DE102014200731A1 - Process for producing a textile reinforcement layer - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Herstellung einer textilen Verstärkungslage (20) für ein faserverstärktes Kunststoffteil weist folgende Schritte auf: Fertigen, insbesondere Weben, wenigstens eines Bandes (14) aus Verstärkungsfasern (16); und Legen oder Wickeln des wenigstens einen Bandes (14) zur Bildung der Verstärkungslage (20) ohne seitlichen Zuschnitt des Bandes (14) derart, dass die Verstärkungslage (20) im Wesentlichen dieselbe Geometrie wie das zu fertigende Kunststoffteil aufweist.A method for producing a textile reinforcement layer (20) for a fiber-reinforced plastic part comprises the following steps: manufacturing, in particular weaving, at least one band (14) of reinforcing fibers (16); and laying or winding the at least one band (14) to form the reinforcing ply (20) without laterally cutting the band (14) such that the reinforcing ply (20) has substantially the same geometry as the plastic part to be manufactured.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer textilen Verstärkungslage für ein faserverstärktes Kunststoffteil.The invention relates to a method for producing a textile reinforcing layer for a fiber-reinforced plastic part.
Zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffteile, die beispielsweise im Fahrzeugbau eingesetzt werden, werden textile Verstärkungsmaterialien, oft in Form von Halbzeugen, in ein auch als Harz bezeichnetes Kunststoffmaterial eingebettet, beispielsweise durch sogenanntes Resin Transfer Molding (RTM), Harzinfusion, Nasspressen oder Laminieren.For the production of fiber-reinforced plastic parts, which are used for example in vehicle manufacturing, textile reinforcing materials, often in the form of semi-finished products, are embedded in a plastic material, also referred to as a resin, for example by so-called Resin Transfer Molding (RTM), resin infusion, wet pressing or lamination.
Als Verstärkungsmaterialien finden üblicherweise textile Gelege oder Gewebe in Mattenform Verwendung, die mit dem benötigten Lagenaufbau gefertigt, zugeschnitten und drapiert werden. Bei der Herstellung dieser Matten werden die einzelnen Lagen miteinander vernäht. Durch das Zuschneiden der Matten auf die gewünschte Bauteilgeometrie fällt Verschnitt an, welcher nur noch als Recyclingfaser verwendet werden kann. Außerdem liegen derartige vorgefertigte Matten mit einer identischen Dicke vor, weshalb Wandstärkenänderungen nur durch vergleichsweise aufwendige zusätzliche Verstärkungen realisierbar sind.As reinforcing materials are usually textile scrim or fabric used in mat form, which are manufactured with the required layer structure, cut and draped. In the production of these mats, the individual layers are sewn together. By cutting the mats to the desired component geometry is waste, which can only be used as recycled fiber. In addition, such prefabricated mats are available with an identical thickness, which is why wall thickness changes can only be realized by relatively expensive additional reinforcements.
Demgegenüber schafft die Erfindung ein Verfahren, das eine vereinfachte Herstellung einer textilen Verstärkungslage ohne teuren Verschnitt ermöglicht.In contrast, the invention provides a method that allows a simplified production of a textile reinforcement layer without expensive waste.
Erfindungsgemäß weist dazu ein Verfahren der eingangs genannten Art die folgenden Schritte auf:
- a) Fertigen, insbesondere Weben, wenigstens eines Bandes aus Verstärkungsfasern; und
- b) Legen und/oder Wickeln des wenigstens einen Bandes zur Bildung der Verstärkungslage ohne seitlichen Zuschnitt des Bandes derart, dass die Verstärkungslage im Wesentlichen dieselbe Geometrie wie das zu fertigende Kunststoffteil aufweist.
- a) finishing, in particular weaving, at least one band of reinforcing fibers; and
- b) laying and / or winding the at least one band to form the reinforcing layer without lateral cutting of the band such that the reinforcing layer has substantially the same geometry as the plastic part to be manufactured.
Hierbei ist unter einem Band ein textiles Gewebe mit begrenzter Breite zu verstehen, das aus Verstärkungsfasern hergestellt wird. Das Band wird anschließend durch geschicktes Legen und/oder Wickeln zu einer Verstärkungslage angeordnet, die bereits annähernd die zu erzielende Endkontur des herzustellenden Kunststoffteils aufweist. Dabei ist die Verstärkungslage im Wesentlichen flächig und hat deutlich größere Abmessungen als die Breite des Bandes. Nach dem Fertigen kann die Verstärkungslage durch Tränken der Verstärkungsfasern mit fließfähigem Kunststoffmaterial und Aushärten des Kunststoffs in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet werden. Durch geeignete, abschnittsweise mehrlagige oder überlappende Anordnung des Bandes bzw. der Bänder lassen sich Verstärkungslagen mit variabler Wandstärke erzeugen, die optimal an die Belastungsanforderungen des späteren Kunststoffteils angepasst sind. Dabei ist ein Vernähen der einzelnen Lagen nicht oder nur in geringem Maße notwendig. Zusätzlich kann die Art und Weise der Anordnung des Bandes als Design Feature genutzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren findet beispielsweise bei der Herstellung von Sitzschalen, Instrumententafeln, Seitenrahmen und vielem mehr Anwendung und zeichnet sich durch eine endkonturnahe und verschnittfreie Fertigung sowie eine reduzierte Zahl an Prozessschritten aus, wodurch Kosten eingespart werden können.Here, a band is to be understood as meaning a textile fabric with a limited width, which is produced from reinforcing fibers. The tape is then arranged by skillful laying and / or winding to a reinforcing layer, which already has approximately to be achieved final contour of the plastic part to be produced. The reinforcing layer is substantially planar and has significantly larger dimensions than the width of the band. After finishing, the reinforcing layer can be further processed by impregnating the reinforcing fibers with flowable plastic material and curing the plastic in a manner known per se. By suitable, partially multi-layered or overlapping arrangement of the band or bands can be produced reinforcing layers with variable wall thickness, which are optimally adapted to the load requirements of the later plastic part. It is not or only to a small extent necessary to sew the individual layers. In addition, the way the band is arranged can be used as a design feature. The method according to the invention finds application, for example, in the production of seat shells, instrument panels, side frames and many more applications, and is characterized by near-net-shape and waste-free production as well as a reduced number of process steps, whereby costs can be saved.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante wird das wenigstens eine Band mit konstanter Breite gefertigt. Hierzu kann eine statische Schärmaschine Verwendung finden, was den Webprozess besonders einfach macht.According to a first embodiment variant, the at least one band is manufactured with a constant width. For this purpose, a static warping machine can be used, which makes the weaving process particularly easy.
Alternativ kann das wenigstens eine Band über seine Länge mit unterschiedlicher Breite gefertigt werden, was beispielsweise durch eine variable Schärmaschine mit beweglichem Riet realisiert werden kann. Die Verwendung eines Bandes mit variabler Breite ermöglicht noch mehr Gestaltungsmöglichkeiten in Bezug auf die Endkontur der textilen Verstärkungslage.Alternatively, the at least one band can be made over its length with different widths, which can be realized, for example, by a variable warping machine with a movable reed. The use of a variable width belt allows even more design options with respect to the final contour of the textile reinforcement layer.
Eine prozesstechnisch einfache Änderung der Breite lässt sich erreichen, indem die Breite des wenigstens einen Bandes durch Aufspreizung bzw. Komprimierung von Verstärkungsfaserfäden variiert wird. Auf diese Weise lässt sich auch die Dicke des Bandes anpassen.A process-technically simple change in the width can be achieved by varying the width of the at least one band by spreading or compression of reinforcing fiber threads. In this way, the thickness of the tape can be adjusted.
Vorzugsweise hat das wenigstens eine Band über seine gesamte Länge stets dieselbe Anzahl an Längsfäden, was die Herstellung des Bandes erleichtert.Preferably, the at least one band always has the same number of longitudinal threads over its entire length, which facilitates the production of the band.
Eine besondere hohe Festigkeit der Verstärkungslage lässt sich erreichen, wenn das wenigstens eine Band als unidirektionales Band gefertigt wird. Bei diesem auch als UD-Band bezeichneten Band sind alle Verstärkungsfasern in eine einzige Richtung orientiert, das heißt, die Schussfäden bestehen aus dünnerem Garn, welches lediglich die Verstärkungsfaserkettfäden zusammenhält.A particular high strength of the reinforcing layer can be achieved if the at least one band is produced as a unidirectional band. In this band, also referred to as UD band, all reinforcing fibers are oriented in a single direction, that is, the weft threads consist of thinner yarn which merely holds the reinforcing fiber warp threads together.
Das wenigstens eine Band kann vor dem Legen bzw. Wickeln mit einem Binder versehen werden, um das Bauteil leichter handhabbar zu machen.The at least one band can be provided with a binder prior to laying or wrapping to make the component easier to handle.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird das wenigstens eine Band aus Verstärkungsfasern gefertigt, die zuvor mit einem fließfähigen Kunststoffmaterial getränkt wurden. Auf diese Weise erhält man ein vorgetränktes Halbzeug, das nur noch ausgehärtet werden muss.In one embodiment of the invention, the at least one band made of reinforcing fibers, which were previously impregnated with a flowable plastic material. In this way you get a pre-impregnated semi-finished product that only needs to be cured.
Alternativ ist es möglich, das wenigstens eine Band vor dem Anordnen zur Verstärkungslage mit einem fließfähigen Kunststoffmaterial zu tränken. Auch so ergibt sich ein vorgetränktes Halbzeug.Alternatively, it is possible to impregnate the at least one band with a flowable plastic material before arranging the reinforcement layer. This also results in a pre-soaked semi-finished product.
Die Verstärkungslage kann abschließend umspritzt oder umschäumt werden um ein Kunststoffteil mit Faserverstärkung zu bilden.The reinforcing layer can finally be encapsulated or foamed over to form a plastic part with fiber reinforcement.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of several preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In this shows:
Anschließend wird das Band
Die Verstärkungslage
Vor dem Anordnen zur Verstärkungslage
Die Verstärkungslage
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DE102014200731.3A DE102014200731A1 (en) | 2014-01-16 | 2014-01-16 | Process for producing a textile reinforcement layer |
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DE102014200731.3A Pending DE102014200731A1 (en) | 2014-01-16 | 2014-01-16 | Process for producing a textile reinforcement layer |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2431945A1 (en) * | 1973-07-16 | 1975-02-06 | Saucier | COMPOSITE MOLDED BODY AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING |
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2014
- 2014-01-16 DE DE102014200731.3A patent/DE102014200731A1/en active Pending
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