DE102015103083A1

DE102015103083A1 - Composite rod member and method of making a composite rod member

Info

Publication number: DE102015103083A1
Application number: DE102015103083.7A
Authority: DE
Inventors: Dominic Römer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2016-09-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbundwerkstoff-Stabbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoff-Stabbauteils. Das Verbundwerkstoff-Stabbauteil besteht aus einem ersten Material (M1) und einem zweiten Material (M2), wobei das erste Material (M1) in Form von Fasern (8) und das zweite Material (M2) in Form einer Matrix ausgebildet ist. Erfindungsgemäß wird das erste Material (M1) geflochten und das zweite Material (M2) gewickelt.The invention relates to a composite rod member and a method of manufacturing a composite rod member. The composite rod member is composed of a first material (M1) and a second material (M2), wherein the first material (M1) is in the form of fibers (8) and the second material (M2) is in the form of a matrix. According to the invention, the first material (M1) is braided and the second material (M2) is wound.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundwerkstoff-Stabbauteil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoff-Stabbauteils nach Patentanspruch 6. The invention relates to a composite rod member of the type specified in the preamble of patent claim 1 and to a method for producing a composite rod member according to claim 6.

Verbundwerkstoffbauteile, insbesondere Verbundwerkstoff-Stabbauteile sowie Verfahren zur Herstellung derselben sind bekannt. So geht aus der Druckschrift DE 690 31 427 T2 ein Verbundwerkstoff-Stabbauteil, im Weiteren als FVK-Stabbauteil bezeichnet, hervor sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. Dabei wird auf ein Dorn eines Werkzeugs eine erste Materialschicht in Form von Fasern gewickelt. Diese erste Materialschicht wird anschließend mit einem Polymerharz getränkt. Danach wird eine zweite Materialschicht in Form von Fasern um die erste Materialschicht geflochten. Anschließend wird auch diese zweite Materialschicht mit dem Polymerharz getränkt. Als letzte Schicht wird ein Band aus einem Thermoplasten aufgewickelt, welches einerseits eine geschlossene Schicht bildet und andererseits die Materialschichten, insbesondere die zweite Materialschicht, welche geflochten und somit als Fasergeflecht ausgebildet ist, zusammenpresst, dass überschüssiges Polymerharz heraus tritt. Zwischen der letzten Schicht und der geflochtenen Materialschicht können dem herzustellenden Stabbauteil gemäß mehrere Materialschichten ausgebildet sein, welche in Form des Fasergeflechts aufgebracht sind. Composite components, in particular composite rod components and methods for producing the same are known. This is how the document goes DE 690 31 427 T2 a composite rod member, hereinafter referred to as FVK rod member, forth, and a method for producing the same. In this case, a first material layer in the form of fibers is wound on a mandrel of a tool. This first material layer is then impregnated with a polymer resin. Thereafter, a second layer of material in the form of fibers is braided around the first layer of material. Subsequently, this second material layer is impregnated with the polymer resin. As a last layer, a band of a thermoplastic is wound, which on the one hand forms a closed layer and on the other hand compresses the material layers, in particular the second material layer, which is braided and thus formed as a fiber braid, that excess polymer resin comes out. According to the rod component to be produced, a plurality of material layers, which are applied in the form of the fiber braid, can be formed between the last layer and the braided material layer.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2010 049 565 A2 und die DE 10 2011 011 577 A1 offenbaren ein FVK-Stabbauteil in Form einer Drehstabfeder. Durch eine entsprechende Positionierung von geflochtenen und/oder gewickelten Fasern werden notwendige Eigenschaften der Drehstabfeder ausgebildet. Der DE 10 2011 011 577 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung der Drehstabfeder nach dem Prinzip der Flechtpultrusion zu entnehmen. Dabei werden die Fasern imprägniert, mit einem Matrixmaterial versehen und anschließend ausgehärtet. The publication DE 10 2010 049 565 A2 and the DE 10 2011 011 577 A1 disclose a FRP rod component in the form of a torsion bar spring. By appropriate positioning of braided and / or wound fibers necessary properties of the torsion bar spring are formed. Of the DE 10 2011 011 577 A1 is a method for producing the torsion spring according to the principle of braiding pultrusion. The fibers are impregnated, provided with a matrix material and then cured.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2012 020 184 A1 geht ein Stabbauteil mit einem zumindest teilweise nicht runden Querschnitt hervor. Das Stabbauteil ist an verschiedenen Stellen gebogen. Insbesondere an den Biegestellen sind die Querschnitte nicht kreisförmig. Mindestens zwei Schichten des Stabbauteils sind unidirektional orientiert, wobei sich allerdings die Orientierung der Schichten unterscheiden. From the publication DE 10 2012 020 184 A1 goes out a rod member with an at least partially non-round cross-section. The rod component is bent at various points. Especially at the bending points, the cross sections are not circular. At least two layers of the rod component are unidirectionally oriented, although the orientation of the layers differ.

Die Patentschrift DE 10 2013 001 442 B3 offenbart ein Stabbauteil, welches mittels Pultrusion bzw. Strangziehen des Faserverbundwerkstoffs und einem nach- oder vorgeschalteten Wickeln oder Flechten hergestellt ist. The patent DE 10 2013 001 442 B3 discloses a rod member which is made by pultrusion of the fiber composite and a subsequent or upstream winding or braiding.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein alternatives Verbundwerkstoff-Stabbauteil bzw. FVK-Stabbauteil bereitzustellen. Des Weiteren ist es die Aufgabe der Erfindung ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung des FVK-Stabbauteils anzugeben. It is the object of the present invention to provide an alternative composite rod component or FRP rod component. Furthermore, it is the object of the invention to specify a cost-effective method for producing the FRP rod component.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein FVK-Stabbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung des FVK-Stabbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a FRP rod member having the features of claim 1 and by a method for producing the FRP rod member having the features of claim 6. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims.

Ein erfindungsgemäßes FVK-Stabbauteil besteht aus einem ersten Material und einem zweiten Material. Das erste Material ist in Form von Fasern und das zweite Material ist in Form einer Matrix ausgebildet. Das erste Material ist geflochten und das zweite Material ist gewickelt. Der Vorteil aufgrund der unterschiedlichen Herstellungsverfahren, einem Flechtverfahren und einem Wickelverfahren, ist eine ausgeprägte Festigkeit und Stabilität des FVK-Stabbauteils. An inventive FVK rod component consists of a first material and a second material. The first material is in the form of fibers and the second material is in the form of a matrix. The first material is braided and the second material is wound. The advantage due to the different manufacturing processes, a braiding process and a winding process, is a pronounced strength and stability of the FRP rod component.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen FVK-Stabbauteils ist das zweite Material eine Thermoplast-Matrix. Der Vorteil der Thermoplast-Matrix ist in ihrer im heißen Zustand Dickflüssigkeit zu sehen. Ein Rohling, mit anderen Worten, das Vorprodukt des Endprodukts, muss diese Thermoplast-Matrix bereits enthalten, da die Fließwege auf üblicherweise 0,5mm begrenzt sind. Dadurch besteht allerdings auch der Vorteil gegenüber Duroplast-Matrices, die sehr dünnflüssig sind. Rohlinge für Duroplastbauteile enthalten üblicherweise keine Matrix. Diese wird erst im Werkzeug zugefügt. Duroplastrohlinge weisen in der Herstellung keine Schwindung auf, da zwischen den Fäden bzw. dem Fadengeflecht oder Fadenstrumpf ausgebildete Zwischenräume mit der Matrix aufgefüllt bzw. geflutet werden. Die Thermoplast-Matrix lässt sich gegenüber der Duroplast-Matrix wesentlich einfacher im Wickelverfahren bzw. im Wickelprozess aufbringen. Im Gegensatz zum Duroplastrohling ändert sich ein Gesamtvolumen des Thermoplastrohlings nicht, bzw. nur geringfügig. Somit bleibt eingeschlossene Luft auch im Bauteil enthalten. Durch das Wickeln der Thermoplast-Matrix werden somit zum einen die Fließwege reduziert und es kann zum anderen eingeschlossene Luft schon während der Herstellung aus dem Rohling herausgedrückt werden. Der Thermoplast-Rohling weist dadurch annähernd eine so genannte Soll-Endkontur auf, wodurch sich ein nachfolgender Bearbeitungsprozess reduziert. In one embodiment of the FVK rod component according to the invention, the second material is a thermoplastic matrix. The advantage of the thermoplastic matrix can be seen in its hot state thick liquid. A blank, in other words, the precursor of the final product, must already contain this thermoplastic matrix, since the flow paths are limited to usually 0.5mm. However, this also provides the advantage over thermoset matrices, which are very thin. Blanks for Duroplastbauteile usually contain no matrix. This is added in the tool. Duroplast blanks have no shrinkage in the production, since spaces formed between the threads or the thread mesh or thread stocking are filled or flooded with the matrix. The thermoplastic matrix can be compared to the thermoset matrix much easier to apply in the winding process or in the winding process. In contrast to the thermoset blank, a total volume of the thermoplastic blank does not change, or only slightly. Thus trapped air is also contained in the component. By winding the thermoplastic matrix thus, on the one hand, the flow paths are reduced and, on the other hand, trapped air can already be forced out of the blank during production. As a result, the thermoplastic blank has approximately a so-called nominal final contour, which reduces a subsequent machining process.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das FVK-Stabbauteil schichtweise aufgebaut, wobei ausgehend von einem Zentrum des Verbundwerkstoff-Stabbauteils die beiden Materialien abwechselnd angeordnet sind. Der Vorteil ist, dass abwechselnd das erste Material als Fadengeflecht und anschließend das zweite Material als Wicklung angeordnet ist, wobei während jeder Wicklung Luft aus dem Fadengeflecht herausgedrückt werden kann. Somit besteht die Möglichkeit ein ausgeprägt stabiles und eine hohe Festigkeit aufweisendes FVK-Stabbauteil sowohl bei kleinen Wandstärken mit bspw. nur zwei Materialschichten als auch bei großen Wandstärken mit zahlreichen Materialschichten auszubilden. In a further embodiment, the FRP rod component is constructed in layers, wherein starting from a center of the composite rod member, the two materials are arranged alternately. The advantage is that alternately the first material is arranged as a thread mesh and then the second material is arranged as a winding, wherein air can be forced out of the thread mesh during each winding. Thus, it is possible to form a distinctively stable and high strength FVK rod component both with small wall thicknesses with, for example, only two material layers and with large wall thicknesses with numerous material layers.

Ein wesentlicher Vorteil der Wicklung mittels der Thermoplast-Matrix ist die Bereitstellung eines gasdichten Schlauches. Ist beispielsweise eine erste Schicht des FVK-Stabbauteils, welche unmittelbar um den Dorn gewickelt wird, aus dem zweiten Material hergestellt, kann dieser im Verarbeitungsprozess mit Luft unter Druck gesetzt werden und dadurch eine variable Formkontur darstellen. Zur Bereitstellung der variablen Formkontur werden üblicherweise Hilfsmittel eingesetzt, die somit entfallen können. Das bedeutet, dass sich sowohl Bauteil- als auch Herstellungskosten gegenüber dem Stand der Technik reduzieren lassen. An essential advantage of the winding by means of the thermoplastic matrix is the provision of a gas-tight hose. If, for example, a first layer of the FRP rod component, which is wound directly around the mandrel, is made of the second material, it can be pressurized with air during the manufacturing process and thereby represent a variable shape contour. To provide the variable shape contour usually aids are used, which can be dispensed with. This means that both component and manufacturing costs compared to the prior art can be reduced.

Zur weiteren Stabilisierung und Erhöhung der Festigkeit des FVK-Stabbauteils ist ausgehend vom Zentrum des FVK-Stabbauteils eine letzte Schicht des FVK-Stabbauteils aus dem zweiten Material hergestellt. To further stabilize and increase the strength of the FRP rod component, starting from the center of the FRP rod component, a last layer of the FRP rod component is made of the second material.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoff-Stabbauteils, wobei das Verbundwerkstoff-Stabbauteil ein erstes Material und ein zweites Material aufweist. Das erste Material und das zweite Material werden auf einem Dorn eines Werkzeugs, diesen umfassend angeordnet. Das erste Material ist in Form von Fasern und das zweite Material ist in Form einer Matrix ausgebildet. Das erste Material wird geflochten und das zweite Material wird gewickelt. Der Vorteil ist ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines stabilen und eine hohe Festigkeit aufweisenden FVK-Stabbauteils im Vergleich zu einer aufwendigen Herstellung von Hybridfasern. Another aspect of the invention relates to a method of manufacturing a composite rod member, wherein the composite rod member comprises a first material and a second material. The first material and the second material are arranged on a mandrel of a tool, this comprehensive. The first material is in the form of fibers and the second material is in the form of a matrix. The first material is braided and the second material is wound. The advantage is a cost-effective method for producing a stable and high strength FVK rod component compared to a complicated production of hybrid fibers.

Üblicherweise werden Duroplastmatrices eingesetzt, welche sich allerdings aufgrund ihrer Dünnflüssigkeit nicht zum Wickeln eignen. Der Rohling, welcher aus einem ersten Material, das geflochten wird, ausgebildet ist, wird manuell oder automatisiert, allerdings immer kalt, in ein Werkzeug eingelegt und mit der Duroplastmatrix getränkt. Durch eine Drapierung und Schließen des Werkzeugs, unter Umständen sogar mit Hilfe einer Vakuumpumpe, wird die im Rohling angesammelte Luft entfernt. Sofern eine Thermoplast-Matrix eingesetzt wird, kann die eingeschlossene Luft nicht mehr entfernt werden. Duroplast matrices are usually used, which, however, are not suitable for winding due to their thinness. The blank, which is formed from a first material that is braided, is manually or automatically, but always cold, placed in a tool and soaked with the thermoset matrix. By draping and closing the tool, possibly even with the aid of a vacuum pump, the air collected in the blank is removed. If a thermoplastic matrix is used, the trapped air can not be removed.

Da das zweite Material in Form der Matrix gewickelt wird, besteht die Möglichkeit einen einstellbaren Faservolumengehalt und eine gleichmäßige Verteilung der Matrix im Rohling zu erhalten. Des Weiteren besteht die Möglichkeit beim Wickeln die im Fasergeflecht eingeschlossene Luft aus dem Fasergeflecht zu pressen, wodurch sich die Bauteilqualität des FVK-Stabbauteils wesentlich verbessert. Since the second material is wound in the form of the matrix, it is possible to obtain an adjustable fiber volume content and a uniform distribution of the matrix in the blank. Furthermore, there is the possibility during winding to press the air trapped in the fiber braid out of the fiber braid, which substantially improves the component quality of the FRP rod component.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Vermeidung einer Beschädigung der Fasern durch einen so genannten Commingling-Vorgang. Der Commingling-Vorgang zeichnet sich dadurch aus, dass eine bestimmte Anzahl von Fasern mit Hilfe einer Verwirbelungsdüse miteinander vermischt werden. Hierbei kann es zur Beschädigung der Fasern kommen. Another advantage of the method according to the invention is the avoidance of damage to the fibers by a so-called commingling process. The commingling process is characterized in that a certain number of fibers are mixed together by means of a swirl nozzle. This can damage the fibers.

Es sind aufgrund der geringeren Luft im Fasergeflecht eine geringere Anzahl von Lunkern im FVK-Stabbauteil ausgebildet. Zusätzlich kann aufgrund der Wicklung der Rohling insgesamt an seine Endkontur angenähert hergestellt werden. Das bedeutet, dass ein geringerer Faltenwurf im Umformprozess bzw. bei der Konsilidierung in Erscheinung tritt. Ebenso sind größere Wandstärken möglich. Due to the lower air in the fiber braid, a smaller number of voids are formed in the FRP rod component. In addition, owing to the winding, the blank as a whole can be produced approximately at its final contour. This means that a lesser amount of drape appears in the forming process or in the consilidation. Likewise, larger wall thicknesses are possible.

Sofern ein Wickelwerkzeug, bspw. in Form einer Andruckrolle, zum Wickeln des zweiten Materials beheizt ist, kann das aus dem ersten Material ausgebildete Fasergeflecht bereits beim Bewickeln vor- bzw. imprägniert werden. Dadurch kann eine im Fasergeflecht ausgebildete Luftmenge weiter reduziert werden, wodurch der Rohling bzw. das Halbzeug bereits eine gewisse Festigkeit und Steifigkeit aufweist, welche eine weitere Verarbeitung erleichtert. If a winding tool, for example in the form of a pressure roller, is heated to wind the second material, the fiber braid formed from the first material can already be pre-impregnated or impregnated during winding. As a result, an air quantity formed in the fiber braid can be further reduced, as a result of which the blank or semifinished product already has a certain strength and rigidity, which facilitates further processing.

Bevorzugt kann das Werkzeug zur Umformung und Konsolidierung des FVK-Stabbauteils beheizt sein. Somit können übliche Umform- und Konsolidierungswerkzeuge, wie sie bei bereits bekannten FVK-Stabbauteilen eingesetzt werden, vorteilhaft genutzt werden. Preferably, the tool for forming and consolidation of the FRP rod member may be heated. Thus, conventional forming and consolidation tools, as used in already known FRP rod components, can be used advantageously.

Auch vorteilhaft ist, wenn das zweite Material während Wickelvorganges verschweißt wird. Dadurch lässt sich einerseits eine hohe Festigkeit und Stabilität des FVK-Stabbauteils erzielen und andererseits kann dadurch, sofern die erste Schicht des FVK-Bauteils aus dem zweiten Material hergestellt ist, der gasdichte Schlauch zur Bereitstellung der variablen Formkontur genutzt werden. Somit lässt sich ein zur Umformung notwendiger so genannter Blasschlauch einsparen. It is also advantageous if the second material is welded during winding process. As a result, on the one hand, a high strength and stability of the FRP rod component can be achieved and, on the other hand, if the first layer of the FRP component is made of the second material, the gastight tube can be used to provide the variable shape contour. Thus, it is possible to save a so-called blow hose, which is necessary for forming.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele 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. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments and with reference to 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 indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Identical or functionally identical elements are assigned identical reference numerals. For reasons of clarity, it is possible that the elements are not provided with reference numbers in all figures, but without losing their assignment.

Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen FVK-Stabbauteils 1 in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten A–E sowie einen Querschnitt Q des FVK-Stabbauteils 1 in jedem der Verfahrensschritte A–E. Das FVK-Stabbauteil 1 besteht aus einem ersten Material M1 und einem zweiten Material M2. Jedem Verfahrensschritt zugeordnet dargestellt ist in einer schematischen Darstellung der entsprechende Herstellungsprozess, d.h. der Wickelprozess mit Hilfe eines Wickelwerkzeugs 12 und der Flechtprozess. The single FIGURE shows a schematic representation of a side view of a FRP rod component according to the invention 1 in successive process steps A-E and a cross-section Q of the FVK rod component 1 in each of the method steps A-E. The FVK rod component 1 consists of a first material M1 and a second material M2. Shown associated with each method step is a schematic representation of the corresponding manufacturing process, ie the winding process with the aid of a winding tool 12 and the braiding process.

In dem ersten Verfahrensschritt A eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird ausgehend von einem Dorn 2 eines Werkzeugs 3, welcher üblicherweise aus Stahl ausgebildet ist, eine erste Schicht 4 des FVK-Stabbauteils 1 um den Dorn 2 gewickelt. Diese erste Schicht 4 besteht aus dem zweiten Material M2, welches in Form einer thermoplastischen Matrix ausgebildet ist. Während der Anordnung der ersten Schicht 4 auf dem Dorn 2 wird diese beim Wickeln um den Dorn 2 verschweißt. Zur Unterstützung der Verschweißung ist der Dorn 2 beheizt. In the first method step A of a method according to the invention, starting from a mandrel 2 a tool 3 , which is usually made of steel, a first layer 4 of the FVK rod component 1 around the thorn 2 wound. This first layer 4 consists of the second material M2, which is formed in the form of a thermoplastic matrix. During the arrangement of the first layer 4 on the spine 2 this is when winding around the mandrel 2 welded. To support the welding is the thorn 2 heated.

Um diese erste Schicht 4 wird in dem zweiten Verfahrensschritt B eine zweite Schicht 5 des FVK-Stabbauteils 1 geflochten. Diese zweite Schicht 5 ist aus dem ersten Material M1, in Form handelsüblicher Fasern 8, welche für einen Faserverbundwerkstoff eingesetzt werden, ausgebildet. Das heißt, es werden eine bestimmte Anzahl der Fasern 8 über die erste Schicht 4 geflochten, wobei ein so genannter Flechtstrumpf 6 ausgebildet wird. To this first layer 4 becomes in the second process step B, a second layer 5 of the FVK rod component 1 braided. This second layer 5 is made of the first material M1, in the form of commercially available fibers 8th , which are used for a fiber composite formed. That means there will be a certain number of fibers 8th over the first layer 4 braided, with a so-called braided stocking 6 is trained.

An diesen zweiten Verfahrensschritt B anschließend wird in dem dritten Verfahrensschritt C um die zweite Schicht 5, welche in Form des Flechtstrumpfes 6 ausgebildet ist, das zweite Material M2 zur Herstellung einer dritten Schicht 7 des FVK-Stabbauteils 1 gewickelt. Subsequently, in this second method step B, in the third method step C, the second layer is formed 5 , which are in the form of braided stockings 6 is formed, the second material M2 for producing a third layer 7 of the FVK rod component 1 wound.

Wie der Seitenansicht der einzigen Figur zu entnehmen ist reduziert sich ein Querschnitt Q des in Form eines Rohlings vorliegenden FVK-Stabbauteils 1 am Ende des dritten Verfahrensschrittes. Während des Flechtprozesses des in Form der Fasern 8 ausgebildeten ersten Materials M1, hat sich Luft zwischen den einzelnen Fasern 8 angesammelt. Mit Hilfe der dritten Schicht 7, welche gewickelt wird, wird die Luft aus der in Form eines Fasergeflechtes vorliegenden zweiten Schicht 5 gepresst, wodurch sich eine Dichte des FVK-Stabbauteils 1 erhöht und der Querschnitt Q reduziert. As can be seen from the side view of the single figure, a cross-section Q of the FRP rod component present in the form of a blank is reduced 1 at the end of the third process step. During the braiding process in the form of the fibers 8th formed first material M1, has air between each fiber 8th accumulated. With the help of the third layer 7 , which is wound, the air from the present in the form of a fiber braid second layer 5 pressed, resulting in a density of FVK rod component 1 increased and the cross-section Q reduced.

Dem dritten Verfahrensschritt C ist ein vierter Verfahrensschritt D angeschlossen, wobei auf die dritte Schicht 7 eine vierte Schicht 9 angeordnet wird. Die vierte Schicht 9 besteht wie auch die zweite Schicht 5, aus dem zweiten Material M2 und ist in Form des Fasergeflechts bzw. des Flechtstrumpfes 6 ausgebildet. Diesem vierten Verfahrensschritt D folgt ein fünfter Verfahrensschritt E, wobei eine fünfte Schicht 10 des FVK-Stabbauteils 1 hergestellt wird, welche aus dem ersten Material M1 besteht. The third method step C is followed by a fourth method step D, wherein the third layer 7 a fourth layer 9 is arranged. The fourth shift 9 exists as well as the second layer 5 , from the second material M2 and is in the form of the fiber braid or the Flechtstrumpfes 6 educated. This fourth process step D is followed by a fifth process step E, wherein a fifth layer 10 of the FVK rod component 1 is made, which consists of the first material M1.

Somit ist das FVK-Stabbauteil 1 schichtweise aufgebaut, wobei ausgehend von einem Zentrum 11 des FVK-Stabbauteils 1 die beiden Materialien M1, M2 abwechselnd angeordnet sind. Das Zentrum 11 entspricht einer Längsachse des FVK-Stabbauteils 1. Thus, the FRP rod component is 1 constructed in layers, starting from a center 11 of the FVK rod component 1 the two materials M1, M2 are arranged alternately. The center 11 corresponds to a longitudinal axis of the FVK rod component 1 ,

Das Werkzeug 3 weist beheiztes ein Wickelwerkzeug 12 in Form einer Andruckrolle auf, wobei die aus dem ersten Material M1 ausgebildete Schicht 5, 9 beim Bewickeln vorimprägniert wird. The tool 3 has heated a winding tool 12 in the form of a pinch roller, wherein the formed from the first material M1 layer 5 . 9 pre-impregnated during winding.

Je nach Einsatzgebiet des FVK-Stabbauteils 1 kann dieses aus mehr oder weniger der fünf Schichten 4, 5, 7, 9, 10 bestehen. Zur Ausbildung einer hohen Festigkeit des FVK-Stabbauteils 1 ist eine Letzte der Schichten, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel die fünfte Schicht 10 ist, aus dem ersten Material M1 auszubilden. Depending on the field of application of the FVK rod component 1 This can be made up of more or less of the five layers 4 . 5 . 7 . 9 . 10 consist. For the formation of a high strength of the FRP rod component 1 is a last of the layers, which in the illustrated embodiment, the fifth layer 10 is to form M1 from the first material.

In einem nicht näher dargestellten weiteren Verfahrensschritt wird der ausgebildete Rohling des FVK-Stabbauteils 1 umgeformt und konsolidiert und gegebenenfalls beschnitten. In a further process step, not shown, the formed blank of the FVK rod component 1 transformed and consolidated and, if necessary, trimmed.

In einem weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Schicht 4 aus dem zweiten Material M2 ausgebildet. Demzufolge, da die Schichten abwechselnd aus dem ersten Material M1 und dem zweiten Material M2 hergestellt sind, besteht auch die dritte Schicht 7 und die fünfte Schicht 10 aus dem ersten Material M1. Die zweite Schicht 5 und die vierte Schicht 9 sind aus dem zweiten Material M2 hergestellt. Zu Erzielung einer hohen Festigkeit ist es in diesem Ausführungsbeispiel angebracht eine sechste Schicht in ihrer Funktion als letzte Schicht anzubringen, welche aus dem zweiten Material M2 ausgebildet ist. Somit kann die letzte Schicht, und damit ausgehend von dem Zentrum 11 die oberste Schicht verschweißt werden, wodurch eine Luft- und Wasserundurchlässigkeit herbeigeführt werden kann. In a further embodiment, not shown, the first layer 4 formed of the second material M2. Accordingly, since the layers are alternately made of the first material M1 and the second material M2, there is also the third layer 7 and the fifth layer 10 from the first material M1. The second layer 5 and the fourth layer 9 are made of the second material M2. To achieve a high strength, it is appropriate in this embodiment to attach a sixth layer in its function as the last layer, which is formed from the second material M2. Thus, the last layer, and thus from the center 11 the the uppermost layer can be welded, whereby an air and water impermeability can be brought about.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Standardhalbzeuge zu verwenden sind und es automatisierbar und demzufolge auch für einen Einsatz in einer Großserie geeignet ist. The method according to the invention is characterized in that standard semifinished products are to be used and it can be automated and consequently also suitable for use in large-scale production.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DE 102010049565 A2 [0003]
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DE 102012020184 A1 [0004]
DE 102013001442 B3 [0005]

Claims

Composite rod component consisting of a first material (M1) and a second material (M2), the first material (M1) being in the form of fibers (M1) 8th ) and the second material (M2) is in the form of a matrix, characterized in that the first material (M1) is braided and the second material (M2) is wound.

Composite rod member according to claim 1, characterized in that the second material (M2) is a thermoplastic matrix.

Composite rod component according to claim 1 or 2, characterized in that the composite rod component ( 1 ) is constructed in layers, starting from a center ( 11 ) of the composite rod component ( 1 ) the two materials (M1, M2) are arranged alternately.

Composite rod component according to one of the preceding claims, characterized in that starting from a center ( 11 ) of the composite rod component ( 1 ) a first layer ( 4 ) is made of the second material (M2).

Composite rod component according to one of the preceding claims, characterized in that starting from a center ( 11 ) of the composite rod component ( 1 ) a last layer ( 10 ) of the composite rod component ( 1 ) is made of the second material (M2).

A method of manufacturing a composite rod component, wherein the composite rod member ( 1 ) has a first material (M1) and a second material (M2), and wherein the first material (M1) or the second material (M2) on a mandrel ( 2 ) of a tool ( 3 ), this being arranged comprehensively, and wherein the first material (M1) is in the form of fibers ( 8th ) and the second material (M2) is formed in a matrix, characterized in that the first material (M1) is wound and the second material (M2) is braided.

A method according to claim 6, characterized in that the second material (M2) is a thermoplastic matrix.

Method according to claim 6 or 7, characterized in that a winding tool ( 12 ) of the tool ( 3 ) is heated.

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that a further tool for forming and consolidating the composite rod member ( 1 ) is heated.

Method according to one of claims 6 to 9, characterized in that the second material (M2) is welded during winding process.