DE102015103314B4 - Method of manufacturing a bending beam - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Biegebalkens (1) aus Faserverbundwerkstoff, gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte:- Bereitstellen eines länglichen Faserhalbzeuges (7) mit- über die Länge (L) konstanter Dicke (D) oder in Längenabschnitten voneinander verschiedener Dicke (D), wobei- über die gesamte Länge (L) die Dicke (D) kleiner gleich der Breite (B) ist,- seitliches Verpressen der Endbereiche in Richtung der Breite (B), so dass in den Endbereichen die Breite (B) abnimmt und zu einer Zunahme der Dicke (D) in den Endbereichen führt und- Gleichzeitiges oder nachgeschaltetes Verpressen von Oberseite (5) und Unterseite (6) des herzustellenden Biegebalkens (1) in Dickenrichtung, so dass der damit hergestellte Biegebalken (1) eine zunehmende Dicke (D) zum Bereich seines freien Endes hin aufweist.A method for producing a bending beam (1) from fiber composite material, characterized by the following process steps: - Providing an elongated semi-finished fiber product (7) with - over the length (L) constant thickness (D) or in length sections of different thicknesses (D), wherein - Over the entire length (L) the thickness (D) is less than or equal to the width (B), - lateral compression of the end areas in the direction of the width (B), so that the width (B) decreases in the end areas and leads to an increase in the Thickness (D) in the end areas leads and - Simultaneous or subsequent pressing of the top (5) and bottom (6) of the bending beam (1) to be produced in the direction of the thickness, so that the bending beam (1) produced with it has an increasing thickness (D) in relation to the area having its free end out.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Biegebalkens aus Faserverbundwerkstoff gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1.The present invention relates to a method for producing a bending beam from fiber composite material according to the features in claim 1.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Biegebalken insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik als Blattfedern einzusetzen. Diese werden insbesondere als Längs- oder Querblattfeder eingesetzt.It is known from the prior art to use bending beams as leaf springs, particularly in automotive engineering. These are used in particular as longitudinal or transverse leaf springs.
Ein Herstellungsverfahren für eine solche Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff ist beispielsweise aus der
Alternativ ist es auch möglich, zunächst mehrere Lagen eines Halbzeugs übereinander zu stapeln und diese dann miteinander zu verpressen, wobei die Lagen bereits mit Harz vorimprägniert sind und/oder auf die Lagen während des Aufeinanderschichtens ein Harz aufgebracht wird.Alternatively, it is also possible to first stack several layers of a semifinished product on top of one another and then press them together, the layers already being pre-impregnated with resin and / or a resin being applied to the layers during the stacking.
Insbesondere beim Einbau in ein Kraftfahrzeug erfolgt eine Anbindung der so hergestellten Blattfeder an eine Achse bzw. die Karosserie. Hierzu ist beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt, in der Blattfeder Öffnungen vorzusehen, welche durch einen Bolzen, insbesondere Herzbolzen, durchgriffen werden. In Betrieb des Kraftfahrzeuges können sich jedoch aufgrund der Biegewechselbeanspruchung der Blattfeder Spannungsrisse bilden, die zu einem vorzeitigen Versagen der Blattfeder führen können.Particularly when it is installed in a motor vehicle, the leaf spring produced in this way is connected to an axle or the body. For this purpose, it is known from the prior art, for example, to provide openings in the leaf spring which are penetrated by a bolt, in particular a heart bolt. In operation of the motor vehicle, however, stress cracks can form due to the alternating bending stress on the leaf spring, which can lead to premature failure of the leaf spring.
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Herstellungsverfahren bereitzustellen, mit dem eine Blattfeder prozessoptimiert und vor allem kostengünstig mit Anbindungsbereichen hergestellt werden kann.The object of the present invention is therefore to provide a manufacturing method with which a leaf spring can be manufactured in a process-optimized manner and, above all, inexpensively with connection areas.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Herstellung eines Biegebalkens aus Faserverbundwerkstoff mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.The object is achieved according to the invention with a method for producing a bending beam from fiber composite material having the features in claim 1.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Advantageous variant embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Biegebalkens aus Faserverbundwerkstoff zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:
- - Bereitstellen eines länglichen Faserhalbzeuges mit
- - über die Länge konstanter Dicke oder in Längenabschnitten voneinander verschiedener Dicke, wobei
- - über die gesamte Länge die Dicke kleiner gleich der Breite ist,
- - seitliches Verpressen der Endbereiche in Richtung der Breite, so dass in den Endbereichen die Breite abnimmt und zu einer Zunahme der Dicke in den Endbereichen führt und
- - Gleichzeitiges oder nachgeschaltetes Verpressen von Oberseite und Unterseite des herzustellenden Biegebalkens in Dickenrichtung, so dass der damit hergestellte Biegebalken eine zunehmende Dicke zum Bereich seines freien Endes hin aufweist.
- - Providing an elongated semi-finished fiber product with
- - Over the length of constant thickness or in length sections of different thicknesses, wherein
- - the thickness is less than or equal to the width over the entire length,
- - Lateral compression of the end areas in the direction of the width, so that the width decreases in the end areas and leads to an increase in the thickness in the end areas and
- Simultaneous or subsequent pressing of the top and bottom of the bending beam to be produced in the direction of the thickness, so that the bending beam produced therewith has an increasing thickness towards the region of its free end.
Zunächst wird ein Faserhalbzeug bereitgestellt. Bei dem Faserhalbzeug handelt es sich im Sinne der Erfindung entweder um ein bereits vorimprägniertes Faserhalbzeug, mithin Fasern, die auch bereits mit einem Matrixharz versetzt sind, oder alternativ nur um das reine Fasermaterial. Als Faserwerkstoffe kommen hier insbesondere Aramidfasern, Carbonfasern, Glasfasern, Metallfasern oder sonstige bekannte Fasertypen zum Einsatz. Bei flächigen Faserhalbzeugen wird insbesondere ein Vlies oder aber auch ein Gelege bzw. Gewebe verwendet. Besonders bevorzugt werden dazu mindestens zwei Lagen aufeinander gestapelt. Auch können im Rahmen der Erfindung dazu Prepregs verwendet werden.First, a semi-finished fiber product is provided. In the context of the invention, the semifinished fiber product is either an already pre-impregnated semifinished fiber product, that is to say fibers that have already been mixed with a matrix resin, or, alternatively, only the pure fiber material. The fiber materials used here are in particular aramid fibers, carbon fibers, glass fibers, metal fibers or other known fiber types. In the case of two-dimensional semifinished fiber products, a fleece or else a scrim or woven fabric is used in particular. For this purpose, at least two layers are particularly preferably stacked on top of one another. Prepregs can also be used for this purpose within the scope of the invention.
Es ist jedoch auch vorstellbar, dass das Faserhalbzeug gewickelt ist. Dabei kann entweder ein Kernmaterial umwickelt werden bzw. können auch Patches und/oder Prepreg Lagen umwickelt werden. Insbesondere werden diese Materialien mit Tow Pregs umwickelt. Auch ist es vorstellbar, im Rahmen der Erfindung ein Nasswickelverfahren zu verwenden.However, it is also conceivable that the semifinished fiber product is wound. Either a core material can be wrapped around or patches and / or prepreg layers can also be wrapped around. In particular, these materials are wrapped with tow pregs. It is also conceivable to use a wet winding method within the scope of the invention.
Das so bereitgestellte Faserhalbzeug weist bevorzugt über seine gesamte Länge eine konstante Dicke auf. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch vorstellbar, dass jeweilige Längenabschnitte eine voneinander verschiedene Dicke aufweisen. Insbesondere zur Herstellung einer Blattfeder ist vorgesehen, dass über die gesamte Länge die Dicke kleiner gleich der Breite ist. Insbesondere ist jedoch die Dicke kleiner der Breite. Besonders bevorzugt weist das Faserhalbzeug eine über seine gesamte Länge konstante Breite auf.The semi-finished fiber product provided in this way preferably has a constant thickness over its entire length. In the context of the invention, however, it is also conceivable that the respective length sections have a thickness that differs from one another. In particular, for the production of a leaf spring, provision is made for the thickness to be less than or equal to the width over the entire length. In particular, however, the thickness is smaller than the width. The semifinished fiber product particularly preferably has a width that is constant over its entire length.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass ein seitliches Verpressen der Endbereiche erfolgt. Das Verpressen erfolgt in Richtung der Breite, so dass in den Endbereichen die Breite abnimmt und zu einer Zunahme der Dicke in den Endbereichen führt. Die so hergestellte Verformung kann insbesondere dazu genutzt werden, eine formschlüssige Anbindung in den Endbereichen vorzunehmen, beispielsweise um die Blattfeder an eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges anzubinden. Ganz besonders bevorzugt wird ein Biegebalken als Längsblattfeder hergestellt.According to the invention, it is now provided that the end regions are pressed laterally. The pressing takes place in the direction of the width, so that the width decreases in the end regions and leads to an increase in the thickness in the end regions. The deformation produced in this way can in particular be used to make a form-fitting connection in the end regions, for example to connect the leaf spring to a body of a motor vehicle. A bending beam is very particularly preferably produced as a longitudinal leaf spring.
Nunmehr ist vorgesehen, entweder zeitgleich zu dem Verpressen der Endbereiche in Richtung der Breite ein Verpressen von Oberseite und Unterseite des herzustellenden Biegebalkens in Dickenrichtung vorzunehmen. Das Verpressen in Dickenrichtung kann jedoch auch dem Verpressen in Breitenrichtung nachgeschaltet sein.Provision is now made for the top and bottom of the bending beam to be produced to be pressed in the thickness direction either at the same time as the pressing of the end regions in the width direction. The pressing in the thickness direction can, however, also follow the pressing in the width direction.
Im Falle eines bereits vorimprägnierten Faserhalbzeugs kann dieses nach Abschluss des Verpressens von Oberseite und Unterseite in Dickenrichtung zumindest teilaushärten, so dass nach Lösen des Pressenwerkzeuges keine Formänderung mehr stattfindet. Handelt es sich hingegen um ein Faserhalbzeug ohne Matrixanteile, so kann das Pressenwerkzeug derart als Kavität ausgebildet sein, dass ein Harz in das Pressumformwerkzeug injiziert wird. Insbesondere erfolgt dies als RTM-Prozess.In the case of an already pre-impregnated semi-finished fiber product, this can at least partially cure in the thickness direction after the pressing of the top and bottom has been completed, so that no change in shape takes place after the press tool has been released. If, on the other hand, it is a semifinished fiber product without matrix components, the press tool can be designed as a cavity in such a way that a resin is injected into the press-forming tool. In particular, this takes place as an RTM process.
Weiterhin besonders bevorzugt kann in dem Längenabschnitt mit reduzierter Dicke durch das Verpressen in Dickenrichtung eine Verjüngung in Dickenrichtung hergestellt werden. Dies ist insbesondere vorstellbar zur Herstellung einer Mittenanbindung an die hergestellte Blattfeder. Insbesondere kann eine Kraftfahrzeugachse im Bereich der Mittenanbindung dann formschlüssig mit einer Aufnahme montiert werden.Furthermore, particularly preferably, a tapering in the thickness direction can be produced in the length section with reduced thickness by pressing in the thickness direction. This is particularly conceivable for producing a central connection to the leaf spring produced. In particular, a motor vehicle axle can then be mounted positively with a receptacle in the area of the central connection.
Auch ist es vorstellbar, dass nicht nur die Endbereiche, sondern auch ein Längenabschnitt in seitlicher Richtung der Breite verpresst wird. Auch hier wird dann durch das seitliche Verpressen eine Reduzierung der Breite hervorgerufen, welche einhergeht mit einer Zunahme der Dicke. Durch die reduzierte Breite ist es möglich, hier eine entsprechende Mittenanbindung über eine formschlüssige Kopplung herzustellen.It is also conceivable that not only the end regions, but also a length section are pressed in the lateral direction of the width. Here, too, the lateral pressing causes a reduction in the width, which is accompanied by an increase in the thickness. Due to the reduced width, it is possible to establish a corresponding central connection here via a form-fitting coupling.
Besonders bevorzugt werden die Endbereiche in Breitenrichtung derart verpresst, dass die Breite zu dem freien Ende hin abnimmt, insbesondere nimmt diese linear oder progressiv oder degressiv ab. Die damit einhergehende Zunahme der Dicke wird entsprechend so ausgestaltet, dass die Dicke zu dem freien Ende hin zunimmt. Die Dickenzunahme erfolgt ebenfalls linear oder progressiv oder degressiv.The end regions are particularly preferably pressed in the width direction in such a way that the width decreases towards the free end, in particular it decreases linearly or progressively or degressively. The associated increase in thickness is designed accordingly in such a way that the thickness increases towards the free end. The increase in thickness is also linear or progressive or degressive.
Weiterhin besonders bevorzugt kann ein an dem Faserhalbzeug vorhandener Längenabschnitt, welcher eine größere Dicke aufweist, beim Verpressen in Dickenrichtung derart abgeflacht werden, dass die Breite in diesem Längenabschnitt zunimmt.Furthermore, particularly preferably, a length section present on the semifinished fiber product, which has a greater thickness, can be flattened in the direction of the thickness during pressing in such a way that the width increases in this length section.
Der gesamte Biegebalken wird besonders bevorzugt mit einer über seine Länge sich erstreckenden Krümmung hergestellt.The entire bending beam is particularly preferably produced with a curvature extending over its length.
Besonders bevorzugt wird der Biegebalken derart hergestellt, dass durch das seitliche Verpressen in Breitenrichtung und das Verpressen in Dickenrichtung eine abschließende Formgebung stattfindet und nach dem Pressvorgang das hergestellte Bauteil aus Faserverbundwerkstoff vollständig hergestellt ist und weitere formgebende Bearbeitungsschritte, beispielsweise ein Zuschneiden oder Randbeschneiden, nicht mehr notwendig sind.The bending beam is particularly preferably produced in such a way that the lateral pressing in the width direction and the pressing in the thickness direction result in a final shaping and after the pressing process the component made from fiber composite material is completely made and further shaping processing steps, for example cutting to size or edge trimming, are no longer necessary are.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
-
1a) und b) einen erfindungsgemäß hergestellten Biegebalken in Seitenansicht und Draufsicht und -
2a) bisc ) ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren.
-
1a) and b) a bending beam produced according to the invention in side view and top view and -
2a) toc ) a manufacturing method according to the invention.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference symbols are used for identical or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1 -1 -
- BiegebalkenBending beam
- 2 -2 -
- Endeend
- 3 -3 -
- progressiver Verlaufprogressive course
- 4 -4 -
- linearer Verlauflinear course
- 5 -5 -
- Oberseite zu 1Top to 1
- 6 -6 -
- Unterseite zu 1Bottom of 1
- 7 -7 -
- FaserhalbzeugSemi-finished fiber products
- 8 -8th -
- Seite zu 7 Page to 7
- B -B -
- Breitewidth
- D -D -
- Dickethickness
- L -L -
- Längelength
- L/2 -L / 2 -
- Längelength
- D2 -D2 -
- Dickethickness
- F -F -
- Pressen kraftPressing force
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102015103314.3A DE102015103314B4 (en) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | Method of manufacturing a bending beam |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015103314.3A DE102015103314B4 (en) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | Method of manufacturing a bending beam |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015103314A1 DE102015103314A1 (en) | 2016-09-08 |
DE102015103314B4 true DE102015103314B4 (en) | 2021-06-02 |
Family
ID=56738403
Family Applications (1)
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DE102015103314.3A Active DE102015103314B4 (en) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | Method of manufacturing a bending beam |
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- 2015-03-06 DE DE102015103314.3A patent/DE102015103314B4/en active Active
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