DE102014004158A1 - Process for the production of structural elements from load introduction element and fiber-plastic composite hollow profile and structural elements - Google Patents
Process for the production of structural elements from load introduction element and fiber-plastic composite hollow profile and structural elements Download PDFInfo
- Publication number
- DE102014004158A1 DE102014004158A1 DE102014004158.1A DE102014004158A DE102014004158A1 DE 102014004158 A1 DE102014004158 A1 DE 102014004158A1 DE 102014004158 A DE102014004158 A DE 102014004158A DE 102014004158 A1 DE102014004158 A1 DE 102014004158A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fiber
- hollow profile
- composite hollow
- plastic composite
- undercut
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 182
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 26
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 113
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 113
- 239000004413 injection moulding compound Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 34
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 24
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 6
- 239000012778 molding material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 4
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- OMBVEVHRIQULKW-DNQXCXABSA-M (3r,5r)-7-[3-(4-fluorophenyl)-8-oxo-7-phenyl-1-propan-2-yl-5,6-dihydro-4h-pyrrolo[2,3-c]azepin-2-yl]-3,5-dihydroxyheptanoate Chemical compound O=C1C=2N(C(C)C)C(CC[C@@H](O)C[C@@H](O)CC([O-])=O)=C(C=3C=CC(F)=CC=3)C=2CCCN1C1=CC=CC=C1 OMBVEVHRIQULKW-DNQXCXABSA-M 0.000 description 31
- 229940126540 compound 41 Drugs 0.000 description 31
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 8
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 4
- 210000002023 somite Anatomy 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- QFLWZFQWSBQYPS-AWRAUJHKSA-N (3S)-3-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[5-[(3aS,6aR)-2-oxo-1,3,3a,4,6,6a-hexahydrothieno[3,4-d]imidazol-4-yl]pentanoylamino]-3-methylbutanoyl]amino]-3-(4-hydroxyphenyl)propanoyl]amino]-4-[1-bis(4-chlorophenoxy)phosphorylbutylamino]-4-oxobutanoic acid Chemical compound CCCC(NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](Cc1ccc(O)cc1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CCCCC1SC[C@@H]2NC(=O)N[C@H]12)C(C)C)P(=O)(Oc1ccc(Cl)cc1)Oc1ccc(Cl)cc1 QFLWZFQWSBQYPS-AWRAUJHKSA-N 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- 206010041953 Staring Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229940125898 compound 5 Drugs 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
- B29C45/14311—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles using means for bonding the coating to the articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
- B29C70/84—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks by moulding material on preformed parts to be joined
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
- B29C45/14778—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the article consisting of a material with particular properties, e.g. porous, brittle
- B29C45/14786—Fibrous material or fibre containing material, e.g. fibre mats or fibre reinforced material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B11/00—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding
- F16B11/006—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding by gluing
- F16B11/008—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding by gluing of tubular elements or rods in coaxial engagement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B3/00—Key-type connections; Keys
- F16B3/005—Key-type connections; Keys the key being formed by solidification of injected material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen (1) aus Lasteinleitungselement (3) und Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil (2) mit thermoplastischem Matrixmaterial und Strukturelemente, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst – Einfügen des mit mindestens einem Hinterschnitt (6) versehenen Lasteinleitungselements (3) in das Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil (2) zur Ausbildung eines Strukturelement-Halbzeugs, – Lokales Erwärmen des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils (2) bis zur Verformbarkeit des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils (2) im Bereich des Hinterschnitts (6) des Lasteinleitungselements (3), – Einlegen des Strukturelement-Halbzeugs in ein Werkzeug, wobei die vorgenannten Verfahrensschritte wahlweise in ihrer Abfolge unterschiedlich durchgeführt werden, – Anspritzen des verformbaren Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils (2) mit fließfähiger Spritzgussmasse (41) im Werkzeug in den Bereich des Hinterschnitts des Lasteinleitungselements (3) zur Ausbildung mindestens eines Hinterschnittes (13) des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils (2), wobei die ausgebildeten Hinterschnitte (13) Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils (2) passgenau an die Hinterschnitte (6) des Lasteinleitungselements (3) zumindest formschlüssig aneinander gefügt sind, – Erstarren der fließfähigen Spritzgussmasse (41) zu mindestens einem in den Hinterschnitten (13) des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils (2) zur Ausbildung eines Formstücks (4) und somit zu dem finalen Strukturelement (1), – Entformen des finalen Strukturelements (1) aus dem Werkzeug.The invention relates to a method for producing structural elements (1) from load introduction element (3) and fiber-plastic composite hollow profile (2) with thermoplastic matrix material and structural elements, the method comprising the following steps: - inserting with at least one undercut (6) provided load introduction element (3) in the fiber-plastic composite hollow profile (2) for forming a structural element semifinished product, - local heating of the fiber-plastic composite hollow profile (2) to the deformability of the fiber-plastic composite hollow profile ( 2) in the region of the undercut (6) of the load introduction element (3), inserting the structural element semifinished product into a tool, the above-mentioned method steps optionally being carried out differently in their sequence, injection molding of the deformable fiber-plastic composite hollow profile (2 ) with flowable injection molding compound (41) in the tool in the region of the undercut of the load introduction element ment (3) for forming at least one undercut (13) of the fiber-plastic composite hollow profile (2), wherein the formed undercuts (13) fiber-plastic composite hollow profile (2) precisely to the undercuts (6) of the load introduction element (3) are joined to one another at least in a form-fitting manner, solidification of the flowable injection molding compound (41) to at least one in the undercuts (13) of the fiber-plastic composite hollow profile (2) to form a shaped piece (4) and thus to the final structural element (1), - removal of the final structural element (1) from the tool.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen aus Lasteinleitungselement und Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil mit thermoplastischem Matrixmaterial und Strukturelemente.The invention relates to a method for the production of structural elements of load introduction element and fiber-plastic composite hollow profile with thermoplastic matrix material and structural elements.
Ein formschlüssiger Einbau von Lasteinleitungselementen in Vollstäbe mit axialer Faserverstärkung ist in der Druckschrift
Ein axiales Stauchen von thermoplastischen Rohrenden ist in der Druckschrift
Eine Anordnung, bei der die Enden des Hohlprofils flach gedrückt und anschließend mit Spritzgussmasse umspritzt werden, ist in der Druckschrift
Lasteinleitungen für Faserverbundstäbe sind in den Druckschriften
Anordnungen, die in den Druckschriften
Lasteinleitungselemente, die direkt im Herstellungsprozess angeformt werden, sind in der Druckschrift
Die Umformung eines duroplastischen Faserverbundes mittels eines Spreizkörpers ist in der Druckschrift
Ein Anspritzen eines Funktionselements an ein stabförmiges Bauteil aus faserverstärktem thermoplastischem Kunststoff ist in der Druckschrift
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anspritzen von Funktionselementen an durch Innenhochdruckformen in einem Werkzeug umgeformte Profile aus vorkonsolidierten faserverstärktem Thermoplastmaterial sind in der Druckschrift
Nachteile des Verfahrens sind die Notwendigkeit mehrerer Schritte für die Herstellung des Funktionselements durch eine Trennung von Umformprozess und Anspritzprozess und die mangelnde Flexibilität bei der Positionierung der Funktionselemente.Disadvantages of the method are the need for several steps for the production of the functional element by a separation of forming process and Anspritzprozess and the lack of flexibility in the positioning of the functional elements.
Ein Faserverbundprofil, insbesondere ein PKW-Stoßfänger ist in der Druckschrift
Das Anspritzen eines formschlüssig fixierten Funktionselements an ein thermoplastisches Faserverbundbauteil ist in der Druckschrift
Ein Verfahren zum Anspritzen von Rippenstrukturen an einen Hohlprofilkörper ist in der Druckschrift
Das Anspritzen von Rippenstrukturen an ein Faserverbundbauteil ist in einer weiteren Druckschrift
Ein Verfahren zur Aufweitung eines Faserverbundhohlprofils in eine Endform mittels fluidischen Innendrucks ist in der Druckschrift
Ein Verfahren zum Umspritzen eines metallischen Hohlkörpers ist in der Druckschrift
Nachteilig an dem Verfahren ist der nicht vorhandene Formschluss. Da es sich außerdem um einen umspritzten metallischen Formkörper handelt, wird die Fixierung des Spritzgussmaterials auch nicht durch einen Stoffschluss gewährleistet, sondern nur durch den Kraftschluss, der durch Schrumpfung des Kunststoffs entsteht und gegebenenfalls durch einer Klebung entsprechende Adhäsionskräfte. Weiterhin ist auch hier eine freie Positionierung des Spritzgussteils auf dem Grundkörper nicht möglich.A disadvantage of the method is the non-existing positive connection. Since it is also an overmolded metallic molded body, the fixation of the injection molding material is not guaranteed by a material connection, but only by the frictional connection, which is caused by shrinkage of the plastic and optionally by adhesion corresponding adhesion forces. Furthermore, a free positioning of the injection molded part on the base body is also not possible here.
In der Druckschrift
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen aus Lasteinleitungselement und Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil mit thermoplastischem Matrixmaterial und Strukturelemente anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass eine automatisierbare und effiziente Integration von Lasteinleitungselementen in endlosfaserverstärkte, endlos fertigbare Hohlprofile mit thermoplastischer Matrix zur werkstoff- und kraftflussgerechten Einleitung von axialen Kräften, Drehmomenten und/oder gegebenenfalls zusätzlich wirkenden Biegemomenten möglich ist. Außerdem soll eine formschlüssige und gegebenenfalls auch stoff- und/oder kraftschlüssige Verbindung eines endlos herstellbaren Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils mit einem kompakten Lasteinleitungselement zu einem Strukturelement ausgebildet werden, über das eine materialgerechte Einleitung von Lasten (Zug-/Druckkräfte, Drehmomenten und Biegemomenten oder eine Kombination aus diesen) geschaffen werden kann. Es soll ein Strukturelement aus Lasteinleitungselement und aus Funktionselement an Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlstrukturen geschaffen werden, wobei eine kombinierte automatisierbare Herstellung und eine positionsvariable form- und stoffschlüssige Anbindung von thermoplastischen Funktionselementen (Getriebebauteile, Hebel, Exzenter, Lagersitze) an/auf endlosfaserverstärkten, endlos oder diskontinuierlich hergestellten Hohlprofilen möglich sind.The invention is therefore based on the object of specifying a method for producing structural elements of load introduction element and fiber-plastic composite hollow profile with thermoplastic matrix material and structural elements, which are designed so suitable that an automatable and efficient integration of load introduction elements in endless fiber reinforced, endless manufacturable Hollow profiles with a thermoplastic matrix for material and force flow appropriate introduction of axial forces, torques and / or possibly additional acting bending moments is possible. In addition, a positive and possibly also material and / or non-positive connection of an endlessly producible fiber-plastic composite hollow profile with a compact Load introduction element are formed into a structural element over which a material-appropriate introduction of loads (tensile / compressive forces, torques and bending moments or a combination of these) can be created. It is a structural element of load introduction element and functional element to fiber-plastic composite hollow structures are created, with a combined automatable production and a positionally variable positive and cohesive connection of thermoplastic functional elements (transmission components, levers, eccentric, bearing seats) on / on endless fiber reinforced, endless or discontinuously produced hollow profiles are possible.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 2 und 6, 7 gelöst. Das Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen aus Lasteinleitungselement und Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil mit thermoplastischem Matrixmaterial
umfasst gemäß Patentanspruch 1
zumindest folgende Schritte:
- – Einfügen des mit mindestens einem Hinterschnitt versehenen Lasteinleitungselements in das Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil zur Ausbildung eines Strukturelement-Halbzeugs,
- – Lokales Erwärmen des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils bis zur Verformbarkeit des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils im Bereich des Hinterschnitts des Lasteinleitungselements,
- – Einlegen des Strukturelement-Halbzeugs in ein Werkzeug, wobei die drei vorgenannten Schritte in unterschiedlich veränderter Abfolge durchgeführt werden können,
- – Anspritzen des verformbaren Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils mit fließfähiger Spritzgussmasse im Werkzeug in den Bereich des Hinterschnitts des Lasteinleitungselements zur Ausbildung mindestens eines Hinterschnittes des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils, wobei die ausgebildeten Hinterschnitte des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils passgenau an die Hinterschnitte des Lasteinleitungselements zumindest formschlüssig aneinander gefügt sind,
- – Erstarren der fließfähigen Spritzgussmasse zu mindestens einem in den Hinterschnitten des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils zur Ausbildung eines Formstücks und somit zu dem finalen Strukturelement,
- – Entformen des finalen Strukturelements aus dem Werkzeug.
comprises according to claim 1
at least the following steps:
- Inserting the load introduction element provided with at least one undercut into the fiber-plastic composite hollow profile to form a structural element semifinished product,
- Local heating of the fiber-plastic composite hollow profile up to the deformability of the fiber-plastic composite hollow profile in the region of the undercut of the load introduction element,
- Inserting the structural element semifinished product into a tool, wherein the three aforementioned steps can be carried out in differently modified sequence,
- - Injection of the deformable fiber-plastic composite hollow profile with flowable injection molding compound in the tool in the region of the undercut of the load introduction element for forming at least one undercut of the fiber-plastic composite hollow profile, wherein the formed undercuts of the fiber-plastic composite hollow profile fit are joined to the undercuts of the load introduction element at least form-fitting to each other,
- Solidification of the flowable injection molding compound to at least one in the undercuts of the fiber-plastic composite hollow profile to form a molding and thus to the final structural element,
- - Removal of the final structural element from the tool.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen aus Lasteinleitungselement und Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil mit thermoplastischem Matrixmaterial
umfasst gemäß Patentanspruch 2
zumindest folgende Schritte:
- – Einfügen des mit mindestens einem Hinterschnitt versehenen Lasteinleitungselements in Form eines konturgebenden Elements in das Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil zur Ausbildung eines Strukturelement-Halbzeugs,
- – Lokales Erwärmen des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils bis zur Verformbarkeit des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils im Bereich des Hinterschnitts des konturgebenden Elements,
- – Einlegen des Strukturelement-Halbzeugs in ein Werkzeug, wobei die drei vorgenannten Schritte in unterschiedlich veränderter Abfolge durchgeführt werden können,
- – Anspritzen des verformbaren Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils mit fließfähiger Spritzgussmasse im Werkzeug in den Bereich des Hinterschnitts des konturgebenden Elements zur Ausbildung mindestens eines Hinterschnittes des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils, wobei die ausgebildeten Hinterschnitte des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils passgenau an die Hinterschnitte des konturgebenden Elements zumindest formschlüssig aneinander gefügt sind,
- – Erstarren der fließfähigen Spritzgussmasse zu mindestens einem in den Hinterschnitten des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils ausgebildeten Funktionselement und somit zu dem finalen Strukturelement,
- – Entformen des finalen Strukturelements aus dem Werkzeug.
comprises according to
at least the following steps:
- Inserting the load introduction element provided with at least one undercut in the form of a contouring element into the fiber-plastic composite hollow profile to form a structural element semifinished product,
- Local heating of the fiber-plastic composite hollow profile up to the deformability of the fiber-plastic composite hollow profile in the region of the undercut of the contouring element,
- Inserting the structural element semifinished product into a tool, wherein the three aforementioned steps can be carried out in differently modified sequence,
- - Injection of the deformable fiber-plastic composite hollow profile with flowable injection molding compound in the tool in the region of the undercut of the contouring element to form at least one undercut of the fiber-plastic composite hollow profile, wherein the formed undercuts of the fiber-plastic composite hollow profile accurately fitted to the undercuts of the contouring element at least form-fitting together,
- Solidification of the flowable injection molding compound to at least one functional element formed in the undercuts of the fiber-plastic composite hollow profile and thus to the final structural element,
- - Removal of the final structural element from the tool.
Das Lasteinleitungselement kann innerhalb des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils gleichzeitig als konturgebendes und stützendes Element oder nach seiner Entfernung aus dem Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil als nur im Herstellungsprozess notwendiges konturgebendes Element eingesetzt werden.The load introduction element can be used within the fiber-plastic composite hollow profile at the same time as contouring and supporting element or after its removal from the fiber-plastic composite hollow profile as only necessary in the manufacturing process contouring element.
Die Hinterschnitte können in axialer Richtung zur Hohlprofilachse und/oder in Umfangsrichtung ausgebildet sein.The undercuts may be formed in the axial direction to the hollow profile axis and / or in the circumferential direction.
Ein erstes Strukturelement, das zumindest ein Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil mit thermoplastischem Matrixmaterial enthält, kann mit einem der vorgenannten Verfahren hergestellt werden,
wobei es des Weiteren gemäß Patentanspruch 4 umfasst
- – ein Lasteinleitungselement mit mindestens einem Hinterschnitt, wobei das Lasteinleitungselement in das Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil eingefügt ist,
- – zumindest einen in den Hinterschnitt des Lasteinleitungselement passgenau anliegenden Hinterschnitt des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils in formschlüssiger Verbindung in Form eines Struktur-Halbzeuges,
- – ein in den Hinterschnitt des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils eingreifendes und angespritztes Formstück, das aus einer unter Druck injizierten Schmelze einer Spritzgussmasse und nachfolgend erstarrten Spritzgussmasse besteht,
- – wobei durch das Anspritzen der geschmolzenen Spritzgussmasse an den das Formstück stützenden Hinterschnitt eine form- oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Hinterschnitt des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils und dem erstarrten Formstück ausbildet und damit ein finales Strukturelement entsteht.
wherein it further comprises according to
- A load introduction element having at least one undercut, the load introduction element being inserted into the fiber-plastic composite hollow profile,
- At least one undercut of the fiber-plastic composite hollow profile fitting in the undercut of the load introduction element in positive connection in the form of a structural semi-finished product,
- - An engaging in the undercut of the fiber-plastic composite hollow profile and molded molding which consists of a pressure-injected melt of an injection molding compound and subsequently solidified injection molding compound,
- - Wherein by injecting the molten injection molding material to the fitting supporting the undercut forms a positive or cohesive connection between the undercut of the fiber-plastic composite hollow profile and the solidified molding and thus creates a final structural element.
Ein zweites Strukturelement, zumindest hergestellt aus einem Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil mit thermoplastischem Matrixmaterial und einem als Lasteinleitungslement ausgebildeten konturgebenden Element, umfasst gemäß Patentanspruch 5 zumindest
- – wahlweise ein konturgebendes Element mit mindestens einem Hinterschnitt, wobei das konturgebende Element in das Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil eingefügt ist,
- – zumindest einen in den Hinterschnitt des konturgebenden Elements passgenau anliegenden Hinterschnitt des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils in formschlüssiger Verbindung in Form eines Struktur-Halbzeuges,
- – ein in den Hinterschnitt des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils eingreifendes und angespritztes Funktionselement, das aus einer unter Druck injizierten Schmelze einer Spritzgussmasse und nachfolgend erstarrten Spritzgussmasse besteht,
- – wobei durch das Anspritzen der geschmolzenen Spritzgussmasse an den das Funktionselement stützenden Hinterschnitt eine form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Hinterschnitt des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils und dem erstarrten Funktionselement ausbildet und sich damit ein finales Strukturelement bildet.
- Optionally a contouring element having at least one undercut, the contouring element being inserted in the fiber-plastic composite hollow profile,
- At least one undercut of the fiber-plastic composite hollow profile, which fits snugly in the undercut of the contouring element, in positive connection in the form of a structural semi-finished product,
- A functional element which engages in the undercut of the fiber-plastic composite hollow profile and which consists of a melt injected under pressure of an injection molding compound and subsequently solidified injection molding compound,
- - Wherein by injecting the molten injection molding material to the functional element supporting undercut forms a positive and / or cohesive connection between the undercut of the fiber-plastic composite hollow profile and the solidified functional element and thus forms a final structural element.
Das in den Hinterschnitt des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils erstarrte Formstück oder das erstarrte Funktionselement kann als Druckstück zur Stützung der ausgebildeten formschlüssigen Verbindung dienen.The solidified in the undercut of the fiber-plastic composite hollow profile or the solidified functional element can serve as a pressure piece to support the formed positive connection.
Das angespritzte und erstarrte Formstück kann dabei als ein Funktionselement ausgebildet sein, das in der Kavität des Werkzeugs ausgebildet worden ist.The molded and solidified fitting can be designed as a functional element that has been formed in the cavity of the tool.
Das Lasteinleitungselement und das konturgebundene Element können werkstoff- und kraftflussgerecht an das Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil angebunden sein.The load introduction element and the contour-bound element can be connected to the fiber-plastic composite hollow profile in accordance with the material and force flow.
Die Hinterschnitte sind in Bezug auf die Belastung des finalen Strukturelements ausgeprägt.The undercuts are pronounced with respect to the load of the final structural element.
Die Spritzgussmasse kann eine geringe Dichte aufweisen.The injection molding compound may have a low density.
Das Lasteinleitungselement und das konturgebende Element können dünnwandig sein.The load introduction element and the contouring element may be thin-walled.
Bei verhältnismäßig glatter Oberfläche des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils kann eine die Bereiche der angespritzten Hinterschnitte zumindest verstärkende Lage oder insbesondere Hülse um das Formstück angebracht sein.With a relatively smooth surface of the fiber-plastic composite hollow profile, the regions of the molded undercuts at least reinforcing layer or in particular sleeve may be mounted around the molding.
Das Formstück und das Funktionselement können lokal mit Spritzgussmasse aus thermoplastischem Matrixmaterial angespritzt sein.The molded piece and the functional element may be molded locally with injection molding compound of thermoplastic matrix material.
Das Formstück kann in modifizierter Form als Funktionselement ausgebildet sein, wobei das Funktionselement im Bereich des Hinterschnitts des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils angespritzt ist, so dass zumindest eine formschlüssige Verbindung des Funktionselements am Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil vorhanden ist.The molded piece may be formed in a modified form as a functional element, wherein the functional element is molded in the region of the undercut of the fiber-plastic composite hollow profile, so that at least one positive connection of the functional element is present on the fiber-plastic composite hollow profile.
Das Lasteinleitungselement kann dabei als ein konturgebendes Element/Konturgebungs-Element/Hinterschnitt-Formelement sowie als Stützelement dienen.The load introduction element can serve as a contouring element / contouring element / undercut form element and as a support element.
Das Lasteinleitungselement und das konturgebende Element können aus festem Material z. B. aus Metall oder Kunststoff sein.The load introduction element and the contouring element can be made of solid material z. B. be made of metal or plastic.
Das konturgebende Element kann z. B. auch aus Sand oder aus einem lösbaren oder auswaschbaren Stoff sein und nach der Erstarrung des Funktionselements aus dem Faser-Kunststoff-Verbund(FKV)-Hohlprofil entfernbar sein.The contouring element can, for. Example, be made of sand or from a detachable or washable material and be removable after the solidification of the functional element of the fiber-plastic composite (FKV) hollow profile.
Im Folgenden wird noch das Wesentliche der erfindungsgemäßen Verfahren und Strukturelemente insbesondere zu Details erläutert. Das erfindungsgemäße Strukturelement wird insbesondere durch ein formschlüssig (und gegebenenfalls kraft- und stoffschlüssig) in das FKV-Hohlprofil eingebrachtes Lasteinleitungselement geschaffen, wobei das Lasteinleitungselement zumindest einen Hinterschnitt aufweist.In the following, the essence of the method and structural elements according to the invention will be explained in detail. The structural element according to the invention is created, in particular, by a load-introduction element introduced into the FKV hollow profile in a form-fitting manner (and, if appropriate, frictionally and cohesively), the load introduction element having at least one undercut.
Kern der Erfindung ist das Umformen zumindest eines Teils eines konsolidierten und lokal erwärmten faserverstärkten Hohlprofils in den Hinterschnitten eines Lasteinleitungselements durch mit Druck injizierte vorzugsweise thermoplastische Schmelze. Die Schmelze füllt dabei den Hinterschnitt aus und dient nach dem Erstarren als Druckstück zur Stützung eines Formschlusses zwischen Lasteinleitungselement und FKV-Hohlprofil.The core of the invention is the forming of at least part of a consolidated and locally heated fiber-reinforced hollow profile in the undercuts of a load introduction element by pressure-injected preferably thermoplastic melt. The melt fills out the undercut and is used after solidification as a pressure piece to support a positive connection between the load introduction element and FKV hollow profile.
Die Ausprägung der Hinterschnitte kann dabei an die Belastungen des Anwendungsfalles angepasst sein. Ein automatisierbarer Einbau des Lasteinleitungselements kann durch ein gezieltes lokales Verformen der Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlstruktur im Spritzgussverfahren erfolgen. Dazu wird das Faser-Kunststoff-Verbund-Profil lokal erwärmt, um eine Formbarkeit zu erreichen, und mit der bedruckten Spritzgussmasse in die Hinterschnitte des Lasteinleitungselements geformt. Bei Belastung der Verbindung kann ein radiales Aufweiten durch eine Hülse verhindert werden und so die formschlüssige Anbindung erhalten bleiben. Das für eine Verhinderung der Aufweitung notwendige passgenaue Formelement wird passgenau während des Umformvorgangs aus Spritzgussmasse erzeugt. The expression of the undercuts can be adapted to the loads of the application. An automated installation of the load introduction element can be carried out by targeted local deformation of the fiber-plastic composite hollow structure by injection molding. For this purpose, the fiber-plastic composite profile is locally heated to achieve a formability, and formed with the printed injection molding compound in the undercuts of the load introduction element. When loading the connection, a radial expansion can be prevented by a sleeve and thus preserve the positive connection. The necessary for preventing the expansion tailor-made form element is accurately produced during the forming of injection molding compound.
Durch das primären Umformen des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils wird – je nach Abstimmung der Prozessparameter und der Geometrie des Lasteinleitungselements – lediglich eine genaue Anlage der beiden Fügepartner erzielt. Nach Anlegen einer mechanischen Last kann aufgrund von elastischen Dehnungen ein Hohlraum an dieser Anlagestelle entstehen. Diesem Effekt kann durch eine Vorspannung der Fügepartner begegnet werden. Eine Möglichkeit ist hier, in einem zweiten Prozessschritt Spritzgussmasse mit hohem Druck in diese Anlagestelle einzuspritzen. Dies bewirkt einen Fugendruck, der der gewünschten Vorspannung entspricht. Zudem kann – insbesondere bei Verwendung von metallischen Lasteinleitungselementen – so eine Zwischenschicht erzeugt werden, die das Faser-Kunststoff-Verbund-Profil und das Lasteinleitungselement voneinander isoliert und einer elektrochemischen Korrosion vorbeugt.Due to the primary reshaping of the fiber-plastic composite hollow profile, depending on the coordination of the process parameters and the geometry of the load introduction element, only a precise contact of the two joining partners is achieved. After applying a mechanical load, a cavity can arise at this contact point due to elastic strains. This effect can be counteracted by a bias of the joining partners. One possibility here is to inject injection molding compound at high pressure into this contact point in a second process step. This causes a joint pressure corresponding to the desired bias. In addition - especially when using metallic load introduction elements - so an intermediate layer can be generated, which isolates the fiber-plastic composite profile and the load introduction element from each other and prevents electrochemical corrosion.
Die Vorteile der Erfindung bezüglich der Verfahren bestehen in
- – einem Umformen des Hohlprofils und Füllen des Hinterschnitts in einem Prozessschritt,
- – einer Robustheit des Verfahrens gegenüber Toleranzabweichungen des Lasteinleitungselements im Vergleich zu starren Füllkörpern und einer Reduktion des notwendigen Fertigungsaufwandes für die Lasteinleitungselemente,
- – einer Anformung der Lastleitungselemente ohne Werkzeuganpassungen an beliebig lange Hohlprofile,
- – einer Variation einer Ausprägung des Hinterschnitts auf dem Lasteinleitungselements ohne Anpassungen am Werkzeug,
- – einer Verwendung von endlos und damit effizient herstellbaren Hohlprofilen,
- – einer Automatisierbarkeit der Herstellung von Strukturelementen mittels Integration von Lasteinleitungselementen in faserverstärkte Hohlprofile.
- A forming of the hollow profile and filling of the undercut in a process step,
- A robustness of the method in relation to tolerance deviations of the load introduction element in comparison to rigid packing and a reduction of the necessary production outlay for the load introduction elements,
- - Anformung the load line elements without tool adjustments to arbitrarily long hollow sections,
- A variation of an expression of the undercut on the load introduction element without adjustments to the tool,
- - a use of endless and thus efficiently manufacturable hollow sections,
- - An automation of the production of structural elements by integration of load introduction elements in fiber-reinforced hollow profiles.
Die Vorteile der Erfindung bezüglich eines Strukturelements bestehen in
- – einer werkstoff- und kraftflussgerechten Anbindung des metallischen Lasteinleitungselements an das faserverstärkte Hohlprofil,
- – einem minimalen zusätzlichen Bauraumbedarf,
- – einer Anpassung der Ausprägung des Hinterschnitts an den Belastungszustand,
- – einem sehr hohen Leichtbaupotential durch die geringe Dichte der Spritzgussmasse, die Verwendung dünnwandiger Lasteinleitungselemente, die Verwendung unidirektional verstärkter Verstärkungshülsen,
- – einer lokalen Aufdickung des Formstücks, wodurch das volle Potential der ungestörten Tragstruktur genutzt werden kann, wobei die Lasteinleitungselemente individuell entsprechend den anzubindenden Komponenten angepasst werden können.
- A connection of the metallic load introduction element to the fiber-reinforced hollow profile in accordance with the material and force flow,
- - a minimal additional space requirement,
- - an adaptation of the expression of the undercut to the load condition,
- A very high lightweight potential due to the low density of the injection molding compound, the use of thin-walled load introduction elements, the use of unidirectionally reinforced reinforcing sleeves,
- - A local thickening of the fitting, whereby the full potential of the undisturbed support structure can be used, the load introduction elements can be adjusted individually according to the components to be connected.
Die Erfindung befasst sich auch mit der Ausgestaltung und fertigungstechnologischen Umsetzung von Funktionselementen in einer Erweiterung der Anbindung der Formstücke als Funktionselemente. Je nach Ausprägung des Funktionselements werden axiale Lasten, Biegemomente und insbesondere Torsionsmomente in die lastfernübertragende Faserverbundstruktur bei weitgehendem Verzicht auf artfremde Werkstoffe wie etwa Stahl oder Titan in die Struktur eingeleitet. Das Funktionselement wird auf die Faser-Kunststoff-Verbund-Struktur angespritzt, wobei die Faser-Kunststoff-Verbund-Struktur lokal verformt an einer Stützstruktur anliegt. Der sich dabei zwischen Funktionselement und Hohlprofil ausbildende Hinterschnitt wird bei Belastung des Funktionselements zur formschlüssigen Übertragung von Kräften und Momenten genutzt, was eine formschlüssige Anbindung des Funktionselementes erlaubt (Spritzformen).The invention is also concerned with the design and production technology implementation of functional elements in an extension of the connection of the fittings as functional elements. Depending on the characteristics of the functional element, axial loads, bending moments and, in particular, torsional moments are introduced into the structure of the non-load-transmitting fiber composite structure while substantially dispensing with foreign materials such as steel or titanium. The functional element is molded onto the fiber-plastic composite structure, wherein the fiber-plastic composite structure locally deformed rests on a support structure. The thereby forming between the functional element and the hollow profile undercut is used under load of the functional element for the positive transmission of forces and moments, which allows a positive connection of the functional element (injection molding).
Dabei wird der Querschnitt des thermoplastischen Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils/-Rohres während des Spritzformens lokal durch ein vorgegebenes konturgebundenes Formelement entsprechend dem mit mindestens einem Hinterschnitt konturierten Lasteinleitungselement gestützt. Dieses kann z. B. auch aus einer dünnen konturierten metallischen Hülse oder einem konturierten Kunststoffteil bestehen. In diesem Fall verbleibt das Stützelement nach der Fertigung im Hohlprofil. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von auswaschbaren Sandkernen oder aufblasbaren konturierten Kernen, wodurch das Stützelement nach dem Spritzformprozess entfernt werden kann. Durch eine vorgegebene innere Werkzeugkonstruktion können konturgebende Formelemente an vorgegebener Stelle eines vorgegeben langen Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils appliziert werden, wobei das Werkzeug selbst bei einer Veränderung des Randabstandes nicht geändert werden muss. Dadurch ist eine hohe Individualisierbarkeit von Wellen- oder Stabsystemen im Serienfertigungsprozess möglich.In this case, the cross-section of the thermoplastic fiber-plastic composite hollow profile / tube is locally supported during injection molding by a predetermined contour-bound form element corresponding to the contoured with at least one undercut load introduction element. This can be z. B. also consist of a thin contoured metallic sleeve or a contoured plastic part. In this case, the support element remains after production in the hollow profile. Another possibility is the use of washable sand cores or inflatable contoured cores, whereby the support element can be removed after the injection molding process. Contouring form elements can be applied at a predetermined location of a given long fiber-plastic composite hollow profile by a predetermined inner tool design, wherein the tool does not have to be changed even with a change in the edge distance. As a result, high customizability of shaft or rod systems in the series production process is possible.
Die vorliegende Erfindung beschreibt somit auch ein Verfahren zur Herstellung eines formschlüssig und stoffschlüssig angebundenen Funktionselements aus (faserverstärktem) thermoplastischem Kunststoff auf einem endlosfaserverstärkten Hohlprofil. The present invention thus also describes a method for producing a form-fitting and cohesively bonded functional element made of (fiber-reinforced) thermoplastic on a continuous fiber-reinforced hollow profile.
Das Funktionselement ist über eine hinterschnittige Kontur formschlüssig und gegebenenfalls zusätzlich kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Hohlprofil verbunden. Die Ausprägung der Hinterschnitte ist an die im Anwendungsfall vorliegende Belastung angepasst. Das konturgebundene Stützelement kann je nach Beschaffenheit nach dem Spritzprozess im Bauteil verbunden bleiben oder auch entfernt werden. Ein verbleibendes Stützelement z. B. in Form einer Metallhülse, stützt den Querschnitt des Hohlprofils zusätzlich und verbessert die mechanischen Eigenschaften des Lasteinleitungsbereichs. Abhängig von den auftretenden Lasten kann durch die Wahl eines vorgegebenen Stützelements der Leichtbaugrad gesteigert werden.The functional element is positively connected via an undercut contour and, if appropriate, additionally non-positively and / or materially connected to the hollow profile. The expression of the undercuts is adapted to the load present in the application. The contour-bound support element can remain connected or removed depending on the nature of the injection process in the component. A remaining support element z. B. in the form of a metal sleeve, supports the cross section of the hollow profile in addition and improves the mechanical properties of the load application area. Depending on the loads occurring, the lightweight design can be increased by the choice of a given support element.
In das erfindungsgemäße, mindestens ein Funktionselement enthaltende Strukturelement ist die Herstellung und Anbindung eines thermoplastischen Funktionselementes auf einem endlosfaserverstärkten Hohlprofil in einem Prozessschritt wesentlich, wobei das Funktionselement stoffschlüssig und, durch einen im Herstellungsprozess des Funktionselements entstehenden Hinterschnitt, formschlüssig mit dem Hohlprofil verbunden sein kann.In the inventive, at least one functional element-containing structural element is the production and connection of a thermoplastic functional element on an endless fiber reinforced hollow profile in a process step substantially, wherein the functional element cohesively and, by a resulting in the manufacturing process of the functional element undercut, can be positively connected to the hollow profile.
Die Vorteile der Erfindung bezüglich des das Funktionselement enthaltenden Strukturelements in Verbindung mit dem Hohlprofil bestehen in
- – einer werkstoff- und kraftflussgerechten Anbindung des Funktionselements an die faserverstärkte Hohlstruktur,
- – einer Anpassung der Ausprägung des Hinterschnitts an den Belastungszustand,
- – einem sehr hohen Leichtbaupotential mit geringer Dichte der Spritzgussmasse, mit Verwendung dünnwandiger und wahlweise nachträglich entfernbarer formgebender Elemente, mit angepassten Eigenschaften durch Mehrkomponentenspritzguss, wobei keine zusätzlichen Fügeelemente notwendig sind,
- – einer Nutzung des vollen Potenzials der ungestörten Tragstruktur durch lokale Aufdickung des Funktionselementbereichs,
- – einem stoffgleichen Strukturelement aus Funktionselement und Hohlprofil, wobei daher reduzierte zusätzliche Herausforderungen in den Bereichen der Kontaktkorrosion sowie induzierten Spannungen in Folge von differierenden Wärmeausdehnungskoeffizienten vorhanden sind.
- A connection of the functional element to the fiber-reinforced hollow structure in accordance with the material and force flow,
- - an adaptation of the expression of the undercut to the load condition,
- A very high lightweight potential with low density of the injection molding compound, with use of thin-walled and optionally subsequently removable shaping elements, with adapted properties by multi-component injection molding, wherein no additional joining elements are necessary,
- A utilization of the full potential of the undisturbed supporting structure by local thickening of the functional element area,
- - A fabric-like structural element of functional element and hollow profile, which therefore reduced additional challenges in the areas of contact corrosion and induced stresses due to differing thermal expansion coefficients are present.
Die Vorteile des Verfahrens zur Herstellung von mindestens einem ein Funktionselement enthaltenden Strukturelement bestehen in
- – einem Umformen des Hohlprofils und Erzeugen eines Funktionselements in einem Prozessschritt,
- – einem Anspritzen der Funktionselemente ohne Werkzeuganpassungen an vorgegebener Stelle auf beliebig lange Hohlhalbzeuge,
- – eine Variierung der Ausprägung des durch den Anspritzprozess entstehenden Hinterschnitts im Profil ohne Anpassungen am Außenwerkzeug, wobei nur das konturgebende Element angepasst werden muss,
- – einer Verwendung von endlos und damit effizient herstellbaren Hohlprofil-Halbzeugen,
- – einer hohen Automatisierbarkeit und einer gleichzeitigen Flexibilität bei der Integration von Funktionselementen in den Hinterschnitten des Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofils.
- A forming of the hollow profile and producing a functional element in a process step,
- - Injection of the functional elements without tool adjustments at a predetermined point on arbitrarily long hollow semi-finished products,
- A variation in the shape of the undercut produced in the profile by the injection molding process without adjustments to the external tool, whereby only the contouring element has to be adapted,
- A use of endless and thus efficiently producible hollow profile semi-finished products,
- - A high degree of automation and a simultaneous flexibility in the integration of functional elements in the undercuts of the fiber-plastic composite hollow profile.
Weiterbildungen und zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.Further developments and additional advantageous embodiments of the invention are specified in further subclaims.
Die Erfindung wird mittels Ausführungsbeispielen anhand mehrerer Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:The invention will be described by means of exemplary embodiments with reference to several drawings. It shows:
In
In
In
Die
In
Das Verfahren zur Herstellung eines Strukturelements
umfasst zumindest folgende Schritte:
- – Einfügen des mit
mindestens einem Hinterschnitt 6 versehenen Lasteinleitungselements3 in das Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofil 2 zur Ausbildung eines Strukturelement-Halbzeugs 15 , - – Lokales Erwärmen des Faser-Thermoplast-Verbund-
Hohlprofils 2 bis zur Verformbarkeit des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 2 im Bereich des Hinterschnitts6 des Lasteinleitungselements3 , - – Einlegen des Strukturelement-
Halbzeugs 15 inein Werkzeug 10 , wobei die Abfolge der vorgenannten Schritte auch vertauscht sein kann, - – Anspritzen des verformbaren Faser-Thermoplast-Verbund-
Hohlprofils 2 mit fließfähiger vorzugsweise thermoplastischer Spritzgussmasse41 im Werkzeug 10 in den Bereich des Hinterschnitts6 des Lasteinleitungselements3 zur Ausbildung mindestens eines Hinterschnittes13 des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 2 , wobei die ausgebildeten Hinterschnitte13 Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 2 passgenau andie Hinterschnitte 6 des Lasteinleitungselements3 zumindest formschlüssig aneinander gefügt sind, - – Erstarren der fließfähigen Spritzgussmasse
41 zu mindestens einem inden Hinterschnitten 13 des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 2 ausgebildeten Formstück 4 und somit zu dem finalen Strukturelement1 , - – Entformen des finalen Strukturelements
1 aus dem Werkzeug 10 .
includes at least the following steps:
- - Insert the with at least one undercut
6 providedload introduction element 3 in the fiber-thermoplastic compositehollow section 2 for the formation of a structural elementsemifinished product 15 . - - Local heating of the fiber-thermoplastic composite
hollow profile 2 until the deformability of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 2 in the area of the undercut6 of theload introduction element 3 . - - Inserting the structural element
semifinished product 15 into atool 10 wherein the sequence of the aforementioned steps may also be reversed, - - Injection of the deformable fiber-thermoplastic composite
hollow profile 2 with flowable preferably thermoplasticinjection molding compound 41 in thetool 10 in the area of the undercut6 of theload introduction element 3 for the formation of at least one undercut13 of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 2 , where the formed undercuts13 Fiber thermoplastic compositehollow profile 2 perfectly fitting to theundercuts 6 of theload introduction element 3 at least positively connected to each other, - - Solidification of the flowable
injection molding compound 41 at least one in theundercuts 13 of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 2 trainedfitting 4 and thus to the final structural element1 . - - Removal of the final structural element
1 from thetool 10 ,
Das Lasteinleitungselement
Das erste Strukturelement
- –
ein Lasteinleitungselement 3 mitmindestens einem Hinterschnitt 6 ,wobei das Lasteinleitungselement 3 in das Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofil 2 eingefügt ist, - – zumindest einen in
den Hinterschnitt 6 desLasteinleitungselement 3 passgenau anliegenden Hinterschnitt13 des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 2 in formschlüssiger Verbindung in Form eines Struktur-Halbzeuges 15 , - – ein in
den Hinterschnitt 13 des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 2 eingreifendes und angespritztes Formstück4 , das aus einer unter Druck injizierten vorzugsweise thermoplastischen Schmelze einer Spritzgussmasse41 und nachfolgend erstarrten Spritzgussmasse41 besteht, - – wobei durch
das Anspritzen 28 der geschmolzenen Spritzgussmasse41 anden das Formstück 4 stützenden Hinterschnitt 13 eine form- oder stoffschlüssige Verbindung zwischendem Hinterschnitt 13 des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 2 unddem erstarrten Formstück 4 ausbildet und damit ein finales Strukturelement1 entsteht.
- - A
load introduction element 3 with at least one undercut6 , wherein theload introduction element 3 in the fiber-thermoplastic compositehollow section 2 is inserted, - - at least one in the undercut
6 theload introduction element 3 precisely fitting undercut13 of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 2 in positive connection in the form of a structuralsemi-finished product 15 . - - one in the undercut
13 of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 2 engaging and moldedfitting 4 consisting of a preferably thermoplastic melt injected under pressure of aninjection molding compound 41 and subsequently solidifiedinjection molding compound 41 consists, - - Wherein by the
injection molding 28 the molteninjection molding compound 41 to thefitting 4 supporting undercut13 a positive or cohesive connection between the undercut13 of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 2 and the solidified fitting4 forms and thus a final structural element1 arises.
Das in den Hinterschnitt
Das Lasteinleitungselement
Die Hinterschnitte
Die Spritzgussmasse
Das Lasteinleitungselement
Bei vorgegebener verhältnismäßig glatter Oberfläche des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils
Das Formstück
Das Lasteinleitungselement
Das in den
Es kann eine zusätzliche Armierung des Hohlprofils
Es besteht die Möglichkeit, das Hohlprofil
Im Folgenden wird das Lasteinleitungselement
Im Folgenden wird die eingesetzte Spritzgussmasse
Zum Einsatz einer Hülse
Eine steife Hülse
A stiff sleeve
Bei Belastung des Lasteinleitungsbereiches werden die Lasten vom Hohlprofil
Im Folgenden werden die Verfahrensschritte im Detail näher erläutert:The method steps are explained in greater detail below:
Schritt 1:Step 1:
Das vollkonsolidierte Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofil
Schritt 2:Step 2:
Positionieren des Lasteinleitungselements
Schritt 3:Step 3:
Das Formstück
Schritt 4:Step 4:
Auf die Außenkontur
In einem weiteren industriell bedeutsamen Ausführungsbeispiel kann das Strukturelement
Die
In
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung des Strukturelements
umfasst zumindest folgende Schritte:
- – Einfügen des mit
mindestens einem Hinterschnitt 6 versehenen Lasteinleitungselements3 in Form eineskonturgebenden Elements 31 in das Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofil 21 zur Ausbildung eines Strukturelement-Halbzeugs 15 , - – Lokales Erwärmen des Faser-Thermoplast-Verbund-
Hohlprofils 21 bis zur Verformbarkeit des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 21 im Bereich des Hinterschnitts des konturgebendenElements 31 , - – Einlegen des Strukturelement-
Halbzeugs 15 inein Werkzeug 10 , wobei die Abfolge der genannten Schritte unterschiedlich sein kann, - – Anspritzen des verformbaren Faser-Thermoplast-Verbund-
Hohlprofils 21 mit fließfähiger Spritzgussmasse 41 im Werkzeug 31 in den Bereich des Hinterschnitts des konturgebendenElements 31 zur Ausbildung mindestens eines Hinterschnittes13 des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 21 , wobei die ausgebildeten Hinterschnitte13 Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 21 passgenau andie Hinterschnitte 6 des konturgebendenElements 31 zumindest formschlüssig aneinander gefügt sind, - – Erstarren der fließfähigen Spritzgussmasse
41 zu mindestens einem inden Hinterschnitten 13 des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 2 zur Ausbildung eines Funktionselements42 und somit zudem finalen Strukturelement 20 , - – Entformen des finalen Strukturelements
20 aus dem Werkzeug 10 .
includes at least the following steps:
- - Insert the with at least one undercut
6 providedload introduction element 3 in the form of acontouring element 31 in the fiber-thermoplastic compositehollow section 21 for the formation of a structural elementsemifinished product 15 . - - Local heating of the fiber-thermoplastic composite
hollow profile 21 until the deformability of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 21 in the area of the undercut of thecontouring element 31 . - - Inserting the structural element
semifinished product 15 into atool 10 where the sequence of said steps may be different, - - Injection of the deformable fiber-thermoplastic composite
hollow profile 21 with flowableinjection molding compound 41 in thetool 31 in the area of the undercut of thecontouring element 31 for the formation of at least one undercut13 of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 21 , where the formed undercuts13 Fiber thermoplastic compositehollow profile 21 perfectly fitting to theundercuts 6 of thecontouring element 31 at least positively connected to each other, - - Solidification of the flowable
injection molding compound 41 at least one in theundercuts 13 of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 2 for forming afunctional element 42 and thus to the finalstructural element 20 . - - Removal of the final
structural element 20 from thetool 10 ,
Das Lasteinleitungselement
Das zweite erfindungsgemäße Strukturelement
- – wahlweise
ein konturgebendes Element 31 mitmindestens einem Hinterschnitt 6 , wobeidas konturgebende Element 31 in das Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofil 21 eingefügt ist, - – zumindest einen
im Hinterschnitt 6 des konturgebendenElements 31 passgenau anliegenden Hinterschnitt13 des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 21 in formschlüssiger Verbindung in Form eines Struktur-Halbzeuges 15 , - – ein in
den Hinterschnitt 13 des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 21 eingreifendes und angespritztes Funktionselement42 , das aus einer unter Druck injizierten thermoplastischen Schmelze einer Spritzgussmasse41 und nachfolgend erstarrten Spritzgussmasse41 besteht, - – wobei durch
das Anspritzen 28 der geschmolzenen Spritzgussmasse41 anden das Funktionselement 42 stützenden Hinterschnitt 13 eine form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischendem Hinterschnitt 13 des Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlprofils 21 unddem erstarrten Funktionselement 42 ausbildet und sich damit ein finales Strukturelement20 bildet.
- - Optionally, a
contouring element 31 with at least one undercut6 , where thecontouring element 31 in the fiber-thermoplastic compositehollow section 21 is inserted, - - at least one undercut
6 of thecontouring element 31 precisely fitting undercut13 of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 21 in positive connection in the form of a structuralsemi-finished product 15 . - - one in the undercut
13 of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 21 engaging and moldedfunctional element 42 consisting of a pressure-injected thermoplastic melt of aninjection molding compound 41 and subsequently solidifiedinjection molding compound 41 consists, - - Wherein by the
injection molding 28 the molteninjection molding compound 41 to the thefunctional element 42 supporting undercut13 a positive and / or material connection between the undercut13 of the fiber-thermoplastic compositehollow profile 21 and the solidifiedfunctional element 42 trains and thus becomes a finalstructural element 20 forms.
Das in den Hinterschnitt
Das angespritzte und erstarrte Formstück
Das konturgebundene Element
Die Hinterschnitte
Die Spritzgussmasse
Das konturgebende Element
Das Funktionselement
Das Formstück
Das Lasteinleitungselement
Das konturgebende Element
Das konturgebende Element
Die
In
Die
Zu Schritt 1:To step 1:
Es erfolgt gemäß
Innerhalb des für das Anspritzen vorgesehenen Bereiches (Kavität)
Zu Schritt 2:To step 2:
Positionieren des Profils
Zu Schritt 3:To step 3:
Die geschmolzene Spritzgussmasse
Das als Bauteil ausgebildete Strukturelement
Das konturgebende Element
Bei der Herstellung und der Anbindung eines thermoplastischen Funktionselements
Das faserverstärkte thermoplastische Profil (FTV-Profil)
Das konturgebende Element
Das angespritzte Funktionselement
Die Vorteile der als Bauteil ausgebildeten Strukturelemente
- – einer werkstoff- und kraftflussgerechten Anbindung des Funktionselementes
42 andas faserverstärkte Hohlprofil 21 , - – einer Anpassung der Ausprägung der
Hinterschnitte 6 ,13 anden Belastungszustand 29 , - – einem sehr hohen Leichtbaupotential mit einer geringen Dichte der Spritzgussmasse
41 , mit einer Verwendung dünnwandiger oder nachträglich entfernbarer konturgebender Elemente31 , sowie mit angepassten Eigenschaften durch Mehrkomponentenspritzguss, wobei keine zusätzlichen Fügeelemente notwendig sind, - – einer lokalen Aufdickung des Funktionselementsbereichs, so dass das volle Potenzial der ungestörten Tragstruktur genutzt werden kann,
- – einem stoffgleichen Strukturelement-System zumindest aus Funktionselement
42 und Hohlprofil21 mit reduzierten zusätzlichen Herausforderungen in den Bereichen der Kontaktkorrosion sowie induzierten Spannungen in Folge von differierenden Wärmeausdehnungskoeffizienten.
- - A material and power flow appropriate connection of the
functional element 42 to the fiber-reinforcedhollow profile 21 . - - An adaptation of the expression of the
undercuts 6 .13 to theload condition 29 . - - A very high lightweight potential with a low density of the
injection molding compound 41 , with the use of thin-walled or subsequentlyremovable contouring elements 31 , as well as with adapted properties by multi-component injection molding, whereby no additional joining elements are necessary, - A local thickening of the functional element area, so that the full potential of the undisturbed supporting structure can be utilized,
- - A fabric-like structural element system at least from
functional element 42 andhollow profile 21 with reduced additional challenges in the areas of contact corrosion as well as induced stresses due to different coefficients of thermal expansion.
Die Vorteile des Verfahrens zur Herstellung des zweiten Strukturelements
- – einem Umformen des Hohlprofils
21 und Erzeugen des Funktionselements42 in einem Prozessschritt, - – einem Anspritzen der Funktionselemente
42 ohne Werkzeuganpassungen an beliebiger Stelle auf beliebig lange Hohlhalbzeuge, - – einer Variierung der Ausprägung der durch den
Anspritzprozess entstehenden Hinterschnitte 13 im Profil 21 ohneAnpassungen am Werkzeug 10 , wobei nurdas konturgebende Element 31 angepasst werden muss, - – einer Verwendung von endlos und damit effizient herstellbaren Hohlprofil-Halbzeugen, einer hohen Automatisierbarkeit und einer gleichzeitigen Flexibilität bei der
Integration von Funktionselementen 42 andie Hohlprofile 21 .
- - A forming of the
hollow profile 21 and generating thefunctional element 42 in a process step, - - Injection of the
functional elements 42 without tool adjustments at any place on hollow semi-finished products of any length, - - A variation of the expression of the resulting by Anspritzprozess undercuts
13 Inprofile 21 without adjustments to thetool 10 , where only thecontouring element 31 needs to be adjusted - - A use of endless and thus efficiently producible hollow profile semi-finished products, high automation and a simultaneous flexibility in the integration of
functional elements 42 to thehollow sections 21 ,
Die Erfindung bezieht sich auf meist zylindrische Hohlstrukturen in Faser-Thermoplast-Verbund-(FTV)-Bauweise mit zumeist metallischen Lasteinleitungselementen (LEE). Endlosfaserverstärkte Hohlprofile mit thermoplastischem Matrixmaterial lassen sich zum Beispiel im Pultrusionsverfahren endlos, energieeffizient und damit kostengünstig fertigen. Die Orientierungen der endlosen Verstärkungsfasern lassen sich dabei an die Belastungen des jeweiligen Anwendungsfalls anpassen. Derartige FTV-Hohlprofile haben, verglichen mit metallischen Hohlprofilen, eine sehr geringe Masse und eignen sich hervorragend für die Übertragung von Kräften, Torsionsmomenten sowie gegebenenfalls Biegemomenten. Sie sind grundsätzlich für viele technische Anwendungen wie etwa Achsen, Wellen, Rohrleitungen oder Hydraulikzylinder geeignet. Zur Einleitung von Lasten in derartige Hohlprofile eignen sich isotrope Werkstoffe wie Metalle. Die Verwendung eines thermoplastischen Matrixsystems für derartige Hohlprofile ermöglicht eine lokale Warmumformung des Hohlprofils nach der Konsolidierung des Hohlprofils bei der Herstellung.The invention relates to mostly cylindrical hollow structures in fiber-thermoplastic composite (FTV) construction with mostly metallic load introduction elements (LEE). Continuous fiber-reinforced hollow profiles with thermoplastic matrix material can be produced endlessly, energy-efficiently and thus cost-effectively in the pultrusion process, for example. The orientations of the endless reinforcing fibers can be adapted to the loads of the particular application. Such FTV hollow sections have, compared to metallic hollow sections, a very low mass and are ideal for the transmission of forces, torsional moments and possibly bending moments. They are basically suitable for many technical applications such as axles, shafts, pipes or hydraulic cylinders. For the introduction of loads in such hollow profiles are isotropic materials such as metals. The use of a thermoplastic matrix system for such hollow profiles allows local hot forming of the hollow profile after consolidation of the hollow profile during manufacture.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur formschlüssig (und gegebenenfalls zusätzlich kraft- und stoffschlüssig) wirkenden Anbindung zwischen einem zumeist metallischen Lasteinleitungselement und einem faserverstärkten Hohlprofil zur Übertragung von axialen Lasten und/oder Drehmomenten und Biegemomenten sowie mit dem Verfahren hergestellte Strukturelemente. Die Lasteinleitungselemente sind insbesondere dadurch charakterisiert, dass sie an einem oder beiden Enden eines beliebig langen Hohlprofils ein/angebracht werden.The present invention describes a method for the form-fitting (and possibly additionally positive and cohesive) acting connection between a mostly metallic load introduction element and a fiber-reinforced hollow profile for transmitting axial loads and / or torques and bending moments as well as structural elements produced by the method. The load introduction elements are characterized in particular by being attached to one or both ends of an arbitrarily long hollow profile.
Die Erfindung betrifft auch Hohlstrukturen, die aus einem Faser-Verbundwerkstoff mit thermoplastischer Matrix bestehen. Sie sind grundsätzlich für viele technische Anwendungen wie etwa Achsen, Wellen, Rohrleitungen und Hydraulikzylinder geeignet. Solche Hohlstrukturen lassen sich zum Beispiel im Pultrusionsverfahren kontinuierlich und energieeffizient mit einer vorab definierten Faserorientierung fertigen. Sie können als Standard-Halbzeuge vorgehalten und dann passend zu dem jeweiligen Anwendungsfall individuell abgelängt werden. Die Orientierungen der endlosen Verstärkungsfasern lassen sich dabei an die Belastungen des jeweiligen Anwendungsfalls anpassen. Derartige Faser-Thermoplast-Verbund(FTV)-Strukturen haben, verglichen mit metallischen Strukturen, eine sehr geringe Masse und eignen sich hervorragend für die Übertragung von Kräften und Torsionsmomenten sowie gegebenenfalls Biegemomenten. Für den weiteren technischen Einsatz derartiger Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlstrukturen sind in vielen Fällen Funktionselemente wie z. B. Zahnräder, Riemenscheiben, Lagersitze, Hebel oder Exzenter erforderlich, die sich bei möglichst beliebiger Länge des Halbzeuges einfach und kostengünstig an einer beliebigen Position in die Faser-Thermoplast-Verbund-Struktur integrieren lassen. Die Verwendung von thermoplastischen Matrixsystemen für derartige Hohlstrukturen ermöglicht die lokale Warmumformung des Profils, wodurch neuartige, auch formschlüssig wirkende Anbindungsmöglichkeiten geschaffen werden.The invention also relates to hollow structures consisting of a fiber composite with a thermoplastic matrix. They are basically suitable for many technical applications such as axles, shafts, pipelines and hydraulic cylinders. Such hollow structures can be produced, for example, in the pultrusion process continuously and energy-efficiently with a predefined fiber orientation. They can be kept as standard semi-finished products and then individually cut to length according to the respective application. The orientations of the endless reinforcing fibers can be adapted to the loads of the particular application. Such fiber-thermoplastic composite (FTV) structures have a very low mass compared to metallic structures and are outstandingly suitable for the transmission of forces and torsional moments and, if appropriate, bending moments. For the further technical use of such fiber-thermoplastic composite hollow structures are in many cases functional elements such. As gears, pulleys, bearing seats, levers or eccentric required, which can be easily and inexpensively integrate at any arbitrary length of the semifinished product at any position in the fiber-thermoplastic composite structure. The use of thermoplastic matrix systems for such hollow structures allows the local hot forming of the profile, creating novel, even form-fitting connection possibilities are created.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Strukturelement für LasteinleitungenStructural element for load introduction
- 22
- Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil/Faser-Thermoplast-Verbund-HohlprofilFiber-reinforced plastic hollow profile / fiber thermoplastic composite hollow profile
- 33
- LasteinleitungselementLoad introduction element
- 3131
- Konturgebundenes Element/Konturgebungs-ElementContoured element / Contour element
- 44
- Formstückfitting
- 4141
- Spritzgussmasseinjection molding compound
- 55
- Außenoberfläche des LasteinleitungselementsExternal surface of the load introduction element
- 66
- Hinterschnitt des LasteinleitungselementsUndercut of the load introduction element
- 77
- Hülse/VerstärkungshülseSleeve / reinforcing sleeve
- 88th
- Außenfläche des Spritzguss-FormstücksOuter surface of the injection molding
- 99
- Anbindungsbereichconnecting region
- 1010
- Werkzeug/Spritzgussmasse-WerkzeugTool / tool injection molding compound
- 1111
- Umformbereichforming region
- 1212
- Außenseiteoutside
- 1313
- Hinterschnitt des Faser-Kunststoff-Verbund-HohlprofilsUndercut of the fiber-plastic composite hollow profile
- 1414
- zusätzliche Lageadditional location
- 1515
- Strukturelement-HalbzeugStructural element semifinished
- 1616
- Zweiter AnbindungsbereichSecond connection area
- 1717
- KavitätsleitungKavitätsleitung
- 1818
- Spritzgusseinheitinjection unit
- 1919
- Anzuspritzender Bereich des Faser-Kunststoff-Verbund-HohlprofilsTo be sprayed area of the fiber-plastic composite hollow profile
- 2020
- Zweites Strukturelement für FunktionenSecond structural element for functions
- 2121
- Zweites Faser-Kunststoff-Verbund-HohlprofilSecond fiber-plastic composite hollow profile
- 2222
- Heizzoneheating zone
- 2323
- Anspritzkavität im Innern des WerkzeugesAnspritzkavität inside the tool
- 2424
- Kontureinlegercontour depositors
- 2525
- Schließrichtung der beiden WerkzeugteileClosing direction of the two tool parts
- 2626
- Schritt ErwärmenStep heating
- 2727
- Schritt EinlegenStep insert
- 2828
- Schritt AnspritzenStep injecting
- 2929
- Belastungburden
- 3030
- HohlprofilachseHollow section axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102004038082 B4 [0002] DE 102004038082 B4 [0002]
- GB 2160144 A [0003] GB 2160144 A [0003]
- DE 102010041790 A1 [0004] DE 102010041790 A1 [0004]
- DE 102006039565 A1 [0005] DE 102006039565 A1 [0005]
- DE 10249591 A1 [0005] DE 10249591 A1 [0005]
- DE 102004021144 A1 [0005] DE 102004021144 A1 [0005]
- JP 2004291505 A [0005] JP 2004291505 A [0005]
- DE 102008057893 A1 [0006] DE 102008057893 A1 [0006]
- DE 202008008821 U1 [0006] DE 202008008821 U1 [0006]
- WO 2005/105417 A1 [0007] WO 2005/105417 A1 [0007]
- EP 0311837 B1 [0008] EP 0311837 B1 [0008]
- DE 102012020184 A1 [0009] DE 102012020184 A1 [0009]
- DE 102011108219 A1 [0010] DE 102011108219 A1 [0010]
- DE 102009056472 A1 [0012] DE 102009056472 A1 [0012]
- DE 102007060628 A1 [0013] DE 102007060628 A1 [0013]
- DE 10014332 A1 [0014] DE 10014332 A1 [0014]
- DE 102006010271 A1 [0015] DE 102006010271 A1 [0015]
- DE 102007017414 A1 [0016] DE 102007017414 A1 [0016]
- DE 102006038930 A1 [0017] DE 102006038930 A1 [0017]
- DE 19538360 C1 [0019] DE 19538360 C1 [0019]
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014004158.1A DE102014004158A1 (en) | 2014-03-17 | 2014-03-17 | Process for the production of structural elements from load introduction element and fiber-plastic composite hollow profile and structural elements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014004158.1A DE102014004158A1 (en) | 2014-03-17 | 2014-03-17 | Process for the production of structural elements from load introduction element and fiber-plastic composite hollow profile and structural elements |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014004158A1 true DE102014004158A1 (en) | 2015-09-17 |
Family
ID=54009970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102014004158.1A Ceased DE102014004158A1 (en) | 2014-03-17 | 2014-03-17 | Process for the production of structural elements from load introduction element and fiber-plastic composite hollow profile and structural elements |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102014004158A1 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016202012B3 (en) * | 2016-02-10 | 2017-06-08 | Leichtbau-Zentrum Sachsen Gmbh | Process for the production of a structural element from fiber composite hollow profile and load introduction element |
DE102016216028B3 (en) * | 2016-08-25 | 2017-07-06 | Ford Global Technologies, Llc | Method for producing a composite pipe for a motor vehicle body and composite pipe and motor vehicle |
WO2018021995A1 (en) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | Kongsberg Actuation Systems Ii, Inc. | Support assembly |
DE102017214334A1 (en) | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Technische Universität Dresden | Multi-material composite and process for its production |
WO2019162780A1 (en) * | 2018-02-24 | 2019-08-29 | Arkal Automotive C.S. Ltd. | Structural member and/or coupling arrangement and/or method for same |
DE102018129530A1 (en) | 2018-11-23 | 2020-05-28 | Technische Universität Ilmenau | Process for the production of complex curved structural elements from fiber-reinforced plastics and fiber composite spring produced therewith |
DE102019121725A1 (en) * | 2019-08-13 | 2021-02-18 | Lanxess Deutschland Gmbh | Connection made of a metal pipe and a plastic component |
WO2021235931A1 (en) | 2020-05-18 | 2021-11-25 | Moba Group B.V. | Cylindrically shaped carbon fibre reinforced part and method for its manufacture |
NL2026105B1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-12-03 | Moba Group Bv | Machine part |
US11913499B2 (en) | 2019-09-05 | 2024-02-27 | Albany Engineered Composites, Inc. | Method for producing a positive-locking load application for rod-shaped fiber composite structures, and the design thereof |
Citations (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2160144A (en) | 1984-06-04 | 1985-12-18 | Paxit Pipekor Pty Ltd | Shaping pipe ends |
DE3730427A1 (en) * | 1987-09-10 | 1989-03-23 | Bayerische Motoren Werke Ag | ARRANGEMENT FOR FASTENING HOSES TO HOSE CONNECTORS |
EP0311837B1 (en) | 1987-10-10 | 1991-01-02 | Bayer Ag | Hollow profile, especially a pipe made of long-fibre-reinforced plastic, and method of manufacturing such a profile |
US5411300A (en) * | 1993-03-16 | 1995-05-02 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Hose connecting assembly |
DE19538360C1 (en) | 1995-10-14 | 1997-04-03 | Dornier Gmbh | Propshafts for motor vehicles |
FR2755494A1 (en) * | 1996-11-04 | 1998-05-07 | Nobel Plastiques | METHOD FOR LOCKING THE HANDLE OF A PLASTIC TUBE ON A MOUTHPIECE |
DE10014332A1 (en) | 2000-03-24 | 2001-10-04 | Basf Ag | Composite component and method for its production |
DE10249591A1 (en) | 2002-10-24 | 2004-05-13 | Schütze GmbH & Co. KG | Joint for introducing loads into a fiber reinforced composite tube or bar is formed by insertion of additional curable composite material between slits at the bar end |
JP2004291505A (en) | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Toyota Industries Corp | Method for manufacturing power transmission shaft and jig |
WO2005105417A1 (en) | 2004-04-29 | 2005-11-10 | Technische Universität Dresden | Hollow structure made of fiber-reinforced plastic with load introducing elements |
DE102004021144A1 (en) | 2004-04-29 | 2005-11-24 | Schütze GmbH & Co. KG | Arrangement for torque transmission into pipe made of fiber compound material, comprising complementary conical elements |
DE102006010271A1 (en) | 2006-03-02 | 2007-09-06 | Lanxess Deutschland Gmbh | Joining of fiber-reinforced material with an injection molding material, component and device for carrying out the method |
DE102006038930A1 (en) | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Daimler Ag | Manufacturing composite component for vehicle, places metal tube in mold cavity, pressurizes it internally and injection-molds plastic around it |
DE102004038082B4 (en) | 2004-07-28 | 2008-02-28 | Technische Universität Dresden | Anchoring fiber reinforced tie rods |
DE102006039565A1 (en) | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Schütze GmbH & Co. KG | Force transmission unit for fiber composite rod or pipe, has threaded sleeve inserted from front for holding unit together with stopper and screw, where unit is stuck together with fiber composite rod provided with ring coil on outer side |
DE102007017414A1 (en) | 2007-04-13 | 2008-10-23 | Daimler Ag | Method for producing a composite component |
DE102007060628A1 (en) | 2007-12-15 | 2009-06-18 | Daimler Ag | Process for the production of composite components |
DE202008008821U1 (en) | 2008-08-28 | 2010-02-11 | STABILA Messgeräte Gustav Ullrich GmbH | laser device |
DE102008057893A1 (en) | 2008-11-18 | 2010-05-27 | Manitowoc Crane Group France Sas | Force introduction arrangement for a fiber composite tension rod |
DE102009056472A1 (en) | 2009-12-01 | 2011-06-09 | Daimler Ag | Method for manufacturing composite component for pultrusion system, involves guiding textile semi-finished product and metallic semi-finished fiber product through heater to forming tool, particularly nozzle |
DE102010041790A1 (en) | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Zf Friedrichshafen Ag | Strut element e.g. floor support for coupling connection of components, has one connection region with bearing housing for force transmission, and another connection region formed as flattened end of semi-finished section |
DE102011108219A1 (en) | 2011-07-21 | 2013-01-24 | Daimler Ag | Apparatus for producing composite tubular component, has infrared radiator, which is equipped in heating device, where transport medium is designed as conveyor belt, particularly adapted as contour of textile component |
DE102012020184A1 (en) | 2012-10-13 | 2013-03-28 | Daimler Ag | Rod element e.g. torsion bar spring for motor vehicle e.g. passenger car, has fiber reinforced plastic (FRP) tube whose bending point is non-circular cross-section shaped and provided with adjacent layers |
-
2014
- 2014-03-17 DE DE102014004158.1A patent/DE102014004158A1/en not_active Ceased
Patent Citations (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2160144A (en) | 1984-06-04 | 1985-12-18 | Paxit Pipekor Pty Ltd | Shaping pipe ends |
DE3730427A1 (en) * | 1987-09-10 | 1989-03-23 | Bayerische Motoren Werke Ag | ARRANGEMENT FOR FASTENING HOSES TO HOSE CONNECTORS |
EP0311837B1 (en) | 1987-10-10 | 1991-01-02 | Bayer Ag | Hollow profile, especially a pipe made of long-fibre-reinforced plastic, and method of manufacturing such a profile |
US5411300A (en) * | 1993-03-16 | 1995-05-02 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Hose connecting assembly |
DE19538360C1 (en) | 1995-10-14 | 1997-04-03 | Dornier Gmbh | Propshafts for motor vehicles |
FR2755494A1 (en) * | 1996-11-04 | 1998-05-07 | Nobel Plastiques | METHOD FOR LOCKING THE HANDLE OF A PLASTIC TUBE ON A MOUTHPIECE |
DE10014332A1 (en) | 2000-03-24 | 2001-10-04 | Basf Ag | Composite component and method for its production |
DE10249591A1 (en) | 2002-10-24 | 2004-05-13 | Schütze GmbH & Co. KG | Joint for introducing loads into a fiber reinforced composite tube or bar is formed by insertion of additional curable composite material between slits at the bar end |
JP2004291505A (en) | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Toyota Industries Corp | Method for manufacturing power transmission shaft and jig |
DE102004021144A1 (en) | 2004-04-29 | 2005-11-24 | Schütze GmbH & Co. KG | Arrangement for torque transmission into pipe made of fiber compound material, comprising complementary conical elements |
WO2005105417A1 (en) | 2004-04-29 | 2005-11-10 | Technische Universität Dresden | Hollow structure made of fiber-reinforced plastic with load introducing elements |
DE102004038082B4 (en) | 2004-07-28 | 2008-02-28 | Technische Universität Dresden | Anchoring fiber reinforced tie rods |
DE102006010271A1 (en) | 2006-03-02 | 2007-09-06 | Lanxess Deutschland Gmbh | Joining of fiber-reinforced material with an injection molding material, component and device for carrying out the method |
DE102006038930A1 (en) | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Daimler Ag | Manufacturing composite component for vehicle, places metal tube in mold cavity, pressurizes it internally and injection-molds plastic around it |
DE102006039565A1 (en) | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Schütze GmbH & Co. KG | Force transmission unit for fiber composite rod or pipe, has threaded sleeve inserted from front for holding unit together with stopper and screw, where unit is stuck together with fiber composite rod provided with ring coil on outer side |
DE102007017414A1 (en) | 2007-04-13 | 2008-10-23 | Daimler Ag | Method for producing a composite component |
DE102007060628A1 (en) | 2007-12-15 | 2009-06-18 | Daimler Ag | Process for the production of composite components |
DE202008008821U1 (en) | 2008-08-28 | 2010-02-11 | STABILA Messgeräte Gustav Ullrich GmbH | laser device |
DE102008057893A1 (en) | 2008-11-18 | 2010-05-27 | Manitowoc Crane Group France Sas | Force introduction arrangement for a fiber composite tension rod |
DE102009056472A1 (en) | 2009-12-01 | 2011-06-09 | Daimler Ag | Method for manufacturing composite component for pultrusion system, involves guiding textile semi-finished product and metallic semi-finished fiber product through heater to forming tool, particularly nozzle |
DE102010041790A1 (en) | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Zf Friedrichshafen Ag | Strut element e.g. floor support for coupling connection of components, has one connection region with bearing housing for force transmission, and another connection region formed as flattened end of semi-finished section |
DE102011108219A1 (en) | 2011-07-21 | 2013-01-24 | Daimler Ag | Apparatus for producing composite tubular component, has infrared radiator, which is equipped in heating device, where transport medium is designed as conveyor belt, particularly adapted as contour of textile component |
DE102012020184A1 (en) | 2012-10-13 | 2013-03-28 | Daimler Ag | Rod element e.g. torsion bar spring for motor vehicle e.g. passenger car, has fiber reinforced plastic (FRP) tube whose bending point is non-circular cross-section shaped and provided with adjacent layers |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017137242A1 (en) | 2016-02-10 | 2017-08-17 | Leichtbau-Zentrum Sachsen Gmbh | Method for producing a structural element consisting of a fibre-composite hollow profile and load-introducing element, and structural element |
US10618231B2 (en) | 2016-02-10 | 2020-04-14 | Leichtbau-Zentrum Sachsen Gmbh | Method for producing a structural element consisting of a fibre-composite hollow profile and load-introducing element, and structural element |
DE102016202012B3 (en) * | 2016-02-10 | 2017-06-08 | Leichtbau-Zentrum Sachsen Gmbh | Process for the production of a structural element from fiber composite hollow profile and load introduction element |
WO2018021995A1 (en) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | Kongsberg Actuation Systems Ii, Inc. | Support assembly |
US11326730B2 (en) | 2016-07-25 | 2022-05-10 | Kongsberg Actuation Systems Ii, Inc. | Support assembly |
DE102016216028B3 (en) * | 2016-08-25 | 2017-07-06 | Ford Global Technologies, Llc | Method for producing a composite pipe for a motor vehicle body and composite pipe and motor vehicle |
DE102017214334A1 (en) | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Technische Universität Dresden | Multi-material composite and process for its production |
WO2019034777A1 (en) | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Technische Universität Dresden | Multi-material composite and method for producing same |
CN111770826B (en) * | 2018-02-24 | 2021-12-21 | 阿卡汽车有限公司 | Structural member and/or coupling arrangement and/or method therefor |
WO2019162780A1 (en) * | 2018-02-24 | 2019-08-29 | Arkal Automotive C.S. Ltd. | Structural member and/or coupling arrangement and/or method for same |
CN111770826A (en) * | 2018-02-24 | 2020-10-13 | 阿卡汽车有限公司 | Structural member and/or coupling arrangement and/or method therefor |
US10995785B2 (en) | 2018-02-24 | 2021-05-04 | Arkal Automotive C.S. Ltd. | Structural member and/or coupling arrangement and/or method for same |
DE102018129530A1 (en) | 2018-11-23 | 2020-05-28 | Technische Universität Ilmenau | Process for the production of complex curved structural elements from fiber-reinforced plastics and fiber composite spring produced therewith |
DE102019121725A1 (en) * | 2019-08-13 | 2021-02-18 | Lanxess Deutschland Gmbh | Connection made of a metal pipe and a plastic component |
US11913499B2 (en) | 2019-09-05 | 2024-02-27 | Albany Engineered Composites, Inc. | Method for producing a positive-locking load application for rod-shaped fiber composite structures, and the design thereof |
NL2026105B1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-12-03 | Moba Group Bv | Machine part |
WO2021235931A1 (en) | 2020-05-18 | 2021-11-25 | Moba Group B.V. | Cylindrically shaped carbon fibre reinforced part and method for its manufacture |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102014004158A1 (en) | Process for the production of structural elements from load introduction element and fiber-plastic composite hollow profile and structural elements | |
EP3178634B1 (en) | Method for producing a hybrid material component | |
DE102014004157B4 (en) | Process for the production of load introduction flanges on fiber-reinforced hollow profiles with thermoplastic matrix | |
DE102014019724A1 (en) | Process for the production of structural elements made of functional element and fiber-plastic composite hollow profile and structural elements | |
EP2468484B1 (en) | Method for producing a hollow fibre compound component | |
DE102011011577A1 (en) | Manufacturing torsion bar spring or rolling stabilizer for motor vehicle with tubular cross-section, comprises producing component by braiding and/or wrapping core with fiber bundles and thermal melting of matrix material | |
EP3374167B1 (en) | Method for manufacturing a fibre-reinforced vehicle component | |
DE102009056472A1 (en) | Method for manufacturing composite component for pultrusion system, involves guiding textile semi-finished product and metallic semi-finished fiber product through heater to forming tool, particularly nozzle | |
DE3113791A1 (en) | "TUBULAR HOLLOW BODY, PROCESS FOR ITS PRODUCTION AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE PROCESS" | |
DE102011111744A1 (en) | Control box module and manufacturing process | |
DE102006062414A1 (en) | Cylindrical tube for hydraulic cylinder, has cylindrical profile within area for forming piston stroke, where cylindrical profile includes truncated profile with transition area within area for receiving and attaching flange components | |
DE102010049563A1 (en) | Method for manufacturing torsion bar spring of motor car, involves thermally melting matrix material during and/or after braiding and/or wrapping of core, and connecting component to torsion bar spring | |
DE102015100774A1 (en) | Component, method and apparatus for its production | |
DE102009010589A1 (en) | Hybrid composite profile is provided with core of thermoplastic resin and sheath surrounding core, where sheath is provided with partial section of two shells shaped semi-finished products | |
EP3009249A1 (en) | Method for producing a hybrid composite component from organosheets and a metallic reinforcing element | |
DE102012010469A1 (en) | Method for manufacturing fiber reinforced component, involves arranging pre-mold semi-finished material with moderate temperature shell elements in tool to be provided with plastic material, where fiber reinforced component is cured | |
DE102013222016A1 (en) | Method for producing a reinforced fiber composite component in shell construction | |
EP3347193B1 (en) | Method for producing a fiber-matrix composite (fmc) hybrid component, and fmc hybrid component | |
DE102010010876A1 (en) | Loose mold core for manufacturing of components of polymer fiber-reinforced composites, is provided partly, particularly locally or in layer, with fiber reinforcement or textile reinforcement | |
EP3812121B1 (en) | Vehicle door and production of the same | |
WO2014005584A1 (en) | Method for producing a propeller shaft from a fiber-plastic composite material, propeller shaft, and propeller shaft arrangement | |
DE102013226084A1 (en) | Method for producing a hollow body comprising an inner element of a metallic or non-metallic material and an outer element of a fiber composite material surrounding the inner element | |
EP3778179A1 (en) | Method and device for producing a component | |
DE102016117103A1 (en) | Process for producing a fiber composite component | |
WO2007118643A1 (en) | Method for producing a moulding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R130 | Divisional application to |
Ref document number: 102014019724 Country of ref document: DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RAUSCHENBACH PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFTSGESE, DE Representative=s name: PATENTANWAELTE RAUSCHENBACH, DE Representative=s name: RAUSCHENBACH PATENTANWAELTE GBR, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |