DE102014112493B4

DE102014112493B4 - Verfahren zur Herstellung eines Faserkunststoffverbundbauteils und Faserkunststoffverbundbauteil

Info

Publication number: DE102014112493B4
Application number: DE102014112493.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2034-08-30
Also published as: DE102014112493A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Faserkunststoffverbundbauteils (1), welches ein aus einer polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze gebildetes Basiselement (2) und mindestens ein aus einer polymerisierten zweiten Kunststoffmonomerschmelze gebildetes Funktionselement (3), welches mindestens einen Verstärkungsstoff aufweist, umfasst, die Schritte umfassend:
- Bereitstellen einer Form, welche ein Basisteil zur Herstellung des Basiselements (2) und ein Funktionsteil zur Herstellung des mindestens einen Funktionselements (3) umfasst,
- Einlegen eines Faserpakets, welches mindestens eine Faserlage aufweist, in das Basisteil, zur Bildung des Basiselements (2),
- Bereitstellen einer Sperrlage zwischen dem Basisteil und dem mindesten einen Funktionsteil, wobei die Sperrlage bevorzugt auf das Faserpaket aufgelegt wird, zur räumlichen Trennung des Basisteils und des mindestens einen Funktionsteils,
- Füllen des Funktionsteils mit der zweiten Kunststoffmonomerschmelze,
- Füllen des Basisteils mit der ersten Kunststoffmonomerschmelze, und
- Entformen des Faserkunststoffverbundbauteils (1).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserkunststoffverbundbauteils, welches ein aus einer polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze gebildetes Basiselement und mindestens ein aus einer polymerisierten zweiten Kunststoffmonomerschmelze gebildetes Funktionselement, welches mindestens einen Verstärkungsstoff aufweist, umfasst und ein Faserkunststoffverbundbauteil, welches durch das Verfahren erzeugt wird.
Stand der Technik
Bei Faserverbundwerkstoffen handelt es sich um künstlich erzeugte Werkstoffe, welche in der Regel aus den Grundbestandteilen Faser, Matrix und Schlichte gebildet sind. Dabei werden die im Vorfeld mit der Schlichte benetzten Fasern mit der Matrix imprägniert, wodurch ein Faserverbund entsteht. Die Schlichte dient insbesondere der Verbesserung der Fasermatrixhaftung. Dabei hängt die Wahl der Schlichte von der Art der Fasern beziehungsweise der Matrix ab.
Die wesentlichen Funktionen der Matrix als Bettungswerkstoff bestehen in dem Schutz, der Stützung sowie der Formgebung des Fasermaterials. Mechanisch gesehen verhindert die Matrix das Knicken der Fasem bei Druckbelastung und sorgt für die Kraftübertragung unter den Fasem. Gängige Matrix- beziehungsweise Bettungswerkstoffe sind Kunststoffe, Metalle, Glas, Keramiken und Kohlenstoff. Dabei liegt der Anwendungsschwerpunkt bislang bei den Kunststoffmatrizen.
Die Kunststoffmatrizen lassen sich nach dem Aufbau ihrer Makromoleküle in Thermoplaste, Duromere und Elastomere einteilen. Wobei letzteren in Bezug auf Faserverbundwerkstoffe eine geringere Bedeutung zukommt.
Duromere sind räumlich eng vernetzte Makromoleküle, die sich auch bei hohen Temperaturen nicht plastisch verformen lassen, nach dem irreversiblen Aushärtungsprozess, also in einem starren, auch spröden, amorphen Zustand vorliegen. Ursache der äußerst geringen Verformbarkeit ist die Tatsache, dass wegen der räumlichen chemischen Bindung der Moleküle keine gegenseitige Verschiebung der Polymerstruktur mehr möglich ist. Zu den Duromeren gehören zum Beispiel Phenol-Formalaldehyd-Harze, Polyesterharze, Polyurethan und Epoxidharze.
Aufgrund der im Vergleich zu den Thermoplasten hohen Zykluszeiten, der aufwändigen Werkzeuge, welche hohen Drücken widerstehen müssen und aufgrund der exothermen Vernetzungsreaktion aufwändig zu kühlen sind, was zu hohen Fertigungs- und Anlagenkosten führt, stoßen Duromere bei der industriellen Fertigung von Faserverbundkunststoffen an ihre Grenzen und treten dadurch zunehmend in den Hintergrund.
Bei den Thermoplasten handelt es sich um linear oder verzweigt aufgebaute Makromoleküle, die bei Erwärmung bis zur Fließbarkeit erweichen und sich bei Abkühlung wieder verfestigen. Sie sind also in der Lage, reversible Zustandsänderungen zu durchlaufen. Daher sind Thermoplaste beliebig oft aufschmelzbar und verschweißbar. Je nach Kettenaufbau liegen Thermoplaste im amorphen oder teilkristallinen Zustand vor. Beispielhaft seien Polyamid, Polyethylen, Polyvinylchlorid und thermoplastisches Polyurethan genannt.
Zur Herstellung von Faserkunststoffverbundbauteilen sind verschiedene Fertigungsverfahren wohlbekannt. Klassische Verfahren, wie Autoklavenfertigung, VARI, RTM oder HD-RTM, welche vorwiegend zur Fertigung von Faserkunststoffverbunden mit duromerer Matrix verwendet werden, sind nur bedingt für eine industrielle Fertigung geeignet, da diese unter anderem große Zykluszeiten, hohe Drücke und aufwendige Werkzeuge benötigen und daher durch diese Verfahren lediglich Klein- und Mittelserien realisierbar sind.
Weiterhin ist es bekannt, Faserkunststoffverbundbauteile durch Warmumformung von Faserkunststoffverbundhalbzeugen, sogenannten Organoblechen, deren Faserpakete mit einer thermoplastischen Kunststoffmatrix imprägniert sind, herzustellen. Hierzu werden zur Erstellung der Organobleche ebene, flächige trockene Faserlagen beziehungsweise Faserpakete mit dem Kunststoff imprägniert, zum Beispiel mittels Filmstacking oder Pulverimprägnierung. Die hieraus entstandenen, meist ebenen Halbzeuge werden in einem weiteren Fertigungsschritt warmumgeformt. Um eine gute Benetzung der Fasern und einen hohen und gleichmäßigen Faservolumengehalt zu erhalten, bedarf es bei der Erstellung der Organobleche einer sehr genauen Prozessführung und hoher Drücke, was zu hohen Werkzeug-, Anlagen- und Prozesskosten führt. Die Organoblech-Prozesse sind an der Schwelle zu Großserie.
In jüngerer Zeit gab es Entwicklungen, thermoplastische Matrixsysteme als polymerisierende Monomere im T-RTM Prozess zu verwenden. Hierbei findet die Polymerisation des Monomers im Bauteil in situ statt. Die Verwendung von Monomerschmelzen umgeht die Nachteile einer hochviskosen Thermoplastschmelze, welche ein hohes Risiko zur Bildung von Lufteinschlüssen, Trockenstellen oder einer schlechten Faserbenetzung beinhaltet.
Eine vielversprechende Variante stellt die Verwendung einer Schmelze von ε-Caprolactam als Vorläuferverbindung von anionischem Polyamid-6 (APA6) dar. Diese hat bei 100°C beispielsweise eine sehr niedrige Viskosität von etwa 5-8 mPas, wobei die Faser-Matrix Anbindung durch die Entwicklung neuer Schlichten deutlich verbessert wurde. Die niedrige Viskosität ermöglicht Infusionszeiten von großen Bauteilen bei niedrigen Drücken in kurzer Zeit.
Auch ist es im Stand der Technik hinlänglich bekannt, Faserkunststoffverbundbauteile mit Funktionselementen aus einem Kunststoff zu versehen. Funktionselemente werden beispielsweise als versteifende Elemente in Form von Rippen oder Stegen zur Erhöhung der Steifigkeit des Bauteils bereitgestellt. Ferner kommen sie in Form von Befestigungselementen, wie zum Beispiel Klebepunkte oder erhabene Strukturen zur Last- und Krafteinleitung zum Einsatz. Dabei gilt es, die Funktionselemente derart auf dem Faserkunststoffverbundbauteil auszubilden, dass eine Faserstruktur des Bauteils nicht beeinträchtigt wird.
Diese Funktionselemente werden standardgemäß in einem mehrstufigen Verfahren nach der Fertigung des Faserkunststoffverbundbauteils in einem separaten Fertigungsschritt, bevorzugt durch Spritzgießen, angebracht. Hierbei wird meist zuerst das flächige Faserkunststoffverbundbauteil in einem ersten Werkzeug gefertigt, beispielsweise ein warmumgeformtes Organoblech, und anschließend nach einem Handlingprozess in einem weiteren Werkzeug hinterspritzt beziehungsweise nach einem Öffnen und Modifizieren des ersten Werkzeugs das Funktionselement angespritzt.
Um beispielsweise die Zykluszeit, die Werkzeugkosten und den Energieeintrag zur Fertigung eines Funktionselemente aufweisenden Faserkunststoffverbundbauteils zu reduzieren, ist es bekannt, die Funktionselemente in einem Fertigungsschritt, auch „Schuss“ genannt, bei der Imprägnierung der Fasern mitzufertigen.
Als Stand der Technik seien hier noch die EP 1 880 833 A1 , die WO 2014 / 076 227 A2 und die DE 10 2011 111 743 A1 genannt.
Die DE 10 2012 013 937 A1 zeigt einen Druckbehälter aus einem Faserkunststoffverbund und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei sich aus einer thermoplastischen Matrix des Druckbehälters Funktionselemente einteilig an die die Faserwicklung einbettende Matrix anschließt. Diese Funktionselemente werden ausschließlich aus dem die Matrix bildenden Kunststoff, nicht jedoch aus der Faser gebildet. Somit sind die Funktionselemente hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften auf jene des reinen Matrixmaterials beschränkt. Weiterhin wird das Entstehen von Trockenstellen umgangen, in dem die Permeabilität in der Gesamtheit des Bauteils gleichmäßig hoch gehalten wird, was den Faservolumengehalt des Bauteils begrenzt und dessen Gewicht durch die Einbringung relativ großer Mengen an im Vergleich zur Verstärkungsfaser schwerem Matrixkunststoff erhöht.
Entscheidend für Leichtbaustrukturen ist eine hohe Festigkeit und hohe Steifigkeit bei geringem Bauteilgewicht. Bei Faserkunststoffverbunden setzt dies einen hohen Faservolumengehalt voraus, da die Faser deutlich mehr Last aufnehmen kann, als die Matrix. Der Faservolumengehalt sollte daher für Leichtbaustrukturen zwischen 50%-75% liegen, vorzugsweise zwischen 55% -65%.
Ferner kann bei der Infusion beziehungsweise Injektion der Matrix vorwiegend bei großen Bauteilen oder Bauteilen mit einer komplexen Geometrie eine ungleichmäßige beziehungsweise unvollständige Imprägnierung des Faserhalbzeugs auftreten. Dies kann zu trockenen Bereichen, sogenannten Trockenstellen, beziehungsweise Lufteinschlüssen im Faserkunststoffverbund führen, welche aufgrund der daraus resultierenden mangelnden Stabilisierung beziehungsweise Fixierung der Fasern in diesen Bereichen mechanische Schwachstellen darstellen, und somit zum Ausschuss des Faserkunststoffverbundbauteils führen.
Die flüssige Matrix hat grundsätzlich das Bestreben, gemäß des Druckgefälles in der Kavität, den Weg des geringsten Wiederstandes zu gehen. Insbesondere, wenn das Bauteil beziehungsweise das im Werkzeug eingelegte Faserhalbzeug Bereiche unterschiedlicher Permeabilität aufweist, kann es zu deutlich unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten der flüssigen Matrix in den einzelnen Bereichen führen, wodurch Bereiche mit zu niedrigerem Faservolumengehalt beziehungsweise Trockenstellen entstehen können.
Höherviskose Flüssigkeiten, wie Thermoplastschmelzen oder flüssige duroplastische Matrixsyteme, weisen in Bezug auf Fließsysteme eine stark erhöhte Viskosität auf, weshalb sich Permeabilitätsunterschiede weniger stark auswirken, als bei niederviskosen Flüssigkeiten, wie beispielsweise Monomerschmelzen. Bei Flüssigkeiten mit hoher Viskosität besteht jedoch ein hohes Risiko, dass das herzustellende Bauteil nicht vollständig gefüllt wird, da hierfür sehr starke Druckgefälle im Werkzeug erforderlich sind.
Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität neigen hingegen dazu, sogenannte „Racetracks“ auszubilden, in welchen die Matrix das Bauteil überschießt, was bei unzureichender Entlüftung ebenfalls zu Trockenstellen aufgrund von Lufteinschlüssen führen kann. Dieses Phänomen wird durch das Vorhandensein von Fließkanälen an den Außenseiten des Bauteils begünstigt. Solche Fließkanäle können insbesondere durch Funktionselemente, wie Befestigungselemente und/oder versteifende Elemente wie Rippen oder Stege ungewollt in das Werkzeug eingebracht sein.
Die bekannten Lösungen von Linieninjektionen beziehungsweise Fließkanalinjektionen werden beispielsweise durch das Ausbilden einer netzartigen Rippenstruktur negativ beeinflusst, da sich die Fließfront dem Druckgefälle folgend zu schnell an der Bauteiloberfläche entlang der hohlen Bereiche vorwärts bewegt, ohne das Bauteil vollständig zu durchtränken. Selbst die Verwendung eines möglichst vollständigen Vakuums zur Etablierung des Druckgefälles garantiert somit keine vollständige Tränkung des Bauteils, da die Permeabilitätsunterschiede zwischen den die Fließkanäle ausbildenden Bereichen und den die zu imprägnierenden Faserlagen aufweisenden Bereichen zu groß sind, als dass durch die oben genannten Maßnahmen ein Überschießen der flüssigen, niederviskosen Monomerschmelze verhindert werden kann. Das Einbringen von Funktionselementen kann somit zur Ausbildung von trockenen Teilbereichen führen, wodurch eine gleichmäßige Tränkung des Bauteils beeinträchtigt wird.
Wie in der DE 10 2012 013 937 A1 beschrieben, kann das Problem des Überschießens gelöst werden, indem die Permeabilitätsunterschiede gering gehalten werden. Entsprechend wird ein gleichmäßig niedriger Faservolumengehalt erhalten. Für den Einsatz im Leichtbau ist dieser Ansatz ungeeignet, da hierdurch der Faservolumengehalt insbesondere in den äußeren, lasttragenden Schichten abgesenkt wird.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Faserkunststoffverbundbauteils mit mindestens einem Funktionselement sowie ein Faserkunststoffverbundbauteil mit mindesten einem Funktionselement mit verbesserten mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Faserkunststoffverbundbauteils angegeben, welches ein Basiselement und mindestens ein Funktionselement umfasst. Das Basiselement wird hierbei aus einer polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze gebildet und das mindestens eine Funktionselement wird aus einer polymerisierten zweiten Kunststoffmonomerschmelze, welche mindestens einen Verstärkungsstoff aufweist, gebildet. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Form, welche ein Basisteil zur Herstellung des Basiselements und mindestens ein Funktionsteil zur Herstellung des mindestens einen Funktionselements umfasst, das Einlegen eines Faserpakets, welches mindestens eine Faserlage aufweist, in das Basisteil, zur Bildung des Basiselements, das Bereitstellen einer Sperrlage zwischen dem Basisteil und dem mindesten einen Funktionsteil, wobei die Sperrlage bevorzugt auf das Faserpaket aufgelegt wird, zur räumlichen Trennung des Basisteils und des mindestens einen Funktionsteils, das Füllen des mindestens einen Funktionsteils mit der zweiten Kunststoffmonomerschmelze, das Füllen des Basisteils mit der ersten Kunststoffmonomerschmelze und das Entformen des Faserkunststoffverbundbauteils.
Durch die Verwendung der ersten Kunststoffmonomerschmelze kann aufgrund deren geringer Viskosität im Bereich einiger mPas das Ausfüllen des gesamten Basisteils sichergestellt werden. Durch die Zugabe des mindestens einen verstärkenden Stoffes in die zweite Kunststoffmonomerschmelze kann weiterhin das mindestens eine Funktionselement hinsichtlich seiner Materialeigenschaften angepasst werden, beispielsweise zur Erhöhung der Steifigkeit, um die in einem späteren Einbauzustand des Faserkunststoffverbundbauteils in das mindestens eine Funktionselement eingeleitete Last aufnehmen zu können. Hierdurch können dem Faserkunststoffverbundbauteil Anbindungspunkte beziehungsweise Lasteinleitungspunkte bereitgestellt werden, ohne das Bauteil beispielsweise durch Bohrungen zu schwächen oder es nachträglich mit Elementen zur Lasteinleitung aufwändig zu Verkleben. Ferner können Rippen mit einer höheren Beulsteifigkeit ausgestattet werden, was die Stabilität des Faserkunststoffverbundbauteils erhöht. Weiterhin kann der durch die Abkühlung der zweiten Kunststoffmonomerschmelze auf Raumtemperatur einsetzende Schrumpf verringert werden und somit die Maßhaltigkeit erhöht werden. Das Funktionselement kann beispielsweise in Form eines Befestigungspunkts, einer Rippe, eines lastaufnehmenden Bereichs, eines Anbindungspunkts und dergleichen bereitgestellt sein.
Als Faserpaket werden hier die zur Bildung des Basiselements verwendeten Fasern verstanden. Diese können in Form loser Fasern, vorgefertigter Gewebe oder Gelege, ein- oder mehrlagig lose oder vorfixiert oder in jeder anderen Form vorliegen. Dadurch, dass das Faserpaket zur Bildung des Basiselements in das Basisteil eingelegt wird, kann das Basiselement hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften und seines Temperaturverhaltens angepasst werden. Insbesondere lassen sich im Vergleich zum unverstärkten Basiselement die Festigkeiten und Steifigkeiten sowie die Bruch- und Dehngrenzen erhöhen und die thermische Ausdehnung reduzieren, wobei die Fasern bevorzugt in Richtung des oder der im Einbauzustand des Faserkunststoffverbundbauteils vorliegenden Lastpfade ausgerichtet sind. Das Faserpaket wird in dem Basisteil durch die während des Füllvorgangs eingebrachte erste Kunststoffmonomerschmelze imprägniert und nach deren Polymerisation und Abkühlung hierdurch im Verbund fixiert.
Durch die Verwendung der ersten Kunststoffmonomerschmelze als Matrixwerkstoff zur Imprägnierung des Faserpakets und der den mindestens einen Verstärkungsstoff aufweisenden zweiten Kunststoffmonomerschmelze zur Ausbildung des mindestens einen Funktionselements ist es möglich, ein Faserkunststoffverbundbauteil, welches mindestens ein einen Verstärkungsstoff aufweisendes, einstückig an das imprägnierte Faserpaket angebrachtes Funktionselement aufweist, in einem Verfahrensschritt herzustellen. Mit anderen Worten kann das Faserkunststoffverbundbauteil mit einer Injektion der ersten Kunststoffmonomerschmelze und der zweiten Kunststoffmonomerschmelze in einem Werkzeug hergestellt werden, ohne, dass das Werkzeug geöffnet werden muss.
Mittels der Sperrlage kann eine räumliche Trennung des Basisteils und des mindestens einen Funktionsteils bereitgestellt werden, wobei innerhalb der einzelnen, durch die Sperrlage unterteilten Teile jeweils eine im Wesentlichen gleichbleibende Permeabilität vorliegt. Hierdurch kann ein verbessertes Füllvermögen des Bauteils realisiert werden, da zum einen aufgrund einer durch die Sperrlage erzielten Hinderung des Eindringens der ersten Kunststoffmonomerschmelze aus dem Basisteil in den Funktionsteil ein Überschießen entlang des mindestens einen Funktionsteils, welches gegenüber dem Basisteil eine höhere Permeabilität aufweist, verhindert wird.
Ferner kann durch die aufgrund der Sperrlage erzielten Hinderung des Eindringens der zweiten Kunststoffmonomerschmelze aus dem mindestens einen Funktionsteil in den Basisteil ein Versperren oder Verengen des Fließwegs der ersten Kunststoffmonomerschmelze im Basisteil verhindert werden, was andernfalls zu Blockierungen beziehungsweise Verengungen der Fließwege der ersten Kunststoffmonomerschmelze und somit zur Entstehung von Trockenstellen im Basiselement beziehungsweise zu einer erheblichen Störung der vollständigen Durchtränkung des Faserpakets durch die erste Kunststoffmonomerschmelze führen könnte. Im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik kann somit bei der Verwendung niederviskoser, dünnflüssiger Schmelzen, welche die Realisierung großflächiger Bauteile ermöglichen, zur Imprägnierung des Faserpakets und der gleichzeitigen Ausbildung mindestens eines Funktionselements in einem Verfahrensschritt auch ein hoher Faservolumengehalt bereitgestellt werden. Bevorzugt weist die Sperrlage ein Material auf, dass die Polymerisation des Kunststoffs nicht oder nur unwesentlich beeinflusst beziehungsweise stört.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird in das Funktionsteil ein mindestens eine Faserlage aufweisendes Funktionsfaserpaket zur Bildung des Funktionselements eingelegt.
Als Funktionsfaserpaket werden hier die zur Bildung des Funktionselements verwendeten Fasern verstanden. Diese können in Form loser Fasern, vorgefertigter Gewebe oder Gelege, ein- oder mehrlagig lose oder vorfixiert oder in jeder anderen Form vorliegen. Dadurch, dass das Funktionsfaserpaket zur Bildung des Funktionselements in das Funktionsteil eingelegt wird, kann das Funktionselement hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften und seines Temperaturverhaltens angepasst werden. Insbesondere lassen sich im Vergleich zu einem unverstärkten Funktionselement die Festigkeiten und Steifigkeiten sowie die Bruch- und Dehngrenzen erhöhen und die thermische Ausdehnung reduzieren, wobei die Fasern bevorzugt in Richtung des oder der im Einbauzustand des Faserkunststoffverbundbauteils vorliegenden Lastpfade ausgerichtet sind. Das Funktionsfaserpaket wird in dem Funktionsteil durch die während des Füllvorgangs eingebrachte zweite Kunststoffmonomerschmelze imprägniert und nach deren Polymerisation und Abkühlung hierdurch im Verbund fixiert.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird der mindestens eine Verstärkungsstoff der zweiten Kunststoffmonomerschmelze in Form von Fasern, bevorzugt von gemahlenen Fasern, Kurzfasern oder Langfasern, bereitgestellt.
Hierdurch ist es möglich, die Materialeigenschaften des die Fasern aufweisenden Bereichs anzupassen beziehungsweise zu verbessern sowie Synergieeffekte zwischen den Fasern und dem die Matrix bildenden Kunststoff zu erzielen. So können beispielsweise das Elastizitätsmodul, die Bruchdehnung, die Bruchfestigkeit und/oder die Schwingfestigkeit erhöht werden und eine reduzierte Wärmeausdehnung sowie bei Verwendung elektrisch leitfähiger Fasern auch eine Abschirmwirkung gegen elektromagnetische Strahlung erzielt werden. Weiterhin ist durch die Bereitstellung des mindestens einen Verstärkungsstoffes in der zweiten Kunststoffmonomerschmelze ein automatisiertes Einbringen des Verstärkungsstoffes in das Funktionsteil möglich, ohne, dass dies in einem vorhergehenden Schritt erfolgen muss.
In einer bevorzugten Weiterführung wird die Sperrlage als Sperrfaserlage, bevorzugt engmaschiges Gewebe oder Gelege oder Gewirk, bereitgesellt.
Die Sperrlage weist hierbei im Vergleich zu der mindestens einen Faserlage des Faserpakets und/oder des Funktionsfaserpakets gegenüber den Kunststoffmonomerschmelzen eine geringere Permeabilität auf. Hierdurch kann ein Eindringen der Kunststoffmonomerschmelzen von einem Teil in den anderen Teil verhindert oder begrenzt werden, ohne den Faserkunststoffverbundcharakter des Faserkunststoffverbundbauteils signifikant zu verändern, insbesondere, wenn die Sperrlage aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material bereitgestellt wird, welches das Faserpaket beziehungsweise das Funktionsfaserpaket aufweist. Weiterhin kann hierdurch eine insbesondere bei auftretender Biegung und/oder Beulung kritische Materialschwächung der in den Außenbereichen des Faserkunststoffverbundbauteils anliegenden Schichten, welche beispielsweise im Gegensatz zu den Faserlagen wenig Last aufnehmen können und/oder eine geringere Bruchdehnung aufweisen, vermieden werden.
Durch die Bereitstellung der Sperrlage als Sperrfaserlage kann ferner eine gleichmäßige Verteilung der Kunststoffmonomerschmelze ermöglicht werden, sowie eine direkte Anbindung des den mindestens einen Verstärkungsstoff aufweisenden Funktionselements an die außen an dem Faserpaket anliegende Sperrlage bereitgestellt werden. Somit ist es möglich, das Faserkunststoffverbundbauteil derart anzufertigen, dass ein Kraftfluss, welcher durch eine auf das Faserkunststoffverbundbauteil einwirkende Last entstehen kann, von dem Faserpaket direkt in den den zumindest einen Verstärkungsstoff aufweisenden Bereich des mindestens einen Funktionselements übergeht, ohne eine die Anbindung zwischen dem Faserpaket und dem den mindestens einen Verstärkungsstoff aufweisenden Funktionselement störende Trennschicht passieren zu müssen.
Weiterhin kann durch die Bereitstellung einer Sperrfaserlage eine gezielte Modifizierung der mechanischen Eigenschaften des Faserkunststoffverbundbauteils bereitgestellt werden, wie beispielsweise durch ein engmaschiges Gewebe aus Aramidfasern, PA-Fasern, Polyesterfasern oder Polypropylenfasern als Splitterschutz eines Kohlefaserkunststoffverbundbauteils.
In einer weiteren bevorzugten Ausfügung wird die Sperrlage als Folie bereitgestellt.
Hierdurch kann hinsichtlich des Füllvorgangs eine im Wesentlichen komplette räumliche Trennung des Basisteils und des mindestens einen Funktionsteils bereitgestellt werden. Durch diese komplette räumliche Trennung kann innerhalb der einzelnen, durch das Sperrmedium unterteilten Teile jeweils eine gleichbleibende Permeabilität vorliegen, was die Ausfüllung sowohl des Basisteils als auch des mindestens einen Funktionsteils sicherstellen kann, da diese aufgrund der Trennung durch die Folie komplett voneinander unabhängige Füllräume bilden.
In einer Weiterführung kann die die Sperrlage mit Perforationen zur Bereitstellung einer begrenzten Permeabilität der Sperrlage gegenüber der ersten Kunststoffmonomerschmelze und/oder der zweiten Kunststoffmonomerschmelze beziehungsweise zu deren Erhöhung versehen sein.
Durch die begrenzte Permeabilität kann eine verbesserte Anbindung zwischen der das mindestens eine Funktionselement bildenden, polymerisierten zweiten Kunststoffmonomerschmelze und der das flächige Basiselement bildenden, polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze bereitgestellt werden. Entsprechend kann eine gezielte Durchmischung der ersten Kunststoffmonomerschmelze und der zweiten Kunststoffmonomerschmelze in den Randbereichen des Anbindungsbereichs eine nochmals verbesserte Verbindung ermöglichen.
In einer weiter bevorzugten Ausführung besteht die Sperrlage zumindest teilweise aus dem gleichen Material, wie der aus der polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze entstehende Kunststoff und/oder der aus der polymerisierten zweiten Kunststoffmonomerschmelze entstehende Kunststoff.
Dadurch kann die Sperrlage zumindest teilweise mit der ersten Kunststoffmonomerschmelze und/oder der zweiten Kunststoffmonomerschmelze in Lösung gehen. Ferner wird dadurch verhindert, dass sich an der Außenseite oder den Außenseiten des Faserkunststoffverbundbauteils eine inhomogene Schicht ausbildet, durch welche die mechanischen Eigenschaften des Faserkunststoffverbundbauteils im betreffenden Bereich beeinträchtigt werden können. Bevorzugt ist die Sperrlage dabei so zu dimensionieren, dass sich diese während des Infusionsprozesses der ersten Kunststoffmonomerschmelze teilweise oder vollständig auflöst. Durch die Dimensionierung muss jedoch die räumliche Trennung zwischen dem Basisteil und dem mindestens einen Funktionsteil lange genug aufrechterhalten werden, um eine einwandfreie Imprägnierung und Ausbildung des Faserkunststoffverbundbauteils zu gewährleisten. Weiterhin kann ein hoher Faservolumengehalt im Faserkunststoffverbundbauteil eingestellt werden, da die Sperrlage nach deren zumindest teilweisen Auflösens zur Imprägnierung des Faserpakets verwendbar ist.
In einer bevorzugten Ausführung besteht die Sperrlage aus einem anderen Material als dem aus der polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze entstehenden Kunststoff und dem aus der polymerisierten zweiten Kunststoffmonomerschmelze entstehenden Kunststoff. Dabei gehen die Sperrlage und der aus der polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze entstandene Kunststoff und der aus der polymerisierten zweiten Kunststoffmonomerschmelze entstandene Kunststoff eine dauerhafte Verbindung ein.
Hierdurch kann mittels der Sperrlage eine Trennung des Basisteils und des mindestens einen Funktionsteils zuverlässig sichergestellt werden. Weiterhin können durch die Wahl des Materials, beispielsweise eines thermoplastischen Polyurethans (TPU), die mechanischen Eigenschaften des Faserkunststoffverbundbauteils in dem mindestens einen Anbindungsbereich zwischen dem Faserpaket und dem mindestens einen Funktionselement gezielt eingestellt werden. So kann beispielsweise eine Schlagzägmodifizierung des Anbindungsbereichs bereitgestellt werden, um bevorzugt die Gefahr des Abbrechens des mindestens einen Funktionselements zu reduzieren.
In einer bevorzugten Weiterführung erstreckt sich die Sperrlage über die gesamte zum Funktionselement hin gerichtete Oberfläche des Faserpakets.
Hierdurch ist zum einen das Handling verbessert, da die Sperrlage somit als Außenlage des Faserpakets bereitgestellt werden kann. Weiterhin sind keine zusätzlichen Klemm- oder Fixierpunkte im Anbindungsbereich zwischen Faserpaket und Funktionselement notwendig, um die Sperrlage während des Fertigungsvorgangs zu fixieren und ein wegfließen zu verhindern. Ferner kann durch die sich über die gesamte zum Funktionselement hin gerichtete Oberfläche des Faserpakets erstreckende Sperrlage eine gezielte Funktionalisierung der Oberfläche des Faserkunststoffverbundbauteils erzielt werden, beispielsweise eine Schlagzähmodifizierung, ein UV-Schutz, eine erhöhte Abriebfestigkeit und/oder ein optische Veredelung, welche einen nachfolgenden Nachbereitungs- und Lackierprozess ersparen kann.
Des Weiteren kann dadurch, dass die Sperrlage üben die gesamte zum Funktionselement hin gerichtete Oberfläche des Faserpakets bereitgestellt wird, das Faserkunststoffverbundbauteil auch im Folien- oder Film-RTM-Verfahren hergestellt werden. Hierbei wird das folierte Faserpaket in einem Werkzeug nach Erhitzen der Folien zuerst tiefgezogen und anschließend mit dem Kunststoff imprägniert. Dabei kann die Folie bevorzugt zusätzlich als Schutzschicht der Werkzeugoberflächen fungieren und diese von der das Faserpaket tränkenden, flüssigen Kunststoffmonomerschmelze trennen. Dadurch kann die Zykluszeit zur Herstellung des Faserkunststoffverbundbauteils nochmals verringert werden.
In einer bevorzugten Ausführung erstreckt sich die Sperrlage in einem Anbindungsbereich zwischen dem Basisteil und dem mindestens einen Funktionsteil.
Dadurch kann über den gesamten Bereich des Faserpakets, insbesondere in den lasttragenden Außenlagen, ein hoher Faservolumengehalt bereitgestellt werden. Weiterhin kann ein aufgrund eines durch die Sperrschicht erzeugten, bezüglich der neutralen Faser des Faserkunststoffverbundbauteils ungleichmäßiger oder unsymmetrischer Lagenaufbau vermieden beziehungsweise minimiert werden, da der Faservolumengehalt und die Dicke der einzelnen Lagen des Faserkunststoffverbunds im restlichen Bauteil einstellbar sind.
In einer bevorzugten alternativen Ausführung wird ein Sperrgas, bevorzugt Argon oder Sticksoff, im Basisteil und/oder im Funktionsteil breitgestellt.
Bevorzugt wird dabei im Funktionsteil ein Unterdruck angelegt, so dass im Basisteil ein höherer Druck vorliegt, als im Funktionsteil. Hierdurch wird erreicht, dass sich die im mindestens einen Funktionsteil von ihrem Anguss aus in Richtung des stärksten Druckgefälles fließende zweite Kunststoffmonomerschmelze ausbreitet, ohne dass diese beziehungsweise dass diese nur in geringem Umfang in das Basisteil eindringt. Umgekehrt kann der Unterdruck auch im Basisteil angelegt werden und im Funktionsteil ein Sperrgas bereitgestellt sein, um zu verhindern, dass die erste Kunststoffmonomerschmelze aus dem Basisteil in das Funktionsteil eindringt.
Ferner kann das Bereitstellen des Sperrgases im Basisteil auch bei eingelegter Sperrlage die Sperrwirkung zur Hinderung der zweiten Kunststoffmonomerschmelze an einem Eindringen in das Basisteil weiter verbessern. Zusätzlich kann das Sperrgas, insbesondere bei Bereitstellen der Sperrlage als Folie, verhindern, dass die Sperrlage beziehungsweise die Folie durch die zweite Kunststoffmonomerschmelze in Richtung des Basisteils beziehungsweise des Faserpakets gedrückt beziehungsweise ausgebeult wird. Somit kann eine gleichmäßige Dicke der einzelnen Lagen des Faserpakets und folglich ein gleichmäßiger Faservolumengehalt des Faserkunststoffverbundbauteils bereitgestellt werden.
Bevorzugt weist die erste Kunststoffmonomerschmelze im Vergleich zur zweiten Kunststoffmonomerschmelze eine geringere Viskosität auf.
Hierdurch kann einerseits erreicht werden, dass sich der mindestens eine Funktionsteil langsamer füllt, als die Fließfront der ersten Kunststoffmonomerschmelze im Basisteil voranschreitet, so dass insbesondere bei großflächigen Bauteilen mit mindestens einem, bevorzugt mehreren Funktionselementen ein kleiner zeitlichen Versatz des Fließfrontauftreffens der zweiten Kunststoffmonomerschmelze und der ersten Kunststoffmonomerschmelze im Anbindungsbereich bereitgestellt werden kann, was die Güte des Füllvorgangs nochmals erhöht. Weiterhin kann das Eindringvermögen der zweiten Kunststoffmonomerschmelze in den Basisteil, dabei insbesondere in den Bereich des Faserpakets, reduziert werden.
In einer bevorzugten Weiterführung wird die den mindestens einen Verstärkungsstoff aufweisende zweite Kunststoffmonomerschmelze durch das Einbringen mindestens eines thixotropierenden Stoffes thixotropiert.
Unter Thixotropieren wird hier eine aufgrund von physikalischer Wechselwirkung der Bestandteile der Schmelze und des thixotropierenden Stoffes entstehende reversible Verfestigung beziehungsweise Viskositätserhöhung der Schmelze, welche bevorzugt durch auf die Schmelze wirkende Scherkräfte aufgehoben werden kann, verstanden. Hierdurch kann die Fließgeschwindigkeit der den Bereich des mindestens einen Funktionselements mit hoher Permeabilität füllenden zweiten Kunststoffmonomerschmelze auf die Fließgeschwindigkeit der ersten Kunststoffmonomerschmelze im Basisteil, welcher im Vergleich zum mindestens einen Funktionsteil eine niedrigere Permeabilität aufweist, eingestellt beziehungsweise angeglichen werden, um zum einen die Güte des Füllvorgangs des Faserkunststoffverbundbauteils weiter zu erhöhen und zum anderen das Eindringvermögen der zweiten Kunststoffmonomerschmelze in den Basisteil nochmals zu verringern, wodurch wiederum die Gefahr von durch die zweite Kunststoffmonomerschmelze erzeugten Blockaden oder Fließwegverengungen im Basisteil, insbesondere im Bereich des Faserpakets, verhindert beziehungsweise weiter verringert werden kann. Bevorzugt wird durch das Einbringen des mindestens einen thixotropierenden Stoffes gleichzeitig eine Veränderung beziehungsweise Anpassung der mechanischen Eigenschaften des thixotropierten Kunststoffs erzeugt.
Weiterhin kann durch das Einbringen des thixotropierenden Stoffes eine Sedimentierung des sich in der zweiten Kunststoffmonomerschmelze enthaltenen mindestens einen Verstärkungsstoffes verhindert werden.
In einer bevorzugten Weiterführung werden mindestens ein die erste Kunststoffmonomerschmelze einleitender erster Anguss und mindestens ein die zweite Kunststoffmonomerschmelze einleitender zweiter Anguss zeitlich koordiniert geöffnet.
Hierdurch ist es möglich, das Auftreffen der Fließfronten der zweiten Kunststoffmonomerschmelze und der ersten Kunststoffmonomerschmelze am mindestens einen Anbindungsbereich ohne beziehungsweise mit sehr geringem zeitlichen Versatz zu steuern, wobei die zweite Kunststoffmonomerschmelze der ersten Kunststoffmonomerschmelze etwas vorauseilt. Somit kann ein tiefes Eindringen der zweiten Kunststoffmonomerschmelze in das Basisteil und ein Überschießen des Faserpakets durch die erste Kunststoffmonomerschmelze verhindert werden.
In einer bevorzugten Ausführung weist die erste Kunststoffmonomerschmelze ein zu einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt reaktiven thermoplastischen Kunststoff, besonders bevorzugt Polyamid, ganz besonders bevorzugt anionisches Polyamid-6, polymerisierbares Material auf und die zweite Kunststoffmonomerschmelze ein zu einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt reaktiven thermoplastischen Kunststoff, besonders bevorzugt Polyamid, ganz besonders bevorzugt anionisches Polyamid-6, polymerisierbares Material auf.
Durch die Verwendung eines reaktiven thermoplastischen Kunststoffs kann das Füllen beziehungsweise die Imprägnierung des Basisteils und des mindestens einen Funktionsteils mit einer im Vergleich zu einer thermoplastischen Kunststoffschmelze äußerst niederviskosen Kunststoffmonomerschmelze erfolgen, welche im Anschluss beziehungsweise bereits während des Füllens und Imprägnierens beispielsweise durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition den thermoplastischen Kunststoff bildet.
Weiterhin hat die Verwendung von reaktiven thermoplastischen Kunststoffen aufgrund des Polymerisierens während der Imprägnierung des Faserhalbzeugs den Vorteil, dass aufgrund dieser in situ Polymerisation in Verbindung mit geeigneten Schlichten eine verbesserte Faser-Matrixanbindung erzielt werden kann. Als reaktive thermoplastische Kunststoffe können beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketon (PEK), Polyethersulfon (PES), Polyphenylensulfid (PPS), Polyethylennaphthalat (PEN), Polybutylennaphthalat (PBN) und Polyamid (PA) zum Einsatz kommen. Unter Verwendung von reaktiven thermoplastischen Kunststoffen können weiterhin die Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften, insbesondere die Schlagzähigkeit, des Faserkunststoffverbunds verbessert werden. Durch die Verwendung von Polyamid als Kunststoff lassen sich die mechanischen Eigenschaften des Faserkunststoffverbundbauteils hinsichtlich dessen Festigkeit und Schlagzähigkeit verbessern. Durch die Auswahl des entsprechenden Polyamids können diese Parameter auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden.
Bevorzugt bestehen die erste Kunststoffmonomerschmelze und die zweite Kunststoffmonomerschmelze aus dem gleichen Material.
Hierdurch kann eine optimale Anbindung des mindestens einen Funktionselements an das Basiselement erreicht werden, da sich über den kompletten Faserkunststoffverbund eine homogene Vernetzung der Monomere einstellen kann.
In einer bevorzugten Weiterführung bestehen die erste Kunststoffmonomerschmelze und/oder die zweite Kunststoffmonomerschmelze aus Caprolactam, bevorzugt ε-Caprolactam.
Die Bereitstellung von anionischem Polyamid-6 (auch bekannt unter der Abkürzung APA6) kann dadurch erreicht werden, dass einem Lagenaufbau zur Herstellung des Faserkunststoffverbunds zunächst Caprolactam injiziert wird. Durch eine sich der Injizierung unmittelbar anschließende anionische Ringöffnungspolymerisation des Caprolactams kann unter Ausschluss von Feuchtigkeit und anderen protischen Verunreinigungen anionisches Polyamid-6 gebildet werden. Der fertige Faserkunststoffverbund ist folglich mit einer anionischen Polyamid-6-Matrix ausgebildet. Dabei ist von besonderem Vorteil, dass das zunächst in Form von Caprolactam injizierte Matrixmaterial eine besonders niedrige Viskosität aufweist, was insbesondere für die Imprägnierung des Faserhalbzeugs von Vorteil ist. Darüber hinaus verleihen die langen Molekülketten des anionischen Polyamid-6 dem Faserverbund eine erhöhte Schlagzähigkeit sowie eine erhöhte Verschleißfestigkeit.
In einer bevorzugten alternativen Weiterführung wird für die erste Kunststoffmonomerschmelze die Monomerschmelze eines anderen Kunststoffs verwendet, als für die zweite Kunststoffmonomerschmelze.
Hierdurch kann eine gezielte Einstellung der mechanischen Eigenschaften des Basiselements und des mindestens einen Funktionselements erreicht werden. Der das mindestens eine Funktionselement ausbildende Kunststoff und der das Basiselement imprägnierende Kunststoff gehen dabei eine dauerhafte Verbindung ein.
Diese oben genannte Aufgabe wird auch mit einem Faserkunststoffverbundbauteil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend wird ein Faserkunststoffverbundbauteil angegeben, welches durch das Verfahren gemäß einem der oberen Ausführungen erzeugt worden ist. Das Faserkunststoffverbundbauteil umfasst hierbei einen Faserkunststoffverbund, welcher ein aus einer polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze gebildetes Basiselement und mindestens ein durch eine polymerisierte zweite Kunststoffmonomerschmelze gebildetes Funktionselement aufweist, wobei das mindestens eine Funktionselement mindestens einen Verstärkungsstoff aufweist, wobei das Basiselement ein mindestens eine Faserlage aufweisendes Faserpaket aufweist, und wobei zwischen dem Basiselement und dem mindestens einen Funktionselement eine Sperrlage angeordnet ist.
Dadurch, dass das mindestens eine Funktionselement den mindestens einen Verstärkungsstoff aufweist, kann das mindestens eine Funktionselement hinsichtlich seiner Materialeigenschaften angepasst werden, beispielsweise zur Erhöhung der Steifigkeit, um die in einem späteren Einbauzustand des entstandenen Faserkunststoffverbundbauteils in das mindestens eine Funktionselement eingeleitete Last aufnehmen zu können, Rippen mit einer höheren Beulsteifigkeit auszustatten und den durch die Abkühlung der zweiten Kunststoffmonomerschmelze auf Raumtemperatur einsetzenden Schrumpf zu verringern und somit die Maßhaltigkeit des Faserkunststoffverbundbauteils zu erhöhen.
Mittels des Faserpakets kann das Basiselement des Faserkunststoffverbundbauteils hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften und seines Temperaturverhaltens angepasst werden. Insbesondere lassen sich im Vergleich zum unverstärkten Basiselement die Festigkeiten und Steifigkeiten sowie die Bruch- und Dehngrenzen erhöhen und die thermische Ausdehnung reduzieren, wobei die Fasern bevorzugt in Richtung des oder der im Einbauzustand des Faserkunststoffverbundbauteils vorliegenden Lastpfade ausgerichtet sind. Das Faserpaket wurde in dem Basiselement durch die während des Füllvorgangs eingebrachte erste Kunststoffmonomerschmelze imprägniert und ist nach deren Polymerisation und Abkühlung hierdurch im Verbund fixiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Funktionselement ein Funktionsfaserpaket auf, welches mindestens eine Faserlage aufweist.
Dadurch kann das Funktionselement des Faserkunststoffverbundbauteils hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften und seines Temperaturverhaltens angepasst werden. Insbesondere lassen sich im Vergleich zu einem unverstärkten Funktionselement die Festigkeiten und Steifigkeiten sowie die Bruch- und Dehngrenzen erhöhen und die thermische Ausdehnung reduzieren, wobei die Fasern bevorzugt in Richtung des oder der im Einbauzustand des Faserkunststoffverbundbauteils vorliegenden Lastpfade ausgerichtet sind. Das Funktionsfaserpaket wurde in dem Funktionselement durch die während des Füllvorgangs eingebrachte zweite Kunststoffmonomerschmelze imprägniert und ist nach deren Polymerisation hierdurch im Verbund fixiert.
In einer bevorzugten Ausbildung ist zwischen dem Basiselement und dem mindestens einen Funktionselement als Sperrlage eine Folie oder eine Sperrfaserlage, besonders bevorzugt engmaschiges Gewebe oder Gelege oder Gewirk angeordnet.
Die Sperrlage stellt einerseits eine korrekte Anbindung des Funktionselements an das Basiselement bereit. Weiterhin kann die Sperrlage eine gezielte Funktionalisierung der Oberfläche des Faserkunststoffverbundbauteils bereitstellen, beispielsweise eine Schlagzähmodifizierung, einen UV-Schutz, eine erhöhte Abriebfestigkeit und/oder ein optische Veredelung, welche einen nachfolgenden Nachbereitungs- und Lackierprozess ersparen kann. Die Sperrlage kann hierbei aus dem gleichen Material wie das Faserpaket beziehungsweise das Funktionsfaserpaket oder dem oder den die Matrix bildenden Kunststoffen, welche aus der ersten Kunststoffmonomerschmelze und der zweiten Kunststoffmonomerschmelze gebildet werden, oder auch aus einem anderen Material bestehen. Die Sperrlage kann dabei je nach Anforderung im Anbindungsbereich zwischen dem mindestens einem Funktionselement und dem Basiselement, oder über die gesamte zum Funktionselement hin gerichtete Oberfläche des Faserpakets angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Lagen des Faserpakets und oder des Funktionsfaserpakets Unidirektionalgelege, Gewebe, Gewirke, Wirrfasern und/oder Kurzfasern auf, bevorzugt aus Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Polyethylenfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern, Metallfasern und/oder Fasern aus natürlichen Rohstoffen, bevorzugt Flachs-, Hanf- und/oder Basaltfasern. Die Fasern des Faserpakets und des Funktionsfaserpakets können dabei je nach Anwendungsfall und Anforderungen an das Faserkunststoffverbundbauteil gleiche oder unterschiedliche Materialien aufweisen.
Hierdurch kann das Leichtbaupotential des Faserkunststoffverbunds, wie die hohen gewichtsbezogenen Festigkeiten und Steifigkeiten, die guten Dämpfungseigenschaften und die geringe Wärmedehnung des Faserpakets, welches durch die aus dem Kunststoff bestehende Matrix positioniert und fixiert wird, optimal ausgenutzt werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Verstärkungsstoff in Form von Kurzfasern oder Langfasern, bevorzugt als Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Polyethylenfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern, Metallfasern, insbesondere Stahlfasern oder Aluminiumfasern, Borfasern, Nylonfasern, PMMA-Fasern, Sisalfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, und/oder Fasern aus natürlichen Rohstoffen, bevorzugt Flachs-, Hanf- und/oder Basaltfasern bereitgestellt.
Hierdurch können die Eigenschaften des mindestens einen Funktionselements auf den jeweiligen Anwendungsfall hin eingestellt werden. Beispielsweise können die Bruch- und/oder Reißdehnung, die Steifigkeiten und/oder die Festigkeiten des mindestens einen Funktionselements gezielt erhöht werden sowie die Wärmedehnung reduziert werden, um den im Einbauzustand des Faserkunststoffverbundbauteils auftretenden Kräften standzuhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Basiselement einen thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt einen reaktiven thermoplastischer Kunststoff, besonders bevorzugt Polyamid, ganz besonders bevorzugt anionisches Polyamid-6, welches durch Polymerisation von Caprolactam gebildet wurde, auf und das Funktionselement einen thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt einen reaktiven thermoplastischer Kunststoff, besonders bevorzugt Polyamid, ganz besonders bevorzugt anionisches Polyamid-6, welches durch Polymerisation von Caprolactam, bevorzugt bevorzugt ε-Caprolactam, gebildet wurde, auf.
Hierdurch können die Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften, insbesondere die Schlagzähigkeit, des Faserkunststoffverbunds verbessert werden. Durch die Verwendung von Polyamid als Kunststoff lassen sich die mechanischen Eigenschaften des Faserkunststoffverbundbauteils hinsichtlich dessen Festigkeit und Schlagzähigkeit verbessern. Durch die Auswahl des entsprechenden Polyamids können diese Parameter auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden.
Ferner können sowohl die erste Kunststoffmonomerschmelze, als auch die zweite Kunststoffmonomerschmelze sowie die Sperrlage auch andere organische oder anorganische Füll- und/oder Verstärkungsstoffe aufweisen. Durch die Zugabe von organischen oder anorganischen Füll- und/oder Verstärkungsstoffen können Kenngrößen, wie die Schlagzähigkeit und/oder die Feuchtigkeitsaufnahme des Faserkunststoffverbunds zusätzlich beeinflusst werden. Dabei kommen als anorganische Füll- und/oder Verstärkungsstoffe insbesondere Kaolin, Kreide, Wollastonit, Talkum, Calciumcarbonat, Silikate, Titandioxid, Zinkoxid, Graphit, Graphene, Glaspartikel (z.B. Glaskugeln), nanoskalige Füllstoffe,wie Kohlenstoff-Nanoröhren (carbon nanotubes), Industrieruß (carbon black), Schichtsilikate, nanoskalige Schichtsilikate, nanoskaliges Aluminiumoxid (AI203), nanoskaliges Titandioxid (Ti02) und/oder nanoskaliges Siliciumdioxid (Si02) in Betracht.
Figurenliste
Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Faserkunststoffverbundbauteils mit einem Funktionselement mit einer Sperrlage aus engmaschigem Gewebe im Anbindungsbereich zwischen Funktionselement und Basiselement,
2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Faserkunststoffverbundbauteils mit einem Funktionselement mit einer Sperrlage aus einer Folie im Anbindungsbereich zwischen Funktionselement und Basiselement,
3 schematisch eine perspektivische Ansicht des Faserkunststoffverbundbauteils aus 1, wobei sich das als Sperrlage verwendete engmaschige Gewebe über die gesamte zum Funktionselement hin gerichtete Oberfläche des Basiselements erstreckt, und
4 schematisch eine perspektivische Ansicht des Faserkunststoffverbundbauteils aus 2, wobei sich die als Sperrlage verwendete Folie über die gesamte zum Funktionselement hin gerichtete Oberfläche des Basiselements erstreckt.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Um Redundanzen zu vermeiden, wird auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet.
1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Faserkunststoffverbundbauteils 1, welcher im Wesentlichen ein flächiges Basiselement 2 und ein an das Basiselement 2 einstückig angeordnetes Funktionselement 3 aufweist. Im Anbindungsbereich zwischen dem Basiselement 2 und dem Funktionselement 3 ist eine Sperrlage aus einem engmaschigen Gewebe 4 angeordnet.
Das Basiselement 2 weist hierbei ein Faserpaket aus sieben übereinander angeordneten Kohlefaser-Gelegelagen 20 auf, alternativ kann das Faserpaket aber auch aus anderen Faserlagen bestehen, beispielsweise Unidirektionalgelege, Gewebe, Gewirke, Wirrfasern und/oder Kurzfasem, bevorzugt aus Kohlefasern, Glasfasern, Aramidfasern, Polyethylenfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern, Metallfasern und/oder Fasern aus natürlichen Rohstoffen, bevorzugt Flachs-, Hanf- und/oder Basaltfasern. Auch die Anzahl der Faserlagen kann bezogen auf den Anwendungsfall variieren.
Zur Positionssicherung und Fixierung des Faserpakets im Basiselement 2 ist es mit anionischem Polyamid-6 (APA 6) imprägniert, welches durch Ringöffnungspolymerisation von zuvor injiziertem Caprolactam gebildet wird.
Das Funktionselement 3 ist ebenfalls aus anionischem Polyamid-6 (APA6) gebildet, zu welchem hier als Verstärkungsstoff 30 Gew.-% Kurzfasern aus Glas beigemengt wurden. Durch die Zugabe des Verstärkungsstoffs wird die Zugsteifigkeit des anionischen Polyamid-6 (APA6) etwa um den Faktor 2,5 erhöht, wodurch die erforderliche Steifigkeit des Funktionselements zur Aufnahme der im späteren Einbauzustand auftretenden Kräfte bereitgestellt werden kann. Alternativ kann auch ein anderer Verstärkungsstoff verwendet werden, wie beispielsweise Kohlefasern, Aramidfasern, Polyethylenfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern, Metallfasern, insbesondere Stahlfasern oder Aluminiumfasern, Borfasern, Nylonfasern, PMMA-Fasern, Sisalfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, und/oder Fasern aus natürlichen Rohstoffen, bevorzugt Flachs-, Hanf- und/oder Basaltfasern. Bevorzugt werden diese der Kunststoffmonomerschmelze in Form von Kurzfasern oder Langfasern beigemengt, bevorzugt vor der Injektion durch einen in einem hier nicht gezeigten Werkzeug integrierten Anguss.
Statt des anionischen Polyamid-6 (APA6) kann auch ein anderer thermoplastischer Kunststoff verwendet werden, bevorzugt ein reaktiver thermoplastischer Kunststoff, beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketon (PEK), Polyethersulfon (PES), Polyphenylensulfid (PPS), Polyethylennaphthalat (PEN), Polybutylennaphthalat (PBN) und Polyamid (PA).
Durch das engmaschige Gewebe 4 wird der Faserkunststoffverbund in einen Bereich des Funktionselements 3 und einen Bereich des Basiselements 2 unterteilt. Hierbei stellt das engmaschige Gewebe 4 eine direkte Kraftübertragung vom Faserpaket in das den Verstärkungsstoff aufweisende Funktionselement 3 sicher.
Das engmaschige Gewebe 4 ist in diesem Fall aus Kohlenstoff bereitgestellt, um einen möglichst homogenen Lagenaufbau des Faserkunststoffverbundbauteils 1 zu erzielen. Alternativ kann die Sperrlage aber auch aus einem anderen Material bereitgestellt werden, beispielsweise aus einem Gelege oder Gewirk, bevorzugt aus Kohlefasern, Glasfasern, Aramidfasern, Polyethylenfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern, Metallfasern, insbesondere Stahlfasern oder Aluminiumfasern, Borfasern, Nylonfasern, PMMA-Fasern, Sisalfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, und/oder Fasern aus natürlichen Rohstoffen, bevorzugt Flachs-, Hanf- und/oder Basaltfasern. Besonders bevorzugt weist die Sperrlage jedoch das gleiche Material auf, wie das Faserpaket 2.
Zur Fertigung des Faserkunststoffverbundbauteils 1 wird das Faserpaket in ein offenes Werkzeug eingelegt, an welchem eine erste Caprolactamschmelze und eine zweite Caprolactamschmelze, welche als Verstärkungsstoff 30 Gew.-% Glasfasern in Form von gemahlenen Fasern enthält, zur Injektion bereitgehalten werden. Daraufhin oder alternativ in einem vorhergehenden Fertigungsschritt wird das engmaschige Gewebe im Anbindungsbereich zum Funktionselement auf das Faserpaket gelegt und dessen Position beispielsweise mittels eines Binders, mittels Klemmpunkten oder mittels Klammern fixiert. Im Anschluss wird das Werkzeug geschlossen und die zweite Caprolactamschmelze in den Funktionsteil eingebracht. Zeitlich koordiniert hierzu wird die erste Caprolactamschmelze in den Basisteil injiziert. Die Zeitpunkte zum Öffnen der Angusspunkte für die erste Caprolactamschmelze und die zweite Caprolactamschmelze werden dabei so koordiniert, dass die zweite Caprolactamschmelze kurz vor Eintreffen der ersten Caprolactamschmelze in dem Anbindungsbereich zwischen Funktionselement und Basiselement eintrifft. Somit ist eine homogene Polymerisation des Caprolactams zu anionischem Polyamid-6 (APA6) auch im Anbindungsbereich sichergestellt. Weiterhin weist das engmaschige Gelege im Sinne einer Sperrlage eine sehr geringe Permeabilität für die Kunststoffmonomerschmelzen, welche zur Ausbildung des Funktionselements und zur Imprägnierung des Basisteils bei der Injektion bereitgestellt werden, auf.
Durch die Sperrlage wird während des Injektionsprozesses ein Eindringen der ersten Caprolactamschmelze in das Funktionsteil beziehungsweise der zweiten Caprolactamschmelze in das Basisteil im Wesentlichen unterbunden. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Bereich des Funktionselements komplett mit der den Verstärkungsstoff aufweisenden zweiten Caprolactamschmelze ausgefüllt wird und sich dort keine Schwachstellen aufgrund von Bereichen ohne Verstärkungsstoff bilden können. Ferner ist ein Eindringen der zweiten Caprolactamschmelze in das Basisteil im Wesentlichen unterbunden, so dass durch die zweite Caprolactamschmelze keine Blockaden und/oder Fließwegverengungen für die erste Caprolactamschmelze entstehen können und das flächige Basisteil komplett imprägniert wird. Mit „im Wesentlichen“ ist in hier zu verstehen, dass das engmaschige Gewebe durch die Maschen einen geringen Teil an Caprolactam durchlässt, was insbesondere einer nochmals verbesserten Imprägnierung des engmaschigen Gewebes zugutekommt. Weiterhin wird durch die Bereitstellung der Sperrlage als engmaschiges Gewebe der Faserkunststoffverbundcharakter des Faserkunststoffverbunds mit seinem typischen Eigenschaften beibehalten.
2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Faserkunststoffverbundbauteils 1 gemäß 1, wobei die Sperrlage im Anbindungsbereich zwischen dem Funktionselement 3 und dem Basiselement 2 als Folie 5 bereitgestellt ist. Die Folie 5 besteht aus einem Polyamid-6 (PA6) und geht während der Injektion der Caprolactamschmelzen mit diesen teilweise in Lösung und trägt somit gemeinsam mit der ersten Caprolactamschmelze zur Imprägnierung des Faserpakets, sowie zur Anbindung des Bereichs des Funktionselements an das Faserpaket bei. Da die Folie während des Injektionsvorgangs lediglich teilweise in Lösung geht, wird eine komplette stoffliche Trennung des Funktionsteils und des Basisteils und somit ein störungsfreies Ausbilden des Funktionselements mit der den Verstärkungsstoff aufweisenden zweiten Caprolactamschmelze, sowie ein störungsfreies Imprägnieren des Faserpakets zur Ausbildung des Basiselements bereitgestellt.
Die Fertigung eines Faserkunststoffverbundbauteils 1 gemäß 2 verläuft im Wesentlichen analog des oben beschriebenen Fertigungsverfahrens zur Herstellung des Faserkunststoffverbundbauteils 1 aus 1, wobei die Folie hier durch Erhitzen an dem Faserpaket vorfixiert wurde. Alternativ ist es auch möglich, die Folie durch Klemmpunkte, einem Binder und/oder Klammern zu fixieren.
Die Folie 5 kann alternativ auch aus einem anderen, bevorzugt thermoplastischen, Kunststoff bereitgestellt werden, welcher ebenfalls teilweise oder komplett in Lösung geht oder eine dauerhafte Verbindung mit dem anionischen Polyamid-6 (APA6) und/oder dem Faserwerkstoff beziehungsweise den Faserwerkstoffen eingeht. Beispielhaft seien hier Polymethylmethacrylat (PMMA), Polybutyleneterephthalat (PBT), Polyethyleneterephtalat (PET), Polycarbonat (PC), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketon (PEK), Polyethersulfon (PES), Polyphenylensulfid (PPS), Polyethylennaphthalat (PEN), Polybutylennaphthalat (PBN), Polyamid (PA) und Polylefine wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) genannt.
Ein teilweises in Lösung gehen, folglich ein nicht komplettes Auflösen der Folie 5 während des Injektionsprozesses und somit die Bereitstellung einer stofflichen Trennung im Anbindungsbereich kann beispielsweise mit einer Folie 5 aus Polyamid-6 (APA6) ab einer Stärke von 10 µm erzielt werden.
3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Faserkunststoffverbundbauteils 1 aus 1, wobei sich das als Sperrlage verwendete engmaschige Gewebe 4 über die gesamte zum Funktionselement 3 hin gerichtete Oberfläche des Basiselements 2 erstreckt. Hierdurch kann insbesondere durch Anordnen einer Lage des engmaschigen Gewebes 4 auch auf der gegenüberliegenden Außenseite des Faserpakets ein symmetrischer Lagenaufbau im Basiselement 2 erzielt werden, so dass ein temperaturabhängiger Verzug vermieden werden kann. Weiterhin kann auf die Verwendung von Binder, Klemmpunkten und/oder Klammern in der Nähe des Anbindungsbereichs verzichtet werden, da eine Fixierung und/oder Klemmung des Faserpakets an dessen Außenkontur stattfinden kann.
4 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Faserkunststoffverbundbauteils 1 aus 2, wobei sich die als Sperrlage verwendete Folie 5 über den gesamten Bereich des Basiselements 2 erstreckt. Die Folie 5 trägt hierbei zur Erhöhung der Schlagzähigkeit sowie zur Oberflächenveredelung bei, wodurch eine Nachbearbeitung und spätere Lackierung entfällt.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in der einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Faserkunststoffverbundbauteil
2: Basiselement
20: Kohlefaser-Gelegelage
3: Funktionselement
4: Engmaschiges Gewebe
5: Folie

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Faserkunststoffverbundbauteils (1), welches ein aus einer polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze gebildetes Basiselement (2) und mindestens ein aus einer polymerisierten zweiten Kunststoffmonomerschmelze gebildetes Funktionselement (3), welches mindestens einen Verstärkungsstoff aufweist, umfasst, die Schritte umfassend: - Bereitstellen einer Form, welche ein Basisteil zur Herstellung des Basiselements (2) und ein Funktionsteil zur Herstellung des mindestens einen Funktionselements (3) umfasst, - Einlegen eines Faserpakets, welches mindestens eine Faserlage aufweist, in das Basisteil, zur Bildung des Basiselements (2), - Bereitstellen einer Sperrlage zwischen dem Basisteil und dem mindesten einen Funktionsteil, wobei die Sperrlage bevorzugt auf das Faserpaket aufgelegt wird, zur räumlichen Trennung des Basisteils und des mindestens einen Funktionsteils, - Füllen des Funktionsteils mit der zweiten Kunststoffmonomerschmelze, - Füllen des Basisteils mit der ersten Kunststoffmonomerschmelze, und - Entformen des Faserkunststoffverbundbauteils (1).
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das Funktionsteil ein mindestens eine Faserlage aufweisendes Funktionsfaserpaket zur Bildung des Funktionselements (3) eingelegt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verstärkungsstoff der zweiten Kunststoffmonomerschmelze in Form von Fasern, bevorzugt von gemahlenen Fasern, Kurzfasern oder Langfasern, bereitgestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrlage als Sperrfaserlage, bevorzugt engmaschiges Gewebe (4) oder Gelege oder Gewirk, bereitgesellt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrlage als Folie (5) bereitgestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrlage mit Perforationen bereitgestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrlage zumindest teilweise aus dem gleichen Material besteht, wie der aus der polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze entstehende Kunststoff oder der aus der polymerisierten zweiten Kunststoffmonomerschmelze entstehende Kunststoff.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrlage aus einem anderen Material als der aus der polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze entstehende Kunststoff und der aus der polymerisierten zweiten Kunststoffmonomerschmelze entstehende Kunststoff besteht.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sperrlage über die gesamte zum Funktionselement (3) hin gerichtete Oberfläche des Faserpakets erstreckt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sperrlage im Wesentlichen in einem Anbindungsbereich zwischen dem Basisteil und dem mindestens einen Funktionsteil erstreckt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrgas, bevorzugt Argon oder Stickstoff, im Basisteil und/oder im Funktionsteil breitgestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kunststoffmonomerschmelze im Vergleich zur zweiten Kunststoffmonomerschmelze eine geringere Viskosität aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den mindestens einen Verstärkungsstoff aufweisende zweite Kunststoffmonomerschmelze durch das Einbringen mindestens eines thixotropierenden Stoffes thixotropiert wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein die erste Kunststoffmonomerschmelze einleitender erster Anguss und mindestens ein die zweite Kunststoffmonomerschmelze einleitender zweiter Anguss zeitlich koordiniert geöffnet werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kunststoffmonomerschmelze die Monomere eines thermoplastischen Kunststoffs, bevorzugt eines reaktiven thermoplastischen Kunststoffs, besonders bevorzugt Polyamid, ganz besonders bevorzugt anionisches Polyamid-6, aufweist und die zweite Kunststoffmonomerschmelze die Monomere eines thermoplastischen Kunststoffs, bevorzugt eines reaktiven thermoplastischen Kunststoffs, besonders bevorzugt Polyamid, ganz besonders bevorzugt anionisches Polyamid-6, aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kunststoffmonomerschmelze und die zweite Kunststoffmonomerschmelze aus dem gleichen Material bestehen.
Verfahren gemäß einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kunststoffmonomerschmelze und/oder die zweite Kunststoffmonomerschmelze aus Caprolactam, bevorzugt ε-Caprolactam, bestehen.
Faserkunststoffverbundbauteil (1), welches durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 erzeugt worden ist, umfassend einen Faserkunststoffverbund, welcher ein aus einer polymerisierten ersten Kunststoffmonomerschmelze gebildetes Basiselement (2) und mindestens ein durch eine polymerisierte zweite Kunststoffmonomerschmelze gebildetes Funktionselement (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Funktionselement (3) mindestens einen Verstärkungsstoff aufweist, wobei das Basiselement (2) ein mindestens eine Faserlage aufweisendes Faserpaket aufweist, und wobei zwischen dem Basiselement (2) und dem mindestens einen Funktionselement (3) eine Sperrlage angeordnet ist..
Faserkunststoffverbundbauteil (1) gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (3) ein Funktionsfaserpaket aufweist, welches mindestens eine Faserlage aufweist.
Faserkunststoffverbundbauteil (1) gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Basiselement (2) und dem mindestens einen Funktionselement (3) als Sperrlage eine Folie oder eine Sperrfaserlage, bevorzugt engmaschiges Gewebe oder Gelege oder Gewirk, angeordnet ist.
Faserkunststoffverbundbauteil (1) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen des Faserpakets und/oder des Funktionsfaserpakets Unidirektionalgelege, Gewebe, Gewirke, Wirrfasern und/oder Kurzfasern bevorzugt aus Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Polyethylenfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern, Metallfasern und/oder Fasern aus natürlichen Rohstoffen, bevorzugt Flachs-, Hanf- und/oder Basaltfasern aufweisen.
Faserkunststoffverbundbauteil (1) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsstoff in Form von Fasern, bevorzugt von gemahlenen Fasern, Kurzfasern oder Langfasern, bevorzugt als Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Polyethylenfasern, Metallfasern und/oder Fasern aus natürlichen Rohstoffen, bevorzugt Flachs-, Hanf- und/oder Basaltfasern bereitgestellt ist.
Faserkunststoffverbundbauteil (1) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (2) einen thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt einen reaktiven thermoplastischen Kunststoff, besonders bevorzugt Polyamid, ganz besonders bevorzugt anionisches Polyamid-6, welches durch Polymerisation von Caprolactam gebildet wurde, aufweist und das Funktionselement (3) einen thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt einen reaktiven thermoplastischen Kunststoff, besonders bevorzugt Polyamid, ganz besonders bevorzugt anionisches Polyamid-6, welches durch Polymerisation von Caprolactam, bevorzugt ε-Caprolactam, gebildet wurde, aufweist.