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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Faserbands zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Faserband zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein mittels eines erfindungsgemäßen Faserbands verstärktes Bauteil für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Zur Verstärkung von Bauteilen, insbesondere von Bauteilen mit einem optimierten Bauteilgewicht, wie z.B. von Leichtbaubauteilen für Flugzeuge, Automobile oder Fahrräder, wird oftmals bandförmiges Fasermaterial verwendet, das auch als Faserbänder oder Tapes bezeichnet wird. Derartige Faserbänder weisen ein konstantes Flächengewicht und einen rechteckigen Querschnitt auf. Übliche Materialien für Faserbänder sind insbesondere Kohlenstofffasern, Glasfaser, Aramidfasern oder dergleichen.
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Zur Verstärkung eines Bauteils wird das Faserband auf einer Bauteiloberfläche angeordnet, beispielsweise gelegt, und an dieser fixiert, z.B. durch Kleben, Nähen, Tackern oder dergleichen. Da bei derartigen Fixierungen in Randzonen des Faserbands Schälspannungen auftreten können, ist oftmals eine Schäftung erforderlich, bei der eine Dicke der Verstärkung des Bauteils zu den Randzonen der Verstärkung abnimmt. Zum Erzielen einer solchen Schäftung werden Faserbänder unterschiedlicher Breiten verwendet. Hierbei wird zunächst ein erstes Faserband direkt auf dem Bauteil angebracht. Ein zweites Faserband mit einer geringeren Breite als das erste Faserband wird mittig bzw. im Wesentlichen mittig auf diesem angeordnet. Dieser Vorgang kann entsprechend weitergeführt werden. Das Ergebnis ist eine mehrlagige, geschäftete Verstärkung des Bauteils, deren Querschnitt stufen- bzw. zackenförmige Seiten aufweist.
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Bekannte Verfahren zur Erzeugung einer geschäfteten Verstärkung haben den Nachteil, dass bereits zur Erzeugung einer bestimmten geschäfteten Verstärkung eine Vielzahl unterschiedlicher Faserbänder mit unterschiedlichen Breiten erforderlich ist. Dies führt zu hohen Investitions-, Lager- sowie Handhabungskosten. Ferner ist das Anordnen der Faserbänder zu der geschäfteten Verstärkung, wie z.B. durch Laminieren, sehr aufwändig und erfordert eine hohe Präzision bzw. Genauigkeit, um eine gleichmäßige Schäftung zu erzielen. Hierdurch werden insbesondere Prozessdauer sowie -kosten erhöht.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zum Herstellen eines Faserbands, einem Faserband sowie einem mittels eines Faserbands verstärkten Bauteils zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Faserbands zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug, ein Faserband zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug sowie ein mittels eines Faserbands verstärktes Bauteil für ein Fahrzeug zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine Herstellung von Bauteilen, die eine geschäftete Verstärkung aufweisen, verbessern.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Faserbands zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Faserband zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein verstärktes Bauteil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Faserband sowie dem erfindungsgemäßen verstärkten Bauteil und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Faserbands zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- – Bereitstellen mindestens eines Verstärkungsfaserstrangs aus Verstärkungsfasern, und
- – Formen des mindestens einen Verstärkungsfaserstrangs derart, dass ein Faserband mit einem unterschiedliche Banddicken aufweisenden Bandquerschnitt sowie einer Anlagefläche zur Anlage an dem Bauteil erzeugt wird.
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Das Faserband weist in einem Bandmittenbereich eine größere Banddicke als in einem Bandrandbereich auf.
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Die Verstärkungsfasern sind vorzugsweise Filamente, also sogenannte Endlosfasern bzw. Langfasern deren Faserlänge beispielsweise einen Meter oder mehr betragen kann. Die Verstärkungsfasern sind zu einem Verstärkungsfaserstrang zusammengefasst. Derartige Verstärkungsfaserstränge werden auch als Rovings bezeichnet. Verstärkungsfaserstränge weisen vorzugsweise zwischen ca. 10.000 und 60.000 Verstärkungsfasern auf. Bei einem bereitgestellten Verstärkungsfaserstrang sind die Verstärkungsfasern vorzugsweise dicht anliegend nebeneinander angeordnet, wobei der Verstärkungsfaserstrang vorzugsweise im Wesentlichen einen runden, ovalen oder rechteckigen Querschnitt aufweist. Vorzugsweise sind die Verstärkungsfasern trocken, also ohne ein Bindemittel, zu dem Verstärkungsfaserstrang zusammengefasst. Dies hat den Vorteil, dass eine Anordnung der Verstärkungsfasern zueinander veränderbar ist, da benachbarte Verstärkungsfasern nicht durch Adhäsion eines Bindemittels aneinander gehalten werden. Somit ist der Verstärkungsfaserstrang beispielsweise leicht sowie mit einfachen Mitteln formbar, insbesondere aufspreizbar. Ein derartiges Faserband ist auch nach dem Formen kein starrer Körper und ist somit einer Oberflächenkontur eines Bauteils leicht anpassbar.
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Der mindestens eine bereitgestellte Verstärkungsfaserstrang wird in einem folgenden Verfahrensschritt geformt. Unter „Formen“ wird erfindungsgemäß insbesondere ein Verändern einer Anordnung der Verstärkungsfasern zueinander quer, insbesondere radial, zu einer Längsachse des Verstärkungsfaserstrangs verstanden. Eine Querschnittsform und -größe sowie eine Dichte des Verstärkungsfaserstrangs sind somit veränderbar. Das Formen erfolgt erfindungsgemäß derart, dass ein Faserband mit einer Anlagefläche aus den Verstärkungsfasern geformt ist, das in einem Bandmittenbereich eine größere Banddicke als in Bandrandbereichen aufweist.
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Die Anlagefläche ist zur Anlage des Faserbands an einer Oberfläche eines zu verstärkenden Bauteils und daher vorzugsweise platt bzw. im Wesentlichen platt ausgebildet. Das zu verstärkende Bauteil kann beispielsweise als flächiges textiles Bauteil ausgebildet sein. Selbstverständlich kann die Anlagefläche erfindungsgemäß auch eine Kontur, insbesondere eine Wölbung, eine Feder oder eine Nut aufweisen. Dies ist von Vorteil, wenn die Oberfläche des zu verstärkenden Bauteils eine entsprechende invertierte Kontur aufweist. Auf diese Weise sind ein Halt des Faserbands auf dem Bauteil und somit eine Verstärkung des Bauteils durch das Faserband verbesserbar. Es kann vorgesehen sein, dass die Anlagefläche eine bestimmte Rauheit und/oder ein bestimmtes Oberflächenprofil aufweist.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Bandmittenbereich über eine Mitte des Bandes und grenzt beidseitig jeweils direkt an einen Bandrandbereich. Der Bandmittenbereich weist vorzugsweise eine konstante Banddicke auf, wobei die Bandrandbereiche jeweils vorzugsweise mehrere Banddicken aufweisen, die vorzugsweise stufenweise zum Rand hin abnehmen. Vorzugsweise weist diese stufenweise Abnahme eine konstante Steigung auf. Je nach Anwendungsfall kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die stufenweise Abnahme eine veränderliche Steigung, insbesondere mit einer konstanten Veränderung, aufweist. In einem solchen Fall ist die veränderliche Steigung zum Rand des Faserbands hin vorzugsweise degressiv. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Abnahme der Dicke der Bandrandbereiche komplett oder zumindest teilweise kontinuierlich ist. Eine kontinuierliche Abnahme bedeutet, dass keine Stufen vorhanden sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig ein Faserband erzeugbar ist, mit dem ein Bauteil leicht derart verstärkbar ist, dass der verstärkte Bereich des Bauteils durch das Faserband eine Schäftung aufweist. Hierfür ist nur ein Faserband erforderlich. Ein aufwändiges Laminieren von Faserbändern unterschiedlicher Breiten zum Verstärken von Bauteilen ist nicht mehr erforderlich. Auf diese Weise sind Herstellungskosten sowie Fertigungsaufwand eines derartigen verstärkten Bauteils für ein Fahrzeug, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit CFK-Bauteilen, erheblich reduzierbar. Ferner ist auf diese Weise ein Faserband mit einer definierten sowie komplexen Schäftung in hoher Qualität erzeugbar.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass beim Formen des Verstärkungsfaserstrangs ein Aufspreizen oder ein Aufspreizen und Komprimieren des Verstärkungsfaserstrangs erfolgt. Beim Aufspreizen werden Verstärkungsfasern quer zur Längsachse des Verstärkungsfaserstrangs voneinander wegbewegt, z.B. mittels eines Spreizdorns. Auf diese Weise ist ein Faserband mit einer definierten Querschnittsform formbar. Alternativ erfolgt nach dem Aufspreizen ein formgebendes Komprimieren des Verstärkungsfaserstrangs bzw. von Teilbereichen des Verstärkungsfaserstrangs. Dies ist insbesondere zur Erzeugung von komplexen Querschnittsgeometrien von Vorteil. Ferner ist durch ein anschließendes Komprimieren eine Ungenauigkeit bzw. ein Fehler beim Aufspreizen, durch den benachbarte Verstärkungsfasern nicht korrekt zueinander angeordnet sind, ausbesserbar.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass mehrere Verstärkungsfaserstränge derart bereitgestellt werden, dass die Verstärkungsfaserstränge parallel zueinander in einer Reihe angeordnet sind und zu dem Faserband geformt werden. Dies ist insbesondere zur Erzeugung von relativ breiten Faserbändern von Vorteil, da ein Aufspreizen in die Breite über mehrere Verstärkungsfaserstränge verteilt wird.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens werden die Verstärkungsfaserstränge mit gleicher oder im Wesentlichen gleicher Anzahl an Verstärkungsfasern pro Verstärkungsfaserstrang bereitgestellt. Die Anzahl an Verstärkungsfasern pro Verstärkungsfaserstrang ist erfindungsgemäß über den Querschnitt des Verstärkungsfaserstrangs bestimmt. Derartige Verstärkungsfaserstränge weisen beim Bereitstellen vorzugsweise eine gleiche bzw. im Wesentlichen gleiche Dichte der Anordnung der Verstärkungsfasern und einen gleichen Querschnitt auf. Beim Formen werden an den Bandrandbereichen angeordnete Verstärkungsfaserstränge stärker geformt als in dem Bandmittenbereich angeordnete Verstärkungsfaserstränge, um somit in den Bandrandbereichen eine geringere Banddicke zu erzeugen. Dies hat den Vorteil, dass keine unterschiedlichen Verstärkungsfaserstränge bereitgestellt werden müssen. Ferner können besonders kostengünstige Verstärkungsfaserstränge verwendet werden. Hierdurch sind Lager- und Handlingsaufwand der Verstärkungsfaserstränge sowie die Herstellungskosten des Faserbands reduzierbar.
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Alternativ kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Verstärkungsfaserstränge mit unterschiedlicher Anzahl an Verstärkungsfasern bereitgestellt werden. Hierbei werden Verstärkungsfaserstränge mit einer relativ hohen Anzahl an Verstärkungsfasern, beispielsweise 50.000 Verstärkungsfasern im Querschnitt, zum Erzeugen einer relativ hohen Banddicke verwendet. Zum Erzeugen einer relativ geringen Banddicke werden Verstärkungsfaserstränge mit einer relativ geringen Anzahl an Verstärkungsfasern, wie beispielsweise 24.000 oder 12.000 verwendet. Somit kann vorgesehen sein, dass in dem Bandmittenbereich mindestens ein Verstärkungsfaserstrang mit 50.000 Verstärkungsfasern und in den Bandrandbereichen jeweils mindestens ein Verstärkungsfaserstrang mit 24.000 Verstärkungsfasern sowie mindestens ein Verstärkungsfaserstrang mit 12.000 Verstärkungsfasern angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass zum Erzeugen der Schäftung die Verstärkungsfaserstränge weniger stark geformt werden müssen. Hierdurch ist das Formen des Faserbands erleichtert. Ferner können somit Fertigungszeiten des Faserbands reduziert werden.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass beim Formen ein trapezförmiger oder ein im Wesentlichen trapezförmiger Bandquerschnitt erzeugt wird. Vorzugsweise entspricht der Bandquerschnitt einem gleichschenkligen Trapez. Die Anlagefläche ist hierbei die längere Grundseite des Trapezes. Die Schenkel des Trapezes definieren die Bandrandbereiche und die kürzere Grundseite den Bandmittenbereich. Die Schenkel können erfindungsgemäß stufenförmig ausgebildet sein. Ein derartiger Bandquerschnitt ist leicht formbar. Ferner ist ein solches Faserband mit einer derartigen Schäftung zum Verstärken von Bauteilen besonders geeignet.
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Vorzugsweise werden als Verstärkungsfasern Kohlenstofffasern und/oder Aramidfasern und/oder Glasfasern verwendet. Vorzugsweise sind die Verstärkungsfasern als Filamente mit einer durchschnittlichen Länge von mindestens 50 mm, vorzugsweise von mindestens 100 mm, ausgebildet. Derartige Fasern sind zum Verstärken von Bauteilen, insbesondere von Leichtbauteilen, aufgrund ihrer günstigen mechanischen Eigenschaften besonders geeignet.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Verstärkungsfasern des geformten einen Verstärkungsfaserstrangs oder der mehreren geformten Verstärkungsfaserstränge mittels wenigstens eines Wirkgarns, insbesondere eines Polyesterwirkgarns, miteinander verwirkt. Ein Verwirken erfolgt dabei vorzugsweise quer, insbesondere rechtwinklig bzw. im Wesentlichen rechtwinklig, zur Faserlängsrichtung. Durch das Verwirken erhält das Faserband eine erhöhte Stabilität, insbesondere Formstabilität, so dass durch das Verwirken ein Auseinanderfallen bzw. eine Veränderung der Querschnittsform des Faserbands verhindert wird.
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Weiter bevorzugt wird ein Bindemittel mit thermoplastischen Eigenschaften zwischen den Verstärkungsfasern angeordnet beziehungsweise eingebracht. Das Bindemittel ist vorzugsweise ein duroplastisches Bindemittel mit thermoplastischen Eigenschaften. Dies hat den Vorteil, dass ein temporärer, verstärkter Zusammenhalt der Verstärkungsfasern erzielbar ist, der durch Verändern der Temperatur, insbesondere Erhöhen der Temperatur, wieder reduzierbar ist. Eine solche Reduzierbarkeit des verstärkten Zusammenhalts der Verstärkungsfasern ist insbesondere für das Formen des mindestens einen Verstärkungsfaserstrangs von Vorteil. Ein Bindemittel hat den Vorteil, dass das erzeugte Faserband, insbesondere bei Raumtemperatur, einen erhöhten Zusammenhalt der Verstärkungsfasern sowie eine bessere Formstabilität aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann das Bindemittel einen Matrixwerkstoff, wie z.B. ein Harz, aufweisen. Das Bindemittel ist beispielsweise mittels eines Tauchbads in den Verstärkungsfaserstrang einbringbar. Alternativ oder zusätzlich kann das Bindemittel durch Unterdruck in die Verstärkungsfasern eingebracht werden. Vorzugsweise wird das Bindemittel gleichmäßig bzw. im Wesentlichen gleichmäßig in den Verstärkungsfaserstrang eingebracht.
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Erfindungsgemäß erfolgt das Formen derart, dass das Faserband im Bandquerschnitt eine homogene oder im Wesentlichen homogene Verteilung der Verstärkungsfasern aufweist. Eine homogene Verteilung der Verstärkungsfasern bedeutet, dass über den Querschnitt des Faserbands eine Verstärkungsfaser zu benachbarten Verstärkungsfasern etwa konstante Abstände aufweist. Das somit erzeugte Faserband weist demnach eine homogene Dichte auf. Dies hat den Vorteil, dass beim Imprägnieren des Faserbands mit einem Matrixwerkstoff, wie z.B. einem Harz, eine gleichmäßige Verteilung des Matrixwerkstoffs im Faserband erzielbar ist. Hierdurch ist die Qualität einer Bauteilverstärkung eines Bauteils mit einfachen Mitteln verbesserbar.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Faserband zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Das Faserband weist eine Vielzahl von Verstärkungsfasern auf, die über einen Bandquerschnitt des Faserbands, vorzugsweise gleichmäßig, verteilt sind. Das Faserband weist mindestens einen Bandmittenbereich und zwei Bandrandbereiche sowie eine Anlagefläche zur Anlage an ein Bauteil auf, wobei der mindestens eine Bandmittenbereich zwischen den Bandrandbereichen angeordnet ist. Ferner weist das Faserband eine Schäftung auf, wobei der mindestens eine Bandmittenbereich eine größere Banddicke als die Bandrandbereiche aufweist. Das Bauteil ist beispielsweise als flächiges, textiles Halbzeug ausgebildet. Bei dem beschriebenen Faserband ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Herstellen eines Faserbands zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
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Es ist bevorzugt, dass das Faserband gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Faserbands zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug hergestellt ist.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein verstärktes Bauteil für ein Fahrzeug, aufweisend ein Bauteil und eine geschäftete Bauteilverstärkung, die auf dem Bauteil angeordnet ist. Die geschäftete Bauteilverstärkung weist ein erfindungsgemäßes Faserband auf, wobei die Anlagefläche des Faserbands das Bauteil kontaktiert oder zumindest teilweise kontaktiert. Das Bauteil ist vorzugsweise als flächiges, textiles Halbzeug ausgebildet. Vorzugsweise entspricht ein Material des textilen Halbzeugs einem Material der Verstärkungsfasern. Bei dem beschriebenen verstärkten Bauteil ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Herstellen eines Faserbands zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Ein derartiges verstärktes Bauteil hat den weiteren Vorteil, dass durch die geschäftete Bauteilverstärkung Schälspannungen bzw. Spannungsspitzen an den Wanddickenübergängen reduziert sind.
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Es ist bevorzugt, dass das Faserband mit einem ausgehärteten Matrixwerkstoff imprägniert ist, wobei zwischen dem Faserband und dem Bauteil eine Haftschicht aus einem Haftmittel angeordnet ist. Vorzugsweise entspricht das Haftmittel dem Matrixwerkstoff. Ein derartiges verstärktes Bauteil hat den Vorteil, dass die geschäftete Bauteilverstärkung einen guten Halt am Bauteil aufweist.
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Besonders bevorzugt weist die geschäftete Bauteilverstärkung nur eine Lage Faserband auf. Dies hat den Vorteil, dass das verstärkte Bauteil mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig in weniger Arbeitsschritten herstellbar ist.
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Ein erfindungsgemäßes Faserband zum Verstärken eines Bauteils für ein Fahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes verstärktes Bauteil werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 in einer Schnittdarstellung eine bevorzugte Ausführungsform eines Faserbands,
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2 in einer Draufsicht einen Ausschnitt des Faserbands aus 1, und
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3 in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines verstärkten Bauteils.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Faserbands 1 in einer Schnittdarstellung abgebildet. Das Faserband 1 ist symmetrisch zu einer Bandmitte 8 ausgebildet und weist einen Bandmittenbereich 6 sowie zwei seitlich am Bandmittenbereich 6 ausgebildete Bandrandbereiche 7 auf. Im Bandmittenbereich 6 weist das Faserband 1 eine konstante sowie maximale Banddicke auf. Eine Banddicke der Bandrandbereiche 7 ist vom Bandmittenbereich 6 zum Rand 12 des Faserbands 1 konstant abnehmend. Somit weist das Faserband 1 eine Schäftung auf.
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Das Faserband 1 weist einen Querschnitt eines gleichschenkligen Trapezes auf, wobei eine kurze Grundseite des Trapezes den Bandmittenbereich 6 festlegt und eine lange Grundseite des Trapezes eine Breite einer Anlagefläche 5 zum Anlegen des Faserbands 1 an einem zu verstärkenden Bauteil 2 (siehe 3) definiert. Die Schenkel des Trapezes definieren demnach die Bandrandbereiche 7 sowie die Dickenreduktion des Faserbands 1 zu den Rändern 12 hin. Über den Querschnitt des Faserbands 1 ist eine Vielzahl von Verstärkungsfasern 4 gleichmäßig verteilt.
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In 1 sind mehrere Verstärkungsfaserstränge 3 gestrichelt angedeutet. Diese Verstärkungsfaserstränge 3 wurden in der gestrichelt angedeuteten Form bereitgestellt und durch Formen zu dem abgebildeten Faserband 1 geformt, z.B. durch Aufspreizen. Die Verstärkungsfaserstränge 3 des fertigen Faserbands 1 liegen demzufolge nicht mehr in der gestrichelten Form vor. Zum Herstellen der Faserbahn 1 sind in diesem Beispiel drei unterschiedlich ausgebildete Verstärkungsfaserstränge 3 verwendet worden. Zum Formen des Bandmittenbereichs 6 wurden zwei Verstärkungsfaserstränge 3 mit einer ersten Verstärkungsfaserstrangdicke 9, zum Formen der Bandrandbereiche 7 jeweils ein Verstärkungsfaserstrang 3 mit einer zweiten Verstärkungsfaserstrangdicke 10 und ein Verstärkungsfaserstrang 3 mit einer dritten Verstärkungsfaserstrangdicke 11 verwendet, wobei die erste Verstärkungsfaserstrangdicke 9 größer als die zweite Verstärkungsfaserstrangdicke 10 und die zweite Verstärkungsfaserstrangdicke 10 größer als die dritte Verstärkungsfaserstrangdicke 11 ist.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass eine Abnahme der Banddicke in den Bandrandbereichen 7 stufenförmig ausgebildet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Stufen durch die in dieser Abbildung gestrichelt dargestellten Verstärkungsfaserstränge 3 definiert sind. Bei drei unterschiedlichen Verstärkungsfasersträngen 3 würde das Faserband demnach pro Seite drei Stufen aufweisen.
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2 zeigt einen Ausschnitt des Faserbands 1 aus 1 schematisch in einer Draufsicht. Das Faserband 1 erstreckt sich in eine Faserbandlängsrichtung 13, wobei sich die Ränder 12 parallel zur Bandmitte 8 in Längsrichtung 13 erstrecken. In dieser Darstellung sind eine potenzielle Stufen, nämlich erste Stufe 14, eine zweite Stufe 15 und eine dritte Stufe 16, angedeutet, die sich vom Bandmittenbereich 6 über den Bandrandbereich 7 zum Rand 12 hin erstrecken. Die erste Stufe 14 ist durch die erste Verstärkungsfaserstrangdicke 9, die zweite Stufe 15 durch die zweite Verstärkungsfaserstrangdicke 10 und die dritte Stufe 16 durch die dritte Verstärkungsfaserstrangdicke 11 festgelegt. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Faserband 1 derartige Stufen aufweist, die Randbereiche 7 können alternativ eine gradierende Dickenänderung aufweisen, wie in 1 als Gerade dargestellt. Hierfür ist ein entsprechendes Formen der Verstärkungsfaserstränge 3 erforderlich.
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In 3 ist ein verstärktes Bauteil 2a in einer Schnittdarstellung schematisch abgebildet. Das verstärkte Bauteil 2a weist ein Bauteil 2 auf, an dem beidseitig ein erfindungsgemäßes Faserband 1, wie z.B. in 1 und 2 dargestellt, derart angeordnet ist, dass jeweils eine Anlagefläche 5 eines Faserbands 1 an einer Bauteiloberfläche 17 des Bauteils 2 anliegt. Das Bauteil 2 ist vorzugsweise als flächiges, textiles Grundlaminat ausgebildet. Die Faserbänder 1 weisen jeweils eine Vielzahl von homogen über den Querschnitt verteilten Verstärkungsfasern 4 auf und sind mit einem Matrixwerkstoff imprägniert. Über den ausgehärteten Matrixwerkstoff ist das Faserband 1 an dem Bauteil 2 gehalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faserband
- 2
- Bauteil
- 3
- Verstärkungsfaserstrang
- 4
- Verstärkungsfaser
- 5
- Anlagefläche
- 6
- Bandmittenbereich
- 7
- Bandrandbereich
- 8
- Bandmitte
- 9
- erste Verstärkungsfaserstrangdicke
- 10
- zweite Verstärkungsfaserstrangdicke
- 11
- dritte Verstärkungsfaserstrangdicke
- 12
- Rand
- 13
- Faserbandlängsrichtung
- 14
- erste Stufe
- 15
- zweite Stufe
- 16
- dritte Stufe
- 17
- Bauteiloberfläche
