DE102015010905A1

DE102015010905A1 - Process for producing at least one breakthrough in a fiber-matrix composite

Info

Publication number: DE102015010905A1
Application number: DE102015010905.7A
Authority: DE
Inventors: Harald Buchal; Michael Fütterer; Christian Heßling; Eckhard Reese; Lena Wenger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-02-23

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Durchbruchs (5) in einem Faser-Matrix-Verbund (1) vorgeschlagen, wobei während eines Umformschrittes (11) mittels eines Umformwerkzeuges (13) der Faser-Matrix-Verbund (1) umgeformt wird und während eines Nachbearbeitungsschrittes (16) mittels eines Dorns (15) der zumindest eine Durchbruch (5) aufgeweitet wird, wobei in dem Faser-Matrix-Verbund (1) vor dem Umformschritt (11), während eines Vorbearbeitungsschrittes (7) der zumindest eine Durchbruch (5) vorausgebildet wird, wobei der zumindest eine Durchbruch vor dem Aufweiten geringere Maße aufweist als nach dem Aufweiten.It is proposed a method for producing at least one opening (5) in a fiber-matrix composite (1), wherein during a forming step (11) by means of a forming tool (13) of the fiber-matrix composite (1) is formed and during a post-processing step (16) by means of a mandrel (15) is widened the at least one opening (5), wherein in the fiber-matrix composite (1) before the forming step (11) during a Vorbearbeitungsschrittes (7) of at least one breakthrough ( 5), wherein the at least one breakthrough before widening has smaller dimensions than after widening.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Durchbruchs in einem Faser-Matrix-Verbund.The invention relates to a method for producing at least one breakthrough in a fiber-matrix composite.

Nicht nur in der Automobilindustrie steigt zunehmend die Verwendung von Faser-Matrix-Verbunden, da durch den Einsatz derartiger Bauteile Gewicht gespart und die Herstellungskosten gesenkt werden können. Dabei ist es zweckmäßig derartige Faser-Matrix-Verbunde mit Durchbrüchen auszustatten, über welche die Faser-Matrix-Verbunde beispielsweise mittels Schrauben an anderen Bauteilen befestigt werden können. Durchbrüche in Faser-Matrix-Verbunden sind jedoch nicht unproblematisch, da durch die Unterbrechung des Faser-Matrix-Materials die Stabilität des Faser-Matrix-Verbundes, insbesondere in den Bereichen des Durchbruchs, geschwächt wird. Demzufolge ist bei der Ausbildung der Durchbrüche darauf zu achten, dass das Belastbarkeitsprofil des Faser-Matrix-Verbundes nicht in ungewünschter Weise verschlechtert wird.Not only in the automotive industry is increasing the use of fiber-matrix composites, since the use of such components can save weight and reduce manufacturing costs. It is expedient to equip such fiber-matrix composites with breakthroughs, over which the fiber-matrix composites can be attached, for example by means of screws to other components. Breakthroughs in fiber-matrix composites are not without problems, since the interruption of the fiber-matrix material, the stability of the fiber-matrix composite, especially in the areas of the breakthrough is weakened. Accordingly, care should be taken in the formation of the breakthroughs that the resilience profile of the fiber-matrix composite is not undesirably deteriorated.

Zur Ausbildung von derartigen Durchbrüchen ist es möglich, mittels eines Dorns in dem Faser-Matrix-Verbund, beispielsweise während des Umformprozesses, einen Durchbruch auszubilden. Jedoch häuft sich das durch den Dorn verschobene Material im Bereich des Durchbruchs an und dies sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Dieses angehäufte Material muss gegebenenfalls nach der Ausbildung des Durchbruchs entfernt werden, sodass eine aufwendige Nachbearbeitung des Faser-Matrix-Verbundes notwendig wird.To form such breakthroughs, it is possible to form a breakthrough by means of a mandrel in the fiber-matrix composite, for example during the forming process. However, the material displaced by the mandrel accumulates in the region of the aperture, both in the radial and in the axial direction. This accumulated material may need to be removed after the formation of the breakthrough, so that a complex post-processing of the fiber-matrix composite is necessary.

Es ist aber auch möglich, die Durchbrüche vor der Umformung aus dem Faser-Matrix-Verbund in einem Vorbearbeitungsschritt auszuschneiden. Eine Vorbearbeitung wird beispielsweise bei als Organoblechen ausgebildeten Faser-Matrix-Verbunden zur Vorbereitung des Faser-Matrix-Verbundes für die Umformung durchgeführt, so dass das Ausschneiden der Durchbrüche an dieser Stelle durchgeführt werden kann. Jedoch ist ein vor der Umformung durchgeführtes Ausbilden der Durchbrüche aufgrund des nachfolgenden Umformschrittes nachteilig, da durch das Umformen hohe Lage-, Form- und Maßabweichungen in dem fertigen Faser-Matrix-Verbund ausgebildet werden können. Diese Abweichungen können zwar in einem nachfolgenden Spritzgussprozess ausgeglichen werden, jedoch kann dies wiederum zu größeren Materialmengen an Spritzgussmaterial im Bereich des Durchbruchs führen. Dies kann das gewünschte Belastbarkeitsprofil des Faser-Matrix-Verbundes, insbesondere im Bereich der Durchbrüche, nachteilig beeinflussen.However, it is also possible to cut out the breakthroughs before forming from the fiber-matrix composite in a pre-processing step. A pre-processing is carried out, for example, in fiber-matrix composites designed as organic sheets for preparing the fiber-matrix composite for forming, so that the cut-out of the perforations can be carried out at this point. However, pre-forming the apertures due to the subsequent reshaping step is disadvantageous since reshaping can result in high position, shape and dimensional deviations in the finished fiber-matrix composite. Although these deviations can be compensated in a subsequent injection molding process, this in turn can lead to larger amounts of material injection molding material in the area of the breakthrough. This can adversely affect the desired load-bearing profile of the fiber-matrix composite, in particular in the area of the apertures.

Es ist auch denkbar, dass ein Durchbruch durch Ausschneiden nach dem Umformen in den Faser-Matrix-Verbund ausgebildet werden kann. Dazu wird in einer Schneidanlage nach dem Umformen und Abkühlen des Faser-Matrix-Verbundes der Durchbruch beispielsweise durch Laserschneiden ausgebildet. Dadurch wird aber wiederum nachteilig der Faser-Matrix-Verbund im Bereich des Durchbruchs geschwächt, und zudem ist ein derartiges nachträgliches Ausschneiden von Durchbrüchen verfahrenstechnisch aufwendig. Zudem leidet das Verfahren durch das Abkühlen und Wiedererwärmen des Faser-Matrix-Verbundes unter einem erheblichen Energieaufwand, und die Taktzeit, in der ein Bauteil produziert werden kann, ist nachteilig erhöht.It is also conceivable that a breakthrough can be formed by cutting after the forming in the fiber-matrix composite. For this purpose, the breakthrough is formed, for example by laser cutting in a cutting system after forming and cooling of the fiber-matrix composite. As a result, however, the fiber-matrix composite is disadvantageously weakened in the region of the breakthrough, and, moreover, such subsequent cutting out of openings is technically complicated. In addition, the process suffers from the cooling and reheating of the fiber-matrix composite under a considerable expenditure of energy, and the cycle time in which a component can be produced is disadvantageously increased.

Zumindest ein Teil der vorgenannten Nachteile können durch ein Verfahren gemäß der DE 10 2011 054 168 A1 vermieden werden. Das bei diesem Verfahren eingesetzte Werkzeug weist einen Dorn auf, mit dem ein Durchbruch in einem Faser-Matrix-Verbund während des Umformprozesses ausgebildet werden kann. Dazu wird der Faser-Matrix-Verbund in das Umformwerkzeug eingelegt, wobei während des Umformens mittels des in Schließrichtung des Umformwerkzeuges verschiebbaren Dorns der Durchbruch in dem Faser-Matrix-Verbund ausgebildet wird. Damit das durch den Dorn verdrängte Material ausweichen kann, weist das Formwerkzeug im Bereich des Durchbruchs Profilierungen auf, in die das verdrängte Material während des Aufweitens aufgenommen werden kann. Durch das beschriebene Verfahren können jedoch nicht sämtliche zuvor beschriebenen Nachteile überwunden werden, da in jedem Fall das durch den Dorn verdrängte Material an dem Faser-Matrix-Verbund verbleibt und gegebenenfalls nachbearbeitet werden muss.At least a part of the aforementioned disadvantages can be achieved by a method according to DE 10 2011 054 168 A1 be avoided. The tool used in this method has a mandrel, with which a breakthrough in a fiber-matrix composite during the forming process can be formed. For this purpose, the fiber-matrix composite is inserted into the forming tool, wherein during the forming by means of the displaceable in the closing direction of the forming mandrel of the breakthrough is formed in the fiber-matrix composite. In order for the material displaced by the mandrel to yield, the forming tool has profilings in the region of the opening into which the displaced material can be received during expansion. However, not all the disadvantages described above can be overcome by the described method, since in each case the material displaced by the mandrel remains on the fiber-matrix composite and may need to be reworked.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Durchbruchs in einem Faser-Matrix-Verbund zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention is therefore based on the object to provide a method for producing at least one breakthrough in a fiber-matrix composite, said disadvantages do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by providing a method with the steps of claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Durchbruchs in einem Faser-Matrix-Verbund geschaffen wird, wobei während eines Umformschrittes mittels eines Umformwerkzeuges der Faser-Matrix-Verbund umgeformt wird, und wobei während eines Nachbearbeitungsschrittes mittels eines Dorns der zumindest eine Durchbruch aufgeweitet wird, wobei in dem Faser-Matrix-Verbund vor dem Umformschritt während eines Vorbearbeitungsschrittes der zumindest eine Durchbruch vorausgebildet wird, wobei der zumindest eine Durchbruch vor dem Aufweiten geringere Maße aufweist als nach dem Aufweiten.The object is achieved in particular by providing a method for producing at least one breakthrough in a fiber-matrix composite, wherein during a forming step by means of a forming tool, the fiber-matrix composite is transformed, and wherein during a post-processing step by means of a mandrel of at least a breakthrough is widened, wherein in the fiber-matrix composite prior to the forming step during a Vorbearbeitungsschritt the at least one breakthrough is preformed, wherein the at least one breakthrough before widening has smaller dimensions than after widening.

Vorteilhaft kann durch eine Ausbildung eines Durchbruchs während eines Vorbearbeitungsschrittes in dem Faser-Matrix-Verbund das Material, das durch den Dorn während des Aufweitens verdrängt wird, verringert werden. Somit ist das zu verdrängende Material vorteilhaft reduziert und es kann auf eine Nachbearbeitung verzichtet werden oder die Nachbearbeitung kann zumindest mit geringerem Aufwand durchgeführt werden. Dadurch kann die Prozesssicherheit und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gesteigert werden. Zudem kann der Faser-Matrix-Verbund, beispielsweise ausgebildet als Organoblech, vor dem Umformen mit einer größeren Toleranz vorbearbeitet werden, da in dem Vorbearbeitungsschritt und/oder in dem Umformschritt auftretende Positions-, Form- und Maßabweichungen durch das Dornen ausgeglichen werden können. Dabei ist es zweckmäßig, den Durchbruch in den Faser-Matrix-Verbund während des Vorbearbeitungsschrittes möglichst groß auszubilden, damit der Materialüberschuss beziehungsweise die Menge an Material, die durch den Dorn verdrängt werden muss, so gering wie möglich ist. Advantageously, by forming a breakthrough during a pre-processing step in the fiber-matrix composite, the material displaced by the mandrel during expansion can be reduced. Thus, the material to be displaced is advantageously reduced and it can be dispensed with a post-processing or post-processing can be carried out at least with less effort. As a result, the process reliability and cost-effectiveness of the process can be increased. In addition, the fiber-matrix composite, for example formed as an organic sheet, can be pre-machined before forming with a greater tolerance, since position, shape and dimensional deviations occurring in the pre-processing step and / or in the forming step can be compensated by the thorns. It is expedient to form the breakthrough in the fiber-matrix composite as large as possible during the Vorbearbeitungsschritt so that the excess material or the amount of material that must be displaced by the mandrel is as low as possible.

Im Rahmen des Verfahrens ist insbesondere ein verlustfreies Aufweiten des Durchbruchs ohne Entstehung eines Abfallbutzens möglich.In the context of the method in particular a loss-free expansion of the breakthrough is possible without the creation of a Abfallbutzens.

Ein Faser-Matrix-Verbund besteht im Wesentlichen aus zumindest einem 2-/3-dimensionalen Fasergebilde, das in eine Matrix eingebettet ist. Dabei wird das 2-/3-dimensionale Fasergebilde von der Matrix umgeben, die durch Adhäsiv- oder Kohäsivkräfte an das 2-/3-dimensionale Fasergebilde gebunden ist. Als Materialien für Fasergebilde können Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern, PBO-Fasern, Polyethylenfasern, Naturfasern, Basaltfasern, Quarzfasern, Aluminiumoxidfasern, Siliziumcarbidfasern oder Mischformen zum Einsatz kommen. Als Matrixmaterialien können Duroplaste, Thermoplaste, Elastomere, sowie Füllstoffe, gesättigte oder ungesättigte Polyesterharze, Epoxidharze, Vinylesterharze oder Mischformen zum Einsatz kommen.A fiber-matrix composite essentially consists of at least one 2/3-dimensional fiber structure embedded in a matrix. In this case, the 2- / 3-dimensional fiber structure is surrounded by the matrix, which is bound by adhesives or cohesive forces to the 2- / 3-dimensional fiber structure. As materials for fibrous structures, glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, PBO fibers, polyethylene fibers, natural fibers, basalt fibers, quartz fibers, alumina fibers, silicon carbide fibers or mixed forms can be used. Duroplastics, thermoplastics, elastomers and fillers, saturated or unsaturated polyester resins, epoxy resins, vinyl ester resins or mixed forms can be used as matrix materials.

Von dem Begriff 2-dimensionales Fasergebilde sind Gewebe, Gestricke, Gewirke, Vliesstoffe, unidirektional abgelegte Faserschichten, Multiaxial-Gelege, Matten, Maschenwaren, Abstandsgewebe, Geflechtschläuche, Stickereien, Nähzeuge, Abreißgewebe oder Mischfomen umfasst. Von dem Begriff 3-dimensionales Fasergebilde sind auch mehrere aufeinander geschichtete 2-dimensionale Fasergebilde umfasst. Dabei können die 2-dimensionalen Fasergebilde unterschiedlich ausgebildet sein. So ist es denkbar, dass beispielsweise eine unidirektionale Faserschicht von einem Vliesstoff als nächster Schicht gefolgt wird, während ein Gewebe das 3-dimensionale Fasergebilde abschließen kann. Es können aber auch ausschließlich unidirektionale 2-dimensionale Fasergebilde zum Aufbau eines 3-dimensionalen Fasergebildes verwendet werden. Dabei können die unidirektionalen 2-dimensionalen Fasergebilde hinsichtlich ihrer Richtung gleich orientiert oder verschieden orientiert sein. In letzterem Fall liegt ein Multiaxial-Gelege vor.The term 2-dimensional fiber structure includes woven, knitted, knitted, nonwoven, unidirectionally laid fiber layers, multiaxial fabrics, mats, knits, spacer fabrics, braided sleeving, embroidery, sewing fabrics, tear-off fabrics or blends. The term 3-dimensional fiber structure also encompasses several layered 2-dimensional fiber structures. The 2-dimensional fiber structures can be designed differently. For example, it is conceivable that a unidirectional fiber layer may be followed by a nonwoven fabric as the next layer, while a fabric may terminate the 3-dimensional fiber structure. However, it is also possible to use exclusively unidirectional 2-dimensional fiber structures for constructing a 3-dimensional fiber structure. In this case, the unidirectional 2-dimensional fiber structures can be the same orientation or differently oriented with respect to their direction. In the latter case, there is a multiaxial clutch.

Ein Faser-Matrix-Verbund ist ebenfalls mit einem Faser-Matrix-Halbzeug begrifflich gleichzusetzen, wobei in diesem Fall unter einem Faser-Matrix-Verbund ein 2-/3-dimensionales Fasergebilde zu verstehen ist, dass als Preform, Vorform, Vorformling, Prepreg oder Mischform für einen Faser-Kunststoff-Verbund fungiert. Auch Organobleche sind demzufolge Faser-Matrix-Halbzeuge. Aus einem Fasergebilde oder mehreren Fasergebilden wird durch Injektion der Matrix bzw. des Matrixmaterials in das Fasergebilde und durch nachfolgendes Verpressen der Faser-Matrix-Verbund hergestellt. Dabei kann das Faser-Matrix-Halbzeug Kunststoffe aufweisen, die als Binder, Bindemittel, Imprägnierungsmittel, Haftvermittler oder Mischformen wirken. Mittels beispielsweise dieser Kunststoffe kann das Faser-Matrix-Halbzeug in Form gehalten werden, so dass ein Verschieben der Fasergebilde zueinander beispielsweise bei Transport weitestgehend vermieden werden kann. Es ist auch denkbar, dass das Faser-Matrix-Halbzeug als Faser-Halbzeug ohne nennenswerten Anteil an Matrixmaterial ausgebildet ist.A fiber-matrix composite is also to be equated conceptually with a fiber-matrix semifinished product, in which case a fiber-matrix composite is understood to mean a 2/3-dimensional fiber structure that can be used as preform, preform, preform, prepreg or mixed form for a fiber-plastic composite. Organic sheets are accordingly fiber-matrix semi-finished products. From a fiber structure or a plurality of fiber structures is produced by injection of the matrix or the matrix material into the fiber structure and by subsequent compression of the fiber-matrix composite. In this case, the fiber-matrix semifinished product may comprise plastics which act as binders, binders, impregnating agents, adhesion promoters or mixed forms. By means of, for example, these plastics, the fiber-matrix semifinished product can be kept in shape, so that displacement of the fiber structure relative to one another, for example during transport, can be largely avoided. It is also conceivable that the fiber-matrix semifinished product is formed as a fiber semifinished product without a significant proportion of matrix material.

Unter einem Durchbruch versteht man ein Loch, eine Öffnung oder dergleichen, über den der Faser-Matrix-Verbund an anderen Bauteilen befestigt werden kann, oder durch den andere Bauteile, wie beispielsweise Leitungen, hindurchgeführt werden können.By a breakthrough one understands a hole, an opening or the like, over which the fiber-matrix composite can be attached to other components, or through which other components, such as lines, can be passed.

Unter einem Dorn ist eine längliche Vorrichtung zu verstehen, mittels der der Faser-Matrix-Verbund durchstochen werden kann oder der in den Durchbruch eingeführt werden kann, um denselben aufzuweiten.By a mandrel is meant an elongate device by means of which the fiber-matrix composite can be pierced or which can be inserted into the opening in order to widen it.

Dass der Durchbruch vor dem Aufweiten geringere Maße aufweist als nach dem Aufweiten, kann in der Art und Weise verstanden werden, dass der Durchbruch vor dem Aufweiten derartige Maße aufweist, dass der Durchbruch vor dem Aufweiten gedanklich in dem Durchbruch nach dem Aufweiten angeordnet sein könnte, da der Durchbruch durch das Aufweiten vergrößert wird. Demzufolge kann dies nur die Maße in zwei Dimensionen senkrecht zur axialen Richtung des Dorns betreffen oder sogar die dreidimensionalen Maße einschließlich des Maßes in axialer Richtung.That the breakthrough prior to expansion may be smaller than that after flaring may be understood to mean that the breakthrough prior to expansion has dimensions such that the breakthrough prior to expansion could be thought to be in the breakthrough after expansion; because the breakthrough is increased by the expansion. As a result, this may only concern the dimensions in two dimensions perpendicular to the axial direction of the mandrel, or even the three-dimensional dimensions including the dimension in the axial direction.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher – nach oder während dem Nachbearbeitungsschritt – während eines Spritzgießschrittes der Faser-Matrix-Verbund zumindest abschnittsweise mit Material umspritzt wird.An embodiment of the method is preferred in which-after or during the post-processing step-the fiber-matrix composite is at least partially encapsulated with material during an injection molding step.

Bei der Verwendung von thermoplast-basierten Faser-Matrix-Verbunden, wie beispielsweise Organoblechen, ist es vorteilhaft, die fertig beschnittenen und umgeformten Faser-Matrix-Verbund-Schnittkanten zu umspritzen. Dabei ist zu beachten, dass der Faser-Matrix-Verbund vor dem Spritzgießschritt möglichst genau in der Soll-Geometrie liegt, da dadurch die Funktionsfläche und die Kraftübertragung verbessert werden können. Mittels des Umspritzens kann vorteilhaft der Faser-Matrix-Verbund gegen Korrosion, insbesondere Glaskorrosion, geschützt werden, und zudem können die mechanischen Kennwerte verbessert werden. Des Weiteren können die Faser-Matrix-Verbunde vor dem Umformen mit einer großen Umformtoleranz hergestellt werden, und sogar nach dem Umformen können verbleibende Toleranzen mit Spritzgussmaterial ausgeglichen werden. Dabei kann durch das Ausbilden des Durchbruchs während eines Vorbearbeitungsschrittes, beispielsweise durch Ausschneiden, und durch das Nachbearbeiten mittels nachfolgender Aufweitung erreicht werden, dass sich bei dem fertig ausgebildeten Faser-Matrix-Verbund die gewünschte Menge an Spritzgussmaterial im Bereich des Durchbruchs angelagert wird, da die Maßtoleranzen vor dem Spritzgießschritt vorteilhaft verringert sind. Zudem wird eine unregelmäßige Verteilung von Spritzgussmaterial im Bereich des Durchbruchs verringert beziehungsweise verhindert, sodass auch die gewünschten mechanischen Belastbarkeitsprofile im Bereich des Durchbruchs erreicht werden können. Somit kann ein günstiges Belastbarkeitsprofil auch in radialer Richtung des Durchbruchs sichergestellt werden. When using thermoplastic-based fiber-matrix composites, such as organo sheets, it is advantageous to overmold the finished trimmed and reshaped fiber-matrix composite cut edges. It should be noted that the fiber-matrix composite is as accurate as possible in the target geometry before the injection molding step, as this can improve the functional area and the power transmission. By means of extrusion coating, the fiber-matrix composite can advantageously be protected against corrosion, in particular glass corrosion, and, moreover, the mechanical characteristics can be improved. Furthermore, the fiber-matrix composites can be made prior to forming with a large forming tolerance, and even after forming, remaining tolerances can be balanced with injection molding material. It can be achieved by the formation of the breakthrough during a Vorbearbeitungsschrittes, for example by cutting, and by the post-processing by subsequent expansion that the desired amount of injection molding material is deposited in the region of the breakthrough in the finished fiber-matrix composite, as the Dimensional tolerances are advantageously reduced before the injection molding. In addition, an irregular distribution of injection molding material in the region of the opening is reduced or prevented, so that the desired mechanical load profiles in the area of the breakthrough can be achieved. Thus, a favorable load-bearing profile can also be ensured in the radial direction of the opening.

Beim Umspritzen können in vorteilhafter Weise auch Halter, Konsolen, Anbindungsbereiche und/oder Verstärkungsrippen an dem Faser-Matrix-Verbund ausgebildet werden.During encapsulation, holders, consoles, connecting regions and / or reinforcing ribs can also be formed on the fiber-matrix composite in an advantageous manner.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher der zumindest eine Durchbruch während des Vorbearbeitungsschrittes durch Stanzen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden oder dergleichen ausgebildet wird. Vorteilhaft kann durch derartige Verfahren der Faser-Matrix-Verbund vor dem Umformen in einem Verarbeitungsschritt vorbearbeitet werden, sodass mit einem Werkzeug auch die Ausbildung des Durchbruchs zusammen mit anderen Bearbeitungsschritten ausgeführt werden kann.An embodiment of the method is preferred in which the at least one aperture is formed during the pre-processing step by punching, cutting, water jet cutting, laser cutting or the like. Advantageously, by such methods, the fiber-matrix composite can be preprocessed prior to forming in a processing step, so that with a tool, the formation of the breakthrough can be performed together with other processing steps.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher die Aufweitung des Faser-Matrix-Verbundes in einem Umformwerkzeug oder in einem Spritzgusswerkzeug vorgenommen wird.An embodiment of the method is preferred in which the widening of the fiber-matrix composite is carried out in a forming tool or in an injection molding tool.

Wird die Aufweitung des Faser-Matrix-Verbundes in einem Umformwerkzeug vorgenommen, so kann vorteilhaft während des Umformprozesses auch die Aufweitung des Faser-Matrix-Verbundes vorgenommen werden, sodass nach dem Umformen auch der Durchbruch hinsichtlich seiner Form, Lage und Maßgenauigkeit in der gewünschten Art und Weise ausgebildet ist. Das Umformen und der Nachbearbeitungsschritt erfolgen also bevorzugt gleichzeitig.If the widening of the fiber-matrix composite is carried out in a forming tool, the expansion of the fiber-matrix composite can advantageously be carried out during the forming process, so that after the forming also the breakthrough in terms of its shape, position and dimensional accuracy in the desired manner and manner is formed. The reshaping and the post-processing step are thus preferably carried out simultaneously.

Wird die nach dem Umformen erfolgende Nachbearbeitung während eines Spritzgießschrittes vorgenommen, so kann dieser Spritzgießschritt in dem Umformwerkzeug oder in einem Spritzgusswerkzeug vorgenommen werden. Wird dabei der Spritzgießschritt in dem Umformwerkzeug vorgenommen, so kann vorteilhaft das Verfahren kostengünstig ausgestaltet werden. Zudem ist die Herstellungsdauer vorteilhaft verringert, da in einem einzigen Werkzeug, nämlich dem Umformwerkzeug, der Faser-Matrix-Verbund fertig ausgebildet werden kann.If the reworking carried out after the forming is carried out during an injection molding step, then this injection molding step can be carried out in the forming tool or in an injection molding tool. If the injection molding step is carried out in the forming tool, then advantageously the method can be configured inexpensively. In addition, the production time is advantageously reduced because in a single tool, namely the forming tool, the fiber-matrix composite can be finished finished.

Es ist aber auch denkbar, dass nach dem Umformwerkzeug ein Spritzgusswerkzeug zum Einsatz kommt, indem das Faser-Matrix-Verbund mittels eines Spritzgießschrittes endbearbeitet wird. Kommt ein derartiges Spritzgusswerkzeug zum Einsatz, so ist es vorteilhaft auch denkbar, dass die Aufweitung des Faser-Matrix-Verbundes mittels eines Dorns in dem Spritzgusswerkzeug vorgenommen wird, wobei bevorzugt mittels des Dorns das Spritzgussmaterial geformt beziehungsweise positioniert wird.However, it is also conceivable that after the forming tool an injection molding tool is used by the fiber-matrix composite is finished by means of an injection molding step. If such an injection molding tool is used, it is advantageously also conceivable for the expansion of the fiber-matrix composite to be effected by means of a mandrel in the injection molding tool, wherein the injection molding material is preferably shaped or positioned by means of the mandrel.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher die Stellung des Dorns zu einer Werkzeugschließebene unter einem vorbestimmten Winkel > 0° angeordnet ist. Vorteilhaft können durch eine derartige Stellung des Dorns zur Werkzeugschließebene auch Durchbrüche ausgebildet werden, die nicht in Richtung der Werkzeugschließebene angeordnet sind, sondern in beliebigen anderen Richtungen, sodass beispielsweise auch senkrecht zur Werkzeugschließebene liegende Durchbrüche ausgebildet werden können.An embodiment of the method is preferred in which the position of the mandrel is arranged to a tool closing plane at a predetermined angle> 0 °. Advantageously, through such a position of the mandrel to the tool closing plane also breakthroughs can be formed, which are not arranged in the direction of the tool closing plane, but in any other directions, so that, for example, lying perpendicular to the Werkzeugschließebene breakthroughs can be formed.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher der Dorn beheizt wird. Vorteilhaft kann dadurch der Dorn auf eine Temperatur gebracht werden, welche die Aufweitung des Durchbruchs erleichtert, auch beispielsweise wenn der Faser-Matrix-Verbund nicht oder nur gering aufgeheizt ist.An embodiment of the method is preferred in which the mandrel is heated. Advantageously, thereby the mandrel can be brought to a temperature which facilitates the expansion of the opening, even if the fiber-matrix composite is not or only slightly heated.

Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass das Umformwerkzeug beheiz wird. Der Bereich des Durchbruchs kann dann in einfacher Weise im erwärmten Zustand des Matrixmaterials bearbeitet werden, wobei insbesondere das Matrixmaterial verdrängt werden kann.Alternatively or additionally, it is preferably provided that the forming tool is heated. The region of the breakthrough can then be processed in a simple manner in the heated state of the matrix material, wherein in particular the matrix material can be displaced.

Das Aufweiten kann bevorzugt in nur einem Prozeß und/oder in einer Wärme mit den weiteren Verfahrensschritten, insbesondere dem Umformen und/oder Spritzgießen, durchgeführt werden, so dass eine One-Shot-Technologie mit nur einmaligem Erwärmen des Faser-Matrix-Verbunds geschaffen wird. Ein mehrfaches Erwärmen und Abkühlen des Faser-Matrix-Verbundes kann so vermieden werden. The expansion can be carried out preferably in only one process and / or in a heat with the further process steps, in particular the forming and / or injection molding, so that a one-shot technology is created with only one heating of the fiber-matrix composite , A multiple heating and cooling of the fiber-matrix composite can be avoided.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher ein in dem Umformwerkzeug verschiebbarer Dorn verwendet wird. Dadurch kann im Gegensatz zu einer starren Ausbildung des Dorns am Umformwerkzeug der Faser-Matrix-Verbund in dem Umformwerkzeug zuerst positioniert und fixiert werden, wobei nachfolgend mittels des Dorns die Aufweitung des Durchbruchs durchgeführt werden kann, ohne dass durch die Aufweitung des Durchbruchs der Faser-Matrix-Verbund unerwünscht in seiner Position im Formwerkzeug verschoben wird.An embodiment of the method is preferred in which a mandrel displaceable in the forming tool is used. As a result, in contrast to a rigid formation of the mandrel on the forming tool, the fiber-matrix composite can first be positioned and fixed in the forming tool, whereby subsequently the expansion of the breakthrough can be carried out by means of the mandrel, without the penetration of the fiber material being widened. Matrix composite undesirable moved in position in the mold.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher ein mit einer in Umfangsrichtung des Dorns verlaufenden Zahnkontur versehener Dorn verwendet wird. Aufgrund der in Umfangsrichtung verlaufenden Zahnkontur kann der Kontakt bzw. die Kontaktfläche des Dorns mit dem Material des Faser-Matrix-Verbundes verringert werden, sodass das Einführen des Dorns in den Faser-Matrix-Verbund erleichtert ist. Dabei kann durch eine derartige Zahnkontur eine runde Ausbildung des Durchbruchs erreicht werden, sowie auch eine von der runden Form abweichende Ausbildung. Mittels der Außenzähne des Dorn wird dabei der Faser-Matrix-Verbund auch in den Bereichen der Zahnlücken nahe an die Sollkontur des Durchbruchs geformt.An embodiment of the method is preferred in which a mandrel provided with a tooth contour extending in the circumferential direction of the mandrel is used. Due to the circumferentially extending tooth contour of the contact or the contact surface of the mandrel can be reduced with the material of the fiber-matrix composite, so that the insertion of the mandrel is facilitated in the fiber-matrix composite. It can be achieved by such a tooth contour a round formation of the opening, as well as a deviating from the round shape training. By means of the outer teeth of the mandrel while the fiber-matrix composite is formed in the areas of the tooth gaps close to the desired contour of the opening.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher ein konischer Dorn verwendet wird. Vorteilhaft kann der Dorn durch die konische Ausbildung einfacher in den Durchbruch eingeführt werden, und aufgrund der konischen Ausbildung kann das zu verdrängende Material einfacher radial verdrängt werden, sodass nur eine geringe Anhäufung des Materials im Bereich des Durchbruchs auftritt und demzufolge die Nachbearbeitung verringert oder vermieden werden kann.An embodiment of the method in which a conical mandrel is used is preferred. Advantageously, the mandrel can be introduced through the conical design easier in the opening, and due to the conical design, the material to be displaced can be displaced radially easier, so that only a small accumulation of the material occurs in the region of the aperture and consequently the post-processing can be reduced or avoided can.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher ein Profilstempel verwendet wird, mit dem eine Profilierung des Durchbruchs vor der Aufweitung, während der Aufweitung oder nach der Aufweitung vorgenommen werden kann. Vorteilhaft kann durch einen derartigen Profilstempel, der auf der Seite des Dorns im Bereich des jeweiligen Werkzeuges angeordnet ist, eine Profilierung des Durchbruchs hergestellt werden. Einhergehend mit der gewünschten Formgebung des Durchbruchs kann für den Faser-Matrix-Verbund eine gewünschte Funktionalität hergestellt werden. So kann beispielsweise der Durchbruch mittels des Profilstempels zumindest teilweise angesenkt, insbesondere konisch ausgebildet, werden, sodass zur Befestigung des Faser-Matrix-Verbundes Senkkopfschrauben verwendet werden können, die nach der Befestigung des Faser-Matrix-Verbundes in dem jeweiligen Durchbruch mit der Oberfläche des Faser-Matrix-Verbundes abschließend angeordnet sind.An embodiment of the method is preferred in which a profile punch is used, with which a profiling of the opening can be made before the expansion, during the expansion or after the expansion. Advantageously, a profiling of the opening can be produced by such a profile punch, which is arranged on the side of the mandrel in the region of the respective tool. Along with the desired shape of the aperture, a desired functionality can be made for the fiber-matrix composite. Thus, for example, the breakthrough by means of the profile stamp at least partially countersunk, in particular conical, so that can be used to attach the fiber-matrix composite countersunk screws, which after attachment of the fiber-matrix composite in the respective breakthrough with the surface of the Fiber matrix composite are arranged terminal.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher der Profilstempel integral mit dem Dorn ausgebildet ist. Vorteilhaft kann durch eine integrale Ausbildung des Profilstempels mit dem Dorn das Profil während der Aufweitung des Durchbruchs in einem Schritt hergestellt werden.An embodiment of the method is preferred in which the profile punch is formed integrally with the mandrel. Advantageously, by an integral design of the profile punch with the mandrel the profile can be produced during the expansion of the opening in one step.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher der Dorn in einer Stempelbohrung des Profilstempels verschiebbar angeordnet ist. Bei einer derartigen Ausführungsform kann vorteilhaft das Profil des Durchbruchs mittels des Profilstempels hergestellt werden, wobei nach Ausbildung des Profils mittels des Dorns der Durchbruch aufgeweitet werden kann. Eine derartige zweiphasige Ausbildung ermöglicht vorteilhaft eine bessere Steuerung der Verdrängung des Materials bei der Ausbildung der Profilierung und der Aufweitung.An embodiment of the method is preferred in which the mandrel is displaceably arranged in a punch bore of the profile punch. In such an embodiment, advantageously the profile of the opening can be produced by means of the profile punch, wherein after the formation of the profile by means of the mandrel of the breakthrough can be widened. Such a two-phase design advantageously allows better control of the displacement of the material in the formation of the profiling and the expansion.

Bevorzugt wird der Profilstempel erwärmt oder beheizt. Dies erleichtert die Bearbeitung des Faser-Matrix-Verbundes mit dem Profilstempel.Preferably, the profile stamp is heated or heated. This facilitates the processing of the fiber-matrix composite with the profile stamp.

Vorzugsweise ist der Profilstempel als Prägestempel ausgebildet.Preferably, the profile stamp is formed as an embossing stamp.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher eine Dornmatrize zur Abstützung des Faser-Matrix-Verbundes vorgesehen ist, mittels welcher der Faser-Matrix-Verbund zumindest in axialer Richtung des Dorns während der Aufweitung in Position gehalten werden kann. Vorteilhaft kann durch eine derartige Dornmatrize das Ausweichen des Materials des Faser-Matrix-Verbundes in axialer Richtung während der Aufweitung verringert oder verhindert werden, sodass der Durchbruch nicht nur in radialer Richtung, sondern auch in axialer Richtung in gewünschter Art und Weise form- und lage- und maßgenau hergestellt werden kann. Dadurch lassen sich auch in axialer Richtung des Dorns dementsprechende Form-, Lage- und Maßgenauigkeiten des Durchbruchs sicherstellen.An embodiment of the method is preferred in which a mandrel is provided for supporting the fiber-matrix composite, by means of which the fiber-matrix composite can be held in position at least in the axial direction of the mandrel during the expansion. Advantageously, the deflection of the material of the fiber-matrix composite in the axial direction during the expansion can be reduced or prevented by such a mandrel die, so that the breakthrough not only in the radial direction, but also in the axial direction in the desired manner form and position - And can be made accurately. As a result, it is also possible to ensure corresponding shape, position and dimensional accuracies of the opening in the axial direction of the mandrel.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher die Dornmatrize eine Zahnkontur aufweist. Vorteilhaft kann in diesem Fall ein Dorn verwendet werden, der ebenfalls eine Zahnkontur aufweist, die in Wirkverbindung mit der Zahnkontur der Dornmatrize treten kann, wobei sie insbesondere komplementär zu dieser ausgebildet sein kann, sodass während der Aufweitung der Dorn in die Dornmatrize eingeführt werden kann, wobei während der Aufweitung die Dornmatrize verhindert, dass sich das Material des Faser-Matrix-Verbundes in axialer Richtung verschiebt.An embodiment of the method is preferred in which the mandrel has a tooth contour. Advantageously, a mandrel can be used in this case, which also has a tooth contour, which can come into operative connection with the tooth contour of the mandrel, wherein they are in particular complementary to this formed can be introduced so that during the expansion of the mandrel in the mandrel, wherein during the expansion of the mandrel die prevents the material of the fiber-matrix composite shifts in the axial direction.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher die Dornmatrize eine Irisblende aufweist. Vorteilhaft kann durch eine derartige Irisblende sukzessive beim Einführen des Dorns in den Durchbruch des Faser-Matrix-Verbundes das Material des Faser-Matrix-Verbundes mittels der Irisblende daran gehindert werden, in axialer Richtung durch den Dorn verschoben zu werden. Dabei weitet sich die Irisblende je nach Bedarf und Stellung des Dorns, sodass während der gesamten Aufweitung eine ausreichende Stützung des Faser-Matrix-Verbundes in axialer Richtung sichergestellt ist.An embodiment of the method is preferred in which the mandrel has an iris diaphragm. Advantageously, the material of the fiber-matrix composite can be prevented from being displaced in the axial direction through the mandrel by means of the iris diaphragm by such an iris diaphragm successively during insertion of the mandrel in the breakthrough of the fiber-matrix composite. In this case, the iris diaphragm widens depending on the need and position of the mandrel, so that a sufficient support of the fiber-matrix composite in the axial direction is ensured throughout the expansion.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher die Dornmatrize eine Profilierung aufweist, wobei in die Profilierung während der Aufweitung verdrängtes Material des Faser-Matrix-Verbundes aufgenommen werden kann. Vorteilhaft kann durch das verdrängte Material des Faser-Matrix-Verbundes im Bereich des Durchbruchs eine Verstärkung ausgebildet werden, die unter anderem auf der Anhäufung des verdrängten Materials des Faser-Matrix-Verbundes beruht. Dadurch können unterschiedliche Belastbarkeitsprofil im Bereich des Durchbruchs ausgebildet werden.An embodiment of the method is preferred in which the mandrel has a profiling, wherein in the profiling during the expansion displaced material of the fiber-matrix composite can be accommodated. Advantageously, a reinforcement can be formed by the displaced material of the fiber-matrix composite in the region of the aperture, which is based inter alia on the accumulation of the displaced material of the fiber-matrix composite. As a result, different load-bearing profile can be formed in the region of the opening.

Es zeigen, jeweils schematisch:It show, each schematically:

1 einen Faser-Matrix-Verbund mit ausgebildeten Durchgangsöffnungen, beispielsweise zum Verbinden mit anderen Bauteilen, 1 a fiber-matrix composite with formed passage openings, for example for connection to other components,

2A, B, C ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Durchbruchs in einem Faser-Matrix-Verbund, 2A , B, C a method for producing at least one breakthrough in a fiber-matrix composite,

3A, B, C ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Durchbruchs in einem Faser-Matrix-Verbund mit einem zumindest abschnittsweise verformbaren, elastischen Dorn, 3A , B, C a method for producing at least one breakthrough in a fiber-matrix composite with an at least partially deformable elastic mandrel,

4A, B, ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Durchbruchs in einem Faser-Matrix-Verbund mit einer profilierten Dornmatrize, 4A , B, a method for producing at least one breakthrough in a fiber-matrix composite with a profiled mandrel,

5A, B, C ein Verfahren zur Ausbildung eines umspritzten Durchbruchs, 5A , B, C a method for forming an overmolded breakthrough,

6A, B, C unterschiedliche Ausführungsformen eines Dorns und einer Dornmatrize. 6A , B, C show different embodiments of a mandrel and a mandrel.

Wie in 1 gezeigt, kann ein Faser-Matrix-Verbund 1 mehrere große Öffnungen 3 aufweisen, aber auch mit Durchbrüchen 5 ausgestattet sein, über welche der Faser-Matrix-Verbund 1 mit anderen, nicht gezeigten Bauteilen verbunden werden kann. Dabei können derartige, zur Befestigung heranziehbare Durchbrüche 5 im Wesentlichen rund ausgebildet sein, sodass nicht dargestellte Befestigungselemente, wie beispielsweise Schrauben, Niete oder dergleichen in den Durchbruch 5 eingeführt werden können.As in 1 shown can be a fiber matrix composite 1 several large openings 3 have, but also with breakthroughs 5 be equipped over which the fiber matrix composite 1 can be connected to other, not shown components. In this case, such heranziehbare for attachment breakthroughs 5 be substantially round, so fasteners, not shown, such as screws, rivets or the like in the breakthrough 5 can be introduced.

Zur Herstellung derartiger Durchbrüche, wie in 2A, B, C gezeigt, wird ein Verfahren durchgeführt, bei dem während eines Vorbearbeitungsschrittes 7, wie in 2A gezeigt, mittels eines Schneidwerkzeuges 9 in dem Faser-Matrix-Verbund 1 ein Durchbruch 5 ausgeschnitten wird. Dabei kann ein derartiger Durchbruch 5 auch beispielsweise durch eine Stanzvorrichtung ausgebildet werden.For the production of such breakthroughs, as in 2A , B, C, a method is performed in which during a pre-processing step 7 , as in 2A shown by means of a cutting tool 9 in the fiber-matrix composite 1 a breakthrough 5 is cut out. In this case, such a breakthrough 5 also be formed for example by a punching device.

Während eines Umformschrittes 11, wie in 2B dargestellt, wird der Faser-Matrix-Verbund 1 mittels eines Umformwerkzeuges 13 in die nahezu endgültige Form gebracht. Dabei kann in dem Umformwerkzeug 13 ein Dorn 15 vorgesehen sein, mittels dem während eines Nachbearbeitungsschrittes 16 ggf. quer zur Werkzeugschließrichtung 17, wie in der C gezeigt, ein Durchbruch in dem Faser-Matrix-Verbund hergestellt werden kann. Dabei kann der Dorn 15 zumindest abschnittsweise eine konische Ausbildung 19 aufweisen. Aufgrund der konischen Ausbildung 19 gelingt die gewünschte Verdrängung des Materials des Faser-Matrix-Verbundes 1 mit geringer Aufhäufung des verdrängten Materials, sodass ein Nachbearbeitungsaufwand verringert ist.During a forming step 11 , as in 2 B is shown, the fiber-matrix composite 1 by means of a forming tool 13 brought into the almost final form. It can in the forming tool 13 a thorn 15 be provided by means of during a post-processing step 16 if necessary, transverse to the tool closing direction 17 , like in the C shown a breakthrough in the fiber-matrix composite can be made. In this case, the thorn 15 at least in sections, a conical training 19 exhibit. Due to the conical training 19 manages the desired displacement of the material of the fiber-matrix composite 1 with little accumulation of the displaced material, so that a Nachbearbeitungsaufwand is reduced.

Es ist aber auch denkbar, dass, wie in den 3A, B, C gezeigt, der Dorn 15 mit einem elastischen, verformbaren Bereich 21 ausgestattet ist, sodass nach dem Einführen des elastischen Bereiches 21 in den Durchbruch 5 des Faser-Matrix-Verbundes 1 und durch Abstützen des elastischen Bereiches 21 an dem Formwerkzeug 13 der elastische Bereich 21 derartig verformt wird, dass er sich radial ausbreitet und demzufolge durch die radiale Ausbreitung des elastischen Bereiches 21 die Aufweitung des Durchbruchs 5 vorgenommen werden kann.But it is also conceivable that, as in the 3A , B, C shown, the thorn 15 with an elastic, deformable area 21 is equipped so that after insertion of the elastic region 21 in the breakthrough 5 of the fiber matrix composite 1 and by supporting the elastic region 21 on the mold 13 the elastic area 21 is deformed so that it spreads radially and consequently by the radial propagation of the elastic region 21 the widening of the breakthrough 5 can be made.

Es ist ebenfalls möglich, dass, wie in 4A gezeigt, eine Dornmatrize 23 vorgesehen ist, mittels welcher der Faser-Matrix-Verbund 1 während der Aufweitung gegen das Verschieben in axialer Richtung 25 abgestützt werden kann. Dabei kann die Dornmatrize 23 eine Profilierung 27 aufweisen, in die während der Aufweitung verdrängtes Material des Faser-Matrix-Verbundes 1 eingepresst werden kann, wie in 4B dargestellt.It is also possible that, as in 4A shown a mandrel 23 is provided, by means of which the fiber-matrix composite 1 during the expansion against the displacement in the axial direction 25 can be supported. The mandrel can 23 a profiling 27 have, in the displaced during the expansion material of the fiber-matrix composite 1 can be pressed in, as in 4B shown.

In einem weiteren Spritzgießschritt 28, wie in den 5A, B, C gezeigt, kann in einem Spritzgusswerkzeug 29 die endgültige Ausbildung des Durchbruchs 5 vorgenommen werden, wobei die Ränder des Durchbruchs 5 mit Spritzgussmaterial 31 umspritzt werden, damit das jeweilig gewünschte Belastungsprofil des Durchbruchs sichergestellt werden kann. Zur Formgebung beim Umspritzen kann ein Dorn 15 vorgesehen sein, mit dem das Spritzgussmaterial 31 wie gewünscht in dem Durchbruch 5 positioniert werden kann.In another injection molding step 28 as in the 5A , B, C, may be in an injection mold 29 the final training of the breakthrough 5 be made, with the edges the breakthrough 5 with injection molding material 31 be sprayed so that the respective desired load profile of the opening can be ensured. For shaping during encapsulation, a thorn 15 be provided with the injection molding material 31 as desired in the breakthrough 5 can be positioned.

Wie in der 6A gezeigt, kann ein Dorn 15 auch mit einer in Umfangrichtung des Dorns verlaufenden Zahnkontur 33 ausgestattet sein, mithilfe derer das Eindringen des Dorns 15 in den Durchbruch 5 erleichtert vorgenommen werden kann.Like in the 6A shown, can be a thorn 15 also with a tooth contour running in the circumferential direction of the mandrel 33 be equipped by means of which the penetration of the spine 15 in the breakthrough 5 can be made easier.

Um den Faser-Matrix-Verbund 1 gegen ein Verschieben in axialer Richtung 25 zu fixieren, kann bei Verwendung eines Dorns 15 mit einer derartigen Zahnkontur 33 eine Dornmatrize 23 mit einer komplementär ausgebildeten Zahnkontur 35 eingesetzt werden, wie in 6B gezeigt, in die der Dorn 15 während des Aufweitens des Durchbruchs 5 eingeschoben werden kann, wobei mittels der Dornmatrize 23 verhindert werden kann, dass das Material des Faser-Matrix-Verbundes 1 in axialer Richtung 25 bzw. in Einschubrichtung des Dorns 15 verschoben wird.To the fiber-matrix composite 1 against displacement in the axial direction 25 To fix, when using a thorn 15 with such a tooth contour 33 a mandrel 23 with a complementarily formed tooth contour 35 be used as in 6B shown in the thorn 15 during the widening of the breakthrough 5 can be inserted, using the mandrel 23 can prevent the material of the fiber-matrix composite 1 in the axial direction 25 or in the insertion direction of the mandrel 15 is moved.

Es ist auch möglich, beispielsweise bei einer konischen Ausbildung des Dorns, eine Dornmatrize 23 einzusetzen, die eine Irisblende 37 aufweist, wie in 6C dargestellt, wobei während des Eindringens des Dorns 15 in die Dornmatrize 23 die Irisblende 37 sukzessive aufgeweitet wird, sodass der Dorn 15 in die Dornmatrize eindringen kann und dennoch immer ausreichende Abstützung des Materials des Faser-Matrix-Verbundes 1 gegen Verschieben in axialer Richtung vorhanden ist.It is also possible, for example, in a conical design of the mandrel, a mandrel die 23 to insert an iris diaphragm 37 has, as in 6C shown, wherein during penetration of the mandrel 15 into the mandrel 23 the iris diaphragm 37 is gradually widened so that the thorn 15 can penetrate into the mandrel and still always sufficient support of the material of the fiber-matrix composite 1 against displacement in the axial direction is present.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011054168 A1 [0006]

Claims

Method for producing at least one breakthrough ( 5 ) in a fiber matrix composite ( 1 ), during a forming step ( 11 ) by means of a forming tool ( 13 ) the fiber-matrix composite ( 1 ) and during a post-processing step ( 16 ) by means of a spike ( 15 ) the at least one breakthrough ( 5 ), characterized in that in the fiber-matrix composite ( 1 ) before the forming step ( 11 ) during a preprocessing step ( 7 ) the at least one breakthrough ( 5 ), the at least one breakthrough ( 5 ) has smaller dimensions before expansion than after expansion.

Method according to claim 1, characterized in that during an injection molding step ( 28 ) the fiber-matrix composite ( 1 ) at least in sections with injection molding material ( 31 ) is overmoulded.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one breakthrough ( 5 ) during the preprocessing step ( 7 ) is formed by punching, cutting, water jet cutting, laser cutting or the like.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion of the fiber-matrix composite ( 1 ) in a forming tool ( 13 ) or in an injection molding tool ( 29 ) is made.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mandrel ( 15 ) is arranged to a tool closing plane at a predetermined angle greater than 0 °.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mandrel ( 15 ) at least one embodiment selected from the following group: a heatable training, one in the forming tool ( 13 ) movable training, training with a circumferentially extending the mandrel tooth contour ( 33 ), a conical training ( 19 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a profiled punch is provided, with which a profiling of the aperture ( 5 ) can be made before expansion, during expansion or after expansion.

A method according to claim 7, characterized in that the profile punch has an embodiment selected from the following group: an integral formation with the mandrel ( 15 ), and an embodiment in which the spine ( 15 ) is slidably disposed in a punch bore of the profile punch.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a mandrel ( 23 ) for supporting the fiber matrix composite ( 1 ) is provided, by means of which the fiber-matrix composite ( 1 ) at least in the axial direction ( 25 ) of the spine ( 15 ) can be held in place during expansion.

A method according to claim 9, characterized in that the mandrel ( 23 ) has an education selected from the following group: a tooth contour ( 35 ), an iris diaphragm ( 37 ), a profiling ( 27 ), whereby in profiling ( 27 ) during the expansion displaced material of the fiber-matrix composite ( 1 ) can be recorded.