DE102013222356B4 - Verfahren zum Herstellen eines integralen Faserverbundbauteils mit Einlegeelement - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines integralen Faserverbundbauteils mittels Nasspressverfahren, mit den folgenden Schritten:- Bereitstellen einer ersten Faserlage (11) als trockenes Halbzeug,- Zumindest lokales Auftragen einer Matrix (12) auf die erste Faserlage (11),- Anordnen eines Einlegeelements (13) auf die aufgetragene Matrix (12) der ersten Faserlage (11),- Anordnen einer Deckfaserlage (17) mit mindestens einem ersten Abschnitt (18a) auf einer freien Oberfläche (15) des Einlegeelements (13) und mit mindestens einem zweiten Abschnitt (18b) auf der Oberfläche der ersten Faserlage (11), wobei die Deckfaserlage (17) aus mindestens zwei benachbart zueinander angeordneten Teildeckfaserlagen (17a, 17b) gebildet wird und die Teildeckfaserlagen (17a, 17b) trockene Halbzeuge sind, und- Fixieren der mindestens zwei trockenen Teildeckfaserlagen (17a, 17b) auf der freien Oberfläche (15) des Einlegeelements (13),- Auftragen von Matrix (19) auf die mindestens zwei trockenen Teildeckfaserlagen (17a, 17b), zum Erzeugen einer zu pressenden Stackanordnung (25),- Pressen der Stackanordnung (25) zum Erzeugen des integralen Faserverbundbauteils .

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines integralen Faserverbundbauteils mit einem Einlegeelement.
  • Faserverbundbauteile aus faserverstärktem Kunststoff werden im Rahmen einer Großserienfertigung häufig als großflächige Bauteile mit einheitlicher Materialstärke und homogenem Lagenaufbau hergestellt. Bauteile mit einem derartigen Aufbau lassen sich schnell und kostengünstig herstellen, beispielsweise durch das sogenannte „Nasspressverfahren“, bei dem stark vereinfacht dargestellt auf ein textiles Halbzeug eine Matrix aufgetragen und dieses in einem Presswerkzeug in die gewünschte Form des späteren Bauteils gepresst wird, wobei die Matrix das Halbzeug durchdringt und deren Fasern imprägniert.
  • Zur Erzeugung von komplexen dreidimensionalen Strukturen oder zur Erhöhung einer Bauteilstabilität ist bekannt, Faserverbundbauteile mit lokal aufgebrachten Verstärkungslagen zu verstärken. Auch können im Rahmen dessen zusätzliche Einlagen zur lokalen Verstärkung oder Hohlraumausbildung vorgesehen werden. Derartige Maßnahmen sind gegenwärtig jedoch nur für das sogenannte „Resin Transfer Moulding“ (kurz: „RTM“) bekannt. Hierbei wird, ebenfalls stark vereinfacht dargestellt, ein textiles Halbzeug zunächst in einem Vorformschritt zu einem Vorformling (Preform) gepresst oder ein textiler Preform über das Flechtverfahren um einen Schaumkern erzeugt. Dieser wird anschließend in ein Presswerkzeug eingelegt und mit einer in das Werkzeug injizierten Matrix imprägniert. Aufgrund der vorgeformten Elemente ist ein Zusammenfügen mit einem Einlegeelement und weiteren Vorformlingen problemlos möglich. Zudem ist bei der Injektion der Matrix das Presswerkzeug bereits geschlossen, so dass ein Verrutschen der zu verbindenden Elemente weitestgehend verhindert wird.
  • Jedoch ist das RTM-Verfahren deutlich aufwendiger und teurer als das Nasspressverfahren. Zudem liegen die Zykluszeiten für das RTM Verfahren um ein Vielfaches höher, so dass das Nasspressverfahren als deutlich wirtschaftlicher anzusehen ist.
  • Dennoch ist eine Erzeugung ähnlich komplex dreidimensional geformter oder verstärkter Faserverbundbauteile durch Anwendung des deutlich schnelleren und günstigeren Nasspressverfahrens bisher aufgrund mehrerer Faktoren nicht möglich. Hierzu zählt insbesondere, dass während eines Auftragens der Matrix auf die einzelnen Faserlagen und einer erst anschließenden Formgebung durch Verpressen im Presswerkzeug ein unkontrollierbares Verschieben mehrerer aufeinanderliegender Faserlagen oder eingefügter Einlegeelemente auftritt, so dass das erzeugte Bauteil mit komplexer Struktur in der Regel als Ausschluss anzusehen und folglich nicht einsetzbar ist.
  • Weitere Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen sind aus der EP 2 489 498 A1 und der DE 10 2011 076 408 A1 bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein möglichst einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren zur prozesssicheren und reproduzierbaren Herstellung von integralen Faserverbundbauteilen mit Einlegeelementen zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.
  • Demnach wird ein Verfahren zum Herstellen eines integralen Faserverbundbauteils mittels Nasspressverfahren, vorgeschlagen, mit den folgenden Schritten:
    • - Bereitstellen einer ersten Faserlage als trockenes Halbzeug,
    • - Zumindest lokales Auftragen einer Matrix auf die erste Faserlage,
    • - Anordnen eines Einlegeelements auf die aufgetragene Matrix der ersten Faserlage,
    • - Anordnen einer Deckfaserlage mit mindestens einem ersten Abschnitt auf einer freien Oberfläche des Einlegeelements und mit mindestens einem zweiten Abschnitt auf der Oberfläche der ersten Faserlage, wobei die Deckfaserlage aus mindestens zwei benachbart zueinander angeordneten Teildeckfaserlagen gebildet wird und die Teildeckfaserlagen trockene Halbzeuge sind, und
    • - Fixieren der mindestens zwei trockenen Teildeckfaserlagen auf der freien Oberfläche des Einlegeelements,
    • - Auftragen von Matrix auf die mindestens zwei trockenen Teildeckfaserlagen, zum Erzeugen einer zu pressenden Stackanordnung,
    • - Pressen der Stackanordnung zum Erzeugen des integralen Faserverbundbauteils .
  • Es kann also auf der ersten Faserlage, die als Basislage dient, zunächst das Einlegeelement positioniert werden. Auf der freien Oberfläche des Einlegeelements, also einer Oberfläche, die nicht mit der ersten Faserlage in Kontakt steht, kann die Deckfaserlage aufgelegt werden. Die Deckfaserlage als Gesamtlage ist mehrteilig mit den mindestens zwei oder mehr Teildeckfaserlagen ausgeführt und ermöglicht so die gesamte Deckfaserlage (als Einheit) aus mehreren Einzelteilen zusammenzusetzen, wodurch eine Faltenbildung insbesondere bei komplexen dreidimensionalen Konturen zumindest reduziert werden kann. Das Zusammensetzen kann durch ein loses Aneinander- bzw. teilweises Aufeinanderlegen erfolgen. Selbstverständlich können die einzelnen Teildeckfaserlagen aber auch vorab miteinander verbunden sein.
  • Damit die Teildeckfaserlagen während der Weiterverarbeitung nicht aus ihrer vorgesehenen Position verschoben werden, ist gemäß des Verfahrens vorgesehen, diese an dem Einlegeelement zu fixieren. Dies ermöglicht insbesondere während eines Transports in ein Presswerkzeug oder des nachfolgenden Pressschrittes einen sicheren Halt gegen ein Abgleiten bzw. ein Verschieben der einzelnen Teildeckfaserlagen sicherzustellen, da diese ansonsten gegenüber einer einheitlichen Deckfaserlage besonders anfällig für Verschiebungen sind.
  • Das Verfahren ermöglicht somit Faserverbundbauteile als integrale Profilbauteile mit komplexer Geometrie herzustellen und auf die bekannte, aber Bauteilintensive Schalenbauweise zu verzichten. Neben einer Kosteneinsparung und eines geringeren Fertigungsaufwandes ergeben sich neue und einfach umsetzbare Designmöglichkeiten bei hoher Bauteilqualität.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die mindestens zwei Teildeckfaserlagen derart benachbart zueinander angeordnet, dass sich mindestens zwei der Teildeckfaserlagen in einem Überlappungsbereich miteinander überlappen. Dies bedeutet, dass jeweils benachbart zueinander angeordnete Teildeckfaserlagen mit der jeweils unmittelbar benachbart angeordneten Teildeckfaserlage in einem jeweiligen Teilabschnitt überlappend angeordnet sind. Der gemeinsam gebildete Überlappungsbereich ist vorzugsweise derart dimensioniert und ausgelegt, dass eine Kraftübertragung in der gesamten Deckfaserlage sicher gewährleistet ist.
  • Vorzugsweise kann der Schritt des Fixierens der Teildeckfaserlagen ein lokales stoffschlüssiges und/oder formschlüssiges und/oder kraftschlüssiges Verbinden mit dem Einlegeelement umfassen, insbesondere ein Anhaften mittels einer zumindest lokal vorgesehenen Menge Matrix und/oder Klebstoff und/oder ein zumindest lokales Anstecken oder Festklammern mittels einer Anzahl von Verbindungselementen. Es kann also beispielsweise Matrix an definierten Punkten lokal oder großflächig auf das Einlegeelement aufgebracht werden, um die eine oder mehreren Teildeckfaserlagen an dem Einlegeelement zu fixieren und gegen ein Verschieben zu sichern.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Teildeckfaserlagen mit Hilfe der Verbindungselemente befestigt werden, die zum Beispiel durch die jeweilige Teildeckfaserlage in das Einlegeelement eingebracht werden. Hierzu sind beispielsweise Klammern, Nadeln oder Nägel oder dergleichen geeignet. Diese verbleiben vorzugsweise in dem späteren Bauteil.
  • Des Weiteren kann mindestens eine der Teildeckfaserlagen eine abwickelbare Fläche bilden. Als abwickelbare Flächen werden nach mathematischer Definition (Geometrie) zweidimensionale Flächen bezeichnet, deren Abwicklung sich ohne innere Formverzerrung in die euklidische Ebene transformieren lassen, so dass die Flächen glatt auf der Ebene liegen. Derartige Flächen zeichnen sich insbesondere durch eine dreidimensionale Form aus, die keine „Knickbildung“ aufweist. Übertragen auf die Teildeckfaserlagen (mit einer im Wesentlichen zweidimensionalen Form) bedeutet dies, dass die Faserlagen das Einlegeelement (als dreidimensionalen Körper) derart bedecken, dass die einzelne Teildeckfaserlage glatt und ohne Knickbildung auf der Oberfläche des Einlegeelements aufliegt. Die Teildeckfaserlagen können derart zugeschnitten sein, dass potentiell knickbildende Stellen der Oberfläche des Einlegeelements ausgespart sind und diese Stellen durch definierte lokale Anordnung eines Überlappungsbereichs als Übergang zu einer neuen Teildeckfaserlage ausgestaltet werden, so dass eine Knickbildung in der jeweiligen Teildeckfaserlage vermieden wird.
  • Erfindungsgemäß werden die erste Faserlage und die mindestens zwei Teildeckfaserlagen jeweils als trockene (also nicht-imprägnierte) Faserlage oder als trockener (also nicht-imprägnierter) Vorformling bereitgestellt, und das Verfahren umfasst einen oder mehrere Schritte des Aufbringens von Matrix auf die jeweilige Faserlage.
  • Dies bedeutet, dass die jeweiligen Faserlagen als trockene, also nicht-imprägnierte, Faserhalbzeuge bereitgestellt werden und entweder bei ihrer Bereitstellung oder im Anschluss daran, jedoch spätestens vor dem Pressschritt, in einem oder mehreren Zwischenschritten mit einer Matrix beaufschlagt werden.
  • Grundsätzlich kann jede der Faserlagen, also die erste Faserlage und/oder die mindestens zwei Teildeckfaserlagen beispielsweise als ein - oder mehrschichtige Gewebe, Gelege oder Gewirke, bzw. unidirektional oder mehrdirektional ausgeführt sein. Als Fasern sind insbesondere Glasfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern, aber auch andere zur Verstärkung eines Faserverbundbauteils geeignete Fasermaterialien einsetzbar.
  • Erfindungsgemäß wird zuerst die erste Faserlage als trockenes Halbzeug bereitgestellt und anschließend die Matrix (zumindest lokal) aufgetragen. Nach dem anschließenden Auflegen des Einlegeelements auf die aufgetragene Matrix können dann die Teildeckfaserlagen ebenfalls zunächst als trockenes Halbzeug auf diesem fixiert werden. Nachfolgend wird auch auf die Teildeckfaserlagen Matrix aufgetragen. Bei dem späteren Verpressen durchdringt die Matrix die einzelnen Faserlagen und imprägniert diese. Optional kann auf das Einlegeelement eine Matrix aufgebracht werden und die Teildeckfaserlagen mittels dieser Matrix an dem Einlegeelement fixiert werden.
  • Es kann somit unter Nutzung des sogenannten Nasspressverfahrens ein entsprechend komplexes dreidimensionales Faserverbundbauteil mit einem Einlegeelement auf einfache, schnelle und kostengünstige Weise hergestellt werden.
  • Optional ist es möglich die erste Faserlage und/oder die Teildeckfaserlagen als Vorformlinge, ebenfalls in nicht-imprägniertem Zustand auf analoge Weise für das beschriebene Verfahren zu nutzen.
  • In jedem Fall kann das Einlegeelement zum Beispiel ein formstabiles und/oder funktionsintegriertes Einlegeelement umfassen. Das Einlegeelement ist also dazu vorgesehen einen entsprechenden Raum zu definieren, der trotz des Pressschrittes zumindest im Wesentlichen erhalten bleiben soll. Daher eignen sich grundsätzlich alle entsprechend formstabilen Elemente zum Einlegen, wobei eine im Vergleich zum Gesamtvolumen geringe Volumenabnahme durch das Pressen noch als formstabil gelten soll.
  • Als funktionsintegriert kann jedes Einlegeelement verstanden werden, welches neben der Formstabilität eine weitere Funktion, wie beispielsweise eine Wärmedämmung, eine Verstärkung, eine Schalldämmung und/oder Schalldämpfung sowie eine Aufnahme für andere Bauteile ermöglicht.
  • Insbesondere kann das Einlegeelement hierzu einen Schaumkern, Holzkern, Kunststoffkern, Metallkern, Wachskern, und/oder einen Kern aus Vollmaterial, Schaummaterial, mit einer Hohlraumstruktur, einer Wabenstruktur und/oder einem schalldämmenden und/oder schalldämpfenden Material umfassen.
  • Besonders bevorzugt ist das Einlegeelement in Schließrichtung des Presswerkzeugs selbstzentrierend bezüglich des Presswerkzeugs ausgebildet. Hierzu weist das Einlegeelement eine sich in Schließrichtung erweiternde geometrische Form auf. Die Schließrichtung ist bezogen auf eine relative Bewegungsrichtung einer das Einlegeelement für ein Pressen aufnehmenden Werkzeughälfte des Presswerkzeugs bezüglich des Einlegeelements anzusehen. Umgekehrt dargestellt, ist die Geometrie entgegen der Schließrichtung verjüngend ausgebildet. Mit anderen Worten ist das Einlegeelement in einer von der ersten Faserlage weg weisenden Richtung verjüngend ausgebildet. Dies bietet die Möglichkeit, dass bei einem Schließen des Werkzeugs das Einlegeelement entsprechend der Formgebung des Presswerkzeugs, also einer formgebenden Kavität (Negativform) mit entsprechend komplementär ausgebildeten Schrägen , an die exakt vordefinierte Position in seitlicher Richtung (quer zur Schließrichtung) automatisch verschoben wird.
  • Dies bedeutet, dass insbesondere die beim Anordnen des Einlegeelements auf der ersten Faserlage definierte Position beim Schließen des Werkzeugs in gewissem Umfang - falls erforderlich - korrigiert werden kann. Es lässt sich also eine ungenaue Anordnung des Einlegeelements nachträglich präzisieren und somit ein Ausschuss verringern.
  • Die bereits genannte Fixierung der Teildeckfaserlagen auf dem Einlegeelement bietet den zusätzlichen Vorteil, dass auch die Teildeckfaserlagen der seitlichen Korrekturbewegung des Einlegeelements beim Schließen des Werkzeugs in gewissem Umfang folgen.
  • Des Weiteren wird ein Faserverbundbauteil vorgeschlagen mit einer ersten Faserlage, einem auf einer Oberfläche der ersten Faserlage angeordneten Einlegeelement sowie einer eine freie Oberfläche des Einlegeelements zumindest mit einem ersten Abschnitt mindestens teilweise bedeckenden Deckfaserlage. Die Deckfaserlage und die erste Faserlage sind zumindest in einem zweiten Abschnitt miteinander flächig verbunden. Die Deckfaserlage ist aus mehreren Teildeckfaserlagen gebildet, die benachbart zueinander angeordnet sind, wobei sich jeweils zumindest zwei der Teildeckfaserlagen in einem Überlappungsbereich miteinander überlappen.
  • Vorzugsweise ist das Faserverbundbauteil mittels eines Verfahrens gemäß der Beschreibung hergestellt.
  • Das Faserverbundbauteil kann beispielsweise ein Karosseriestrukturteil eines Kraftfahrzeugs sein, insbesondere Karosseriestrukturteil mit einer komplexen Geometrie oder komplexen Profilquerschnitten großer oder kleiner Größe, wie beispielsweise ein Seitenrahmen oder eine Stirnwand, sowie Boden-, Tür, Dach oder Heckelemente.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 bis 9 einzelne Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines integralen Faserverbundbauteils mit Einlegeelement gemäß der Beschreibung, und
    • 10 eine schematische Schnittansicht eines mit dem Verfahren nach 1 bis 9 hergestellten integralen Faserverbundbauteils.
  • Die 1 bis 9 zeigen in schematischer Darstellung eine beispielhafte Abfolge der einzelnen Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines integralen Faserverbundbauteils mit Einlegeelement.
  • In einem in 1 dargestellten ersten Schritt erfolgt zunächst ein Bereitstellen einer ersten Faserlage 11. Diese kann als nicht-imprägnierte textile Faserlage (insbesondere Gewebe, Gelege oder Gewirke) vorgesehen werden, die ein- oder mehrschichtig sowie uni- oder mehrdirektional ausgebildet sein kann, und somit einen Grund-Stack bildet, auf dem die weiteren Elemente des zu erzeugenden Faserverbundbauteils aufgebaut werden.
  • In einem in 2 dargestellten zweiten Schritt erfolgt ein Auftragen einer Matrix 12, wie beispielsweise einer Zwei-Komponenten-Matrix bestehend aus einem Harz-Härter-Gemisch, auf eine Oberfläche der ersten Faserlage 11. Der Auftrag kann vorzugsweise auf einen lokalen Bereich beschränkt sein, in dem in einem nachfolgenden dritten Schritt (3) ein Einlegeelement 13 auf der Oberfläche der ersten Faserlage 11 angeordnet wird. Selbstverständlich ist ebenso ein Auftragen von Matrix in einem größeren Bereich bzw. einer Anzahl von mehreren Bereichen der ersten Faserlage 11 möglich.
  • Das in den dritten Schritt angeordnete Einlegeelement 13 ist in der dargestellten Ausführungsform als Stützkern, beispielsweise aus Schaum- oder anderem formstabilen Material, ausgebildet. Selbstverständlich kann das Einlegeelement 13 auch alternative Materialien und/oder ein funktionsintegriertes Einlegeelement 13 umfassen, insbesondere einen Holzkern, Kunststoffkern, Metallkern, Wachskern, und/oder einen Kern aus Vollmaterial, Schaummaterial, mit einer Hohlraumstruktur, einer Wabenstruktur und/oder einem schalldämmenden und/oder schalldämpfenden Material.
  • Anschließend erfolgt in einem vierten Schritt (4) ein Auftragen von weiterer Matrix 14 auf eine freie Oberfläche 15 des Einlegeelements 13, also der Oberfläche, die nicht mit der ersten Faserlage 11 verbunden ist. Zusätzlich wird eine Matrix 16 auf die Oberfläche der ersten Faserlage 11 aufgetragen (soweit nicht bereits in einem Schritt nach 1 erfolgt), die später Teil des zu erzeugenden Faserverbundbauteils 30 wird. Dies bedeutet, dass überschüssige Randbereiche dagegen ohne Matrixauftrag bleiben können.
  • Die 5 bis 9 zeigen eine gesamtheitliche Deckfaserlage 17 bestehend aus drei benachbart zueinander angeordneten Teildeckfaserlagen 17a , 17b. Insgesamt drei erste (Teil-) Abschnitte 18a der gesamten Deckfaserlage 17 (also pro Teildeckfaserlage ein erster Abschnitt 18a) werden auf der freien Oberfläche 15 des Einlegeelements 13 angeordnet und insgesamt vier zweite (Teil-) Abschnitte 18b werden auf der Oberfläche der ersten Faserlage 11 angeordnet. Jede der Teildeckfaserlagen kann als nicht-imprägnierte Faserlage oder als nicht-imprägnierter Vorformling bereitgestellt werden. Hierbei ist jede der drei Teildeckfaserlagen 17a, 17b jeweils als eine abwickelbare Fläche im mathematischen Sinne ausgebildet.
  • Zunächst wird in einem in 5 dargestellten fünften Schritt die erste Teildeckfaserlage 17a der gesamten Deckfaserlage 17 auf der freien Oberfläche 15 des Einlegeelements 13 angeordnet. Aufgrund des bereits erfolgen Matrixauftrags gemäß 4 auf die freie Oberfläche 15 des Einlegeelements 13 wird ein gleichzeitiges Fixieren der ersten Teildeckfaserlage 17a mit einem der ersten Abschnitte 18a auf der freien Oberfläche des Einlegeelements 13 bewirkt. Der Schritt des Fixierens der ersten Teildeckfaserlage 17a erfolgt somit mittels eines lokalen stoffschlüssigen Verbindens mit dem Einlegeelement 13. Selbstverständlich ist zusätzlich oder alternativ ein kraft- und/oder formschlüssiges Fixieren möglich, insbesondere ein Anhaften mittels eines Klebstoffs und/oder ein zumindest lokales Anstecken oder Festklammern mittels einer Anzahl von Verbindungselementen (nicht dargestellt).
  • In einem anschließenden sechsten Schritt (6) wird weitere Matrix 19 für die zweite und dritte Teildeckfaserlage 17b aufgetragen. Die Matrix 19 wird insbesondere auf einer dem Einlegeelement 13 abgewandten Oberfläche der ersten Teildeckfaserlage 17a in einem jeweiligen Randbereich aufgebracht, um einen Überlappungsbereich mit der zweiten und dritten Teildeckfaserlage 17b (vgl. 7) zu schaffen. Zusätzlich wird Matrix auch auf der Oberfläche der ersten Faserlage 11 für die jeweils zweiten (Teil-) Abschnitte 18b der zweiten und dritten Teildeckfaserlage 17b aufgebracht.
  • Wie in 7 dargestellt, werden anschließend die zweite und die dritte Teildeckfaserlage 17b auf die entsprechend vorbereiteten Stellen angeordnet und mittels der bereits aufgetragenen Matrix fixiert. Die Teildeckfaserlagen 17a, 17b sind derart benachbart zueinander angeordnet, dass sich jeweils zwei der Teildeckfaserlagen 17a und 17b in einem Überlappungsbereich 20 (sichtbar insbesondere in 9) miteinander überlappen.
  • Es kann somit eine entsprechende Stackanordnung 25 erzeugt werden.
  • Nachfolgend hierzu erfolgt in einem achten Schritt ein Pressen der Stackanordnung 25 zum Erzeugen des in 8 dargestellten integralen Faserverbundbauteils 30 sowie ein späterer optionaler neunter Schritt des Beschneidens des erzeugten Faserverbundbauteils 30 zum Abtrennen von Rändern und Schaffung eines definierten Bauteilrandes.
  • Alternativ ist es möglich, das beschriebene Verfahren mit einer ersten Faserlage und/oder mit Teildeckfaserlagen durchzuführen, die jeweils einen mit einer Matrix vorimprägnierten ein- oder mehrlagigen Faserstack umfassen. Dementsprechend können die Zwischenschritte zum Auftragen einer Matrix entfallen, insbesondere die in 2, 4 und 6 beschriebenen Schritte zum Auftragen von Matrix.
  • 10 zeigt eine schematische Schnittansicht eines mit dem Verfahren nach 1 bis 9 hergestellten integralen Faserverbundbauteils 30 in einem Presswerkzeug 50 mit einer unteren 51 und einer oberen Werkzeughälfte 52.
  • Dieses Faserverbundbauteil 30 umfasst eine erste Faserlage 11, ein auf einer Oberfläche der ersten Faserlage 11 angeordnetes Einlegeelement 13 sowie eine eine freie Oberfläche 15 des Einlegeelements 13 mit einem ersten Abschnitt 18a zumindest teilweise bedeckende Deckfaserlage 17, wobei die Deckfaserlage 17 und die erste Faserlage 11 zumindest in zwei zweiten Abschnitten 18b (wahlweise kann dies auch ein um das Einlegeelement 13 umlaufender, zweiter Abschnitt sein) miteinander flächig verbunden sind. Die Deckfaserlage 17 ist (wie in den 7 bis 9 dargestellt) aus mehreren Teildeckfaserlagen (17a, 17b, in 10 nicht dargestellt) gebildet, die benachbart zueinander angeordnet sind, wobei sich jeweils zumindest zwei der Teildeckfaserlagen in einem Überlappungsbereich miteinander überlappen (ebenfalls nicht dargestellt).
  • Optional ist das Einlegeelement 13 in einer Schließrichtung S des Presswerkzeugs selbstzentrierend bezüglich des Presswerkzeugs 50 bzw. dessen oberer Werkzeughälfte 52 ausgebildet. Hierzu weist das Einlegeelement 13 eine sich in Schließrichtung S erweiternde geometrische Form auf. Die Schließrichtung S ist bezogen auf eine relative Bewegungsrichtung der das Einlegeelement für ein Pressen aufnehmenden oberen Werkzeughälfte 52 des Presswerkzeugs 50 bezüglich des Einlegeelements 13 anzusehen. Mit anderen Worten ist das Einlegeelement 13 in einer von der ersten Faserlage 11 weg weisenden Richtung verjüngend ausgebildet. Dies bietet die Möglichkeit, dass bei einem Schließen des Werkzeugs 50 das Einlegeelement 13 entsprechend der Formgebung des Presswerkzeugs, also einer formgebenden Kavität (Negativform) mit entsprechend komplementär ausgebildeten Schrägen, an die exakt vordefinierte Position in seitlicher Richtung (quer zur Schließrichtung S) automatisch verschoben wird.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen eines integralen Faserverbundbauteils mittels Nasspressverfahren, mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen einer ersten Faserlage (11) als trockenes Halbzeug, - Zumindest lokales Auftragen einer Matrix (12) auf die erste Faserlage (11), - Anordnen eines Einlegeelements (13) auf die aufgetragene Matrix (12) der ersten Faserlage (11), - Anordnen einer Deckfaserlage (17) mit mindestens einem ersten Abschnitt (18a) auf einer freien Oberfläche (15) des Einlegeelements (13) und mit mindestens einem zweiten Abschnitt (18b) auf der Oberfläche der ersten Faserlage (11), wobei die Deckfaserlage (17) aus mindestens zwei benachbart zueinander angeordneten Teildeckfaserlagen (17a, 17b) gebildet wird und die Teildeckfaserlagen (17a, 17b) trockene Halbzeuge sind, und - Fixieren der mindestens zwei trockenen Teildeckfaserlagen (17a, 17b) auf der freien Oberfläche (15) des Einlegeelements (13), - Auftragen von Matrix (19) auf die mindestens zwei trockenen Teildeckfaserlagen (17a, 17b), zum Erzeugen einer zu pressenden Stackanordnung (25), - Pressen der Stackanordnung (25) zum Erzeugen des integralen Faserverbundbauteils .
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens zwei Teildeckfaserlagen (17a, 17b) derart benachbart zueinander angeordnet werden, dass sich mindestens zwei der Teildeckfaserlagen (17a, 17b) in einem Überlappungsbereich (20) miteinander überlappen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Fixierens der Teildeckfaserlagen (17a, 17b) ein lokales stoffschlüssiges und/oder formschlüssiges und/oder kraftschlüssiges Verbinden mit dem Einlegeelement (13) umfasst, insbesondere ein Anhaften mittels einer zumindest lokal vorgesehenen Menge Matrix (14) und/oder Klebstoff und/oder ein zumindest lokales Anstecken oder Festklammern mittels einer Anzahl von Verbindungselementen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine der Teildeckfaserlagen (17a, 17b) eine abwickelbare Fläche bildet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Einlegeelement (13) ein formstabiles und/oder funktionsintegriertes Einlegeelement umfasst, insbesondere einen Schaumkern, Holzkern, Kunststoffkern, Metallkern, Wachskern, und/oder einen Kern aus Vollmaterial, Schaummaterial, mit einer Hohlraumstruktur, einer Wabenstruktur und/oder einem schalldämmenden und/oder schalldämpfenden Material.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Einlegeelement (13) in Schließrichtung des Presswerkzeugs (50) selbstzentrierend bezüglich des Presswerkzeugs (50) ausgebildet ist.
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