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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines mit wenigstens einem Verstärkungsschott verstärkten geschlossenen Hohlprofils aus Faserverbundmaterial sowie ein entsprechend hergestelltes geschlossenes Hohlprofil aus einem Faserverbundmaterial.
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Es ist bekannt, dass insbesondere im Bereich von Kraftfahrzeugen Profilkörper eingesetzt werden, um mechanische Strukturaufgaben zu übernehmen. Insbesondere ist dies die Aufnahme und Weitergabe von mechanischen Lasten. Im Fahrzeugbereich wird hierfür üblicherweise profiliertes Metall verwendet, welches sowohl in Halbschalenbauweise, als auch in geschlossener Profilform einsetzbar ist. Die Metallbauteile weisen üblicherweise ein hohes Gewicht auf, weshalb inzwischen versucht wird, auch solche Strukturbauteile einer Karosserie eines Fahrzeugs aus Faserverbundmaterial zu fertigen. Um jedoch mit Faserverbundmaterial insbesondere in Teilabschnitten solcher Profilbauteile höhere mechanische Festigkeiten bzw. eine höhere mechanische Stabilität zu erreichen, sind häufig Einbauten in Form von sogenannten Verstärkungsschotts notwendig. Solche Verstärkungsschotts sind zum Beispiel innenliegende Rippen innerhalb solcher Hohlprofile, welche in definierter Weise eine mechanische Abstützung in diesem Bereich des Faserverbundmaterials zur Verfügung stellen.
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Um jedoch solche Verstärkungsschotts in ein Faserverbundmaterial eines Hohlprofils einzubringen, ist eine aufwendige Herstellweise notwendig. So müssen solche Hohlprofile aus zumindest zwei Schalen aufgebaut werden, welche in einem ersten Schritt separat voneinander hergestellt werden. Anschließend können die Verstärkungsschotts an die gewünschten Positionen innerhalb einer der beiden Schalen eingesetzt werden. In einem finalisierenden Schritt wird das Hohlprofil durch das Aufsetzen der zweiten Halbschale geschlossen und eine Verbindung zwischen diesen beiden Schalen erzielt. Neben den vielen unterschiedlichen Herstellungsschritten ist ein weiterer Grund für die hohe Komplexität solcher Herstellverfahren die notwendige Verbindung zwischen den beiden Halbschalen. Eine solche Verbindung ist nicht nur aufwendig herzustellen, sondern stellt darüber hinaus im Zweifelsfall eine Schwachstelle eines solchen geschlossenen Hohlprofils dar.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Herstellung von verstärkten geschlossenen Hohlprofilen aus Faserverbundmaterial zur Verfügung zu stellen.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein geschlossenes Hohlprofil mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen geschlossenen Hohlprofil und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren für die Herstellung eines mit wenigstens einem Verstärkungsschott verstärkten geschlossenen Hohlprofils aus Faserverbundmaterial vorgegeben. Ein solches Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- – Befestigen des wenigstens einen Verstärkungsschotts auf einem Kern,
- – Flechten von Fasern um den Kern und das wenigstens eine daran befestigte Verstärkungsschott,
- – Einbringen und Aushärten eines Matrixmaterials um die Fasern,
- – Entfernen des Kerns.
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Wie aus den voranstehenden Schritten erkannt werden kann, wird in einem einzigen Verfahrensschritt das Faserverbundbauteil als Hohlprofil in geschlossener Weise hergestellt. Mit anderen Worten kann ein Flechtprozess Fasern von unterschiedlichen radialen Seiten des Kerns diesem Kern zuführen und um Umlenkstellen für den Flechtprozess umlenken. Die einzelnen Fasern werden dementsprechend in definierter Weise umeinander- bzw. übereinandergelegt, und umgeben abschließend den Kern. Dabei kann der Kern in axialer Richtung bewegt werden, so dass er den Transport bzw. das Abziehen der Fasern ebenfalls unterstützt.
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Teil des erfindungsgemäßen Prozesses ist das Einbringen eines Matrixmaterials vorzugsweise in einer fließfähigen Form. Das Matrixmaterial wird anschließend ausgehärtet, um das Faserverbundmaterial, also die Kombination aus Fasern und um die Fasern herum ausgehärtetes Matrixmaterial, zur Verfügung zu stellen. Selbstverständlich kann das Matrixmaterial auch bereits gemeinsam mit den Fasern eingebracht werden, so dass zum Beispiel sogenannte Prepreg-Fasern, also vorimprägnierte Fasern, das Matrixmaterial bereits aufweisen können.
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Ein Verstärkungsschott ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine geometrische Konstruktion, welche zum Beispiel in plattenförmiger Struktur ausgebildet ist. Ein solches Verstärkungsschott bildet also in seiner Positionierung um den Kern und abschließend im geschlossenen Hohlprofil eine Verstärkungsrippe oder Verstärkungskante aus, um entsprechend Kraftübertragung und Krafteinwirkung für das geschlossene Hohlprofil zu verbessern. Solche Verstärkungsschotts können üblicherweise eine kurze axiale Erstreckung aufweisen und sind insbesondere vollumlaufend innerhalb des geschlossenen Hohlprofils ausgebildet. Es ist sogar bevorzugt, wenn sämtliche Verstärkungsschotts gleich oder im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. In radialer Richtung kann das jeweilige Verstärkungsschott entsprechend eine radiale Oberfläche aufweisen, welche in direktem Kontakt mit dem Faserverbundmaterial des geschlossenen Hohlprofils steht. Bereits hier ist zu erkennen, dass das jeweilige Verstärkungsschott aus jedem beliebigen Material hergestellt sein kann. So können beispielsweise Metallguss-Materialien genauso für die Verstärkungsschotts eingesetzt werden, wie klassische Metalle oder ebenfalls Faserverbundmaterialien. Auch der Einsatz von kostengünstigen und einfach herzustellenden Kunststoffen ist für die Verstärkungsschotts im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar.
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Das Verstärkungsschott wird an dem Kern vorzugsweise in reversibler Art und Weise befestigt. Der Kern kann dabei unterschiedlichste Formen und Ausbildungen aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei dem Kern um einen entfernbaren Kern. Dieser Kern kann dabei sowohl verloren, als auch wiederverwendbar ausgestaltet sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kern um eine aufblasbare Einheit, welche mit abgelassener Luft und damit kleiner geometrischer Erstreckung um bzw. durch die Verstärkungsschotts hindurchgefädelt werden kann. Wird anschließend Luft in den aufblasbaren Kern eingepumpt, so vergrößert sich dessen geometrische Erstreckung, insbesondere das Volumen auf seine finale geometrische Kernform. Auf diese Weise entsteht ein zumindest abschnittsweise formschlüssiges Befestigen des wenigstens einen Verstärkungsschotts auf dem Kern. Die geometrische radiale Korrelation zwischen Verstärkungsschott und Kern wird später noch näher erläutert. Die Verstärkungsschotts sind durch dieses formschlüssige Befestigen eindeutig hinsichtlich ihrer Relativposition zum Kern definiert. Werden zwei oder mehr Verstärkungsschotts am Kern befestigt, so ist auch die Relativposition dieser Verstärkungsschotts zueinander eindeutig definiert.
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Wird nun eine Kombination aus Verstärkungsschotts und Kernflechtprozess durchgeführt, so kann in bekannter Weise eine Flechtstruktur aus einzelnen Fasersträngen auf der Oberfläche des Kerns bzw. der Verstärkungsschotts erzielt werden. In ebenfalls bekannter Weise erfolgt das Einbringen und Aushärten des Matrixmaterials, so dass die Fasern in das aushärtende Matrixmaterial eingebunden werden. Abschließend wird der Kern in wiederverwendbarer oder in verlorener Weise entfernt. Am bereits beschriebenen Beispiel des aufblasbaren Kerns wird deutlich, dass zum Beispiel durch ein Ablassen der Luft aus dem aufblasbaren Kern dieser wieder ein geringeres Volumen und insbesondere eine geringere radiale Erstreckung erhält. Auf diese Weise kann der Kern einfach, schnell und kostengünstig aus dem Innenraum des Hohlprofils bzw. aus den Verstärkungsschotts herausgezogen werden. Durch dieses Entfernen des Kerns wird dementsprechend auch vorher bzw. durch das Entfernen die Befestigung zu dem wenigstens einen Verstärkungsschott aufgehoben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren kombiniert demnach die grundsätzliche Verwendung von Verstärkungsschotts mit einem geschlossenen Hohlprofil in der Fertigung. Dies führt zum einen dazu, dass deutlich weniger Verfahrensschritte in der Herstellung notwendig sind, und insbesondere eine Fixierung von zwei Halbschalen aneinander gänzlich vermieden werden kann. Neben der Reduktion des Aufwandes bzw. der Komplexität und der Kosten kann auf diese Weise eine erhöhte Festigkeit des geschlossenen Hohlprofils erzielt werden, da auf eine entsprechende Verbindungsnaht zwischen zwei Halbschalen verzichtet werden kann. Nicht zuletzt wird auf diese Weise unter den Kriterien einer Leichtbaukonstruktion eine hohe mechanische Stabilität für das geschlossene Hohlprofil zur Verfügung gestellt, da ebenfalls in kostengünstiger und einfacher Weise in beliebiger Art und Ausrichtung sowie Positionierung die Verstärkungsschotts eingebracht worden sind.
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Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das wenigstens eine Verstärkungsschott formschlüssig, insbesondere ausschließlich formschlüssig, auf dem Kern befestigt wird. Wie bereits erläutert worden ist, können verlorene oder wiederverwendbare Kerne eingesetzt werden. Am Beispiel des aufblasbaren Kerns ist bereits angezeigt worden, dass dieser zumindest abschnittsweise das Verstärkungsschott radial vollständig umgeben kann, so dass ausschließlich die radial außen liegende Oberfläche freibleibt, um entsprechend beim Flechtprozess und beim Aushärtprozess des Matrixmaterials mit dem entstehenden Faserverbundmaterial in Kontakt zu treten. Das formschlüssige Verbinden bzw. Befestigen bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass es in kostengünstiger und einfacher Weise reversibel ausgeführt ist, da der Formschluss zum Beispiel durch Ablassen der Luft aus einem aufblasbaren Kern einfach, schnell und kostengünstig wieder entfernbar ist bzw. auflösbar ist. Auch können andere verlorene Kerne, wie zum Beispiel Sandkerne oder Salzkerne, eingesetzt werden, wie sie aus anderen Gussverfahren bereits bekannt sind. Auch hier handelt es sich um ein formschlüssiges oder im Wesentlichen formschlüssiges Befestigen des Verstärkungsschotts an einem solchen verlorenen Kern. Dieser verlorene Kern wird abschließend für das Verfahren in finalisierender Weise mit Wasser ausgespült, so dass der Formschluss wieder aufgehoben wird.
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Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das wenigstens eine Verstärkungsschott einen Kerndurchlass in Form einer Kerndurchlassöffnung oder in Form eines Kerndurchlassabschnitts aufweist für das Befestigen des Verstärkungsschotts und das Entfernen des Kerns nach dem Aushärten des Matrixmaterials. Unter einem Kerndurchlass ist ein geometrischer Querschnitt zu verstehen, welcher als freier Querschnitt in axiale Richtung den Kern hindurchlassen kann. Dabei ist der freie Querschnitt des Kerndurchlasses angepasst an den Kern in seiner einzubringenden Form, also am Beispiel eines aufblasbaren Kerns an seiner mit Luft abgelassenen definierten Form. Kerne sind dementsprechend insbesondere als flexible oder elastische Kerne bzw. schichtaufbauende oder schichtabbauende Kerne ausgebildet, um entsprechend unterschiedliche geometrische Formen einnehmen zu können. Die Kerndurchlassöffnung ist ein Sonderfall des Kerndurchlasses, welche einen vollumfänglich geschlossenen Rand aufweist. Die Kerndurchlassöffnung ist dementsprechend insbesondere eingesetzt bei Verstärkungsschotts, welche vollumlaufend von innen eine Kontaktierung des Faserverbundmaterials durchführen sollen. Sind nur Teilabschnitte des Umfangs des Faserverbundmaterials des Hohlprofils zu verstärken, so können die nicht zu verstärkenden Abschnitte hinsichtlich eines Materials des Verstärkungsschotts ausgespart werden, so dass dort Kerndurchlassabschnitte entstehen, durch welche ebenfalls wieder der Kern beim Einbringen bzw. beim Befestigen hindurchgeführt werden kann. Die Kerndurchlässe, unabhängig von ihrer tatsächlichen Ausgestaltungsform, dienen neben dem Einbringen selbstverständlich auch dem Entfernen des Kerns nach dem Aushärten, wobei der Kern ebenfalls für das Entfernen wieder in seine Form mit geringer geometrischer Erstreckung zurückgebracht wird. Je flexibler die Volumenvariationsmöglichkeit bzw. die Erstreckungsvariationsmöglichkeit des Kerns ausgestaltet ist, umso kleiner können auch die freien Querschnitte der Kerndurchlässe ausgebildet werden.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren als Kern wenigstens eine der folgenden Ausführungsformen verwendet wird:
- – Aufblasbarer Kern
- – Sandkern
- – Salzkern
- – Styroporkern
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Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Selbstverständlich können auch andere Materialien, insbesondere Kunststoffe oder Kunststoffschäume, vorgesehen werden. Neben der technischen Umsetzung, wie sie hinsichtlich eines aufblasbaren Kerns bereits erläutert worden ist, kann eine Kernherstellung als Sandkern oder Salzkern, also mit einer temporären Verbindung einzelner Körner bzw. Partikel ebenfalls einen Kern zur Verfügung stellen. Beim Aufbauen dieser Partikelkerne wird ebenfalls eine formschlüssige Verbindung bzw. Befestigung für die Verstärkungsschotts gewährleistet. Für das Entfernen solcher Kerne kann ein Ausspülen, insbesondere mit Wasser, erfolgen, um diese temporäre Verbindung zwischen den einzelnen Partikeln wieder aufzuheben. Auch ist es denkbar, dass Kunststoffkerne bzw. Styroporkerne oder Schaumkerne eingesetzt werden, deren Ausbringen durch ein Abbrennen bzw. Ausbrennen des Materials des Kerns erfolgt. Dabei werden insbesondere Materialien eingesetzt, welche einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisen, um eine Beschädigung des Faserverbundmaterials während eines solchen Entfernens möglichst mit hoher Wahrscheinlichkeit zu vermeiden.
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Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das wenigstens eine Verstärkungsschott in einer Position am Kern befestigt ist, in welcher die radiale Erstreckung des wenigstens einen Verstärkungsschotts der radialen Erstreckung des Kerns entspricht oder im Wesentlichen entspricht. Darunter ist im Prinzip ein radial bündiges Anordnen des Verstärkungsschotts mit dem Kern zu verstehen. Dies führt dazu, dass die radial nach außen zeigende Oberfläche des Verstärkungsschotts in einen berührenden Kontakt mit den von außen anliegenden Fasern bzw. dem außen anliegenden Matrixmaterial führt. Eine entsprechend axiale Fixierung des Verstärkungsschotts an dem Faserverbundmaterial erfolgt hier durch Adhäsion, Kohäsion und/oder durch Stoffschluss. Insbesondere kann dementsprechend ein Material für diese äußere Oberfläche oder auch das gesamte Verstärkungsschott gewählt werden, welche für den Einbringprozess und/oder den Aushärtprozess des Matrixmaterials angeschmolzen wird, um einen solchen Stoffschluss zu erzielen.
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Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das wenigstens eine Verstärkungsschott in einer Position am Kern befestigt wird, in welcher die radiale Erstreckung des wenigstens einen Verstärkungsschotts größer ist als die radiale Erstreckung des Kerns. Mit anderen Worten ragt hier der Kern radial weiter nach außen, als dies beim Kern der Fall ist. Diese Ausführungsform kann selbstverständlich mit Verstärkungsschotten der vorangehenden Ausführungsform in einem Kern kombiniert werden. Vorzugsweise ist für jedes Verstärkungsschott vollumfänglich die gleiche radiale Korrelation mit dem Kern gegeben. Ein Überstand in radialer Richtung erlaubt ein Einbinden in das Matrixmaterial bzw. in das Faserverbundmaterial. Dies führt zur zusätzlichen Möglichkeit einer Fixierung des Verstärkungsschotts durch einen Formschluss. Gleichzeitig wird eine Erhöhung der Kontaktfläche gegeben, um auch die Kohäsionskräfte bzw. Adhäsionskräfte stärker ausbilden zu können.
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Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren beim Einbringen und Aushärten des Matrixmaterials zumindest eine der folgenden Verbindungen zum wenigstens einen Verstärkungsschott ausgebildet wird.
- – Stoffschluss
- – Formschluss
- – Kohäsion
- – Adhäsion
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Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Der Stoffschluss ist dabei ausschließlich durchführbar, wenn ein entsprechend aufschmelzbares Material für das Verstärkungsschott eingesetzt wird. Selbstverständlich können die einzelnen Verbindungsformen auch miteinander kombiniert werden, um einen noch besseren Sitz und eine noch bessere Fixierung des Verstärkungsschotts am Faserverbundmaterial zur Verfügung stellen zu können.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Vielzahl von Verstärkungsschotts an zwei oder mehr Kernen befestigt wird und anschließend das Flechten der Fasern, insbesondere kontinuierlich oder im Wesentlichen kontinuierlich, um die zwei oder mehr Kerne hintereinander folgend durchgeführt wird. Dabei wird jedes Verstärkungsschott jeweils nur an einem einzigen Kern befestigt. Es können somit Halbzeuge zur Verfügung gestellt werden, welche jeweils einen Kern und zwei oder mehr daran befestigte Verstärkungsschotts aufweisen.
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Diese Halbzeuge sind vorzugsweise alle identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet. Hinsichtlich der Kerne kann nun eine schubweise Fertigung erfolgen, so dass immer ein derart ausgebildetes Halbzeug dem Flechtprozess zugeführt wird, während die Fasern bzw. die einzelnen Faserstränge im Flechtprozess kontinuierlich oder im Wesentlichen kontinuierlich zugeführt werden. Die einzelnen Halbzeuge können dabei als Standardbauteile eingesetzt werden, um unterschiedlich lange Profillängen des geschlossenen Hohlprofils herstellen zu können. Im Prinzip wird auf diese Weise ein Stranggussprofil dargestellt, welches als Faserverbundmaterial im Flechtprozess gleichzeitig und trotz der kontinuierlichen Herstellweise Verstärkungsschotts aufweisen kann. Selbstverständlich kann auf diese Weise auch eine Variation der Kerne zwischen einzelnen Kernen durchgeführt werden, so dass ein solches Hohlprofil mit unterschiedlichen Querschnitten in seiner axialen Erstreckung ausgebildet sein kann. Grundsätzlich kann ein erfindungsgemäßes Verfahren für jede Form von Querschnitten eingesetzt werden, so dass hinsichtlich des Verstärkungsschotts und hinsichtlich des Querschnitts des Faserverbundmaterials eine runde, eckige, quadratische, oder jede andere geometrische Form denkbar ist.
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Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das wenigstens eine Verstärkungsschott eine radial nach außen gerichtete Außenfläche aufweist mit einer erhöhten Oberfläche. Eine solche erhöhte Oberfläche kann zum Beispiel durch eine entsprechende Oberflächenstruktur oder sogar einen erhöhten Rauigkeitsgrad zur Verfügung gestellt werden. Auch Makrostrukturen in Form von umlaufenden Nuten sind im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar, um die Adhäsion bzw. die Kohäsion zu verstärken oder einen verbesserten Formschluss zur Verfügung zu stellen.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein geschlossenes Hohlprofil aus einem Faserverbundmaterial, ausgebildet durch ein erfindungsgemäßes Verfahren. Dementsprechend bringt ein erfindungsgemäßes geschlossenes Hohlprofil die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
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1 ein erster Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 ein weiterer Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 ein weiterer Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 ein weiterer Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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5 ein weiterer Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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6 ein finaler Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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7 eine Ausführungsform eines Verstärkungsschotts,
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8 eine weitere Ausführungsform eines Verstärkungsschotts,
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9 eine weitere Ausführungsform eines Verstärkungsschotts,
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10 eine Möglichkeit der Korrelation zwischen Verstärkungsschott und Faserverbundmaterial und
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11 eine weitere Möglichkeit der Korrelation zwischen Verstärkungsschott und Faserverbundmaterial.
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Die 1 bis 6 zeigen detailliert die einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens. So wird gemäß 1 ein aufblasbarer Kern 30 in seiner volumenreduzierten und damit der luftentleerten Form durch Kerndurchlässe 22 in Form von Kerndurchlassöffnungen 22a durchgefädelt. Beispielhaft ist hier in 1 ein Kern 30 mit zwei Verstärkungsschotts 20 dargestellt. Anschließend kann der Kern 30 seine finale und maximale Volumenerstreckung erhalten, indem er als aufblasbarer Kern 30 aufgeblasen wird. Diese finale Form ist in 2 dargestellt. Diese Form gemäß 2 kann auch in aufbauender Weise, zum Beispiel durch Rapid-Prototyping-Verfahren schichtweise aufbauend durch Sand- oder Salzkerne oder andere Materialien erzeugt werden. Wie der 2 zu entnehmen ist, handelt es sich hier um eine formschlüssige Befestigung hinsichtlich der definierten Positionierung der Verstärkungsschotts 20 relativ zueinander und relativ zum Kern 30. Dieses Halbzeug, wie es die 2 zeigt, wird nun in einen Flechtprozess eingebracht.
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3 zeigt schematisch die Durchführung des Flechtprozesses, bei welcher seitlich bzw. radial versetzt Umlenkrollen einzelne Faserstränge umlenken, um die Fasern 110 an den Kern 30 und die daran befestigten Verstärkungsschotts 20 anzulegen. Dabei können unterschiedlichste Flechtmuster erzeugt werden.
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4 zeigt die Situation nach dem Abschluss des Flechtprozesses und zu einem Zeitpunkt, zu welchem bereits Matrixmaterial 120 eingebracht und ausgehärtet worden ist. Die Kombination aus Fasern 110 und die Fasern 110 umgebendes ausgehärtetes Matrixmaterial 120 hat nun das Faserverbundmaterial 100 erzeugt, in Form eines geschlossenen Hohlprofils 10. Innerhalb dieses geschlossenen Hohlprofils 10 sind immer noch der Kern 30 und die Verstärkungsschotts 20 angeordnet.
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Abschließend wird nun gemäß 5 der Kern 30 wieder entleert und in seine volumenreduzierte Form zurückgeführt, so dass er durch die gleichen Kerndurchlässe 22, durch welche er eingeführt worden ist, auch wieder entfernt werden kann. Handelt es sich bei dem Kern 30 um einen verlorenen Kern in Form von Salz oder Sand, kann ein Ausspülen, zum Beispiel mit Wasser, durchgeführt werden. Abschließend liegt nun ein geschlossenes Hohlprofil 10 aus Faserverbundmaterial 100 vor, wie es die 6 zeigt. Die Verstärkungsschotts 20 sind innerhalb des Faserverbundmaterials 100 angeordnet und zum Beispiel durch Formschluss, Stoffschluss, Kohäsion und/oder Adhäsion in der gezeigten Position fixiert.
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Die 7 und 8 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen von Kerndurchlässen 22. So ist im Verstärkungsschott 20 nach der 7 der Kerndurchlass 22 als Kerndurchlassöffnung 22a ausgebildet. Hier handelt es sich also um ein vollumlaufend ausgebildetes Verstärkungsschott 20. Ist nur in Teilabschnitten umfänglich gesehen eine Verstärkung notwendig, so kann der Kerndurchlass 22 als Kerndurchlassabschnitt 22b in Form einer Ausklinkung oder eines Kreissegments zur Verfügung gestellt werden, wie dies die 8 zeigt.
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9 zeigt eine Möglichkeit, um die Fixierung des jeweiligen Verstärkungsschotts 20 am oder im Faserverbundmaterial 100 weiter zu verbessern. An der radial nach außen gerichteten Außenfläche 24 ist hier eine erhöhte Oberfläche in Form einer umfänglich umlaufenden Radialnut vorgesehen. Dies kann zur Erhöhung von Kohäsionskräften, Adhäsionskräften, aber auch hinsichtlich einer verbesserten Formschlussfunktion eingesetzt werden.
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10 zeigt eine Lösung, welche entsteht, wenn die Verstärkungsschotts 20 radial über den Kern 30 hinausragen. Beim Erzeugen des Faserverbundmaterials 100 taucht dementsprechend das jeweilige Verstärkungsschott 20 in das Matrixmaterial 120 ein, so dass der dargestellte Formschluss erzielt wird. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass ein Verstärkungsschott 20 gemäß der 11 radial mit dem Kern 30 abschließt, so dass ausschließlich ein berührender Kontakt zum Faserverbundmaterial 100 erzeugt wird. Die fixierenden Kräfte sind hier insbesondere auf eine Kohäsionskraft und/oder eine Adhäsionskraft fokussiert. Bei beiden Varianten der 10 und 11 kann jedoch auch bei entsprechender Materialwahl ein Anschmelzen des Verstärkungsschotts 20 erfolgen, so dass auch ein Stoffschluss erzielbar ist.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hohlprofil
- 20
- Verstärkungsschott
- 22
- Kerndurchlass
- 22a
- Kerndurchlassöffnung
- 22b
- Kerndurchlassabschnitts
- 24
- Außenfläche
- 30
- Kern
- 100
- Faserverbundmaterial
- 110
- Faser
- 120
- Matrixmaterial
