DE102015013775A1 - Method for producing a hybrid component - Google Patents

Method for producing a hybrid component Download PDF

Info

Publication number
DE102015013775A1
DE102015013775A1 DE102015013775.1A DE102015013775A DE102015013775A1 DE 102015013775 A1 DE102015013775 A1 DE 102015013775A1 DE 102015013775 A DE102015013775 A DE 102015013775A DE 102015013775 A1 DE102015013775 A1 DE 102015013775A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
core element
reinforced
semifinished product
hybrid component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015013775.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Farbod Nezami
Matthias Müller
Niklas Minsch
Mecnun Tusgül
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102015013775.1A priority Critical patent/DE102015013775A1/en
Publication of DE102015013775A1 publication Critical patent/DE102015013775A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D04H3/07—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments otherwise than in a plane, e.g. in a tubular way
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/564—Winding and joining, e.g. winding spirally for making non-tubular articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/82—Cores or mandrels
    • B29C53/821—Mandrels especially adapted for winding and joining
    • B29C53/822—Single use mandrels, e.g. destructible, becoming part of the wound articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/84—Heating or cooling
    • B29C53/845—Heating or cooling especially adapted for winding and joining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils, bei welchem zumindest ein faserverstärktes Halbzeug (12) um ein formgebendes Kernelement (10) unter Ausbildung eines Vorformlings (16) gewickelt und anschließend der Vorformling (16) ausgehärtet wird, wobei das Kernelement (10) in Form eines Metallprofils hergestellt wird.The invention relates to a method for producing a hybrid component, in which at least one fiber-reinforced semifinished product (12) is wound around a forming core element (10) to form a preform (16) and then the preform (16) is cured, wherein the core element (10) is produced in the form of a metal profile.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a method for producing a hybrid component specified in the preamble of claim 1. Art.

Faserverbundstrukturen können durch eine Vielzahl verschiedener Fertigungsverfahren hergestellt werden. Dabei unterscheiden sich diese in ihrer darstellbaren Struktur, Qualität und Anisotropie und somit im Leichtbaugrad.Fiber composite structures can be made by a variety of different manufacturing processes. These differ in their representable structure, quality and anisotropy and thus in lightweight design.

Häufig werden in verschiedensten Prozessen, wie beispielsweise Nasslaminierprozessen, Prepregprozessen, Trockenimprägnierprozessen und dergleichen, vorkonfektionierte Halbzeuge in Form von Geweben und Multiaxialgeweben genutzt, die geschichtet, umgeformt und konsolidiert werden müssen. Diese Verfahren eignen sich insbesondere zur Herstellung von Schalenstrukturen, eine Herstellung von leichtbaugerechten Fachwerken ist nur sehr eingeschränkt möglich. Zudem sind teure Laminierwerkzeuge erforderlich.Frequently, in various processes, such as wet lamination processes, prepreg processes, dry impregnation processes, and the like, pre-assembled semi-finished products in the form of fabrics and multi-axial fabrics are used, which must be layered, reshaped, and consolidated. These methods are particularly suitable for the production of shell structures, a production of lightweight frameworks is very limited. In addition, expensive lamination tools are required.

Darüber hinaus bestehen auch verfahrenstechnische Möglichkeiten zum Beispiel über Stick-, Tapelege- oder Wickelverfahren, bei welchen aus einem Verstärkungsgarn Strukturen oder Zwischenstufen, in Form von Preforms, erzeugt werden.In addition, there are also process engineering possibilities, for example via embroidery, tape laying or winding processes, in which structures or intermediate stages, in the form of preforms, are produced from a reinforcing yarn.

Sticklegeverfahren können üblicherweise nur eben durchgeführt werden und benötigen darüber hinaus relativ lange Prozesszeiten. Zudem reduzieren das eingesetzte Stickgarn und das dabei interlaminar verbleibende Stichgut die Tragfähigkeiten der derart hergestellten Strukturen. Zudem sind dabei nur begrenzte Dicken herstellbar. Die Ablegeleistung von Tapelegeköpfen ist ebenfalls beschränkt und erfordert üblicherweise sehr teure und aufwendige Legeköpfe. Tapelegeverfahren werden daher hauptsächlich zur Erzeugung von Schalenstrukturen eingesetzt, beispielsweise zur Herstellung von Flugzeugrumpfteilen, da eine räumliche Ablage der dabei eingesetzten faserverstärkten Halbzeuge zur Herstellung von Fachwerken nicht möglich ist.Stick-embroidery methods can usually only be carried out evenly and, moreover, require relatively long process times. In addition, the embroidery thread used and the interlaminar material remaining in the process reduce the carrying capacities of the structures produced in this way. In addition, only limited thicknesses can be produced. The laydown performance of tape heads is also limited and usually requires very expensive and expensive laying heads. Tape laying methods are therefore mainly used for the production of shell structures, for example for the production of fuselage parts, since a spatial storage of the fiber-reinforced semi-finished products used for the production of trusses is not possible.

Zudem können über kontinuierliche Herstellverfahren, wie beispielsweise Pultrusion, Flechten, Wickeln und dergleichen, Profile, insbesondere Hohlprofile, mit gerichteten Faserorientierungen erzeugt werden. Sollen diese zu komplexeren Fachwerken kombiniert werden, ergeben sich jedoch häufig aufwendige Fügestellen, die mit isotropen Materialien ausgeführt werden. Die Fügestellengestaltung, beispielsweise über eine Muffenanbindung mit Klebung, überkompensiert dabei oftmals den Gewichtsvorteil einer geschweißten Metallkonstruktion.In addition, profiles, in particular hollow profiles, with directional fiber orientations can be produced by means of continuous production processes, such as, for example, pultrusion, braiding, winding and the like. If these are to be combined to form more complex frameworks, however, complex joints often result which are carried out with isotropic materials. The joint design, for example via a socket connection with gluing, often overcompensates for the weight advantage of a welded metal construction.

Die DE 10 2007 049 347 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils, bei welchem zumindest ein faserverstärktes Halbzeug um ein formgebendes Kernelement unter Ausbildung eines Vorformlings gewickelt und anschließend der Vorformling ausgehärtet wird.The DE 10 2007 049 347 A1 shows a method for producing a hybrid component, in which at least one fiber-reinforced semifinished product is wound around a forming core element to form a preform and then the preform is cured.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils bereitzustellen, mittels welchem ein hoher Leichtbaugrad und besonders gute mechanische Eigenschaften bei dem Hybridbauteil erzielbar sind.It is the object of the present invention to provide a method for producing a hybrid component, by means of which a high degree of lightweight construction and particularly good mechanical properties can be achieved in the hybrid component.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for producing a hybrid component with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Um ein Hybridbauteil mit einem hohen Leichtbaugrad und besonders guten mechanischen Eigenschaften bereitstellen zu können, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass das Kernelement in Form eines Metallprofils hergestellt wird. Als Kernelement können dabei beispielsweise vorgebogene metallische Profile, welche beispielsweise durch eine entsprechende Profilbiegetechnik hergestellt werden, verwendet werden. Das Kernelement wird dabei durch zielgerichtete Zug- und Druckgurte, vorzugsweise in Deck- und Bodenlage, mittels des faserverstärkten Halbzeugs umwickelt. Bei dem derart hergestellten Hybridbauteil können also auf einfache Weise Zug- und Druckbereiche aus Faserverbundwerkstoffen bereitgestellt werden. Das Kernelement in Form des Metallprofils dient dabei als Torsionsversteifung, da durch das Metallprofil entsprechende Schubfelder ausgebildet werden. Ferner dient das Kernelement auch als Schubfeld bei Biegebelastungen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es also möglich, metallische Hohlstrukturen zur Aufnahme von Torsions- und Biegespannungen auf einfache Weise in einem faserverstärkten Hybridbauteil zu integrieren.In order to be able to provide a hybrid component with a high degree of lightweight construction and particularly good mechanical properties, it is provided in the method according to the invention that the core element is produced in the form of a metal profile. For example, pre-bent metallic profiles, which are produced for example by a corresponding profile bending technique, can be used as the core element. The core element is thereby wrapped by purposeful tension and compression straps, preferably in top and bottom layers, by means of the fiber-reinforced semifinished product. In the hybrid component thus produced, tensile and pressure regions made of fiber composite materials can thus be provided in a simple manner. The core element in the form of the metal profile serves as torsional reinforcement, since corresponding shear fields are formed by the metal profile. Furthermore, the core element also serves as a shear field in bending loads. By means of the method according to the invention, it is thus possible to easily integrate metallic hollow structures for accommodating torsional and bending stresses in a fiber-reinforced hybrid component.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können insbesondere auch gewickelte, nicht rotationssymmetrische Lastgurte in Faserverbundbauweise hergestellt werden. Dadurch kann ein besonders hoher Leichtbaugrad bei derartig hergestellten Hybridbauteilen erzielt werden, da durch das eingesetzte faserverstärkte Halbezeug eine Biegelastaufnahme und durch das Metallprofil eine Torsionsversteifung bereitgestellt werden kann. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, eine leichtbaugerechte Umsetzung von struktursteifen Elementen, beispielsweise in Dreieckform, und eine faserverbundgerechte Nutzung des faserverstärkten Halbzeugs entlang seiner Vorzugsrichtung, also in Faserrichtung, in einem Fachwerk ohne Fügestellen in jeweiligen Knotenelementen zu erzielen.In particular, wound, non-rotationally symmetrical load belts in fiber composite construction can also be produced by means of the method according to the invention. As a result, a particularly high degree of lightweight construction can be achieved with hybrid components produced in this way, since the fiber-reinforced half-body used can be used to provide a bending load-bearing fixture and a torsional reinforcement through the metal profile. By means of the method according to the invention, it is possible to achieve a lightweight construction of structurally rigid elements, for example in triangular form, and a fiber-composite use of the fiber-reinforced semifinished product along its preferred direction, ie in the fiber direction, in a framework without joints in respective node elements.

In Folge dessen kann ein besonders hohes Gewichtseinsparungspotenzial mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden. Darüber hinaus ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ein erheblich reduzierter Verschnitt gegenüber Schalenbauweisen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können darüber hinaus verschiedenste Werkstoffe, wie beispielsweise Glas- und Kohlefasern, miteinander kombiniert werden. Ferner können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Autoklav-, Injektions- oder Infusionsprozesse entfallen. As a result, a particularly high weight saving potential can be achieved by means of the method according to the invention. In addition, the method according to the invention results in a significantly reduced waste compared to shell construction methods. In addition, in the method according to the invention, a very wide variety of materials, such as, for example, glass and carbon fibers, can be combined with one another. Furthermore, autoclave, injection or infusion processes can also be dispensed with in the method according to the invention.

Falls das Hybridbauteil beispielsweise als Greifer an einem Roboter eingesetzt wird, muss aufgrund des Leichtbaugrads des Hybridbauteils für Handhabungsaufgaben relativ wenig Energie aufgebracht werden. Des Weiteren ergibt sich eine sehr hohe dynamische Tragfähigkeit des derart hergestellten Hybridbauteils und somit auch ein besonders schnelles Handling durch den entsprechenden Roboter. Ferner ergibt sich beim Einsatz des Hybridbauteils an einem Roboter eine sehr geringe Abnutzung eines Robotergetriebes und eines Antriebsstrangs des Roboters.If the hybrid component is used, for example, as a gripper on a robot, relatively little energy must be applied due to the lightweight design of the hybrid component for handling tasks. Furthermore, there is a very high dynamic load capacity of the hybrid component produced in this way, and thus also a particularly fast handling by the corresponding robot. Furthermore, when the hybrid component is used on a robot, there is very little wear on a robot drive and a drive train of the robot.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zum Umwickeln des Kernelements dieses um eine Drehachse rotiert wird. Dadurch kann die Entwicklung des Kernelements mittels des faserverstärkten Halbzeugs auf besonders einfache und schnelle Weise erfolgen. Vorzugsweise wird eine Drehplatte eingesetzt, auf welcher das Metallprofil während seiner Umwicklung angeordnet wird. Eine schnelle Umsetzbarkeit von unterschiedlichen Strukturen kann beispielsweise durch verschiedene Lochmuster in dieser Drehplatte erzielt werden. Mittels der als Wickelplatte dienenden Drehplatte können dabei besonders saubere Oberflächen an einer Stirnfläche des Hybridbauteils erzielt werden. Die Oberfläche von Deckflächen können durch Kompressionsplatten optimiert werden.An advantageous embodiment of the invention provides that for wrapping the core element this is rotated about a rotation axis. As a result, the development of the core element by means of the fiber-reinforced semifinished product can take place in a particularly simple and rapid manner. Preferably, a rotary plate is used, on which the metal profile is arranged during its wrapping. A quick implementation of different structures can be achieved for example by different hole pattern in this rotary plate. By means of serving as a winding plate rotary plate particularly clean surfaces can be achieved on an end face of the hybrid component. The surface of top surfaces can be optimized by compression plates.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das faserverstärkte Halbzeug vor dem Umwickeln des Kernelements imprägniert wird. Das Imprägnieren erfolgt dabei in einem sogenannten Nassfaserwickelverfahren, bei dem es sich um ein sehr effizientes Verfahren handelt, da hohe Faserdurchsatzraten erreicht werden können. Vorzugsweise wird eine drehbare Anordnung mit einer integrierten Imprägnierung vorgesehen, in Folge dessen das Hybridbauteil besonders effizient hergestellt werden kann.A further advantageous embodiment of the invention provides that the fiber-reinforced semifinished product is impregnated before wrapping the core element. The impregnation takes place in a so-called wet fiber winding process, which is a very efficient process because high fiber throughput rates can be achieved. Preferably, a rotatable assembly is provided with an integrated impregnation, as a result of which the hybrid component can be produced particularly efficiently.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Oberseite und/oder eine Unterseite des Kernelements mit einer Decklage aus einem weiteren faserverstärkten Halbzeug versehen wird. Beispielsweise können als zusätzliche Versteifung gewickelte Außendecklagen aus einem faserverstärkten Kunststoff an dem Kernelement vorgesehen werden, so dass eine Art C-Profilquerschnitt aus einem faserverstärkten Werkstoff in Form einer Boden-, Deck- und Außenlage erzeugt werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that an upper side and / or a lower side of the core element is provided with a cover layer of a further fiber-reinforced semifinished product. For example, as an additional stiffening wound outer cover layers of a fiber-reinforced plastic may be provided on the core element, so that a kind of C-profile cross-section can be produced from a fiber-reinforced material in the form of a bottom, top and backsheet.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Kernelement mit einem weiteren faserverstärkten Halbzeug in Form eines Gewebebandes versehen wird. Mit anderen Worten können also auch Schmaltextilien, in Form von Gewebebändern oder dergleichen, zur Erzielung einer weiteren Verstärkungsrichtung während der Herstellung des Hybridbauteils integriert werden. Darüber hinaus können auch noch weitere metallische Komponenten in Form von Hohlstrukturen in den Wickelprozess integriert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the core element is provided with a further fiber-reinforced semifinished product in the form of a fabric tape. In other words, even narrow textiles, in the form of fabric tapes or the like, can be integrated to achieve a further reinforcement direction during the production of the hybrid component. In addition, even more metallic components in the form of hollow structures can be integrated into the winding process.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zum Aushärten des Vorformlings das Kernelement auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird. Beispielsweise kann das Kernelement auf einer rotierbaren Wickelplatte angeordnet sein, welche auf einfache Weise temperiert werden kann, so dass eine schnelle Aushärtung der imprägnierten faserverstärkten Halbezuge erzielt werden kann.A further advantageous embodiment of the invention provides that, for curing the preform, the core element is heated to a predetermined temperature. For example, the core element can be arranged on a rotatable winding plate, which can be tempered in a simple manner, so that rapid curing of the impregnated fiber-reinforced half-cover can be achieved.

Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine faserverstärkte Halbzeug aus Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern hergestellt wird. Je nachdem, welchen Belastungen das herzustellende Hybridbauteil später unterliegt, können also geeignete Fasermaterialien ausgewählt werden, so dass ein besonders guter Kompromiss zwischen Leichtbaugrad und mechanischer Belastbarkeit des Hybridbauteils erzielt werden kann. Vor allem können Glasfasern als Korrosionsschutzmaßnahme zwischen Aluminium- und Kohlefasern dienen, um eine Kontaktkorrosion zu verhindern.Finally, according to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the at least one fiber-reinforced semifinished product is produced from glass fibers and / or carbon fibers. Depending on the loads to which the hybrid component to be manufactured is later subjected, it is therefore possible to select suitable fiber materials, so that a particularly good compromise can be achieved between the degree of lightweight construction and the mechanical strength of the hybrid component. Above all, glass fibers can serve as a corrosion protection measure between aluminum and carbon fibers in order to prevent contact corrosion.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine Perspektivansicht auf ein Kernelement in Form eines Metallprofils, welches mittels faserverstärkter Halbzeuge umwickelt wird; 1 a perspective view of a core element in the form of a metal profile, which is wrapped by means of fiber-reinforced semi-finished products;

2 eine Perspektivansicht auf das aus dem Metallprofil hergestellte Kernelement, wobei zur zusätzlichen Versteifung jeweilige Außendecklagen aus einem faserverstärkten Kunststoff ober- und unterseitig an dem Kernelement angebracht werden; und in 2 a perspective view of the core element made of the metal profile, wherein for additional stiffening outer cover layers of a fiber-reinforced plastic on top and bottom sides are attached to the core member; and in

3 eine weitere Perspektivansicht auf das mit den Außendecklagen versehene Kernelement, welches mittels eines faserverstärkten Halbzeugs umwickelt wird. 3 a further perspective view of the provided with the outer cover layers core element which is wrapped by means of a fiber-reinforced semifinished product.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

In 1 ist ein aus einem Metallprofil hergestelltes Kernelement 10 gezeigt, welches mittels faserverstärkter Halbzeuge 12 umwickelt wird. Um das Kernelement 10 mit den faserverstärkten Halbzeugen 12 zu umwickeln, kann beispielsweise eine hier nicht dargestellte Drehplatte vorgesehen sein, auf welcher das Kernelement 10 angeordnet und in der mit dem Pfeil 14 angedeuteten Drehrichtung rotiert wird. In Folge dessen werden die beispielsweise als Endlosmaterial bereitgestellten faserverstärkten Halbzeuge 12 um das formgebende Kernelement 10 herumgewickelt.In 1 is a core element made of a metal profile 10 shown, which means fiber-reinforced semi-finished products 12 is wrapped. To the core element 10 with the fiber-reinforced semi-finished products 12 To wrap, for example, a rotary plate, not shown here may be provided, on which the core element 10 arranged and in the with the arrow 14 indicated direction of rotation is rotated. As a result, the fiber-reinforced semi-finished products provided, for example, as endless material 12 around the formative core element 10 wound.

Bei den faserverstärkten Halbzeugen 12 kann es sich beispielsweise um faserverstärkte Halbzeuge aus Glasfasern, Kohlenstofffasern oder dergleichen handeln. Vorzugsweise erfolgt eine integrierte Imprägnierung der faserverstärkten Halbzeuge 12 vor dem Umwickeln des Kernelements 10. Durch das Umwickeln des formgebenden Kernelements 10 mit den faserverstärkten Halbzeugen 12 wird ein Vorformling 16 erzeugt, welcher anschließend unter Ausbildung eines Hybridbauteils ausgehärtet wird. Zur Aushärtung kann beispielsweise das metallische Kernelement 10 entsprechend temperiert werden.For the fiber-reinforced semi-finished products 12 it may be, for example, fiber-reinforced semi-finished products made of glass fibers, carbon fibers or the like. Preferably, there is an integrated impregnation of the fiber-reinforced semi-finished products 12 before wrapping the core element 10 , By wrapping the forming core element 10 with the fiber-reinforced semi-finished products 12 becomes a preform 16 generated, which is then cured to form a hybrid component. For curing, for example, the metallic core element 10 be tempered accordingly.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass das Kernelement 10 mit weiteren faserverstärkten Halbzeugen, beispielsweise in Form von Gewebebändern oder anderen Schmaltextilien, versehen wird. Dadurch ist eine weitere Verstärkungsrichtung erzielbar. Darüber hinaus können auch verschiedenste weitere metallische Komponenten in den Wickelprozess integriert werden, beispielsweise indem metallische Hohlstrukturen vorgesehen werden.In addition, it is also possible that the core element 10 is provided with other fiber-reinforced semi-finished products, for example in the form of fabric tapes or other narrow textiles. As a result, a further reinforcement direction can be achieved. In addition, a wide variety of other metallic components can also be integrated into the winding process, for example by providing metallic hollow structures.

In 2 ist das Kernelement 10 in einer weiteren Perspektivansicht gezeigt, wobei das Kernelement ober- und unterseitig mit gewickelten Außendecklagen 18, beispielsweise aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff, versehen wird.In 2 is the core element 10 shown in a further perspective view, wherein the core element on top and bottom with wound outer cover layers 18 , For example, from a carbon fiber reinforced plastic, is provided.

In 3 ist das Kernelement 10 in einer weiteren Perspektivansicht gezeigt, nachdem dieses ober- und unterseitig mit den Außendecklagen 18 versehen worden ist. Des Weiteren wird das mit den Außendecklagen 18 versehene Kernelement 10 mittels des faserverstärkten Halbzeugs 12 umwickelt. Insgesamt wird also eine Art C-Profilquerschnitt aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet, indem das metallische Kernelement 10 in Form der Außendecklagen 18 und mittels des als Endlosmaterial bereitgestellten faserverstärkten Halbzeugs 12 versehen wird.In 3 is the core element 10 shown in a further perspective view, after this on the top and bottom with the outer cover layers 18 has been provided. Furthermore, this is the outer cover layers 18 provided core element 10 by means of the fiber-reinforced semifinished product 12 wrapped. Overall, therefore, a kind of C-profile cross section is formed from a fiber-reinforced plastic by the metallic core element 10 in the form of the outer cover layers 18 and by means of the fiber-reinforced semifinished product provided as endless material 12 is provided.

Mittels des erläuterten Verfahrens können auf einfache Weise leichtbaugerechte Fachwerke in Faserverbundweise ohne aufwendige Fügestellengestaltung gewichtsoptimal hergestellt werden. Dabei können vorgebogene metallische Profile, welche beispielsweise in Profilbiegetechnik hergestellt worden sind, in Form des Kernelements 10 verwendet werden. Durch Umwicklung des Kernelements 10 mittels faserverstärkter Halbzeuge 12 können zielgerichtet Zug- und Druckgurte, insbesondere in Deck- und Bodenlage, hergestellt werden. Es kann also auf einfache Weise ein Hybridbauteil hergestellt werden, welches Zug- und Druckbereiche aus Faserverbundwerkstoffen aufweist. Das metallische Kernelement 10 bildet dabei ein Schubfeld aus einer metallischen Struktur aus. Darüber hinaus können auch unterschiedlichste Hohlstrukturen zur Aufnahme von Torsionsspannungen integriert werden.By means of the described method, it is possible in a simple manner to produce light weight-optimized trusses in a fiber composite manner without elaborate joint design. In this case, pre-bent metallic profiles, which have been produced for example in profile bending technology, in the form of the core element 10 be used. By wrapping the core element 10 using fiber-reinforced semi-finished products 12 Targeted tension and compression straps can be produced, especially in top and bottom layers. It can therefore be easily manufactured a hybrid component, which has tensile and compressive regions of fiber composites. The metallic core element 10 forms a shear field from a metallic structure. In addition, a wide variety of hollow structures for absorbing torsional stresses can be integrated.

Durch das erläuterte Verfahren kann ein sehr hoher Leichtbaugrad bei gleichzeitig besonders guten mechanischen Eigenschaften bei derart hergestellten Hybridbauteilen erzielt werden. Es kann eine leichtbaugerechte Umsetzung von struktursteifen Elementen, beispielsweise in Dreieckform und dergleichen, und eine faserverbundgerechte Nutzung von faserverstärkten Halbzeugen 12 entlang ihrer Vorzugsrichtung in einem Fachwerk erfolgen, ohne dass Fügestellen in entsprechenden Knotenelementen notwendig sind.By the method described, a very high degree of lightweight construction can be achieved with at the same time particularly good mechanical properties in hybrid components produced in this way. It can be a lightweight construction of structurally rigid elements, for example in triangular shape and the like, and a fiber composite fair use of fiber-reinforced semi-finished products 12 take place along their preferred direction in a framework, without joints in corresponding node elements are necessary.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007049347 A1 [0007] DE 102007049347 A1 [0007]

Claims (7)

Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils, bei welchem zumindest ein faserverstärktes Halbzeug (12) um ein formgebendes Kernelement (10) unter Ausbildung eines Vorformlings (16) gewickelt und anschließend der Vorformling (16) ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (10) in Form eines Metallprofils hergestellt wird.Method for producing a hybrid component, in which at least one fiber-reinforced semifinished product ( 12 ) around a shaping core element ( 10 ) to form a preform ( 16 ) and then the preform ( 16 ), characterized in that the core element ( 10 ) is produced in the form of a metal profile. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umwickeln des Kernelements (10) dieses um eine Drehachse rotiert wird.Method according to claim 1, characterized in that for wrapping the core element ( 10 ) This is rotated about a rotation axis. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das faserverstärkte Halbzeug (12) vor dem Umwickeln des Kernelements (10) imprägniert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber-reinforced semifinished product ( 12 ) before wrapping the core element ( 10 ) is impregnated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberseite und/oder eine Unterseite des Kernelements (10) mit einer Decklage (18) aus einem weiteren faserverstärkten Halbzeug versehen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an upper side and / or a lower side of the core element ( 10 ) with a cover layer ( 18 ) is provided from a further fiber-reinforced semifinished product. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (10) mit einem weiteren faserverstärkten Halbzeug in Form eines Gewebebands versehen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the core element ( 10 ) is provided with a further fiber-reinforced semifinished product in the form of a fabric tape. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aushärten des Vorformlings (16) das Kernelement (10) auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for hardening the preform ( 16 ) the core element ( 10 ) is heated to a predetermined temperature. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine faserverstärkte Halbzeug (12) aus Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one fiber-reinforced semifinished product ( 12 ) is made of glass fibers and / or carbon fibers.
DE102015013775.1A 2015-10-24 2015-10-24 Method for producing a hybrid component Withdrawn DE102015013775A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015013775.1A DE102015013775A1 (en) 2015-10-24 2015-10-24 Method for producing a hybrid component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015013775.1A DE102015013775A1 (en) 2015-10-24 2015-10-24 Method for producing a hybrid component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015013775A1 true DE102015013775A1 (en) 2016-04-14

Family

ID=55644229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015013775.1A Withdrawn DE102015013775A1 (en) 2015-10-24 2015-10-24 Method for producing a hybrid component

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015013775A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007049347A1 (en) 2007-10-12 2009-04-23 Eads Deutschland Gmbh Process for the production of a preform made of textile semi-finished product for a ring-shaped frame profile made of fiber composite material

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007049347A1 (en) 2007-10-12 2009-04-23 Eads Deutschland Gmbh Process for the production of a preform made of textile semi-finished product for a ring-shaped frame profile made of fiber composite material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1798428B1 (en) Braided composite part
EP2836354B1 (en) Method for producing a semi-finished product or component comprising a metal substrate and a coating of fibre-reinforced plastic
DE3113791A1 (en) "TUBULAR HOLLOW BODY, PROCESS FOR ITS PRODUCTION AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE PROCESS"
DE2622163A1 (en) PROFILE CARRIER MADE FROM FIBER REINFORCED MATERIAL
DE102015224388B4 (en) Fibre-reinforced plastic element for vehicles, method of manufacturing the same and vehicle
DE102009056472A1 (en) Method for manufacturing composite component for pultrusion system, involves guiding textile semi-finished product and metallic semi-finished fiber product through heater to forming tool, particularly nozzle
EP1268164B1 (en) Component consisting of a fibre-reinforced synthetic material and a method for producing same
DE102015215077A1 (en) Torque rod
DE102011006792B4 (en) Method for producing and connecting fiber-reinforced components as well as aircraft or spacecraft
DE102016210040A1 (en) A method for producing an at least partially profiled, fiber-reinforced plastic profile, a profiled, fiber-reinforced plastic profile and its use
DE102010050969A1 (en) Method for manufacturing fiber composite plastic mold part i.e. body shell part, for motor car, involves bringing outer layer into intermediate space on surface of carrier layer, so that outer layer forms outer visible surface of mold part
EP2626218B1 (en) Method for manufacturing a wheel rim from fibre composite material and wheel rim for a motor vehicle
DE102014019080A1 (en) Process for producing a fiber-reinforced structural component
DE102016222467A1 (en) Process for producing a fiber structure and process for producing a fiber-reinforced component
EP3490782B1 (en) Method for producing a three-dimensional, multi-layer fibre composite part
DE102016223321B4 (en) Process for manufacturing a link, and link and wheel suspension
DE10253300A1 (en) Fiber reinforced composite material for highly loaded structural elements incorporates at least in certain sections a layer of carbon fibers running parallel to the load paths
EP0012167A1 (en) Method of making a shaped article of reinforced material and shaped article so produced
EP3557117A2 (en) Pressure vessel and method for connecting a pressure vessel into a body structure
DE102015013775A1 (en) Method for producing a hybrid component
DE102011003747A1 (en) Fiber-reinforced component for vehicle component, has plastic matrix that is reinforced with fiber structure, particularly carbon, glass or aramid fibers
DE102011107512B4 (en) Ductile CFRP structure
DE102019206217A1 (en) Suspension arm
DE102014218226A1 (en) Component made of a fiber composite material, vehicle with such a component and method for producing the component
WO2019020703A1 (en) Method for producing a coil spring

Legal Events

Date Code Title Description
R230 Request for early publication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee