DE102014200923A1

DE102014200923A1 - Verfahren zum Kennzeichnen von textilen Faserhalbzeugen

Info

Publication number: DE102014200923A1
Application number: DE102014200923.5A
Authority: DE
Inventors: Jan Wessels
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-07-23

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Kennzeichnen eines textilen Faserhalbzeugs bereitgestellt, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen des textilen Faserhalbzeugs, Einbringen mindestens eines Kennzeichnungsfadens in das textile Faserhalbzeug zur Erzeugung einer auf einer äußeren Oberfläche des Faserhalbzeugs angeordneten Kennzeichnungsstruktur. Außerdem wird ein textiles Faserhalbzeug für ein Faserverbundbauteil beschrieben, das eine entsprechende, auf einer äußeren Oberfläche des Faserhalbzeugs angeordnete Kennzeichnungsstruktur umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kennzeichnen eines textilen Faserhalbzeugs sowie ein entsprechend gekennzeichnetes textiles Faserhalbzeug.
Faserverstärkte Kunststoffe finden zunehmend auch im Fahrzeugbau Einsatz für Bauteile, die eine hohe Festigkeit und Steifigkeit erfordern. Sie umfassen üblicherweise Verstärkungsfasern aus Glasfasern oder Kohlefasern, die in eine thermoplastische oder duroplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind.
Hierzu werden in der Regel mehrere einzelne Faserlagen bzw. Faserhalbzeuge miteinander verbunden, um diese anschließend zu dem Faserverbundbauteil weiterzuverarbeiten. Die Faserhalbzeuge können beispielsweise in einem „trockenen”, also in einem noch nicht mit einer Matrix imprägnierten Zustand oder bereits mit einer Matrix vorimprägniert miteinander verbunden werden.
Dabei ist es möglich, dass einzelne Faserhalbzeuge als Verstärkungspatches lediglich lokal auf anderen Faserhalbzeugen angeordnet werden, um das spätere Faserverbundbauteil örtlich zu verstärkten. Besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften werden hierbei erzielt, wenn die Fasern der Verstärkungspatches in gestreckter Lage in Richtung des (späteren) Kraftflusses im Bauteil orientiert sind.
Um eine korrekte Anordnung und Orientierung der Faserhalbzeuge sicherzustellen sowie eine Nachvollziehbarkeit und Dokumentation der verwendeten Komponenten und durchgeführten Herstellungsschritte zu ermöglichen, ist es erforderlich, die einzelnen Faserhalbzeuge zu kennzeichnen. So können die einzelnen Faserhalbzeuge sicher identifiziert und zugeordnet werden. Üblicherweise werden hierzu Etiketten bzw. Labels auf die Faserhalbzeuge aufgeklebt.
Diese Labels finden sich im späteren Faserverbundbauteil wieder und können dadurch zu einer Schwächung der Materialeigenschaften führen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Schwächung des Faserverbundbauteils aufgrund einer Kennzeichnung zu verhindern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Kennzeichnen von textilen Faserhalbzeugen gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein textiles Faserhalbzeug gemäß dem Gegenstand des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Patentansprüchen.
Demnach wird ein Verfahren zum Kennzeichnen eines textilen Faserhalbzeugs mit den folgenden Schritten beschrieben:

– Bereitstellen des textilen Faserhalbzeugs, und
– Einbringen mindestens eines Kennzeichnungsfadens in das textile Faserhalbzeug zur Erzeugung einer auf einer äußeren Oberfläche des Faserhalbzeugs angeordneten Kennzeichnungsstruktur.

Dies bedeutet, dass das textile Faserhalbzeug mit einem oder mehreren Kennzeichnungsfäden versehen wird. Diese werden derart angeordnet, dass auf einer der äußeren Oberflächen des Faserhalbzeugs die Kennzeichnungsstruktur bereitgestellt wird. Aufgrund der Ausgestaltung als Faden und der Einarbeitung in das Faserhalbzeug kann die Kennzeichnungsstruktur in die Struktur des Faserverbundbauteils integriert werden und bilden somit einen Teil dieser Struktur. Diese stellt im Gegensatz zu separaten Etiketten oder Labels kein zusätzlich anhaftendes Element dar, welches das Bauteil schwächen könnte.
Beispielsweise kann der Schritt des Einbringens ein Einarbeiten des mindestens einen Kennzeichnungsfadens in eine Struktur des Faserhalbzeugs, insbesondere mittels Nähen, Sticken und/oder Tuften, umfassen. In diesen Fällen wird der Kennzeichnungsfaden mittels textiler Bearbeitungsverfahren in das Faserhalbzeug integriert. In diesen Fällen wird die Kennzeichnungsstruktur insbesondere von jenen Abschnitten des Kennzeichnungsfadens gebildet, die im Bereich der äußeren Oberfläche angeordnet sind.
Werden die Faserhalbzeuge im Rahmen ihrer Herstellung oder einer späteren Verarbeitung ohnehin einem Näh-, Stick- oder Tuftprozess zur Fixierung einzelner Faserstränge oder zur Befestigung von zusätzlichen Lagen bzw. örtlichen Verstärkungspatches unterzogen, so ist es sogar möglich, während dieser Prozesse zusätzlich den mindestens einen Kennzeichnungsfaden in das jeweilige Faserhalbzeug einzubringen, so dass auf ein zusätzliches Werkzeug und zusätzliche Arbeitsschritte verzichtet werden kann.
Vorzugsweise umfasst die Kennzeichnungsstruktur mindestens ein lesbares Zeichen, insbesondere ein Schriftzeichen, ein Symbol, einen Code und/oder eine Ziffer. „Lesbar” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Zeichen beispielsweise von einem Menschen oder einer Maschine lesbar, insbesondere auswertbar, ist. Als „Code” kann unter anderem ein sogenannter Strich- bzw. Barcode, QR-Code oder andere grafisch darstellbaren Codes zur Bereitstellung von Informationen verwendet werden.
Des Weiteren kann der mindestens eine Kennzeichnungsfaden Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Metallfasern, Kunststofffasern und/oder Naturfasern umfassen.
Beispielsweise unterscheidet sich der mindestens eine Kennzeichnungsfaden von dem textilen Faserhalbzeug hinsichtlich einer Farbe, Struktur, Materialeigenschaft und/oder Anordnung zur Auswertung der Kennzeichnungsstruktur. Es wird auf diese Weise die Lesbarkeit der Kennzeichnungsstruktur erleichtert, indem ein ausreichend starker Unterschied zwischen Kennzeichnungsfaden und Faserhalbzeug hinsichtlich der genannten Eigenschaften gewährleistet wird.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen umfasst das textile Faserhalbzeug Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern und/oder Naturfasern.
Außerdem kann das textile Faserhalbzeug ein Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege oder Geflecht umfassen. Vorzugsweise wird die Kennzeichnungsstruktur in einem „trockenen” Zustand des textilen Faserhalbzeugs eingebracht. Dies bedeutet, dass das Faserhalbzeug noch nicht mit einer Matrix imprägniert ist. Grundsätzlich ist jedoch auch ein Einbringen des Fadens in ein bereits imprägniertes Faserhalbzeug möglich.
Des Weiteren wird ein textiles Faserhalbzeug für ein Faserverbundbauteil bereitgestellt, wobei das Faserhalbzeug eine auf einer äußeren Oberfläche des Faserhalbzeugs angeordnete Kennzeichnungsstruktur umfasst.
Vorzugsweise ist das Faserhalbzeug mittels des beschriebenen Verfahrens gekennzeichnet.
Zusätzlich wird eine Verwendung mindestens eines Kennzeichnungsfadens zum Erzeugen einer auf einer äußeren Oberfläche eines textilen Faserhalbzeugs angeordneten Kennzeichnungsstruktur vorgeschlagen.
Das entsprechend gekennzeichnete Faserhalbzeug kann vorzugsweise zu einem Faserverbundbauteil verarbeitet werden. Dementsprechend wird ein Faserverbundbauteil mit mindestens einem textilen Faserhalbzeug bereitgestellt, wobei das textile Faserhalbzeug mit einer Matrix, insbesondere einer thermoplastischen oder einer duroplastischen Matrix, imprägniert und das textile Faserhalbzeug gemäß der Beschreibung ausgestaltet ist.
In jedem Fall kann die Kennzeichnungsstruktur derart auf der äußeren Oberfläche des Faserhalbzeugs angeordnet sein, dass die Kennzeichnungsstruktur auch nach einer Verarbeitung im späteren Faserverbundbauteil sichtbar ist. Dies ermöglicht eine entsprechende Kennzeichnung, wie beispielsweise einen Schriftzug, in dem Faserverbundbauteil vorzusehen. Die Kennzeichnung bleibt auch nach einer Imprägnierung und Aushärtung der Matrix erhalten und bleibt gegebenenfalls durch die Matrix hindurch nach außen sichtbar.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt in lediglich schematischer Darstellung ein erstes Faserhalbzeug 11. Dieses kann beispielsweise Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern und/oder Naturfasern umfassen, die in Form eines Gewebes, Gewirkes, Gestrickes, Geleges oder Geflechts verarbeitet sind. Auf einer äußeren Oberfläche (entspricht der Bildebene) des Faserhalbzeugs 11 ist eine erste Kennzeichnungsstruktur 13 angeordnet, die durch Einbringen mindestens eines Kennzeichnungsfadens (nicht separat dargestellt) in das textile Faserhalbzeug auf einer äußeren Oberfläche des Faserhalbzeugs erzeugt ist. Dies kann zum Beispiel durch Einarbeiten des mindestens einen Kennzeichnungsfadens in eine Struktur des Faserhalbzeugs, insbesondere mittels Nähen, Sticken und/oder Tuften, erfolgen.
Die erste Kennzeichnungsstruktur 13 umfasst mehrere lesbare Zeichen in Form von Schriftzeichen und Ziffern, die in das textile Faserhalbzeug bzw. dessen Struktur eingebracht, insbesondere eingenäht, gestickt oder getuftet sind. Ebenso kann die Kennzeichenstruktur 13 aber auch Symbole oder Codes umfassen (nicht dargestellt).
In der dargestellten Ausführungsform ist rein optional auf dem ersten Faserhalbzeug 11, welches eine erste Lage bildet, lokal ein zweites Faserhalbzeug 12, ein sogenannter Patch, zur lokalen Verstärkung vorgesehen. Beispielsweise können das erste Faserhalbzeug 11 mit quasiisotropem Lagenaufbau und der Patch 12 als unidirektionales Faserhalbzeug ausgestaltet sein. Vorteilhafte mechanische Eigenschaften werden erzielt, in dem die unidirektionalen Fasern in gestreckter Lage in Richtung eines späteren Kraftflusses in dem erzeugten Bauteil orientiert sind. Es bietet sich auf diese Weise die Möglichkeit weitere flächige Lagen mit quasiisotropem Lagenaufbau einzusparen und somit ein Bauteilgewicht bzw. einen Materialeinsatz zu reduzieren.
Um jedoch mögliche Verschiebungen des Patches 12 im Rahmen von Handhabungs- oder Verarbeitungsprozessen zu vermeiden, wird der Patch 12 durch Nähte 14 mit dem ersten Faserhalbzeug 11 verbunden und somit lagefixiert.
Selbstverständlich kann auch der Patch 12 zusätzlich oder alternativ zu dem ersten Faserhalbzeug 11 mit einer eigenen zweiten Kennzeichnungsstruktur 15 versehen sein. Diese ist vorzugsweise analog zu der ersten Kennzeichnungsstruktur 13 ausgeführt.

Claims

Verfahren zum Kennzeichnen eines textilen Faserhalbzeugs mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen des textilen Faserhalbzeugs, – Einbringen mindestens eines Kennzeichnungsfadens in das textile Faserhalbzeug zur Erzeugung einer auf einer äußeren Oberfläche des Faserhalbzeugs angeordneten Kennzeichnungsstruktur.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Einbringens ein Einarbeiten des mindestens einen Kennzeichnungsfadens in eine Struktur des Faserhalbzeugs, insbesondere mittels Nähen, Sticken und/oder Tuffen, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Kennzeichnungsstruktur mindestens ein lesbares Zeichen, insbesondere ein Schriftzeichen, ein Symbol, einen Code und/oder eine Ziffer, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mindestens eine Kennzeichnungsfaden Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Metallfasern, Kunststofffasern und/oder Naturfasern umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich der mindestens eine Kennzeichnungsfaden von dem textilen Faserhalbzeug hinsichtlich einer Farbe, Struktur, Materialeigenschaft und/oder Anordnung zur Auswertung der Kennzeichnungsstruktur unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das textile Faserhalbzeug Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern und/oder Naturfasern umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das textile Faserhalbzeug ein Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege oder Geflecht umfasst.
Textiles Faserhalbzeug für ein Faserverbundbauteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserhalbzeug eine auf einer äußeren Oberfläche des Faserhalbzeugs angeordnete Kennzeichnungsstruktur umfasst.
Textiles Faserhalbzeug, wobei das Faserhalbzeug mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gekennzeichnet ist.
Verwendung mindestens eines Kennzeichnungsfadens zum Erzeugen einer auf einer äußeren Oberfläche eines textilen Faserhalbzeugs angeordneten Kennzeichnungsstruktur.
Faserverbundbauteil mit mindestens einem textilen Faserhalbzeug, wobei das textile Faserhalbzeug mit einer Matrix, insbesondere einer thermoplastischen oder einer duroplastischen Matrix, imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Faserhalbzeug gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9 ausgestaltet ist.