DE102014223565A1

DE102014223565A1 - Process for producing a semi-finished fiber product and semifinished fiber product

Info

Publication number: DE102014223565A1
Application number: DE102014223565.0A
Authority: DE
Inventors: Katrin Krukowski; Markus Vallerius; Corin Gologan
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2016-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserhalbzeugs (10). Das Verfahren umfasst die Schritte: – Bereitstellen eines Fasertapes (1), umfassend ein Fasermaterial (2) und mindestens ein thermoplastisches Matrixmaterial (3), – Erwärmen des Fasertapes (1) auf eine Temperatur T1, – Anordnen des erwärmten Fasertapes (1) um einen Kern (4), – Entformen der Fasertapeanordnung (6) vom Kern (4), – Umformen der Fasertapeanordnung (6) unter Einwirkung einer Temperatur T2 und – Abkühlen der umgeformten Fasertapeanordnung (6).The invention relates to a method for producing a semi-finished fiber product (10). The method comprises the steps of: providing a fiber tape (1) comprising a fiber material (2) and at least one thermoplastic matrix material (3), heating the fiber tape (1) to a temperature T1, arranging the heated fiber tape (1) a core (4), - demolding the fiber tap assembly (6) from the core (4), - forming the fiber tap assembly (6) under the action of a temperature T2 and - cooling the reshaped fiber tap assembly (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines Faserhalbzeugs sowie ein Faserhalbzeug mit hoher Stabilität.The present invention relates to a simplified process for producing a semi-finished fiber product and a semi-finished fiber product with high stability.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Faserhalbzeugen bekannt. In DE 10 2010 031 639 A1 wird unter anderem ein Wickelverfahren beschrieben, in dem Verstärkungsfasern auf einen Positivkern aufgewickelt werden. Eine Wickelmaschine besteht dabei aus einer Drehvorrichtung für die Rotationsbewegung des Wickelkerns, einer Fadenführung, einem Harz-Tränkbad und einem Spulenständer für den Roving (Faserstrang). Als Harz zur Befüllung des Tränkbads werden i. d. R. Epoxidharze verwendet. Üblicherweise werden die gewickelten Rovings im Anschluss an den Wickelprozess in das Harz-Tränkbad getaucht, vom Positivkern abgelöst und geebnet. Nach Umformen und Aushärten des Harzes wird das fertige Faserhalbzeug er halten.From the prior art, different methods for producing semi-finished fiber products are known. In DE 10 2010 031 639 A1 Among other things, a winding method is described in which reinforcing fibers are wound onto a positive core. A winding machine consists of a rotating device for the rotational movement of the winding core, a thread guide, a resin impregnating bath and a coil stand for the roving (fiber strand). Epoxy resins are generally used as the resin for filling the impregnating bath. Usually, the wound rovings are immersed in the resin impregnating bath after the winding process, detached from the positive core and leveled. After forming and curing of the resin, the finished semi-finished fiber he will hold.

Nachteilig an derartigen Verfahren unter Verwendung von Epoxidharzen ist, dass die abgelegte, mit Epoxid getränkte Faseranordnung aufgrund der adhäsiven Eigenschaften des Werkstoffs Epoxid eine hohe Klebrigkeit aufweist, so dass die Faseranordnung zum Umformen tiefgefroren werden muss, um eine Verarbeitung zu gewährleisten. Dies verhindert einen automatisierten Ansatz und führt zu Lufteinschlüssen im Formteil, da enthaltene Wasser-Luftgemische beim Umformprozess nicht entweichen können.A disadvantage of such processes using epoxy resins is that the deposited epoxy-impregnated fiber arrangement has a high tack due to the adhesive properties of the material epoxy, so that the fiber arrangement must be deep-frozen for forming in order to ensure processing. This prevents an automated approach and leads to air pockets in the molded part, since contained water-air mixtures during the forming process can not escape.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein vereinfachtes und schnell umsetzbares Verfahren zur Herstellung von Faserhalbzeugen anzugeben, bei dem Defekte und Fehlstellen im Faserhalbzeug vermieden und stattdessen eine homogene Faserverteilung gefördert wird. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung ein stabiles und homogenes Faserhalbzeug bereitzustellen, das sich durch eine gute mechanische Stabilität auszeichnet.Based on this prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a simplified and quickly implementable method for the production of semi-finished fiber products, which avoids defects and defects in the semifinished fiber and instead a homogeneous fiber distribution is promoted. In addition, it is an object of the invention to provide a stable and homogeneous semifinished fiber, which is characterized by a good mechanical stability.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Faserhalbzeugs erfindungsgemäß durch die Verwendung und Verarbeitung von Fasertapes gelöst. Unter Fasertapes im Sinne der Erfindung wird ein bandförmiges Fasermaterial verstanden, das insbesondere Endlosfasern und mindestens ein thermoplastisches Matrixmaterial umfasst. Im Unterschied zu herkömmlich verwendeten Rovings (Faserbündeln), die matrixmaterialfrei sind, enthält das Fasertape bereits eine so große Menge an thermoplastischem Matrixmaterial, dass auf ein nachträgliches Zufügen von weiterem Matrixmaterial verzichtet werden kann. Das mit dem Fasertape eingebrachte Matrixmaterial liegt damit, die Fasern umgebend, in jeder Faserlage vor, wodurch eine homogene Verteilung sowohl der Fasern als auch des Matrixmaterials gefördert wird. Weder das Fasermaterial noch das thermoplastische Material, das für die Fasertapes verwendet wird, sind im Einzelnen beschränkt. So kann ein Fasermaterial oder ein thermoplastisches Matrixmaterial oder auch eine Kombination von mehreren oder unterschiedlichen Fasermaterialien und/oder mehreren unterschiedlichen thermoplastischen Matrixmaterialien Anwendung finden. Um ein Anordnen des Fasertapes um einen Kern unter Herstellung einer Fasertapeanordnung zu erleichtern, wird das Fasertape auf eine Temperatur T₁ erwärmt. Die Temperatur T₁ wird dabei so gewählt, dass das Fasertape eine ausreichende Biegefähigkeit erlangt, die eine Verarbeitung, und damit ein Anordnen um den bereitgestellten Kern ermöglicht. Hierbei zeigen sich weitere Vorteile der Verwendung von thermoplastischen Tapes: Bei Raumtemperatur sind sie nicht klebrig, können also sehr einfach gehandhabt werden und verschmutzen auch nicht durch Anhaftung von z. B. Staubpartikeln. Durch ein erfindungsgemäßes Erwärmen auf die Temperatur T₁ wird das thermoplastische Tape gezielt aktiviert, es wird mindestens teilweise adhäsiv. Dadurch wird während des Anordnens des Tapes um den Kern ein inniger Faserverbund geschaffen, da aneinander angrenzende und sich überlappende Fasertapes aneinander anhaften. So kann auch ein Abrutschen vom Kern verhindert und zudem auf einen Anheftpunkt zur Befestigung eines Faserendes am Kern, zur Verhinderung eines ungewollten sich Ablösens vom Kern, verzichtet werden. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Entformen der Fasertapeanordnung vom Kern und in einem sich daran anschließenden Schritt ein Umformen der Fasertapeanordnung unter Einwirkung einer Temperatur T₂. Die Temperatur T₂ wird dabei so gewählt, dass ein einfaches Umformen in die gewünschte Endform des Faserhalbzeugs unter Ausbildung eines homogenen Faser-Matrixmaterial-Verbundes, ohne Faserbruch ermöglicht wird. Die Temperatur T₂ ist dabei mindestens so hoch und vorzugsweise höher als die Temperatur T₁. Nach Abkühlen der umgeformten Fasertapeanordnung wird das fertige Faserhalbzeug erhalten. Durch die erfindungsgemäße Verwendung und Verarbeitung von thermoplastischen Fasertapes können Prozessschritte, wie z. B. ein Anbringen von Heftpunkten zur Befestigung des Fasermaterials am Kern und ein Infiltrieren mit Matrixmaterial eingespart werden. Die Handhabung und Umsetzung des Fasertapes wird durch gezielte thermische Aktivierung des thermoplastischen Matrixmaterials erleichtert. Es entsteht ein stabiler und homogener Faserverbund ohne Fehlstellen oder Lufteinschlüsse. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit die automatisierte Herstellung hochqualitativer Faserhalbzeuge in kurzen Prozesszeiten und mit minimiertem technischen Aufwand.The object is achieved in a method for producing a semifinished fiber product according to the invention by the use and processing of fiber tapes. For the purposes of the invention, fiber tapes are understood to mean a band-shaped fiber material, which in particular comprises endless fibers and at least one thermoplastic matrix material. In contrast to conventionally used rovings (fiber bundles), which are free of matrix material, the fiber tape already contains such a large amount of thermoplastic matrix material that it can be dispensed with a subsequent addition of further matrix material. The matrix material introduced with the fiber tape is thus present in each fiber layer surrounding the fibers, thereby promoting a homogeneous distribution of both the fibers and the matrix material. Neither the fiber material nor the thermoplastic material used for the fiber tapes are limited in detail. Thus, a fiber material or a thermoplastic matrix material or else a combination of several or different fiber materials and / or a plurality of different thermoplastic matrix materials can be used. To facilitate placing the fiber tape around a core to make a fiber tap assembly, the fiber tape is heated to a temperature T ₁ . The temperature T ₁ is chosen so that the fiber tape obtains a sufficient bending ability, which allows processing, and thus arranging around the provided core. Here are further advantages of using thermoplastic tapes: At room temperature, they are not sticky, so they can be handled very easily and do not pollute by adhesion of z. B. dust particles. By an inventive heating to the temperature T ₁ , the thermoplastic tape is selectively activated, it is at least partially adhesive. As a result, an intimate fiber composite is created during the placement of the tape around the core, as adjoining and overlapping fiber tapes adhere to one another. Thus, slippage from the core can be prevented and also a tacking point for attaching a fiber end to the core, to prevent unwanted detachment from the core, can be dispensed with. In a further step, a removal of the Fasertapeanordnung from the core and in a subsequent step, a reshaping of Fasertapeanordnung under the action of a temperature T ₂ . The temperature T ₂ is chosen so that a simple forming into the desired final shape of the semifinished fiber product to form a homogeneous fiber-matrix material composite, without fiber breakage is made possible. The temperature T ₂ is at least as high and preferably higher than the temperature T ₁ . After cooling the reshaped fiber tap assembly, the finished semifinished fiber product is obtained. The inventive use and processing of thermoplastic fiber tapes process steps, such. As an attachment of stapling points for attachment of the fiber material to the core and an infiltration with matrix material can be saved. The handling and implementation of the fiber tape is facilitated by targeted thermal activation of the thermoplastic matrix material. The result is a stable and homogeneous fiber composite without flaws or air pockets. The inventive method thus enables the automated production of high quality semifinished fiber products in short process times and with minimal technical effort.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung. The dependent claims contain advantageous developments and refinements of the invention.

Um die Verarbeitung des Fasertapes insbesondere während des Umformprozesses zu verbessern und eine Homogenität des Faserverbundmaterials zu fördern, enthält das Fasertape 50 bis 70 Gew.-% Fasermaterial und 30 bis 50 Gew.-% thermoplastisches Matrixmaterial, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Fasertapes.In order to improve the processing of the fiber tape, in particular during the forming process and to promote homogeneity of the fiber composite material, the fiber tape contains 50 to 70 wt .-% fiber material and 30 to 50 wt .-% thermoplastic matrix material, each based on the total weight of the fiber tape.

Weiter vorteilhaft im Sinne der Erhöhung der mechanischen Stabilität des herzustellenden Faserhalbzeugs weist das Fasertape eine Breite von 5 mm bis 500 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 300 mm, auf.Further advantageous in terms of increasing the mechanical stability of the semi-finished fiber to be produced, the fiber tape has a width of 5 mm to 500 mm, in particular between 10 mm and 300 mm.

Zur Vermeidung von Faserbruch insbesondere während des Anordnens des Fasertapes um den Kern, wird die Temperatur T₁ so eingestellt, dass sie einer Erweichungstemperatur des thermoplastischen Matrixmaterials entspricht. Unter der Erweichungstemperatur wird auch die Glasübergangstemperatur des Matrixmaterials verstanden.In order to avoid fiber breakage in particular during placement of the fiber tape around the core, the temperature T is set ₁ so that it corresponds to a softening temperature of the thermoplastic matrix material. The softening temperature is also understood to mean the glass transition temperature of the matrix material.

Wenngleich ein Ablegen des Fasertapes um den Kern ebenso möglich ist, so ist es doch im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften, und insbesondere auf die Steifigkeit und Stabilität des herzustellenden Faserhalbzeugs von Vorteil, wenn das Anordnen des Fasertapes um den Kern durch Umwickeln, Umflechten oder Umstricken des Kerns ausgeführt wird. Hierbei werden die einzelnen Tapelagen direkt ineinander verschlungen, was insbesondere die Zugfestigkeit des Halbzeugs verbessert. Hierbei kann das gleichzeitige Anordnen von mehreren Fasertapes von Vorteil sein.Although it is equally possible for the fiber tape to be deposited around the core, it is advantageous in terms of mechanical properties, and in particular the rigidity and stability of the semifinished fiber product to be produced, when arranging the fiber tape around the core by wrapping, braiding or knitting of the core is executed. In this case, the individual stack layers are intertwined directly into one another, which in particular improves the tensile strength of the semifinished product. In this case, the simultaneous arrangement of several fiber tapes can be advantageous.

Um während des Umformprozesses eine rissfreie Formbildung der Fasertapeanordnung zu fördern, wird als Temperatur T₂ vorzugsweise eine Schmelztemperatur des thermoplastischen Matrixmaterials gewählt.In order to promote a crack-free formation of the fiber tuft arrangement during the forming process, a melting temperature of the thermoplastic matrix material is preferably selected as the temperature T ₂ .

Zur Herstellung von flächigen Faserhalbzeugen ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Fasertapeanordnung zum Entformen der Fasertapeanordnung vom Kern in Längsrichtung des Kerns aufgeschnitten wird. Mit anderen Worten wird die Fasertapeanordnung quer zur Anordnungsrichtung aufgeschnitten. Aus dem geschlossenen Hohlprofil wird so nach dem Entformen ein flächiges Formteil erhalten.For the production of flat semi-finished fiber products is advantageously provided that the Fasertapeanordnung is cut to remove the Fasertapeanordnung from the core in the longitudinal direction of the core. In other words, the fiber tip assembly is cut transversely to the direction of arrangement. From the closed hollow profile so a flat molded part is obtained after demolding.

Hierbei ist es weiter vorteilhaft, dass die Fasertapeanordnung vor dem Umformen abgelegt, und insbesondere geebnet wird.In this case, it is further advantageous for the fiber-taping arrangement to be deposited before forming, and in particular to be leveled.

Die Lagerfähigkeit und Transportfähigkeit der rohen, also sich noch nicht in der Endform befindenden Fasertapeanordnung kann dadurch verbessert werden, dass die Fasertapeanordnung vor dem Umformen auf eine Temperatur unterhalb T₁, insbesondere auf Raumtemperatur, abgekühlt wird. Das thermoplastische Matrixmaterial verliert bei dieser Temperatur seine Klebrigkeit, was vorteilhaft für die Handhabung der Fasertapeanordnung ist.The shelf life and transportability of the raw, ie not yet in the final form located fiber tuft arrangement can be improved by the fact that the Fasertapeanordnung is cooled before forming to a temperature below T ₁ , in particular to room temperature. The thermoplastic matrix material loses its tackiness at this temperature, which is advantageous for handling the fiber napkin assembly.

Ohne hohen technischen Aufwand und unter Anwendung von Standardprozessen, wird das Umformen vorzugsweise unter Druck, insbesondere in einem Formpresswerkzeug, ausgeführt.Without high technical effort and using standard processes, the forming is preferably carried out under pressure, in particular in a compression molding tool.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein Faserhalbzeug beschrieben. Das Faserhalbzeug enthält miteinander verbundene Fasertapes. Wie vorstehend bereits für das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, umfassen die hierbei zur Anwendung kommenden Fasertapes ein Fasermaterial, und hierunter insbesondere Endlosfasern, und mindestens ein thermoplastisches Matrixmaterial. Das Faserhalbzeug ist gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt und umfasst demnach kein typischerweise verwendetes duroplastisches Harz, wie die gängigen Epoxidharze. Das Fasermaterial ist homogen mit thermoplastischem Matrixmaterial durchsetzt, was sich in einer hohen mechanischen Festigkeit und Steifigkeit des Faserhalbzeugs äußert.Also according to the invention, a semi-finished fiber product is described. The semifinished fiber product contains interconnected fiber tapes. As already described above for the method according to the invention, the fiber tapes used in this case comprise a fiber material, and hereof in particular continuous fibers, and at least one thermoplastic matrix material. The semifinished fiber product is produced according to the method described above and therefore does not comprise any typically used thermosetting resin, such as the common epoxy resins. The fiber material is homogeneously interspersed with thermoplastic matrix material, which manifests itself in a high mechanical strength and rigidity of the semifinished fiber product.

Das erfindungsgemäße Faserhalbzeug kann zur Herstellung von Faserverbundbauteilen verwendet werden.The semifinished fiber product according to the invention can be used for the production of fiber composite components.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:

1 eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines Fasertapes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und 1 a schematic view of a portion of a fiber tape according to an embodiment of the invention and

2 eine schematische Übersicht über ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 a schematic overview of a method according to an embodiment of the invention.

Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die hier interessierenden Aspekte des gemäß der Erfindung verwendeten Fasertapes sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Alle übrigen Elemente sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner beziffern gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.The present invention will be explained in detail with reference to an embodiment. In the figures, only the aspects of interest here of the fiber tape used according to the invention and the method according to the invention are shown. All other elements are omitted for clarity. Further, like reference numerals indicate like elements.

1 ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines beispielhaften Fasertapes 1, das in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommen kann. 1 FIG. 13 is a schematic view of a portion of an exemplary fiber tape. FIG 1 which can be used in the method according to the invention.

Das Fasertape 1 umfasst ein Fasermaterial 2 und ein thermoplastisches Matrixmaterial 3. Das Fasermaterial 2 ist in Form von drei Endlosfaserbündeln (Rovings) dargestellt, kann aber auch jegliche andere Form aufweisen. Das Fasermaterial 2 ist von thermoplastischem Matrixmaterial 3 umgeben und benetzt einerseits das Fasermaterial 2 und Hegt andererseits auch zwischen den Faserbündeln vor. Hierdurch ergibt sich eine mehr oder weniger flächige Anordnung des in thermoplastisches Matrixmaterial 3 eingebetteten Fasermaterials 2 mit homogener Verteilung des Fasermaterials 2 im Matrixmaterial 3.The fiber tape 1 comprises a fiber material 2 and a thermoplastic matrix material 3 , The fiber material 2 is shown in the form of three endless fiber bundles (rovings), but may also have any other shape. The fiber material 2 is of thermoplastic matrix material 3 surrounds and wets the fiber material on the one hand 2 and on the other hand, also exists between the fiber bundles. This results in a more or less planar arrangement of the thermoplastic matrix material 3 embedded fiber material 2 with homogeneous distribution of the fiber material 2 in the matrix material 3 ,

Als thermoplastisches Matrixmaterial 3 kommen alle handelsüblichen Thermoplaste und auch ihre Mischungen in Frage.As a thermoplastic matrix material 3 All commercially available thermoplastics and their mixtures in question.

Ebenfalls ist auch das Fasermaterial 2 im Einzelnen nicht beschränkt. Beispielhafte Ausgestaltungen umfassen Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Basaltfasern und andere. Auch können mehrere unterschiedliche Fasermaterialien 2 im Fasertape 1 vorliegen.Also is the fiber material 2 not limited in detail. Exemplary embodiments include glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, basalt fibers and others. Also, several different fiber materials can be used 2 in the fiber tape 1 available.

Vorzugsweise enthält das Fasertape 1 50 bis 70 Gew.-% Fasermaterial, vorzugsweise Endlosfasern, und 30 bis 50 Gew.-% thermoplastisches Matrixmaterial, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Fasertapes 1.Preferably, the fiber tape contains 1 50 to 70 wt .-% fiber material, preferably continuous fibers, and 30 to 50 wt .-% thermoplastic matrix material, each based on the total weight of the fiber tape 1 ,

Das Fasertape 1 hat vorzugsweise eine Breite B von 5 mm bis 500 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 300 mm. Die Breite B wird dabei orthogonal zur Verlaufsrichtung des Fasermaterials 2 bestimmt.The fiber tape 1 preferably has a width B of 5 mm to 500 mm, in particular between 10 mm and 300 mm. The width B is orthogonal to the direction of the fiber material 2 certainly.

2 gibt eine schematische Übersicht über ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Anwendung des in 1 dargestellten Fasertapes 1. 2 gives a schematic overview of a method according to an embodiment of the invention using the in 1 illustrated fiber tapes 1 ,

So wird zunächst das Fasertape 1 bereitgestellt, beispielsweise aufgerollt oder zusammengelegt. In einem ersten Verfahrensschritt A wird das Fasertape 1 auf eine Temperatur T₁ erwärmt. Dies kann beispielsweise mittels eines Heizfeldes 5 erfolgen, oder alternativ durch Einblasen von erwärmter Luft. Des Weiteren wird das Fasertape 1 um einen Kern 4 angeordnet, und, wie hier gezeigt, insbesondere gewickelt, nämlich in Kreuzanordnung, so dass zwei Fasertapeabschnitte 1a, 1b sich kreuzen. Hierzu sind beispielhaft zwei separate Fasertapes 1 vorgesehen, die z. B. durch Rotationsbewegung des Kerns 4 abgewickelt und auf dem Kern 4 in gewünschter Formation angeordnet werden. Mehrere Lagen des Fasertapes 1 können übereinander angeordnet werden. Je nach gewünschter Stärke der Fasertapeanordnung wird der Prozess entsprechend fortgeführt.So first is the fiber tape 1 provided, for example rolled up or collapsed. In a first method step A, the fiber tape 1 heated to a temperature T ₁ . This can be done, for example, by means of a heating field 5 take place, or alternatively by blowing heated air. Furthermore, the fiber tape 1 around a core 4 arranged, and, as shown here, in particular wound, namely in a cross arrangement, so that two Fasertapeabschnitte 1a . 1b cross. These are two separate fiber tapes, for example 1 provided, the z. B. by rotational movement of the core 4 unwound and on the core 4 be arranged in the desired formation. Several layers of fiber tape 1 can be stacked. Depending on the desired thickness of the Fasertapeanordnung the process is continued accordingly.

Dadurch, dass das Fasertape 1 auf eine Temperatur T₁ gebracht wurde, die vorteilhaft der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Matrixmaterials 3 entspricht, wird ein einfaches Anordnen des Fasertapes 1 um den Kern 4 ermöglicht und ein Faserbruch verhindert. Zudem haften die Fasertapelagen und auch die Tapeabschnitte 1a, 1b aufgrund der Erwärmung des Fasertapes 1 sehr gut aneinander. Es wird ein stabiler Faserverbund erhalten. Auf ein Vorsehen von Anheftpunkten zur Befestigung des Endes des Fasertapes 1 am Kern 4 kann verzichtet werden. Hierbei sei angemerkt, dass eine Erwärmung des Fasertapes 1 auch durch Wärmeübertragung vom Kern 4 auf das Fasertape 1 erzielt werden kann, beispielsweise durch einen beheizbaren Kern 4. Ferner kann auf das Aufbringen eines weiteren härtbaren Matrixmaterials verzichtet werden.By doing that the fiber tape 1 has been brought to a temperature T ₁ , which advantageously the softening temperature of the thermoplastic matrix material 3 is equivalent to simply arranging the fiber tape 1 around the core 4 allows and prevents fiber breakage. In addition, the fiber piles and also the tape sections adhere 1a . 1b due to the heating of the fiber tape 1 very good together. It is obtained a stable fiber composite. To provide attachment points for attaching the end of the fiber tape 1 at the core 4 can be dispensed with. It should be noted that a heating of the fiber tape 1 also by heat transfer from the core 4 on the fiber tape 1 can be achieved, for example by a heated core 4 , Furthermore, the application of a further curable matrix material can be dispensed with.

Nach Beendigung des Vorganges des Anordnens des Fasertapes 1 um den Kern 4 unter Herstellung einer Fasertapeanordnung 6 erfolgt in einem weiteren Schritt B ein Entformen der Fasertapeanordnung 6 vom Kern 4. Dadurch wird die entstandene Fasertapeanordnung 6 vom Kern 4 gelöst. Dies kann auf herkömmlichem Wege erfolgen, beispielsweise durch Auflösen des Kerns 4, bei Verwendung eines verlorenen Kerns, oder durch Volumenreduzierung des Kerns 4. Im hier gezeigten Schritt B ist das Entformen durch Aufschneiden der Fasertapeanordnung 6 in Längsrichtung L des Kerns 4 ausgeführt worden. Somit erhält man ein offenes Profil anstelle eines geschlossenen Profils.After completion of the process of arranging the fiber tape 1 around the core 4 producing a fiber nap arrangement 6 In a further step B, the fiber-tuft arrangement is removed from the mold 6 from the core 4 , As a result, the resulting fiber taffeta arrangement 6 from the core 4 solved. This can be done in a conventional way, for example by dissolving the core 4 , when using a lost core, or by volume reduction of the core 4 , In the step B shown here, the demolding by cutting the fiber tap assembly 6 in the longitudinal direction L of the core 4 have been carried out. Thus one obtains an open profile instead of a closed profile.

In einem sich anschließenden Schritt C erfolgt ein Umformen der Fasertapeanordnung 6. Dies kann in herkömmlichen Werkzeugen, beispielsweise in einem Formpresswerkzeug, erfolgen, dessen Innenkonturen den herzustellenden Außenkonturen des umgeformten Faserhalbzeugs entsprechen. Beispielhaft für den Umformprozess ist hier ein Werkzeug dargestellt, das eine untere Werkzeughälfte 7 und eine obere Werkzeughälfte 8 aufweist, die zwischen sich eine Kavität 9 bilden. In die Kavität 9 wird nun die Fasertapeanordnung 6 eingelegt. Die Fasertapeanordnung 6 kann hierzu vorteilhaft in einem vorhergehenden Schritt abgelegt werden. Unter Einwirkung einer Temperatur T₂ und durch Schließen der Werkzeughälften 7, 8 und ggf. durch Anwendung von Druck, wird die Fasertapeanordnung 6 in die finale Form umgeformt. Die Fasertapeanordnung 6 wird dabei durch die Einwirkung von Wärme mit einer Temperatur T₂ erweicht, was das Umformen ohne Bruch der Fasern erleichtert. Die Endform des so erhaltenen Faserhalbzeugs 10 wird durch Abkühlen der umgeformten Fasertapeanordnung 6 fixiert, so dass das entstandene Faserhalbzeug 10 in einem weiteren Schritt D aus den dann wieder geöffneten Werkzeughälften 7, 8 entformt werden kann.In a subsequent step C, the fiber-tap arrangement is reshaped 6 , This can be done in conventional tools, for example in a compression molding tool whose inner contours correspond to the outer contours of the formed semifinished fiber product to be produced. As an example of the forming process, a tool is shown here, which is a lower mold half 7 and an upper mold half 8th that has a cavity between them 9 form. In the cavity 9 now becomes the fiber taffeta arrangement 6 inserted. The fiber taffeta arrangement 6 can be stored advantageous in a previous step. Under the influence of a temperature T ₂ and by closing the mold halves 7 . 8th and optionally by applying pressure, the fiber tap assembly becomes 6 transformed into the final form. The fiber taffeta arrangement 6 is softened by the action of heat at a temperature T ₂ , which facilitates the forming without breaking the fibers. The final shape of the resulting semi-finished fiber product 10 is achieved by cooling the reshaped fiber napkin assembly 6 fixed so that the resulting semi-finished fiber 10 in a further step D from the then reopened tool halves 7 . 8th can be removed from the mold.

Im Faserhalbzeug 10 liegen in ein thermoplastisches Matrixmaterial eingebettet homogen verteilte Fasern vor, so dass das Faserhalbzeug eine hohe Stabilität, gute Steifigkeit und mechanische Resistenz aufweist.In semi-finished fiber 10 are embedded in a thermoplastic matrix material homogeneously distributed fibers, so that the semi-finished fiber a high stability, good stiffness and mechanical resistance.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Fasertapefiber Tape
1a1a: FasertapeanschnittFiber tape Bleed
1b1b: FasertapeabschnittFiber tape section
22: Fasermaterialfiber material
33: thermoplastisches Matrixmaterialthermoplastic matrix material
44: Kerncore
55: Heizfeldheating field
66: FasertapeanordnungFiber tape arrangement
77: untere Werkzeughälftelower mold half
88th: obere Werkzeughälfteupper mold half
99: Kavitätcavity
1010: FaserhalbzeugSemi-finished fiber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010031639 A1 [0002]

Claims

Process for producing a semi-finished fiber product ( 10 ), comprising the steps of: - providing a fiber tape ( 1 ) comprising a fibrous material ( 2 ), in particular continuous fibers, and at least one thermoplastic matrix material ( 3 ), - heating the fiber tape ( 1 ) to a temperature T ₁ , - arranging the heated fiber tape ( 1 ) around a core ( 4 ), - demolding the fiber taffeta arrangement ( 6 ) from the core ( 4 ), - reshaping the fiber taffeta arrangement ( 6 ) under the action of a temperature T ₂ and - cooling the reshaped fiber tap assembly ( 6 ).

Method according to claim 1, characterized in that the fiber tape ( 1 ) in each case based on the total weight of the fiber tape ( 1 ) 50 to 70% by weight fiber material ( 2 ) and 30 to 50% by weight of thermoplastic matrix material ( 3 ) contains.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber tape ( 1 ) has a width (B) of 5 mm to 500 mm, in particular between 10 mm and 300 mm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature T ₁ a softening temperature of the thermoplastic matrix material ( 3 ) corresponds.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the arranging of the fiber tape ( 1 ) around the core ( 4 ) by wrapping, braiding or knitting the core ( 4 ) is performed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature T _{2 of} a melting temperature of the thermoplastic matrix material ( 3 ) corresponds.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber taffeta arrangement ( 6 ) for demolding the fiber tap assembly ( 6 ) from the core ( 4 ) in the longitudinal direction (L) of the core ( 4 ) is cut open.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber taffeta arrangement ( 6 ) is deposited before forming.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber taffeta arrangement ( 6 ) is cooled to a temperature below T ₁ , in particular to room temperature, before forming.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the forming under pressure, in particular in a compression molding tool, is performed.

Semi-finished fiber containing interconnected fiber tapes ( 1 ), which is a fiber material ( 2 ), in particular continuous fibers, and at least one thermoplastic matrix material ( 3 ), wherein the semi-finished fiber product ( 10 ) is produced according to a method according to any one of the preceding claims.