vermieden sein. Insbesondere soll eine mechanische Belastbarkeit erhöht sein. Insbesondere soll eine faserverbundgerechte Bauteilauslegung ermöglicht sein. Außerdem soll ein eingangs genanntes Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Kunststoffprofils aufgezeigt werden.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellten Kunststoffprofil mit Verstärkungsfasern und einer Kunststoffmatrix, wobei das Kunststoffprofil wenigstens einen Verbindungabschnitt aufweist, an dem die Verstärkungsfasern laminar vorbei geführt sind.
-
Das Kunststoffprofil kann ein Kraftfahrzeugbauteil sein. Das Kunststoffprofil kann ein Bauteil für ein Elektrofahrzeug sein. Das Kunststoffprofil kann ein Karosserie-Bauteil sein. Das Kunststoffprofil kann in einem Strangziehverfahren hergestellt sein. Die Verstärkungsfasern können anorganische Fasern sein. Die Verstärkungsfasern können Glasfasern sein. Die Verstärkungsfasern können organische Fasern sein. Die Verstärkungsfasern können Kohlenstofffasern sein. Die Verstärkungsfasern können Aramidfasern sein. Die Verstärkungsfasern können Endlosfasern sein. Die Verstärkungsfasern können in Rovings zusammengefasst sein. Die Kunststoffmatrix kann einen thermoplastischen Kunststoff aufweisen. Die Kunststoffmatrix kann einen duroplastischen Kunststoff aufweisen.
-
Der wenigstens eine Verbindungsabschnitt kann zur Anbindung des Kunststoffprofils dienen. Der wenigstens eine Verbindungsabschnitt kann zur kraft- und/oder formschlüssigen Anbindung des Kunststoffprofils dienen. Der wenigstens eine Verbindungsabschnitt kann zur Aufnahme eines Verbindungselements dienen. Der wenigstens eine Verbindungsabschnitt kann zur Aufnahme einer Schraube, eines Niets oder eines Bolzens dienen. Das Kunststoffprofil kann mehrere Verbindungsabschnitte aufweisen. Die Verbindungsabschnitte können einem vorbestimmten Muster folgend regelmäßig angeordnet sein. Die Verbindungsabschnitte können entlang des Kunststoffprofils in einer Reihe angeordnet sein. Die Verbindungsabschnitte können voneinander jeweils gleichmäßig beabstandet angeordnet sein.
-
„Laminar vorbei geführt” kann bedeuten, dass die Verstärkungsfasern um den wenigstens einen Verbindungsabschnitt herum geführt sind. „Laminar vorbei geführt” kann bedeuten, dass die Verstärkungsfasern an dem wenigstens einen Verbindungsabschnitt anliegend vorbei geführt sind. „Laminar vorbei geführt” kann bedeuten, dass die Verstärkungsfasern vergleichbar einer laminaren Strömung an dem wenigstens einen Verbindungsabschnitt vorbei geführt sind. „Laminar vorbei geführt” kann bedeuten, dass die Verstärkungsfasern entsprechend einem zu erwartenden Kraftverlauf an dem wenigstens einen Verbindungsabschnitt vorbei geführt sind.
-
Der wenigstens eine Verbindungsabschnitt kann verstärkungsfaserarm sein. Der wenigstens eine Verbindungsabschnitt kann mit Kunststoffmatrixmaterial gefüllt sein. Der wenigstens eine Verbindungsabschnitt kann kunststoffmatrixmaterialreich sein. Das Kunststoffprofil kann an dem wenigstens einen Verbindungabschnitt ein Loch aufweisen, an dem die Verstärkungsfasern laminar vorbei geführt sind. Das Loch kann rund sein. Das Loch kann einen vorbestimmten Durchmesser aufweisen. Das Loch kann gebohrt sein.
-
Außerdem erfolgt die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffprofils mit Verstärkungsfasern und einer Kunststoffmatrix in einem kontinuierlichen Verfahren, wobei die Verstärkungsfasern an wenigstens einer vorbestimmten Stelle laminar an einem Verbindungabschnitt vorbei geführt werden und der an der wenigstens einen vorbestimmten Stelle angeordnete Verbindungabschnitt mit Kunststoffmatrixmaterial gefüllt wird.
-
Das Verfahren kann ein Strangziehverfahren sein. Die Verstärkungsfasern können einem Faserlager entnommen werden. Die Verstärkungsfasern können Spindeln oder Spulen entnommen werden. Die Verstärkungsfasern können als trockene Fasern entnommen werden. Die Verstärkungsfasern können als Rovings entnommen werden. Die Verstärkungsfasern können in einem Imprägnierprozess in die Kunststoffmatrix eingebettet werden. Der Imprägnierprozess kann in einem Wannenverfahren, Durchziehverfahren oder Einspritzverfahren durchgeführt werden. Das Kunststoffprofil kann vorgeformt werden. Das Kunststoffprofil kann gehärtet werden. Das Kunststoffprofil kann gezogen werden. Das Kunststoffprofil kann abgelängt werden.
-
Die Verstärkungsfasern können vor und/oder nach dem Imprägnierprozess an der wenigstens einen vorbestimmten Stelle an dem Verbindungabschnitt vorbei geführt werden. Die Verstärkungsfasern können mithilfe einer Kardiereinrichtung und/oder einer Vorformeinrichtung an der wenigstens einen vorbestimmten Stelle an dem Verbindungabschnitt vorbei geführt werden. An dem an der wenigstens einen vorbestimmten Stelle angeordneten Verbindungabschnitt kann zwischen den Verstärkungsfasern ein Loch erzeugt werden. Das Loch kann gebohrt werden.
-
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergeben sich somit durch die Erfindung unter anderem Anbindungskonzepte in der Pultrusion. Eine Lage von Verbindungselementen kann vorab definiert werden. Dies kann beispielsweise durch harzreiche Stellen erfolgen, die in einem nachfolgenden Prozessschritt herausgebohrt werden. Durch die Bohrungen werden die Fasern in diesem Fall nicht geschädigt, da sie bereits im Pultrusionsprozess um die harzreichen Stellen herumgeführt wurden.
-
Mit der Erfindung wird ein Kunststoffprofil bereitgestellt, das zur kraft- und/oder formschlüssigen Anbindung geeignet und bei dem zugleich eine nachteilige Veränderung seiner mechanischen Eigenschaften reduziert oder vermieden ist. Eine Reduktion einer Steifigkeit und/oder Festigkeit ist vermieden. Eine Unterbrechung eines Faserverlaufs ist vermieden. Ein Auftreten von Spannungsspitzen im Bereich eines Verbindungsabschnitts ist vermieden. Eine mechanische Belastbarkeit ist erhöht. Eine faserverbundgerechte Bauteilauslegung ist ermöglicht. Außerdem wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Kunststoffprofils aufgezeigt.
-
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Figur näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile.
-
Die Figur zeigt schematisch und beispielhaft ein Strangpressprofil 100 mit Bohrungen 102. Das Strangpressprofil 100 ist ein leichtes Bauteil mit hoher Steifigkeit und Festigkeit. Das Strangpressprofil 100 dient zur Verwendung in der Automobilindustrie. Das Strangpressprofil 100 ist ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug. Das Strangpressprofil 100 weist Verbindungsabschnitte auf. Die Verbindungsabschnitte weisen jeweils eine Bohrung 102 auf. Die Verbindungsabschnitte mit den Bohrungen 102 dienen zur Anbindung des Strangpressprofil 100 an einer Fahrzeugstruktur und/oder zur Anordnung von Anbauteilen.
-
Das Strangpressprofil 100 weist Verstärkungsfasern, wie 104, 106, auf. Die Verstärkungsfasern 104, 106 sind in eine Kunststoffmatrix 108 eingebettet. Das Strangpressprofil 100 weist ein richtungsabhängiges Elastizitäts- und Spannungsverhalten auf, das durch einen Verlauf der Verstärkungsfasern 104, 106 beeinflusst ist.
-
Die Verstärkungsfasern 104 sind im Bereich der Verbindungsabschnitte laminar an den Bohrungen 102 vorbei geführt. Eine Unterbrechung eines Faserverlaufs durch die Bohrungen 102 ist vermieden. Außerhalb der Verbindungsabschnitte ist für einen Verlauf der Verstärkungsfasern 106 eine Berücksichtigung der Bohrungen 102 nicht erforderlich.
-
Zur Herstellung des Strangpressprofils 100 werden die Verstärkungsfasern 104 an vorbestimmten Stellen laminar an den Verbindungsabschnitten vorbei geführt und die Verbindungsabschnitte werden zunächst mit Kunststoffmatrixmaterial gefüllt. Nachfolgend werden an den Verbindungsabschnitten die Bohrungen 102 erzeugt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Strangpressprofil
- 102
- Bohrung
- 104
- Verstärkungsfaser
- 106
- Verstärkungsfaser
- 108
- Kunststoffmatrix
-
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 102009053967 A1 [0002]
- DE 102010004865 A1 [0003, 0004]
- DE 102011083649 A1 [0005]
