DE102015015619B4 - Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffhohlprofils aus einem Kunststoffmaterial durch Spritzgießen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffhohlprofils aus einem Kunststoffmaterial durch Spritzgießen Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffhohlprofils (1) aus einem Kunststoffmaterial (2) durch Spritzgießen, mit den Schritten:- Bereitstellen eines Schmelzkerns aus einem Schmelzkernmaterial, das eine geringere Liquidustemperatur aufweist als das Kunststoffmaterial (2),- Bereitstellen eines separat ausgebildeten Fasereinlegers mit Matrixmaterial,- Einbringen des Schmelzkerns sowie des Fasereinlegers (4) in eine Spritzgießform,- Ausbilden des Kunststoffhohlprofils (1) durch zumindest teilweises Umspritzen des Schmelzkerns und des Fasereinlegers (4) mit dem Kunststoffmaterial (2), sowie- Ausschmelzen des Schmelzkerns aus dem Kunststoffhohlprofil (1), wobei der Fasereinleger (4) bei dem vor dem Umspritzen erfolgenden Schließen der Spritzgießform von dem Schmelzkern und/oder der Spritzgießform umgeformt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffhohlprofils aus einem Kunststoffmaterial durch Spritzgießen.
  • Es ist hinlänglich bekannt, dass mithilfe von Hohlprofilen hohe mechanische Steifigkeiten erzielt werden können. Derartige Hohlprofile werden in den verschiedensten Bereichen konstruktiv genutzt, um biegesteife Strukturen mit einem hohen Leichtbaugrad zu erzeugen. Als Material für derartige Hohlprofile wird häufig Kunststoff verwendet, sodass die Hohlprofile als Kunststoffhohlprofile vorliegen. Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit des Kunststoffhohlprofils kann dieses aus einem Faserverbundkunststoff bestehen. Dabei wird in eine Matrix aus Kunststoff eine Vielzahl von Verstärkungsfasern eingebracht. Hierbei treten jedoch hinsichtlich der Formgebung sowie der Bauteilkomplexität des Kunststoffhohlprofils Limitationen auf. Weiterhin ist es üblich, das Kunststoffhohlprofil aus mehreren Elementen zusammenzusetzen. Die dabei zwischen den Elementen vorliegende Fügestelle stellt stets einen Schwachpunkt mit Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffhohlprofils dar.
  • Das Patentdokument DE 10 2011 120 986 A1 ofenbart ein Spritzgussverfahren zur Fertigung eines Faserverbund-Hohlprofilbauteils mit angespritzten Form- und/oder Funktionsstrukturen aus einem thermoplastischen Kunststoff, umfassend die Schritte a) Gießen eines Kerns in einem ersten Werkzeug mit einer dem Hohlprofil entsprechenden Form, b) Tränken eines Fasermaterials mit einem schnellhärtenden duroplastischen Matrixmaterial, c) Umwickeln des Kerns mit dem getränkten Fasermaterial, d) Einlegen des umwickelten Kerns in ein zweites Spritzgusswerkzeug und Beaufschlagen mit Wärme, dabei zumindest Anhärten des duroplastischen Matrixmaterials und dadurch Fixieren des Fasermaterials, dabei Erhalten des kerngefüllten Hohlprofils, e) Spritzgießen der Form- und/oder Funktionsstrukturen aus dem thermoplastischen Kunststoff an das kerngefüllte Hohlprofil) in einem Spritzgusswerkzeug, f) Entformen des kerngefüllten Hohlprofils mit den angespritzten Form- und/oder Funktionsstrukturen und g) Erwärmen des Kerns auf zumindest die Schmelztemperatur des Kerns und dabei Ausschmelzen des Kernmaterials aus dem Hohlprofil.
  • Das Patentdokument DE 102011111754 A1 offenbart ein Steuergehäusemodul für eine Verbrennungskraftmaschine, das Integrations- und/oder Anbindungs- und/oder Aufnahmestrukturen für Nebenaggregate und eine Rippenstruktur umfasst, wobei das Steuergehäusemodul aus einem Metall-Kunststoff-Hybrid-Verbund besteht, der zumindest einen Metall-Einleger aufweist, wobei die Rippenstruktur aus angespritzten Verstärkungsrippen aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
  • Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift DE 10 2010 013 131 A1 bekannt. Diese bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen aus einem dreidimensionalen Vorformling sowie ein Kraftfahrzeugformteil.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffhohlprofils vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere wirtschaftlich umsetzbar ist, einen hohen Leichtbaugrad ermöglicht sowie eine hohe Bauteilkomplexität zulässt.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Schmelzkerns aus einem Schmelzkernmaterial, das eine geringere Liquidustemperatur aufweist als das Kunststoffmaterial; Einbringen des Schmelzkerns sowie eines Fasereinlegers in eine Spritzgießform; Ausbilden des Kunststoffhohlprofils durch zumindest teilweises Umspritzen des Schmelzkerns und des Fasereinlegers mit dem Kunststoffmaterial; sowie Ausschmelzen des Schmelzkerns aus dem Kunststoffhohlprofil, wobei der Fasereinleger bei dem vor dem Umspritzen erfolgenden Schließen der Spritzgießform von dem Schmelzkern und/oder der Spritzgießform umgeformt wird. Die Schritte werden bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
  • Wenigstens ein Hohlraum des Kunststoffhohlprofils wird mithilfe des Schmelzkerns erzielt. Dieser wird dazu aus dem Schmelzkernmaterial derart ausgebildet, dass er zur Herstellung des Hohlraums beziehungsweise der Kavität in dem Kunststoffhohlprofil in der Spritzgießform anordenbar ist. Der in der Spritzgießform angeordnete Schmelzkern hält dabei die auszubildende Kavität frei von Spritzgießmaterial. Das Schmelzkernmaterial soll eine Liquidustemperatur aufweisen, die kleiner ist als die Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials. Dies ermöglicht es, den Schmelzkern nach dem Ausbilden des Kunststoffhohlprofils durch das Umspritzen des Schmelzkerns aus dem Kunststoffhohlprofil auszuschmelzen und mithin den Hohlraum des Kunststoffhohlprofils freizugeben. Als Kunststoffmaterial kann grundsätzlich ein beliebiger Kunststoff verwendet werden. Beispielsweise kommt ein Thermoplast zum Einsatz, insbesondere wird ein Polyamid, ein Polyolefin oder ein Polyphthalamid verwendet.
  • Neben dem Schmelzkern wird der Fasereinleger bereitgestellt. Der Fasereinleger stellt zum Beispiel ein Halbzeug mit Verstärkungsfasen, insbesondere aus Endlosverstärkungsfasern, dar. Die Verstärkungsfasern sind in ein Matrixmaterial eingebettet, insbesondere vollständig. Das Matrixmaterial ist vorzugsweise ein Kunststoff. Insbesondere entspricht das Matrixmaterial dem Kunststoffmaterial. Bei dem Fasereinleger handelt es sich beispielsweise um einen gewebeverstärkten Fasereinleger, um ein UD-Tape (UD: „unidirectional“), um ein pultrudiertes Profil oder um einen Fasereinleger mit gewickelten beziehungsweise geflochtenen Verstärkungsfasern. Es kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungsfasern in mehreren Lagen angeordnet sind, welche sich hinsichtlich der Ausrichtung der in ihnen vorliegenden Verstärkungsfasern unterscheiden. Der Fasereinleger wird ebenso wie der Schmelzkern in die Spritzgießform eingebracht. Anschließend wird die Spritzgießform geschlossen und das Kunststoffmaterial in sie eingespritzt. Letzteres erfolgt derart, dass der Schmelzkern sowie der Fasereinleger wenigstens teilweise mit dem Kunststoffmaterial umspritzt werden.
  • Der Fasereinleger wird insoweit zunächst separat ausgebildet. Weil dieser üblicherweise eine einfache geometrische Gestalt aufweist, beispielsweise plattenförmig ist, kann bei der Herstellung des Fasereinlegers sichergestellt werden, dass das Matrixmaterial die Verstärkungsfasern vollständig imprägniert, also auch in kleine zwischen den Verstärkungsfasern vorliegende Zwischenräume eindringt. Dies wäre bei der üblicherweise komplexeren Gestalt des Kunststoffhohlprofils während des Umspritzens nicht mehr ohne weiteres möglich.
  • Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, den Fasereinleger wenigstens teilweise, insbesondere nur teilweise oder vollständig, mit dem Kunststoffmaterial zu umspritzen. Das Umspritzen des Fasereinlegers erfolgt vorzugsweise derart, dass der Fasereinleger nachfolgend formschlüssig von dem Kunststoffmaterial gehalten ist, insbesondere liegt also das Kunststoffmaterial nach dem Umspritzen auf zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten des Fasereinlegers vor, insbesondere an dem Fasereinleger an. Beispielsweise liegt der Fasereinleger auch nach dem Umspritzen teilweise frei, ist also nicht in dem Kunststoffmaterial eingeschlossen. Insoweit bildet der Fasereinleger eine Außenoberfläche des Kunststoffhohlprofils gemeinsam mit dem Kunststoffmaterial aus.
  • Im Gegensatz hierzu kann ein lediglich teilweises Umspritzen des Schmelzkerns vorgesehen sein, sodass nachfolgend ein einfaches Ausschmelzen des Schmelzkerns möglich ist. Das lediglich teilweise Umspritzen des Schmelzkerns ergibt sich beispielsweise bereits durch eine notwendige Abstützung beziehungsweise Befestigung des Schmelzkerns in der Spritzgießform, sodass ein Bereich des Schmelzkerns während des Spritzgießens an einer Innenumfangsfläche der Spritzgießform anliegt. Vorzugsweise wird auch der Schmelzkern zumindest größtenteils mit dem Kunststoffmaterial umspritzt, bezogen auf seine Außenumfangsfläche beziehungsweise Kontur, beispielsweise über mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 %, mindestens 80 %, mindestens 90 % oder mindestens 95 %.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Fasereinleger bei oder nach einem Schließen der Spritzgießform, jedoch vor dem Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial, eine Temperatur aufweist, die größer ist als eine Schmelztemperatur eines Matrixmaterials des Fasereinlegers. Das Schließen der Spritzgießform erfolgt nach dem Einbringen des Schmelzkerns sowie des Fasereinlegers und vor dem Umspritzen des Schmelzkerns. Wie bereits erläutert, weist der Fasereinleger sowohl die Verstärkungsfasern als auch das Matrixmaterial auf, in welche diese eingebettet sind.
  • Die Temperatur des Fasereinlegers liegt vorzugsweise lediglich geringfügig über der Schmelztemperatur des Matrixmaterials oder entspricht dieser. Die Schmelztemperatur ist dabei vorzugsweise derart gewählt, dass zwar ein einfaches Umformen des Fasereinlegers durch einen mechanischen Einfluss, beispielsweise das Schließen der Spritzgießform, möglich ist, jedoch kein unkontrollierter Formverlust des Fasereinlegers auftritt. Bevorzugt ist die Temperatur des Fasereinlegers zusätzlich oder alternativ derart gewählt, dass bei seinem Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial eine gute Haftung, insbesondere durch Stoffschluss, zwischen dem Kunststoffmaterial und dem Fasereinleger beziehungsweise dessen Matrixmaterial erzielt wird.
  • Die Temperatur des Fasereinlegers kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise eingestellt werden. Beispielsweise kann der Fasereinleger bereits bei seinem Einbringen in die Spritzgießform die Temperatur aufweisen. Alternativ kann er durch Beheizen der Spritzgießform oder durch das Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial erwärmt und mithin auf die Temperatur gebracht werden. Auch ein Erwärmen des Fasereinlegers durch eine externe Heizeinrichtung, beispielsweise ein Heißluftgebläse oder dergleichen, ist möglich.
  • Die Erfindung sieht vor, dass der Fasereinleger bei dem vor dem Umspritzen erfolgenden Schließen der Spritzgießform von dem Schmelzkern und/oder der Spritzgießform umgeformt wird, sodass der Fasereinleger den Schmelzkern wenigstens bereichsweise umgreift, insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten. Beispielsweise weist der Fasereinleger bei seinem Einbringen in die Spritzgießform eine im Wesentlichen plane Form auf. Wird die Spritzgießform geschlossen, treten der Schmelzkern, die Spritzgießform oder beide in Berührkontakt mit dem Fasereinleger.
  • Während des Schließens oder während des Umspritzens wird folglich der Fasereinleger von dem Schmelzkern beziehungsweise der Spritzgießform umgeformt. Beispielsweise wird der Fasereinleger hierbei von dem Schmelzkern an die Spritzgießform beziehungsweise an eine Innenumfangsfläche der Spritzgießform gedrängt, insbesondere in eine Kavität der Spritzgießform. Mit einer derartigen Vorgehensweise kann ein Umformen des Fasereinlegers vor dem Einbringen in die Spritzgießform, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt darstellt, vermieden werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Fasereinleger vorgeformt in die Spritzgießform eingebracht wird und nachfolgend zumindest bereichsweise an dem Schmelzkern anliegt. Im Gegensatz zu den vorstehenden Ausführungen erfolgt das Umformen des Fasereinlegers also nicht erst oder zumindest nicht vollständig bei dem Schließen der Spritzgießform. Vielmehr wird der Fasereinleger bereits vorgeformt bereitgestellt, also beispielsweise mit einer von einer planen Formgebung abweichenden Form, und in die Spritzgießform eingebracht.
  • Dieser vorgeformte Fasereinleger wird ebenso wie der Schmelzkern in die Spritzgießform eingebracht und diese nachfolgend geschlossen. Es kann nun vorgesehen sein, dass der vorgeformte Fasereinleger lediglich eine Zwischenform darstellt. In diesem Fall wird der vorgeformte Fasereinleger bei dem Schließen der Spritzgießform weiter umgeformt und dadurch in seine endgültige Form überführt wird. Hierzu kann die Temperatur des Fasereinlegers gemäß den vorstehenden Ausführungen eingestellt werden. Es kann vorgesehen sein, dass bereits der vorgeformte Fasereinleger den Schmelzkern wenigstens bereichsweise umgreift. Dies kann auf gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sein, sodass der Fasereinleger insbesondere wenigstens drei Seiten des Schmelzkerns übergreift beziehungsweise an diesen anliegt.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zusätzlich zu dem Schmelzkern und dem Fasereinleger wenigstens ein weiterer Fasereinleger in die Spritzgießform eingebracht wird. Insoweit ist es vorgesehen, nicht lediglich einen Fasereinleger, sondern vielmehr mehrere Fasereinleger zur Herstellung des Kunststoffhohlprofils zu verwenden. Der weitere Fasereinleger besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der bereits beschriebene Fasereinleger, insbesondere aus den gleichen Verstärkungsfasern und/oder dem gleichen Matrixmaterial. Zudem kann der weitere Fasereinleger die gleiche Form wie der Fasereinleger aufweisen. Alternativ kann selbstverständlich der weitere Fasereinleger eine von dem Fasereinleger verschiedene Formgebung aufweisen.
  • Alle vorstehenden Ausführungen zu dem Fasereinleger können für den weiteren Fasereinleger optional und einzeln oder in Kombination miteinander herangezogen werden. Insbesondere kann der weitere Fasereinleger vorgeformt sein oder zusätzlich oder alternativ bei dem Schließen der Spritzgießform umgeformt werden. Auch der weitere Fasereinleger wird zumindest teilweise, insbesondere nur teilweise, mit dem Kunststoffmaterial umspritzt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Fasereinleger und der weitere Fasereinleger auf gegenüberliegenden Seiten des Schmelzkerns angeordnet werden. Beispielsweise bildet so nach dem Herstellen des Kunststoffhohlprofils der Fasereinleger einen Bodenbereich und der weitere Fasereinleger einen Deckenbereich des Kunststoffhohlprofils aus. Vorzugsweise übergreifen der Fasereinleger und der weitere Fasereinleger gegenüberliegende Seiten des Schmelzkerns vollständig und ragen über die jeweilige Seite hinaus, um wenigstens eine weitere an diese Seiten angrenzende Seitenfläche zumindest teilweise, insbesondere vollständig, zu übergreifen.
  • Vorzugsweise ragt ein Rand des Fasereinlegers durchgehend in Richtung des weiteren Fasereinlegers und umgekehrt ein Rand des weiteren Fasereinlegers durchgehend in Richtung des Fasereinlegers. Vorzugsweise sind dabei die Ränder der Fasereinleger voneinander beabstandet angeordnet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Ränder der Fasereinleger zumindest bereichsweise aneinander angrenzen, insbesondere unmittelbar aneinander angrenzen, sodass sich der Fasereinleger und der weitere Fasereinleger wenigstens bereichsweise berühren und/oder überlappen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Fasereinleger und der weitere Fasereinleger nach dem Ausbilden des Kunststoffhohlprofils voneinander beabstandet vorliegen und über das Kunststoffmaterial miteinander verbunden sind, oder dass der Fasereinleger und der weitere Fasereinleger nach dem Ausbilden des Kunststoffhohlprofils zumindest bereichsweise aneinander anliegen. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens wird eine lokale Erhöhung der Festigkeit des Kunststoffhohlprofils erzielt. Insofern ist der Fasereinleger nur an Stellen notwendig, an welchen große Kräfte auf das Kunststoffhohlprofil wirken. Entsprechend sind vorzugsweise die Fasereinleger voneinander beabstandet angeordnet und nur über das Kunststoffmaterial miteinander verbunden. Alternativ können die Fasereinleger jedoch auch aneinander anliegen, insbesondere durchgehend aneinander anliegen und/oder miteinander überlappen.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei dem Umspritzen wenigstens ein Funktionselement, insbesondere ein Versteifungselement, ausgebildet oder ein Einlegeteil mit dem Kunststoffmaterial umspritzt wird. Das Funktionselement kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Beispielsweise ist es eine Auflagefläche oder ein Befestigungselement für eine in oder an dem Kunststoffhohlkörper anzuordnende Einrichtung. Besonders vorteilhaft liegt das Funktionselement in Form des Versteifungselements vor, beispielsweise als Versteifungsrippe. Das Versteifungselement kann den Fasereinleger umfassen beziehungsweise von diesem zumindest teilweise gebildet sein. Selbstverständlich können mehrere Versteifungselemente vorgesehen sein, die alle den Fasereinleger umfassen oder jeweils einen separaten Fasereinleger aufweisen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das Einlegeteil derart in der Spritzgießform angeordnet werden, dass es bei dem Umspritzen des Schmelzkerns und des Fasereinlegers ebenfalls mit dem Kunststoffmaterial umspritzt wird, insbesondere teilweise, also während des Umspritzens in das Kunststoffmaterial eingebettet wird. Das bedeutet, dass das Einlegeteil nach dem Umspritzen lediglich bereichsweise in dem Kunststoffmaterial beziehungsweise in dem Kunststoffhohlprofil vorliegt und aus diesem herausragt. Das Einlegeteil liegt beispielsweise als Lasteinleitungselement vor, beispielsweise als Hülse. Es kann vorgesehen sein, das Einlegeteil vor dem Umspritzen derart anzuordnen, dass es das Faserelement durchgreift oder zumindest in dieses eingreift. So kann über das Faserelement eine zuverlässige Lasteinleitung von dem Einlegeteil in das Kunststoffhohlprofil auch bei hohen Kräften sichergestellt werden.
  • Schließlich kann in einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung vorgesehen sein, dass als Schmelzkernmaterial ein Metall verwendet wird. Zum Ausschmelzen des Schmelzkerns aus dem Kunststoffhohlprofil muss dem Schmelzkernmaterial Wärme zugeführt werden. Dies kann beispielsweise mithilfe eines Wärmebads beziehungsweise Heizbads erfolgen. Die Temperatur dieses Bads wird dabei höher gewählt als die Liquidustemperatur des Schmelzkernmaterials, jedoch geringer als die Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials. Beispielsweise kann eine Zinn-Wismut-Legierung als Schmelzkernmaterial verwendet werden.
  • Die Verwendung von Metall als Schmelzkernmaterial hat den Vorteil, dass nicht nur indirekt über das Bad Wärme zugeführt werden kann, sondern zusätzlich oder alternativ ein induktives Erwärmen möglich ist. Dies beschleunigt das Ausschmelzen des Schmelzkerns. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von der Solidustemperatur und der Liquidustemperatur die Rede ist, so können diese Begriffe entweder das Schmelzintervall des entsprechenden Materials beschreiben oder - beispielsweise weil das Schmelzintervall klein ist -jeweils durch den Begriff Schmelztemperatur ersetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
    • Figur eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Kunststoffhohlprofil.
  • Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Kunststoffhohlprofils 1. Dieses besteht aus einem Kunststoffmaterial 2, das einen Hohlraum 3 wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, einschließt. In das Kunststoffmaterial 2 sind ein Fasereinleger 4 sowie ein weiterer Fasereinleger 5 eingebettet. Selbstverständlich kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl an Fasereinlegern 4 und 5 vorgesehen sein, also auch lediglich ein einziger Fasereinleger 4 oder 5 oder mehr als zwei Fasereinleger 4 und 5. Es ist erkennbar, dass die Fasereinleger 4 auf gegenüberliegenden Seiten des Hohlraums 3 vorliegen und die jeweilige Seite des Hohlraum 3 jeweils vollständig übergreifen. Ränder 6 und 7 der Fasereinleger 4 und 5 sind insoweit von dem jeweils anderen Fasereinleger 5 beziehungsweise 4 beabstandet angeordnet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt zwischen den Rändern 6 und 7 ein mit dem Kunststoffmaterial 2 gefüllter Raum vor. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Fasereinleger 4 und 5 einander überlappen, insbesondere im Bereich ihrer Ränder 6 und 7.
  • Das Herstellen des Kunststoffhohlprofils 1 soll durch Spritzgießen mithilfe einer hier nicht dargestellten Spritzgießvorrichtung erfolgen. Um den Hohlraum 3 zu erzeugen, wird ein Schmelzkern aus einem Schmelzkernmaterial in der Spritzgießvorrichtung, insbesondere in einer Spritzgießform der Spritzgießvorrichtung, angeordnet, nämlich dort, wo der Hohlraum 3 ausgebildet werden soll. Der Schmelzkern weist insoweit dieselben Abmessungen auf wie der in dem Kunststoffmaterial 2 auszubildende Hohlraum 3.
  • Neben dem Schmelzkern werden die Fasereinleger 4 und 5 in der Spritzgießform angeordnet. Anschließend wird das Kunststoffhohlprofil 1 ausgebildet, indem der Schmelzkern zumindest teilweise sowie die Fasereinleger 4 und 5 vorzugsweise vollständig mit dem Kunststoffmaterial 2 umspritzt werden. Nachfolgend kann der Schmelzkern ohne weiteres aus dem Kunststoffhohlprofil 1 ausgeschmolzen werden. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Fasereinleger 4 und 5 formschlüssig in dem Kunststoffmaterial 2 aufgenommen. Zusätzlich ist es bevorzugt vorgesehen, dass bei dem Umspritzen ein Stoffschluss zwischen den Fasereinlegern 4 und 5 einerseits sowie dem Kunststoffmaterial 2 andererseits hergestellt wird.
  • Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass ein Fügen von mehreren Bauteilen, beispielsweise von mehreren Schalen, zu dem Kunststoffhohlprofil 1 nicht notwendig ist. Vielmehr wird das gesamte Kunststoffhohlprofil 1 während eines einzigen Spritzgießvorgangs hergestellt. Die Fasereinleger 4 und 5 können beispielsweise aus gängigen Endlosfaserhalbzeugen bestehen, insbesondere aus unidirektional verstärkten Tapes, Geweben, Gelegen, Matten und Vliesen. Sie können dabei aus grundsätzlich beliebigen Verstärkungsfasern bestehen, wobei vorzugsweise Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Aramidfasern verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kunststoffhohlprofil
    2
    Kunststoffmaterial
    3
    Hohlraum
    4
    Fasereinleger
    5
    Weiterer Fasereinleger
    6
    Rand
    7
    Rand

Claims (8)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffhohlprofils (1) aus einem Kunststoffmaterial (2) durch Spritzgießen, mit den Schritten: - Bereitstellen eines Schmelzkerns aus einem Schmelzkernmaterial, das eine geringere Liquidustemperatur aufweist als das Kunststoffmaterial (2), - Bereitstellen eines separat ausgebildeten Fasereinlegers mit Matrixmaterial, - Einbringen des Schmelzkerns sowie des Fasereinlegers (4) in eine Spritzgießform, - Ausbilden des Kunststoffhohlprofils (1) durch zumindest teilweises Umspritzen des Schmelzkerns und des Fasereinlegers (4) mit dem Kunststoffmaterial (2), sowie - Ausschmelzen des Schmelzkerns aus dem Kunststoffhohlprofil (1), wobei der Fasereinleger (4) bei dem vor dem Umspritzen erfolgenden Schließen der Spritzgießform von dem Schmelzkern und/oder der Spritzgießform umgeformt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasereinleger (4) bei oder nach einem Schließen der Spritzgießform, jedoch vor dem Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial, eine Temperatur aufweist, die größer ist als eine Schmelztemperatur eines Matrixmaterials des Fasereinlegers (4).
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasereinleger (4) vorgeformt in die Spritzgießform eingebracht wird und nachfolgend zumindest bereichsweise an dem Schmelzkern anliegt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Schmelzkern und dem Fasereinleger (4) wenigstens ein weiterer Fasereinleger (5) in die Spritzgießform eingebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasereinleger (4) und der weitere Fasereinleger (5) auf gegenüberliegenden Seiten des Schmelzkerns angeordnet werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, daduch gekennzeichnet, dass der Fasereinleger (4) und der weitere Fasereinleger (5) nach dem Ausbilden des Kunststoffhohlprofils (1) voneinander beabstandet vorliegen und über das Kunststoffmaterial (2) miteinander verbunden sind, oder dass der Fasereinleger (4) und der weitere Fasereinleger (5) nach dem Ausbilden des Kunststoffhohlprofils (1) zumindest bereichsweise aneinander anliegen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Umspritzen wenigstens ein Funktionselement, insbesondere ein Versteifungselement, ausgebildet oder ein Einlegeteil mit dem Kunststoffmaterial (2) umspritzt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzkernmaterial ein Metall verwendet wird.
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