DE102013225907A1

DE102013225907A1 - Tool for producing a statically or dynamically loadable short-fiber-reinforced component for a vehicle, corresponding short-fiber-reinforced component, production method and computer program

Info

Publication number: DE102013225907A1
Application number: DE102013225907.7A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Steber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung eines statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten Bauteils (10), vorzugsweise für ein Fahrzeug, wobei das Werkzeug einen zumindest eine Eintrittsöffnung (22) und zumindest eine Austrittsöffnung (24) aufweisenden Formhohlraum festlegt, der derart ausgebildet ist, dass ein Fasern aufweisender formloser Werkstoff in den Formhohlraum über die Eintrittsöffnung (22) eingebracht und aus dem Formhohlraum über die Austrittsöffnung (24) abgeführt werden kann, wobei der Formhohlraum zumindest abschnittsweise derart begrenzt ist, dass in dem Formhohlraum zwischen Eintrittsöffnung (22) und Austrittsöffnung (24) zumindest ein den formlosen Werkstoff in seiner Strömung begrenzender Strömungsweg (30) vorgegeben ist, wobei der Strömungsweg (30) zumindest abschnittsweise durch einen Bereich des Formhohlraums verläuft, der einem Bereich des bestimmungsgemäß statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten Bauteils (10) entspricht, in dem die über das Bauteil (10) variierende Bauteilbeanspruchung bei bestimmungsgemäßer Belastung größer als in einem oder mehreren benachbarten Bereichen des Bauteils (10) ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes faserverstärktes Bauteil, entsprechende Herstellungsverfahren, ein entsprechendes Fahrzeug mit einem solchen Bauteil sowie ein entsprechendes Computerprogramm.The invention relates to a tool for producing a statically or dynamically loadable fiber-reinforced component (10), preferably for a vehicle, wherein the tool defines a mold cavity having at least one inlet opening (22) and at least one outlet opening (24) a formless material containing fibers may be introduced into the mold cavity via the inlet opening (22) and removed from the mold cavity via the outlet opening (24), wherein the mold cavity is at least partially bounded such that in the mold cavity between inlet opening (22) and outlet opening ( 24) at least one of the formless material in its flow limiting flow path (30) is predetermined, wherein the flow path (30) at least partially through a region of the mold cavity, the ent to a range of statically or dynamically loadable fiber-reinforced component (10) ent speaks, in which over the component (10) varying component stress at normal load greater than in one or more adjacent areas of the component (10). Furthermore, the invention relates to a corresponding fiber-reinforced component, corresponding manufacturing method, a corresponding vehicle with such a component and a corresponding computer program.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere ein Spritzgusswerkzeug, zur Herstellung eines statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten, insbesondere kurzfaserverstärkten, Bauteils, vorzugsweise für ein Fahrzeug.The invention relates to a tool, in particular an injection molding tool, for producing a statically or dynamically loadable fiber-reinforced, in particular short-fiber reinforced, component, preferably for a vehicle.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten Bauteils.In addition, the invention relates to a method for producing such a statically or dynamically resilient fiber-reinforced component.

Ferner betrifft die Erfindung ein faserverstärktes Bauteil, welches durch ein solches Verfahren unter Verwendung eines solchen Werkzeugs erhältlich ist.Furthermore, the invention relates to a fiber-reinforced component, which is obtainable by such a method using such a tool.

Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Fahrzeug mit einem solchen faserverstärkten Bauteil.Furthermore, the invention relates to a corresponding vehicle with such a fiber-reinforced component.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Computerprogramm, das einen Computer dazu veranlasst, ein solches Verfahren durchzuführen.Furthermore, the invention relates to a corresponding computer program that causes a computer to perform such a method.

Faserverbundwerkstoffe finden im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen vermehrt Anwendung, insbesondere aufgrund deren physikalischer Eigenschaften, beispielsweise wegen deren Festigkeit und Steifigkeit bei verhältnismäßig geringem Gewicht.Fiber composite materials are increasingly used in connection with motor vehicles, in particular because of their physical properties, for example because of their strength and rigidity at relatively low weight.

Vermehrt werden daher Faser-Kunststoff-Verbunde bzw. faserverstärkte Kunststoffe in Betracht gezogen, wobei häufig faserverstärkte Thermoplaste, insbesondere kurzfaserverstärkte Thermoplaste, im Zusammenhang mit statisch oder dynamisch belastbaren Bauteilen für Fahrzeuge in Erwägung gezogen werden.Fiber-plastic composites or fiber-reinforced plastics are therefore increasingly being considered, with fiber-reinforced thermoplastics, in particular short-fiber-reinforced thermoplastics, frequently being considered in connection with statically or dynamically loadable components for vehicles.

Da Thermoplasten ohne Faserverstärkung in bestimmten anwendungsspezifischen Fällen nicht die geforderten physikalischen Eigenschaften für deren Einsatz in Kraftfahrzeugen aufweisen, werden die Thermoplasten zur Verbesserung von deren mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise deren Steifigkeit und Festigkeit, häufig mit Glas- oder Kohlenstofffasern zugesetzt. Die bevorzugte Faserlänge liegt dabei zwischen 0,1 bis 1 mm und der Gewichtsanteil der Fasern kann bis zu 60% betragen. Gegenüber unverstärkten Polymeren, d. h. ohne Faserverstärkung ausgestattete Polymere, lässt sich somit die Zugfestigkeit durch den Faserzusatz nahezu verdreifachen. Der Elastizitätsmodul eines solchen faserverstärkten Thermoplasts erhöht sich in etwa um das Fünffache im Falle von Kohlenstofffasern. Durch den Faserzusatz steigern sich weiterhin die Eindruckhärte und die Wärmeformbeständigkeit. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten und die Wasseraufnahme nehmen hingegen ab.Because non-fiber reinforced thermoplastics do not have the required physical properties for use in automobiles in certain application-specific cases, the thermoplastics are often added with glass or carbon fibers to improve their mechanical properties, such as their stiffness and strength. The preferred fiber length is between 0.1 to 1 mm and the weight fraction of the fibers can be up to 60%. Compared to unreinforced polymers, d. H. Without fiber reinforcement equipped polymers, thus the tensile strength of the fiber addition can be almost tripled. The modulus of elasticity of such a fiber reinforced thermoplastic increases approximately five times in the case of carbon fibers. The fiber addition further enhances the indentation hardness and heat resistance. On the other hand, the coefficients of thermal expansion and water absorption decrease.

Zur Steigerung der physikalischen Eigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen werden oftmals auch Fasern eingesetzt, die größere Faserlängen bis zu 10 mm aufweisen.To increase the physical properties of fiber-reinforced plastics, fibers are often used which have longer fiber lengths of up to 10 mm.

Kurzfaserverstärkte thermoplastische Werkstoffe können beispielsweise mittels Urformen zu den fertiggestellten faserverstärkten Kunststoffbauteilen gefertigt werden. Dabei wird aus einem zunächst formlosen Werkstoff, beispielsweise einem Kurzfaser aufweisenden Thermoplast, ein fester Körper bzw. festes Bauteil hergestellt.Short fiber-reinforced thermoplastic materials can be manufactured for example by means of prototypes to the finished fiber-reinforced plastic components. In this case, a solid body or solid component is produced from an initially shapeless material, such as a short fiber having thermoplastic.

In diesem Zusammenhang findet beispielsweise das Spritzgießen als Verfahren zur Herstellung solcher kurzfaserverstärkten Kunststoffbauteile Anwendung.In this context, for example, the injection molding is used as a method for producing such short fiber reinforced plastic components application.

Das Spritzgießen ist weitläufig als ein Urformverfahren bekannt, das hauptsächlich in der Kunststoffverarbeitung eingesetzt wird. Dabei wird mit einer Spritzgießmaschine der jeweilige Werkstoff verflüssigt bzw. plastifiziert und in einen Formhohlraum (Kavität) eines Spritzgießwerkzeugs unter Druck eingespritzt. Im Werkzeug geht der eingespritze Werkstoff durch Abkühlung oder eine Vernetzungsreaktion wieder in den festen Zustand über und wird nach dem Öffnen des Werkzeugs als Fertigteil entnommen. Der Formhohlraum bzw. die Kavität des Werkzeugs bestimmt dabei die Form und die Oberflächenstruktur des fertigen Bauteils.Injection molding is widely known as a primary molding process which is mainly used in plastics processing. In this case, the respective material is liquefied or plasticized with an injection molding machine and injected into a mold cavity (cavity) of an injection mold under pressure. In the tool, the injected material passes through cooling or a cross-linking reaction back into the solid state and is removed after opening the tool as a finished part. The mold cavity or the cavity of the tool determines the shape and the surface structure of the finished component.

Das Thermoplast-Spritzgießen wird üblicherweise mittels einer Schneckenkolbenspritzgießmaschine vorgenommen, welche auf herkömmliche und dem Fachmann bekannte Weise grundsätzlich zwei Einheiten aufweist, nämlich eine Spritzeinheit bzw. Plastifiziereinheit, welche den Kunststoff plastifiziert, aufbereitet und dosiert, und eine Schließeinheit, die das Formwerkzeug schließt, zuhält und wieder öffnet.The thermoplastic injection molding is usually carried out by means of a screw piston injection molding machine which basically comprises two units in a conventional manner known to those skilled in the art, namely an injection unit plasticizing, plasticizing and metering the plastic, and closing a closing unit closing the mold and opens again.

Alternativ werden kurzfaserverstärkte Thermoplaste aber auch durch herkömmliches und dem Fachmann bekanntes Extrusionsblasformen (Extrusionsblasformverfahren) hergestellt.Alternatively, short-fiber reinforced thermoplastics are also produced by conventional extrusion blow molding (extrusion blow molding) known to those skilled in the art.

Je nach Ausgestaltung des herzustellenden Bauteils und Einstellung der Verfahrensparameter können sich ausgeprägte Orientierungen bzw. Ausrichtungen der Fasern innerhalb des Bauteils ergeben. In Bauteilen mit Bereichen hoher Faserorientierung verhält sich der Werkstoff des Bauteils anisotrop, d. h. die Festigkeit und Steifigkeit in Faserrichtung sind sehr viel höher als quer zur Faserrichtung. Sofern das Bauteil daher in einer Richtung belastest wird, welche quer zur Faserorientierung verläuft, besteht die Gefahr frühzeitigen Bauteilversagens. Die Fasern wirken in dieser Richtung nicht verstärkend, sondern quasi als „Kerben” (Kerbwirkung), so dass die Querzugfestigkeit des Polymerbauteils sogar weit niedriger als die Festigkeit eines unverstärkten Polymers sein kann. Aufgrund dieser Anisotropie verändert sich auch das Schwindungsverhalten des Bauteils.Depending on the design of the component to be produced and adjustment of the process parameters, pronounced orientations or orientations of the fibers within the component may result. In components with regions of high fiber orientation, the material of the component behaves anisotropically, ie the strength and rigidity in the fiber direction are much higher than transverse to the fiber direction. Therefore, if the component is loaded in a direction that is transverse to the fiber orientation, there is a risk of premature component failure. The Fibers do not reinforce in this direction, but rather as "notches" (notch effect), so that the transverse tensile strength of the polymer component can even be far lower than the strength of an unreinforced polymer. Due to this anisotropy, the shrinkage behavior of the component also changes.

Kurzfaserverstärkung wird vor allem bei technischen Kunststoffen wie Polyamid (PA) und Polyacetal (POM) eingesetzt. Aber auch andere gängige Thermoplaste werden meist faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt, z. B. Polypropylen (PP), Styrol-Acrylnitril-Copolymere (SAN), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymer (ABS), Polyäthylenterephthalat (PET) und Polybutylenterephthalat (PBT) sowie thermoplastische Polyurethane (TPU).Short fiber reinforcement is mainly used in engineering plastics such as polyamide (PA) and polyacetal (POM). But other common thermoplastics are usually fiber reinforced, especially glass fiber reinforced, z. As polypropylene (PP), styrene-acrylonitrile copolymers (SAN), acrylonitrile-butadiene-styrene polymer (ABS), polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT) and thermoplastic polyurethanes (TPU).

Insbesondere im Zusammenhang mit statisch oder vor allem dynamisch belastbaren faserverstärkten, insbesondere kurzfaserverstärkten, Bauteilen für Kraftfahrzeuge kann eine ausgeprägte Faserorientierungen in dem Bauteil zu dessen frühzeitigem Bauteilversagen führen; insbesondere dann, wenn diese Bauteile eine ausgeprägte Faserorientierung aufweisen, die quer oder nahezu quer zu einem aus einer bestimmungsgemäßen statischen oder dynamischen Belastung herrührenden Kraftfluss liegt.In particular in connection with static or above all dynamically loadable fiber-reinforced, in particular short-fiber-reinforced, components for motor vehicles, a pronounced fiber orientation in the component can lead to its early component failure; In particular, when these components have a pronounced fiber orientation, which is transverse or almost transverse to a force flow resulting from a normal static or dynamic load.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines faserverstärkten, vorzugsweise kurzfaserverstärkten, Bauteils zu ermöglichen oder ein derartiges Bauteil zu schaffen, bei dem das Risiko eines Bauteilversagens zumindest verringert werden kann.The invention is therefore based on the object to enable the production of a fiber-reinforced, preferably short-fiber reinforced, component or to provide such a component in which the risk of a component failure can be at least reduced.

Diese Aufgabe wird durch das Werkzeug gemäß Anspruch 1, die Verfahren gemäß den Ansprüchen 6 und 9, das faserverstärkte Bauteil gemäß Anspruch 7, das Fahrzeug gemäß Anspruch 8 und das Computerprogramm gemäß Anspruch 10 gelöst.This object is achieved by the tool according to claim 1, the method according to claims 6 and 9, the fiber-reinforced component according to claim 7, the vehicle according to claim 8 and the computer program according to claim 10.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Werkzeug ist vorzugsweise als Spritzgusswerkzeug vorgesehen und dient zur Herstellung eines statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten, insbesondere kurzfaserverstärkten, Bauteils, welches vorzugsweise für ein Fahrzeug vorgesehen ist. Das erfindungsgemäße Werkzeug legt einen zumindest eine Eintrittsöffnung und zumindest eine Austrittsöffnung aufweisenden Formhohlraum fest, der derart ausgebildet ist, dass ein Fasern aufweisender formloser Werkstoff in den Formhohlraum über die Eintrittsöffnung eingebracht und aus dem Formhohlraum über die Austrittsöffnung abgeführt werden kann, wobei der Formhohlraum zumindest abschnittsweise derart begrenzt ist, dass in dem Formhohlraum zwischen Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung zumindest ein den formlosen Werkstoff in seiner Strömung begrenzender Strömungsweg vorgegeben ist, wobei der Strömungsweg zumindest abschnittsweise durch einen Bereich des Formhohlraums verläuft, der einem Bereich des bestimmungsgemäß statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten Bauteils entspricht, in dem die über das Bauteil variierende Bauteilbeanspruchung bei bestimmungsgemäßer Belastung größer als in einem oder mehreren benachbarten Bereichen des Bauteils ist.The tool according to the invention is preferably provided as an injection molding tool and serves to produce a statically or dynamically loadable fiber-reinforced, in particular short-fiber-reinforced, component, which is preferably provided for a vehicle. The tool according to the invention defines a mold cavity having at least one inlet opening and at least one outlet opening, which can be introduced into the mold cavity via the inlet opening and removed from the mold cavity via the outlet opening, wherein the mold cavity is at least partially is limited such that in the mold cavity between the inlet opening and outlet opening at least one flow path limiting the formless material flow path is predetermined, the flow path at least partially extends through a region of the mold cavity, which corresponds to a range of the statically or dynamically resilient fiber-reinforced component as intended, in which the component stress varying over the component is greater under normal load than in one or more adjacent areas of the component.

Beispielsweise kann der Bereich, in dem der Strömungsweg zumindest abschnittsweise verläuft, ein Bereich sein, in dem eine über einein vorbestimmten Schwellenwert liegende Bauteilbeanspruchung (wie eine in dem Bauteil auftretende Spannung bzw. Kraft) herrscht, wobei in dem oder den benachbarten Bereichen eine entsprechende Bauteilbeanspruchung herrscht, die unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.For example, the region in which the flow path extends at least in sections may be an area in which there is a component stress above a predetermined threshold value (such as a stress occurring in the component), wherein a corresponding component stress occurs in the adjacent region (s) which is below the predetermined threshold.

Ebenso denkbar ist auch, dass der Bereich, in dem der Strömungsweg zumindest abschnittsweise verläuft, ein Bereich sein kann, in dem die Bauteilbeanspruchung innerhalb eines gewissen Beanspruchungsintervalls liegt, beispielsweise innerhalb einem gewissen Spannungsintervall, während in dem oder den benachbarten Bereichen die Bauteilbeanspruchung außerhalb dieses gewissen Beanspruchungsintervalls liegt.It is also conceivable that the region in which the flow path extends at least in sections may be an area in which the component stress is within a certain stress interval, for example within a certain voltage interval, while in the one or more adjacent regions the component stress outside this certain Stress interval is.

Aufgrund physikalischer Gegebenheiten können sich somit die in dem Strömungsweg strömenden Fasern des formlosen Werkstoffs zumindest teilweise in Strömungsrichtung ausrichten, insbesondere je näher die Fasern an die durch den Strömungsweg vorgegebene Begrenzung gelangen. Dadurch wird die Festigkeit des Bauteils zumindest in den Bereichen durch anwendungsgerechte Ausrichtung der Fasern erhöht, in denen eine höhere Bauteilbeanspruchung als in einem oder mehreren benachbarten Bereichen stattfindet. Dementsprechend wird das Risiko eines Bauteilversagens eines derartigen faserverstärkten Bauteils verringert.Due to physical conditions, the fibers of the shapeless material flowing in the flow path can thus at least partially align in the flow direction, in particular the closer the fibers get to the boundary predetermined by the flow path. As a result, the strength of the component is increased at least in the areas by application-oriented alignment of the fibers, in which a higher component stress takes place than in one or more adjacent areas. Accordingly, the risk of component failure of such a fiber reinforced component is reduced.

Das erfindungsgemäße Werkzeug kann in vorteilhafter Weise derart weitergebildet werden, dass der zumindest eine den formlosen Werkstoff in seiner Strömung begrenzende Strömungsweg derart ausgebildet ist, dass sich eine laminare Strömung des formlosen Werkstoffs einstellen kann, deren Geschwindigkeitsprofil derart beschaffen ist, dass sich die Fasern in deren Längserstreckung zumindest in Abschnitten des Strömungswegs weitgehend in Strömungsrichtung ausrichten. Wie bereits vorstehend erwähnt ist, kann aufgrund physikalischer Gegebenheiten die Ausrichtung der Faser in dem formlosen Werkstoff bei dessen Strömung entlang des Strömungswegs durch geeignete Ausgestaltung des Strömungswegs eingestellt werden. Bevorzugt wird die Faserausrichtung durch Ausgestaltung des Strömungswegs derart, dass sich eine laminare Strömung des formlosen Werkstoffs in dem Strömungsweg einstellen kann, vorgenommen.The tool according to the invention can advantageously be further developed in such a way that the at least one flow path delimiting the shapeless material is designed in such a way that a laminar flow of the shapeless material can be established, the velocity profile of which is such that the fibers are in their Longitudinal extent at least in sections of the flow path largely align in the flow direction. As already mentioned above, due to physical conditions, the orientation of the fiber in the shapeless material may flow as it travels along the Flow path can be adjusted by appropriate design of the flow path. Preferably, the fiber orientation is made by configuring the flow path such that laminar flow of the shapeless material in the flow path can be established.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Werkzeug so ausgestaltet werden, dass der zumindest eine Strömungsweg durch einen oder mehrere Begrenzungsabschnitte begrenzt wird, wobei der eine oder die mehreren Begrenzungsabschnitte in einem oder mehreren Bereichen des Formhohlraums legen, die einem oder mehreren Bereichen des bestimmungsgemäß statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten Bauteils entsprechen, in denen die über das Bauteil variierende Bauteilbeanspruchung bei bestimmungsgemäßer Belastung kleiner als in einem oder mehreren benachbarten Bereichen des Bauteils ist.Furthermore, the tool according to the invention can be configured such that the at least one flow path is bounded by one or more limiting sections, the one or more limiting sections laying in one or more regions of the mold cavity, the one or more areas of the intended statically or dynamically resilient fiber-reinforced Component correspond, in which the varying component stress on the component under normal load less than in one or more adjacent areas of the component.

Ferner kann das erfindungsgemäße Werkzeug derart umgesetzt werden, dass der Strömungsweg abschnittsweise derart begrenzt ist, dass in dem faserverstärkten Bauteil Ausnehmungen ausgebildet werden.Furthermore, the tool according to the invention can be implemented such that the flow path is partially limited in such a way that recesses are formed in the fiber-reinforced component.

Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Werkzeug so verwirklicht werden, dass der Formhohlraum derart ausgebildet ist, dass mehrere Strömungswege ausgebildet werden, die zwischen einer oder mehreren Eintrittsöffnungen und einer oder mehreren Austrittsöffnungen verlaufen.In addition, the tool according to the invention can be realized so that the mold cavity is formed such that a plurality of flow paths are formed, which extend between one or more inlet openings and one or more outlet openings.

Das erfindungsgemäße Verfahren, vorzugsweise Spritzgussverfahren oder Extrusionsblasformverfahren, ist zur Herstellung eines statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten, insbesondere kurzfaserverstärkten, Bauteils, vorzugsweise für ein Fahrzeug, unter Verwendung des erfindungsgemäßen Werkzeugs vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Einbringen eines Fasern aufweisenden formlosen Werkstoffs in den Formhohlraum des Werkzeugs und Abführen des in den Formhohlraum eingebrachten formlosen Werkstoffs aus dem Formhohlraum,
– Ausbilden des faserverstärkten Bauteils aus dem formlosen Werkstoff in dem Formhohlraum.

The method according to the invention, preferably an injection molding method or an extrusion blow molding method, is provided for producing a statically or dynamically loadable fiber-reinforced, in particular short-fiber reinforced, component, preferably for a vehicle, using the tool according to the invention, the method comprising the following steps:

Introducing a fiber-containing informal material into the mold cavity of the tool and discharging the mold-free material introduced into the mold cavity from the mold cavity,
- Forming the fiber-reinforced component of the formless material in the mold cavity.

Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug verwiesen wird.This results in the explained in connection with the tool according to the invention properties and advantages in the same or similar manner, so reference is made to avoid repetition of the above statements in connection with the tool according to the invention.

Das erfindungsgemäße faserverstärkte, insbesondere kurzfaserverstärktes, Bauteil ist insbesondere als Haltebauteil für einen Lenker für ein Fahrzeug vorgesehen und durch das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Werkzeugs erhältlich.The inventive fiber-reinforced, in particular short-fiber reinforced, component is provided in particular as a holding member for a handlebar for a vehicle and available by the inventive method using the tool according to the invention.

Auch in diesem Fall ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug verwiesen wird.In this case too, the properties and advantages explained in connection with the tool according to the invention result in the same or a similar manner, for which reason reference is made to the above statements in connection with the tool according to the invention in order to avoid repetition.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, weist das erfindungsgemäße faserverstärkte, insbesondere kurzfaserverstärkte, Bauteil auf, so dass sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise ergeben, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug verwiesen wird.The vehicle according to the invention, in particular a motor vehicle, has the fiber-reinforced, in particular short-fiber-reinforced, component according to the invention, so that the properties and advantages explained in connection with the tool according to the invention result in the same or a similar manner, so that in order to avoid repetition the above statements are related with the tool according to the invention is referenced.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung eines statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten, insbesondere kurzfaserverstärkten, Bauteils, vorzugsweise für ein Fahrzeug, vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Einbringen eines Fasern aufweisenden formlosen Werkstoffs in einen Formhohlraum,
– Abführen des formlosen Werkstoffs aus dem Formhohlraum,
– Vorgeben zumindest eines den formlosen Werkstoff in seiner Strömung begrenzenden Strömungswegs in dem Formhohlraum,
– Festlegen des Verlaufs des zumindest einen Strömungswegs durch einen Bereich des Formhohlraums, der einem Bereich des bestimmungsgemäß statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten Bauteils entspricht, in dem die über das Bauteil variierende Bauteilbeanspruchung bei bestimmungsgemäßer Belastung größer als in einem oder mehreren benachbarten Bereichen des Bauteils ist.

The method according to the invention is intended for producing a statically or dynamically loadable fiber-reinforced, in particular short-fiber-reinforced, component, preferably for a vehicle, the method having the following steps:

Introducing a fiber-containing informal material into a mold cavity,
Removing the informal material from the mold cavity,
Specifying at least one flow path in the mold cavity bounding the shapeless material in its flow,
Setting the course of the at least one flow path through a region of the mold cavity which corresponds to a region of the statically or dynamically loadable fiber-reinforced component in which the component stress varying over the component is greater under normal load than in one or more adjacent regions of the component.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, bei dessen Ausführung durch einen Computer den Computer dazu veranlasst, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.The computer program according to the invention is set up, when it is executed by a computer, causing the computer to carry out the method according to the invention.

Auch in diesem Fall ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug verwiesen wird. In this case too, the properties and advantages explained in connection with the tool according to the invention result in the same or a similar manner, for which reason reference is made to the above statements in connection with the tool according to the invention in order to avoid repetition.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert.A preferred embodiment of the invention will be explained by way of example with reference to the figures.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Bauteils; 1 a schematic representation of a conventional component;

2 eine weitere schematische Darstellung des herkömmlichen Bauteils von 1; 2 a further schematic representation of the conventional component of 1 ;

3 eine schematische Darstellung des Kraftflusses in dem herkömmlichen Bauteil von 1, das bestimmungsgemäß statisch oder dynamisch belastet wird; 3 a schematic representation of the power flow in the conventional component of 1 which is statically or dynamically loaded as intended;

4 eine weitere schematische Darstellung des Kraftflusses in dem herkömmlichen Bauteil von 1, das bestimmungsgemäß statisch oder dynamisch belastet wird, wobei Bereiche geringerer Belastung in dem herkömmlichen Bauteil gekennzeichnet sind; 4 a further schematic representation of the flow of force in the conventional component of 1 , which is statically or dynamically loaded as intended, with areas of lesser load being characterized in the conventional component;

5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bauteils; 5 a schematic representation of the component according to the invention;

6 eine weitere schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bauteils; und 6 a further schematic representation of the component according to the invention; and

7 eine schematische Darstellung des hergestellten erfindungsgemäßen Bauteils. 7 a schematic representation of the manufactured inventive component.

Nachfolgend wird die Vorgehensweise zur Herstellung eines kurzfaserverstärkten Haltebauteils 10 für eine Lenkeranbindung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, wobei das kurzfaserverstärkte Haltebauteil mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt wird.The following is the procedure for producing a short fiber reinforced holding member 10 described for a handlebar connection for a motor vehicle, wherein the short fiber reinforced holding member is produced by means of an injection molding process.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Bauteils bzw. Haltebauteils 10' für eine Lenkeranbindung für ein Kraftfahrzug, wobei 2 eine weitere schematische Darstellung des herkömmlichen Bauteils 10' von 1 zeigt. 1 shows a schematic representation of a conventional component or holding member 10 ' for a handlebar connection for a motor vehicle, wherein 2 a further schematic representation of the conventional component 10 ' from 1 shows.

Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, hat das Bauteil 10' in etwa eine ovale Form, wobei ein Ende des Bauteils 10' mit einem Befestigungsabschnitt 18' ausgestattet ist, um beispielswiese an ein Rohrprofilelement 14' der Lenkeranbindung befestigt zur werden. Dies kann beispielsweise über eine Klebung, eine Faserwicklung um den Außenumfang des Bauteils 10' und des beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff oder Metall gebildeten Rohrprofilelements 14' oder sonstige dem Fachmann bekannte Befestigungsverfahren vorgenommen werden. Ein anderes Ende des Bauteils 10' ist mit einem als Loch ausgebildeten Lenkerbefestigungsabschnitt 16' ausgestattet, welcher mit einem nicht dargestellten Lenker gelenkig verbunden werden kann.Like from the 1 and 2 can be seen, has the component 10 ' in about an oval shape, with one end of the component 10 ' with a fixing section 18 ' is equipped, for example, to a pipe profile element 14 ' the handlebar connection attached to be. This can, for example, via a bond, a fiber winding around the outer circumference of the component 10 ' and the tube profile element formed for example from fiber-reinforced plastic or metal 14 ' or other fastening methods known to those skilled in the art. Another end of the component 10 ' is with a trained as a hole handlebar attachment portion 16 ' equipped, which can be hingedly connected to a handlebar, not shown.

Aufgrund der Verbindung des Bauteils 10' mit dem nicht dargestellten Lenker ist das Bauteil 10' für den Betrieb des Kraftfahrzeugs derart eingerichtet, dass es statisch oder vorwiegend dynamisch belastet werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird das an dem Rohrprofilelement 14' fest angebrachte Bauteil 10' vorzugsweise auf Zug über den Lenkerbefestigungsabschnitt 16' beansprucht.Due to the connection of the component 10 ' with the handlebar, not shown, is the component 10 ' set up for the operation of the motor vehicle such that it can be loaded statically or predominantly dynamically. In this embodiment, this is done on the tube profile element 14 ' firmly attached component 10 ' preferably to train over the handlebar attachment portion 16 ' claimed.

Wie bereits eingangs erwähnt ist, wird ein Spritzgussverfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils 10 verwendet. Um letztlich das erfindungsgemäße Bauteil 10 herstellen zu können, ist ein entsprechend ausgestaltetes Werkzeug mit einer entsprechenden Kavität bzw. einem entsprechenden Formhohlraum bereitzustellen. Um ein entsprechendes Werkzeug bereitstellen zu können, werden vorzugsweise die nachfolgend näher beschriebenen Schritte durchgeführt.As already mentioned, an injection molding process for the production of the component according to the invention 10 used. In the end, the component according to the invention 10 To be able to produce, is to provide a suitably ausgestaltetes tool with a corresponding cavity or a corresponding mold cavity. In order to be able to provide a corresponding tool, the steps described in more detail below are preferably carried out.

Zunächst wird ein entsprechendes Bauteil 10', wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, aus Vollmaterial konstruiert. Dies kann beispielsweise mittels eines CAD-Programms erfolgen.First, a corresponding component 10 ' as it is in the 1 and 2 shown is constructed of solid material. This can be done for example by means of a CAD program.

Anschließend wird eine Simulation bzw. Analyse vorgenommen, anhand derer die Beanspruchung des Bauteils 10' bei entsprechender bestimmungsgemäßer statischer oder dynamischer Belastung ermittelt wird. Vorzugsweise wird die über das Bauteil 10' variierende Bauteilbeanspruchung mittels einer Darstellung veranschaulicht, welche einen Kraftfluss in dem Bauteil 10' bei an dem Lenkerbefestigungsabschnitt 16' angreifender Kraft F zeigt. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Kraftflusses in dem herkömmlichen Bauteil von 1, das bestimmungsgemäß statisch oder dynamisch belastet wird. Daraus lässt sich eine Aussage über den Spanungszustand innerhalb des Bauteils 10' erzielen, um beispielsweise die im Bauteil 10' vorliegenden Hautspannungen ermitteln zu können, welche aufgrund des Verwendungszwecks des Bauteils herrühren, d. h. aufgrund der bestimmungsgemäßen statischen oder dynamischen Bauteilbelastung.Subsequently, a simulation or analysis is carried out, on the basis of which the stress of the component 10 ' is determined with appropriate static or dynamic load. Preferably, the over the component 10 ' illustrating varying component stress by means of a representation showing a force flow in the component 10 ' at the handlebar attachment portion 16 ' attacking force F shows. 3 shows a schematic representation of the flow of force in the conventional component of 1 , which is statically or dynamically loaded as intended. From this, a statement can be made about the state of stress within the component 10 ' achieve, for example, in the component 10 ' existing skin tensions can be determined, which are due to the intended use of the component, ie due to the intended static or dynamic component load.

Anhand der vorgenannten Simulation bzw. Analyse lassen sich insbesondere Bereiche in dem Bauteil 10' ermitteln, welche bei bestimmungsgemäßer Bauteilbelastung einen Kraftfluss stärkeren Ausmaßes erfahren, d. h. in denen höhere Spannungen bzw. höherer Kräfte vorliegen, nämlich gegenüber jenen benachbarten Bereichen, in welchen bei gleicher bestimmungsgemäßer Bauteilbelastung ein Kraftfluss geringeren Ausmaßes herrscht, d. h. in denen niedrigere Spannungen bzw. niedrigere Kräfte vorliegen. 4 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Kraftflusses in dem herkömmlichen Bauteil von 1, das bestimmungsgemäß statisch oder dynamisch belastet wird, wobei Bereiche geringerer Belastung in dem herkömmlichen Bauteil mittels einem Kreis oder Ellipsen gekennzeichnet sind.On the basis of the aforementioned simulation or analysis, in particular areas in the component can be 10 ' ascertain which ones experience a force flow of greater magnitude when the component load is determined, ie in which higher Tension or higher forces are present, namely, in relation to those adjacent areas in which there is a force flow of lesser extent for the same intended component load, ie in which lower voltages or lower forces are present. 4 shows a further schematic representation of the flow of force in the conventional component of 1 , which is statically or dynamically loaded as intended, with areas of lesser load in the conventional component characterized by a circle or ellipses.

Somit lassen sich Bereiche in dem Bauteil 10', welche bei angreifender Kraft F stärker belastet werden, und Bereiche, welche bei gleicher angreifender Kraft F schwächer belastet werden, ermitteln. Die Unterscheidung dieser Bereiche kann beispielsweise mittels Festlegung von Schwellenwerten erfolgen. Dementsprechend werden solche Bereiche als Bereiche höherer Beanspruchung klassifiziert, in denen Spannungen in dem Bauteil 10 vorliegen, die größer als ein oder mehrere entsprechende Schwellenwerte sind. Hingegen werden solche Bereiche als Bereiche niedrigerer Beanspruchung klassifiziert, in denen Spannungen in dem Bauteil 10 vorliegen, die kleiner als ein oder mehrere entsprechende Schwellenwerte sind.Thus, areas can be in the component 10 ' , which are more heavily loaded at attacking force F, and areas which are loaded weaker at the same attacking force F determine. The differentiation of these areas can be done, for example, by setting thresholds. Accordingly, such areas are classified as higher stress areas in which stresses in the component 10 which are greater than one or more corresponding thresholds. By contrast, such areas are classified as areas of lower stress, in which stresses in the component 10 which are less than one or more corresponding thresholds.

Aus diesen Erkenntnissen kann die Gestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils 10 vorgenommen werden.From these findings, the design of the component according to the invention 10 be made.

5 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bauteils 10. Wie aus 5 ersichtlich ist, entspricht das erfindungsgemäße Bauteil 10 in dessen Form dem herkömmlichen Bauteil 10' mit der Ausnahme, dass das erfindungsgemäße Bauteil 10 Ausnehmungen 40 (siehe 7) in den Bereichen aufweist, welche entsprechend der Simulation bzw. Analyse bei dessen bestimmungsgemäßer Belastung schwächer beansprucht werden als benachbarte Bereiche. Im nachstehend näher erläuterten Werkzeug zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils 10 entsprechen diese Ausnehmungen 40 Begrenzungsabschnitten 20, die derart angeordnet sind, dass sich zwischen ihnen entsprechende Strömungswege 30 ausbilden, wie in 5 gezeigt ist. 5 shows a schematic representation of the component according to the invention 10 , How out 5 it can be seen corresponds to the component according to the invention 10 in its form the conventional component 10 ' with the exception that the component according to the invention 10 recesses 40 (please refer 7 ) has in the areas which are subjected to weaker than adjacent areas according to the simulation or analysis at its intended load. In the following explained in more detail tool for the production of the component according to the invention 10 correspond to these recesses 40 limiting sections 20 , which are arranged such that between them corresponding flow paths 30 train as in 5 is shown.

6 zeigt eine weitere schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bauteils 10, in dem weiterhin die Anordnung von Eintrittsöffnungen 22 und Austrittsöffnungen 24 an dem Bauteil 10 festgelegt werden, welche insbesondere durch das untenstehend näher erläuterte Werkzeug vorgegeben werden. 6 shows a further schematic representation of the component according to the invention 10 in which continues the arrangement of inlet openings 22 and outlet openings 24 on the component 10 are set, which are specified in particular by the below explained in more detail tool.

Wie bereits vorstehend erwähnt ist, tritt im Zusammenhang mit beispielsweise dem Spritzgussverfahren oder dem Extrusionsblasformverfahren der Fall auf, dass eine Faserausrichtung der Fasern in dem Bauteil 10' für die bestimmungsgemäße Belastung des Bauteils ungünstig ist, d. h., dass die Fasern beispielsweise quer zu deren Längserstreckung belastet werden und nicht etwa in im Bauteil herrschender Kraftflussrichtung.As already mentioned above, in connection with, for example, the injection molding process or the extrusion blow molding process, the case arises that a fiber orientation of the fibers in the component 10 ' is unfavorable for the intended load of the component, ie, that the fibers are loaded, for example, transversely to the longitudinal extent and not in prevailing in the component force flow direction.

Aufgrund der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils 10 bzw. des nachstehend näher erläuterten erfindungsgemäßen Werkzeugs wird die Faserausrichtung beim Spritzgussverfahren oder dem Extrusionsblasformverfahren derart beeinflusst, dass sich die Fasern vermehrt in Kraftflussrichtung ausrichten, d. h. in der Strömungsrichtung der Strömungswege 30; dies umso mehr, je näher die Strömung des beim Spritzgussverfahren oder dem Extrusionsblasformverfahren eingeführten formlosen kurzfaserverstärkten Werkstoffs an die Begrenzungsabschnitte 20 gelangt.Due to the configuration of the component according to the invention 10 or the tool according to the invention explained in more detail below, the fiber orientation in the injection molding process or the extrusion blow molding process is influenced in such a way that the fibers increasingly align themselves in the force flow direction, ie in the flow direction of the flow paths 30 ; even more so, the nearer the flow of the informal short-fiber reinforced material introduced in the injection molding process or the extrusion blow molding process to the boundary sections 20 arrives.

Wie in 6 gezeigt ist, wird die Faserausrichtung in dem fertiggestellten kurzfaserverstärkten Bauteil bzw. Haltebauteil 10 durch geeignete Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeugs vorzugeben.As in 6 is shown, the fiber orientation in the finished short fiber reinforced component or holding member 10 specify by suitable embodiment of the tool according to the invention.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Faserausrichtung durch die entsprechende Anordnung der Eintritts- und Austrittsöffnungen 22 und 24 des Formhohlraums sowie entsprechende Begrenzungsabschnitte 20 im Formhohlraum beeinflusst, wobei die Begrenzungsabschnitte 20 im Formhohlraum zu den in der 7 dargestellten Ausnehmungen 40 in dem fertig hergestellten Bauteil 10 resultieren.In the present embodiment, the fiber orientation by the corresponding arrangement of the inlet and outlet openings 22 and 24 the mold cavity and corresponding boundary sections 20 influenced in the mold cavity, wherein the boundary sections 20 in the mold cavity to those in the 7 recesses shown 40 in the finished manufactured component 10 result.

Anhand der Anordnung der Eintritts- und Austrittsöffnungen 22 und 24 für den Eintritt und Austritt des formlosen thermoplastischen Werkstoffs mit Kurzfasern sowie der Anordnung von den Begrenzungsabschnitten 20 lässt sich ein gewisses Geschwindigkeitsprofil einzelner Werkstoffströmungen in dem Formhohlraum erzielen, so dass eine vorgegebene Ausrichtung von Fasern in dem Bauteil 10 aufgrund des Geschwindigkeitsprofils erzielt werden kann.Based on the arrangement of the inlet and outlet openings 22 and 24 for the entry and exit of the shapeless thermoplastic material with short fibers and the arrangement of the boundary sections 20 a certain velocity profile of individual material flows in the mold cavity can be achieved, so that a predetermined alignment of fibers in the component 10 due to the speed profile can be achieved.

Insbesondere wird durch die Strömungswege 30 ein Strömungsgeschwindigkeitsprofil einer laminaren Werkstoffströmung vorgegeben, welches derart beschaffen ist, dass die Kurzfasern, je näher sie an einen Begrenzungsabschnitt 20 gelangen, in Strömungsrichtung ausgerichtet werden. Unter Ausnutzung dieses physikalischen Effekts wird schließlich das Bauteil 10 – wie in 7 gezeigt ist – ausgestaltet, wobei diese gezielte Ausgestaltung durch entsprechende Formgebung des Formhohlraums vorgenommen wird. Bei dem Spritzgussverfahren oder dem Extrusionsblasformverfahren führen die Werkstoffströmungen durch die Bereiche in dem fertigen Bauteil, in welchen die Bauteilbeanspruchung bei bestimmungsgemäßer Bauteilbelastung größer ist als in anderen benachbarten Bereichen. Hingegen werden die Bereiche, in denen eine geringere Bauteilbeanspruchung bei bestimmungsgemäßer Belastung auftritt, als Bereiche für die Begrenzung der jeweiligen Strömungswege 30 festgelegt, um eine laminare Strömung des formlosen Werkstoffs zu ermöglichen, so dass eine ausgeprägte Faserausrichtung bzw. Faserorientierung in Strömungsrichtung erfolgen kann.In particular, through the flow paths 30 given a flow velocity profile of a laminar material flow, which is such that the short fibers, the closer they are to a limiting section 20 get aligned in the flow direction. Taking advantage of this physical effect eventually becomes the component 10 - as in 7 is shown - configured, this targeted embodiment is made by appropriate shaping of the mold cavity. In the injection molding process or the extrusion blow molding process, the material flows through the areas in the finished component in which the component stress is greater at the intended component load than in other adjacent areas. On the other hand, the areas in which a lower component stress occurs under normal load, as areas for the limitation of the respective flow paths 30 set to allow a laminar flow of the shapeless material, so that a pronounced fiber orientation or fiber orientation can be carried out in the flow direction.

Sobald ein entsprechendes Werkzeug im Einklang mit den vorgenannten Anforderungen hergestellt ist, kann das erfindungsgemäße Bauteil 10 mit entsprechenden Ausnehmungen 40, wie in 7 gezeigt ist, hergestellt werden.As soon as a corresponding tool is produced in accordance with the abovementioned requirements, the component according to the invention can 10 with corresponding recesses 40 , as in 7 is shown to be produced.

Das erfindungsgemäße Werkzeug gestaltet sich in diesem Ausführungsbeispiel somit wie folgt:
Das erfindungsgemäße Werkzeug legt in diesem Ausführungsbeispiel einen zwei Eintrittsöffnungen 22 und zwei Austrittsöffnungen 24 aufweisenden Formhohlraum fest. Der Formhohlraum bzw. die Kavität des Werkzeugs ist dabei derart ausgebildet, dass der Kurzfasern aufweisende formlose Werkstoff in den Formhohlraum über die Eintrittsöffnungen 22 eingebracht und aus dem Formhohlraum über die Austrittsöffnungen 24 abgeführt werden kann. Der Formhohlraum ist dabei abschnittsweise mittels mehreren Begrenzungsabschnitten 20 derart begrenzt, dass in dem Formhohlraum zwischen den Eintrittsöffnungen 22 und den Austrittsöffnungen 24 mehrere den formlosen Werkstoff in seiner Strömung mittels der Begrenzungsabschnitte 20 begrenzende Strömungswege 30 vorgegeben bzw. gebildet werden.The tool according to the invention is thus designed as follows in this exemplary embodiment:
The tool according to the invention defines in this embodiment a two inlet openings 22 and two outlet openings 24 having mold cavity. The mold cavity or the cavity of the tool is in this case designed such that the short-fiber-containing informal material in the mold cavity via the inlet openings 22 introduced and from the mold cavity via the outlet openings 24 can be dissipated. The mold cavity is partially by means of several boundary sections 20 so limited that in the mold cavity between the inlet openings 22 and the outlet openings 24 a plurality of the shapeless material in its flow by means of the boundary sections 20 limiting flow paths 30 be given or formed.

In diesem Fall verlaufen die Strömungswege 30 nahezu ausschließlich durch Bereiche des Formhohlraums, der einem Bereich des bestimmungsgemäß statisch oder dynamisch belastbaren faserverstärkten Bauteils 10 entspricht, in dem die über das Bauteil variierende Bauteilbeanspruchung bei bestimmungsgemäßer Belastung größer als in einem oder mehreren benachbarten Bereichen des Bauteils ist, in denen die Begrenzungsabschnitte 20 liegen.In this case, the flow paths run 30 almost exclusively by areas of the mold cavity, the area of the statically or dynamically loadable fiber-reinforced component as intended 10 corresponds to, in which the component stress varying over the component is greater than the normal load in one or more adjacent areas of the component, in which the boundary sections 20 lie.

Die den formlosen Werkstoff in seiner Strömung begrenzenden Strömungswege 30 sind in diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass sich eine laminare Strömung des formlosen Werkstoffs einstellen kann, deren Geschwindigkeitsprofil derart beschaffen ist, dass sich die Fasern in deren Längserstreckung zumindest in Abschnitten des Strömungswegs weitgehend in Strömungsrichtung ausrichten.The flow paths limiting the formless material in its flow 30 are in this embodiment designed such that a laminar flow of the shapeless material can be set, the velocity profile of which is such that the fibers in their longitudinal extent, at least in sections of the flow path align substantially in the flow direction.

Anhand der in dem Werkzeug ausgebildeten Begrenzungsabschnitte 20 lassen sich somit die in dem Bauteil 10 vorgesehenen Ausnehmungen 40 ausbilden.Based on the formed in the tool limiting sections 20 can thus be in the component 10 provided recesses 40 form.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des statisch oder dynamisch belastbaren kurzfaserverstärkten Bauteils 10 unter Verwendung des erfindungsmäßen Werkzeugs wird derart ausgeführt, dass zunächst der die Kurzfasern aufweisende formlose Werkstoffs in den Formhohlraum des Werkzeugs eingebracht wird und der in den Formhohlraum eingebrachte formlose Werkstoff aus dem Formhohlraum abgeführt wird, wodurch sich die laminaren Strömungen in den jeweiligen Strömungswegen 30 einstellen und eine überwiegende Ausrichtung der Kurzfasern in den Strömungswegen in Strömungsrichtung zumindest abschnittsweise in den Strömungswegen erzielt wird. Anschließend wird das kurzfaserverstärkte Bauteil 10 aus dem formlosen Werkstoff in dem Formhohlraum auf übliche Art und Weise entsprechend dem Spritzgussverfahren oder Extrusionsblasformverfahren ausgebildet.The inventive method for producing the statically or dynamically resilient short-fiber reinforced component 10 using the erfindungsmäßen tool is carried out such that first of the short fibers having informal material is introduced into the mold cavity of the tool and the introduced into the mold cavity informal material is discharged from the mold cavity, whereby the laminar flows in the respective flow paths 30 set and a predominant orientation of the short fibers in the flow paths in the flow direction is achieved at least in sections in the flow paths. Subsequently, the short fiber reinforced component 10 formed from the formless material in the mold cavity in the usual manner according to the injection molding or extrusion blow molding.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential to the realization of the invention both individually and in any combination.

Claims

Tool for producing a statically or dynamically loadable fiber-reinforced component ( 10 ), preferably for a vehicle, wherein the tool has at least one inlet opening ( 22 ) and at least one outlet opening ( 24 ), which is designed such that a fiber-containing informal material in the mold cavity via the inlet opening ( 22 ) and from the mold cavity via the outlet opening ( 24 ) can be removed, wherein the mold cavity is at least partially limited such that in the mold cavity between the inlet opening ( 22 ) and outlet ( 24 ) at least one of the formless material in its flow limiting flow path ( 30 ), wherein the flow path ( 30 ) runs at least in sections through a region of the mold cavity, which is a region of the intended statically or dynamically loadable fiber-reinforced component ( 10 ), in which the information about the component ( 10 ) varying component load at the intended load greater than in one or more adjacent areas of the component ( 10 ) Is.

The tool according to claim 1, wherein the at least one flow path bounding the shapeless material in its flow (FIG. 30 ) is configured such that a laminar flow of the shapeless material can be set, whose velocity profile is such that the fibers in their longitudinal extent at least in sections of the Flow path ( 30 ) Align largely in the flow direction.

Tool according to claim 1 or 2, wherein the at least one flow path ( 30 ) by one or more boundary sections ( 20 ), wherein the one or more boundary sections ( 20 ) in one or more regions of the mold cavity, the one or more areas of the intended statically or dynamically resilient fiber-reinforced component ( 10 ) in which the components ( 10 ) varying component load under normal load smaller than in one or more adjacent areas of the component ( 10 ).

Tool according to one of the preceding claims, wherein the flow path ( 30 ) is limited in sections such that in the fiber-reinforced component ( 30 ) Recesses ( 40 ) be formed.

Tool according to one of the preceding claims, wherein the mold cavity is formed such that a plurality of flow paths ( 30 ) formed between one or more inlet openings ( 22 ) and one or more outlet openings ( 24 ).

Method for producing a statically or dynamically loadable fiber-reinforced component ( 10 ), preferably for a vehicle, using the tool according to any one of claims 1 to 5, the method comprising the steps of: - introducing a fiberless formless material into the mold cavity of the tool and discharging the mold material introduced into the mold cavity from the mold cavity Mold cavity, - forming the fiber-reinforced component ( 10 ) from the shapeless material in the mold cavity.

Fiber-reinforced, in particular short-fiber reinforced, component ( 10 ), preferably for a vehicle, in particular holding member for a handlebar for a vehicle, obtainable by a method according to claim 6 using the tool according to one of claims 1 to 5.

Vehicle, in particular motor vehicle, with a fiber-reinforced component ( 10 ) according to claim 7.

Method for producing a statically or dynamically loadable fiber-reinforced component ( 10 ), preferably for a vehicle, the method comprising the following steps: - introducing a fiber-containing informal material into a mold cavity, - discharging the informal material from the mold cavity, - specifying at least one flow path bounding the informal material in its flow ( 30 ) in the mold cavity, - determining the course of the at least one flow path ( 30 ) by a region of the mold cavity, which is a region of the intended statically or dynamically loadable fiber-reinforced component ( 10 ), in which the information about the component ( 10 ) varying component load at the intended load greater than in one or more adjacent areas of the component ( 10 ).

A computer program which, when executed by a computer, causes the computer to perform the method of claim 9.