DE102016101956A1

DE102016101956A1 - Method for producing a fiber composite component and use of the method

Info

Publication number: DE102016101956A1
Application number: DE102016101956.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2017-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils (100), bei dem Faserbestandteile und eine aus wenigstens zwei Komponenten bestehende, mit den Faserbestandteilen in Wirkverbindung stehende Masse in ein Werkzeug (10) eingebracht werden, wobei die Masse in dem Werkzeug (10) unter Ausbildung des Faserverbundbauteils (100) aushärtet. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die zwei Komponenten der Masse innerhalb des Werkzeugs (10) in wenigstens zwei Teilbereichen des Werkzeugs (10) unterschiedliche Gewichtsverhältnisse aufweisen, und dass durch die unterschiedlichen Gewichtsverhältnisse der wenigstens zwei Komponenten der Masse die Aushärtezeit der Masse verändert wird.The invention relates to a method for producing a fiber composite component (100) in which fiber constituents and a composition consisting of at least two components, which are in operative connection with the fiber components, are introduced into a tool (10), wherein the mass in the tool (10) under Forming of the fiber composite component (100) hardens. According to the invention, it is provided that the two components of the mass within the tool (10) have different weight ratios in at least two subregions of the tool (10), and that the hardening time of the mass is changed by the different weight ratios of the at least two components of the mass.

Description

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eins erfindungsgemäßen Verfahrens. The invention relates to a method for producing a fiber composite component according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to the use of a method according to the invention.

Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Praxis bereits bekannt. Ein nach einem derartigen Verfahren ausgebildetes Bauteil, das im Wesentlichen aus zwei Hauptkomponenten, der sogenannten Matrix und den Faserbestandteilen besteht, zeichnet sich insbesondere durch ein relativ geringes Gewicht bei hoher Festigkeit und der Möglichkeit aus, auch relativ komplex geformte Bauteile herstellen zu können. Die Matrix, in der die Faserbestandteile eingebettet sind, weist üblicherweise eine aus wenigstens zwei Komponenten bestehende Masse auf, wobei die Masse durch die Faserbestandteile verstärkt wird. Als Faserbestandteile kommen in der Praxis insbesondere Glasfasern, Kohlestofffasern, Aramidfasern, Naturfasern, Nylonfasern oder ähnliche Stoffe in Frage. Die aus den wenigstens zwei Komponenten bestehende Masse (Matrix) weist darüber hinaus üblicherweise ein Polymer als Grundstoff auf. Insbesondere kommen für die zur Diskussion stehenden Faserverbundbauteile Polymere in Form von Duroplasten bzw. Kunstharzen, Elastomeren sowie Thermoplaste in Frage. Während die Kunstharze und Elastomere bis zu ihrer Aushärtung flüssig vorliegen, sind Thermoplaste bis ca. 150°C (teilweise auch bis 340°C) fest. Daher ist es erforderlich, zur Ausbildung der Bauteile mittels der unterschiedlichen Elastomere im Falle der Thermoplaste diese zunächst zu erwärmen, bis diese in flüssiger Form vorliegen. Demgegenüber ist es bei den Duroplasten bzw. Kunstharzen erforderlich, zur Erzeugung einer festen Struktur diese aushärten zu lassen, was üblicherweise durch eine zusätzliche Erwärmung unterstützt wird, die zum einen den Aushärteprozess beschleunigt und zum anderen typischerweise einen Festigkeitszuwachs zur Folge hat. Sowohl bei den Duroplasten bzw. Kunstharzen, als auch bei den Elastomeren bzw. Thermoplasten finden darüber hinaus Additive Verwendung, die spezifische Eigenschaften des Faserverbundbauteils ermöglichen bzw. verbessern. A method according to the preamble of claim 1 is already known from practice. A trained according to such a method component, which consists essentially of two main components, the so-called matrix and the fiber components, is characterized in particular by a relatively low weight with high strength and the ability to produce relatively complex shaped components can. The matrix in which the fiber components are embedded usually has a mass consisting of at least two components, the mass being reinforced by the fiber components. As fiber components in practice, in particular glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, natural fibers, nylon fibers or similar substances in question. The mass consisting of the at least two components (matrix) moreover usually has a polymer as the basic substance. In particular, polymers in the form of thermosets or synthetic resins, elastomers and thermoplastics come into question for the fiber composite components under discussion. While the synthetic resins and elastomers are liquid until they cure, thermoplastics are solid up to about 150 ° C (sometimes up to 340 ° C). Therefore, it is necessary for the formation of the components by means of the different elastomers in the case of thermoplastics to heat them first, until they are in liquid form. In contrast, in the case of thermosets or synthetic resins, it is necessary to harden them to produce a solid structure, which is usually assisted by additional heating, which on the one hand accelerates the curing process and on the other hand typically results in an increase in strength. In addition, additives are used both in the thermosets or synthetic resins, as well as in the elastomers or thermoplastics, which allow or improve specific properties of the fiber composite component.

Um ein aus den oben beschriebenen Materialien bestehendes Faserverbundbauteil herzustellen, finden unterschiedliche Fertigungstechnologien Verwendung, welche nunmehr rein beispielhaft und nicht abschließend beschrieben werden: Beim sogenannten Handlegeverfahren werden Faserhalbzeuge in Form von Gewebe/Gelege/Fasermatten beispielhaft von Hand in eine Form (Werkzeug) eingelegt und mit Kunstharz getränkt. In order to produce a fiber composite component consisting of the above-described materials, different production technologies are used, which are now described purely by way of example and not conclusively: In the so-called hand lay method, semifinished fiber products in the form of fabric / scrim / fiber mats are introduced by hand into a mold (tool) by hand impregnated with synthetic resin.

Bei der sogenannten Prepreg-Technologie werden mit der Masse bzw. dem Matrixwerkstoff vorimprägnierte, also bereits getränkte Fasermatten in die Form bzw. das Werkzeug eingelegt. Das Harz ist dabei nicht mehr flüssig, sondern hat eine leicht klebrige feste Konsistenz. Der Verbund wird anschließend mittels Vakuumsack entlüftet und danach, häufig im Autoklaven, durch Unterdruck und Hitze ausgehärtet. In the so-called prepreg technology pre-impregnated, ie already impregnated fiber mats are inserted into the mold or the tool with the mass or the matrix material. The resin is no longer liquid, but has a slightly sticky solid consistency. The composite is then vented by vacuum bag and then cured, often in an autoclave, by vacuum and heat.

Als weitere, häufig anzutreffende Technologie zur Herstellung von Faserverbundbauteilen sei das Vakuum-Infusionsverfahren genannt. Dabei wird das trockene Fasermaterial (Rowings, Matten, Gelege, Gewebe, ....) in eine mit Trennmittel beschichtete Form eingelegt. Darüber werden ein Trenngewebe sowie ein Verteilermedium gelegt, das das gleichmäßige Fließen des Harzes erleichtern soll. Anschließend wird die Form abgedichtet und das Bauteil anschließend mit Hilfe einer Vakuumpumpe evakuiert. Dabei wird temperiertes, flüssiges Harz durch das angelegte Vakuum in das Fasermaterial gesaugt. As a further, frequently encountered technology for the production of fiber composite components, the vacuum infusion method may be mentioned. The dry fiber material (rovings, mats, scrim, fabric, ....) is placed in a mold coated with release agent. In addition, a release fabric and a distribution medium are laid, which should facilitate the uniform flow of the resin. Subsequently, the mold is sealed and the component is subsequently evacuated with the aid of a vacuum pump. Here, tempered, liquid resin is sucked by the applied vacuum in the fiber material.

Zuletzt sei insbesondere zur kostengünstigen Herstellung von Faserverbundbauteilen das Spritzgußverfahren genannt. Dabei kommen typischerweise Glasfasern mit relativ geringer Dicke bzw. Länge zur Anwendung. Diese Fasern werden beispielsweise in Polyamid in 6.6 als Matrixwerkstoff beigemengt, wobei der Anteil der Glasfasern als zwischen 20 bis 50 Gew.% beträgt. Dieser Grundwerkstoff wird typischerweise in Form von Pellets geliefert, die in einem Extruder aufgeschmolzen und in die Form bzw. das Werkzeug eingespritzt werden. Finally, especially for the cost-effective production of fiber composite components called the injection molding process. Typically, glass fibers of relatively small thickness or length are used. These fibers are incorporated, for example, in polyamide in 6.6 as the matrix material, the proportion of glass fibers being between 20 and 50% by weight. This base material is typically supplied in the form of pellets, which are melted in an extruder and injected into the mold or the tool.

Wesentlich für eine kostengünstige Herstellung von gattungsgemäßen Faserverbundbauteilen ist neben der Auswahl des geeigneten Fertigungsverfahrens darüber hinaus, dass mit einem Werkzeug bzw. einer Form pro Zeiteinheit möglichst viele Faserverbundbauteile hergestellt werden können. Dabei ist es üblich, je nach Wahl des verwendeten Grundwerkstoffs bzw. des Matrixmaterials, ein derartiges Werkzeug an der die Oberfläche des Faserverbundbauteils ausbildenden Oberfläche entweder zu kühlen oder aber zu beheizen. Dies erfolgt beispielsweise durch in dem Werkzeug ausgebildete Kühlmittelkanäle bzw. durch Heizelemente. Diese Kühlmittelkanäle bzw. Heizelemente sind aus Kostengründen bei der Herstellung des Werkzeugs typischerweise jedoch derart angeordnet, dass bei der Fertigung des Bauteils an der Oberfläche des Werkzeugs keine ideale Temperaturverteilung stattfindet, d.h., dass örtlich Stellen mit relativ geringer oder relativ hoher Temperatur vorhanden sind. Dies hängt auch beispielsweise mit der Geometrie des Faserverbundbauteils bzw. mit der Masseverteilung in dem Werkzeug zusammen. Dies wiederum hat zur Folge, dass zur Sicherstellung der Aushärtung vor der Entnahme des Bauteils aus dem Werkzeug eine Aushärtezeit gewählt wird, welche größer ist als die bei einer idealen Temperierung erforderliche Aushärtzeit. Erschwert wird die gleichzeitig vollständige Aushärtung beim Herstellen eines Faserverbundbauteils zusätzlich dadurch, dass ein derartiges Bauteil beispielsweise örtlich unterschiedliche hohe Anteile von (zusätzlichen) Fasern wie Gewebe zur Verstärkung oder aber Einlegeteile als Verstärkungs- bzw. Adapterelemente aufweist. In addition to the selection of the suitable manufacturing method, it is essential for a cost-effective production of generic fiber composite components that with one tool or one mold per unit time as many fiber composite components as possible can be produced. It is customary, depending on the choice of the base material used or of the matrix material, to either cool or to heat such a tool on the surface forming the surface of the fiber composite component. This is done for example by formed in the tool coolant channels or by heating elements. However, for cost reasons, these coolant channels or heating elements are typically arranged in the production of the tool in such a way that no ideal temperature distribution takes place on the surface of the tool during manufacture of the component, ie local locations with a relatively low or relatively high temperature are present. This also depends, for example, on the geometry of the fiber composite component or on the mass distribution in the tool. This in turn has the consequence that to ensure the curing before removing the component from the tool a Curing time is selected, which is greater than the curing time required for an ideal temperature control. At the same time, full hardening during manufacture of a fiber composite component is made more difficult by the fact that such a component has, for example, locally different high proportions of (additional) fibers such as tissue for reinforcement or insert parts as reinforcement or adapter elements.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass eine besonders wirtschaftliche Herstellung der Faserverbundbauteile ermöglicht wird. Unter einer wirtschaftlichen Herstellung eines Faserverbundbauteils wird dabei verstanden, dass die Zeit, in der das Werkzeug zur Herstellung des Faserverbundbauteils benötigt bzw. belegt wird, mit Blick auf den verwendeten Grundwerkstoff (Matrix) soweit als möglich verringert wird. Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a method for producing a fiber composite component according to the preamble of claim 1 such that a particularly economical production of the fiber composite components is made possible. Economic production of a fiber composite component is understood here to mean that the time in which the tool is required or occupied for producing the fiber composite component is reduced as far as possible with a view to the base material (matrix) used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved in a method for producing a fiber composite component having the features of claim 1.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die oben angeführte, hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs unterschiedliche Aushärtung innerhalb des Faserverbundbauteils derart zu steuern, dass das Faserverbundbauteil idealerweise an allen Stellen zum selben Zeitpunkt ausgehärtet ist, zumindest soweit, dass es aus dem Werkzeug entnommen werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die wenigstens zwei Komponenten aufweisende Masse (Matrix) innerhalb des Werkzeugs in wenigstens zwei Teilbereichen des Werkzeugs unterschiedliche Gewichtsverhältnisse aufweisen, und dass durch die unterschiedlichen Gewichtsverhältnisse der wenigstens zwei Komponenten der Masse (Matrix) die Aushärtezeit der Masse verändert wird. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass durch eine entsprechende örtliche Zugabe von einer die Aushärtezeit beeinflussenden Komponente es ermöglicht werden soll, dass beispielsweise eine ungleichförmige Erwärmung bzw. Kühlung durch das Werkzeug oder aufgrund anderer Umstände kompensiert werden kann. The invention is based on the idea to control the above-mentioned, with respect to the time course different curing within the fiber composite component such that the fiber composite component is ideally cured at all points at the same time, at least to the extent that it can be removed from the tool. This is achieved according to the invention in that the mass (matrix) having at least two components has different weight ratios within the tool in at least two subregions of the tool, and that the hardening time of the mass is changed by the different weight ratios of the at least two components of the mass (matrix) , In other words, this means that it is to be made possible by a corresponding local addition of a component influencing the curing time that, for example, a non-uniform heating or cooling by the tool or due to other circumstances can be compensated.

Insbesondere wird im Rahmen der Erfindung unter einer entsprechenden Komponente bzw. einem Additiv ein Stoff verstanden, der die Aushärtung, insbesondere die Aushärtezeit beim Herstellen des Faserverbundbauteils, im Sinne einer Verkürzung der Aushärtezeit beeinflusst. Gemeint ist, dass durch eine entsprechende Erhöhung des prozentualen Gewichtsanteils des entsprechenden Additivs bzw. der Komponente die Aushärtezeit verringert wird. Beispielhaft, und nicht einschränkend, sei bei der Verwendung von Kunstharzen die Verwendung von Härtern als Additiven genannt, die bei größer werdendem Anteil die Aushärtezeit verringern. Nachteilhaft dabei ist jedoch, dass je höher der Anteil der entsprechenden Additive gewählt wird, desto größer ist die Gefahr, dass das nach dem Verfahren hergestellte Faserverbundbauteil zur Versprödung neigt, so dass dies ggf. durch Zumischung und/oder Änderung der Anteile anderer Additive kompensiert werden muss. In particular, in the context of the invention, a corresponding component or an additive is understood as meaning a substance which influences the curing, in particular the curing time during the production of the fiber composite component, in the sense of a shortening of the curing time. It is meant that by a corresponding increase in the percentage by weight of the corresponding additive or component, the curing time is reduced. By way of example, and not by way of limitation, the use of synthetic resins should be mentioned as the use of hardeners as additives, which reduce the curing time as the proportion increases. The disadvantage here, however, is that the higher the proportion of the corresponding additives is selected, the greater the risk that the fiber composite component produced by the method tends to embrittlement, so that this possibly be compensated by admixing and / or changing the proportions of other additives got to.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Faserverbundbauteils sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Advantageous developments of the method according to the invention for producing a fiber composite component are listed in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich auch bei Werkzeugen angewendet werden kann, die in Abhängigkeit von dem verwendeten Grundmaterial weder gekühlt noch beheizt sind, ist es nicht nur zur Verkürzung der Taktzeiten bei der Herstellung des Faserverbundbauteils bevorzugt vorgesehen, dass das Werkzeug in Abhängigkeit von der verwendeten Masse (Matrix) an der der Masse zugewandten Oberfläche des Werkzeugs gekühlt oder beheizt wird. Wesentlich für optimale Eigenschaften, insbesondere Festigkeitseigenschaften des Faserverbundbauteils ist es, dass die Verarbeitung der Materialien mit der optimalen Temperatur bzw. mit einem optimalen Temperaturverlauf erfolgt. Dies schließt insbesondere ein, dass das Material des Faserverbundbauteils über seinen Querschnitt betrachtet auf der dem Werkzeug zugewandten Oberfläche eine gleiche bzw. homogene Temperatur aufweist. Dies kann über eine unterschiedliche Anordnung oder Ausbildung der Heiz- oder Kühlelemente, über eine unterschiedliche zeitliche Ansteuerung der Heiz- oder Kühlelemente oder durch sonstige geeignete Maßnahmen sichergestellt sein. Although the method according to the invention can in principle also be used with tools which are neither cooled nor heated depending on the base material used, it is not only intended to shorten the cycle times during the production of the fiber composite component that the tool be used as a function of the mass used (Matrix) is cooled or heated on the surface facing the ground of the tool. Essential for optimum properties, in particular strength properties of the fiber composite component, is that the processing of the materials takes place at the optimum temperature or with an optimum temperature profile. This includes in particular that the material of the fiber composite component viewed over its cross section on the surface facing the tool has a same or homogeneous temperature. This can be ensured via a different arrangement or design of the heating or cooling elements, via a different timing of the heating or cooling elements or by other suitable measures.

Eine weitere Optimierung des Verfahrens sieht vor, dass die Temperatur des Werkzeugs an verschiedenen Stellen erfasst wird, und dass in Abhängigkeit der erfassten Temperaturen vorzugsweise eine Steuerung einer örtlichen Beheizung bzw. Kühlung des Werkzeugs stattfindet. A further optimization of the method provides that the temperature of the tool is detected at different locations, and that preferably a control of a local heating or cooling of the tool takes place depending on the detected temperatures.

Da die Veränderung der Gewichtsanteile der wenigstens zwei Komponenten der Masse (Matrix) ggf. Einfluss auf die zu erzielenden Festigkeitseigenschaften des Bauteils hat, kann es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit der Gewichtsverhältnisse der wenigstens zwei Komponenten der Masse der Anteil der Faserbestandteile verändert wird. Since the change in the weight fractions of the at least two components of the mass (matrix) possibly has an influence on the strength properties of the component to be achieved, it can be provided in a further embodiment of the invention that the proportion depending on the weight ratios of the at least two components of the mass the fiber components is changed.

Die Erfindung umfasst auch die Verwendung eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Trägerstrukturen von Fahrrädern, insbesondere von Rahmenbauteilen von Elektrofahrrädern. The invention also encompasses the use of a method according to the invention as far as described for the production of support structures for bicycles, in particular of frame components of electric bicycles.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in: This shows in:

1 einen vereinfachten Längsschnitt durch ein Werkzeug zur Herstellung eines Fahrzeugrahmens und 1 a simplified longitudinal section through a tool for producing a vehicle frame and

2 einen Schnitt in der Ebene II-II der 1. 2 a section in the plane II-II of 1 ,

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In den Figuren ist ein Werkzeug 10 zur Herstellung eines als Rahmen 1 eines Elektrofahrrads dienenden Faserverbundbauteils 100 dargestellt. Das Werkzeug 10 umfasst lediglich beispielhaft zwei Werkzeughälften 11, 12, die entsprechend der Darstellung der 2 mit ihren Stirnflächen so gegeneinander positionierbar sind, dass sie eine gemeinsame Trennebene 13 ausbilden. Insbesondere sind in den beiden Werkzeughälften 11, 12 jeweils in Überdeckung zueinander angeordnete Ausnehmungen 14, 15 ausgebildet, deren Form die Form des Rahmens 1 bzw. des Faserverbundbauteils 100 definiert. Wie beispielsweise anhand der 2 erkennbar ist, ist der Querschnitt des Rahmens 1 beispielsweise dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen 1 unterschiedliche Höhen h, H sowie gewölbte Flächen 16, 17 aufweisen kann. In the figures is a tool 10 for making a frame 1 an electric bicycle serving fiber composite component 100 shown. The tool 10 by way of example only includes two tool halves 11 . 12 , which correspond to the representation of the 2 with their end faces are positioned against each other so that they have a common parting plane 13 form. In particular, in the two tool halves 11 . 12 each in overlapping mutually arranged recesses 14 . 15 formed, whose shape is the shape of the frame 1 or of the fiber composite component 100 Are defined. For example, based on the 2 is recognizable, is the cross section of the frame 1 For example, characterized in that the frame 1 different heights h, H and curved surfaces 16 . 17 can have.

Die Herstellung des Rahmens 1 bzw. des Faserverbundbauteils 100 erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Spritzprozess. Hierzu weist das Werkzeug 100 beispielhaft mehrere als Kanäle 20 bis 23 ausgebildete Einspritzstellen für den verflüssigten Kunststoff auf, die den Kunststoff zu unterschiedlichen Bereichen des zu fertigenden Rahmens 1 zuführen. Diese Kanäle 20 bis 23 werden über einen oder mehrere Extruder 24 bis 27 mit dem unter Druck stehendem Grundmaterial des Kunststoffs versorgt. Das Grundmaterial weist Faserbestandteile, beispielsweise Glasfasern mit einer Länge von bis zu 1mm, sowie ein Thermoplast und wenigstens ein weiteres Additiv auf. The production of the frame 1 or of the fiber composite component 100 takes place in the illustrated embodiment by an injection process. This is indicated by the tool 100 several examples as channels 20 to 23 trained injection points for the liquefied plastic, the plastic to different areas of the frame to be produced 1 respectively. These channels 20 to 23 be via one or more extruder 24 to 27 supplied with the pressurized base material of the plastic. The base material comprises fiber components, for example glass fibers with a length of up to 1 mm, as well as a thermoplastic and at least one further additive.

Wenigstens eines der Additive beeinflusst das Aushärteverhalten der soweit beschriebenen Masse, insbesondere die Aushärtezeit. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass über die Kanäle 20 bis 23 der Anteil der die Aushärtezeit beeinflussenden Additive individuell unterschiedlich eingestellt ist, derart, dass die Aushärtung des Rahmens 1 in dem Werkzeug 10 zumindest näherungsweise überall zum gleichen Zeitpunkt erfolgt. At least one of the additives influences the curing behavior of the mass described so far, in particular the curing time. For example, it can be provided that via the channels 20 to 23 the proportion of the curing time influencing additives is set individually different, such that the curing of the frame 1 in the tool 10 at least approximately everywhere at the same time.

Weiterhin weist das Werkzeug 10 eine Vielzahl von Kühlkanälen 31 bis 33 auf, die als (geradlinige) Bohrungen ausgebildet sind, und die über eine Einrichtung 35 mit Kühlflüssigkeit, beispielsweise Kühlwasser, versorgbar sind. Insbesondere reichen die Kühlkanäle 31, 33 jeweils bis nahe an den Bereich der Ausnehmungen 14, 15 des Rahmens 1. Die Kühlkanäle 31 bis 33 bewirken nicht nur eine Verkürzung der Aushärtezeit der Masse, sondern auch, dass die Masse auf der dem Werkzeug 100 zugewandten Seite im Bereich der Ausnehmungen 14, 15 eine gleiche bzw. homogene Temperatur aufweist, um die durch das Material der Masse erzielbaren Eigenschaften, insbesondere deren Festigkeitseigenschaften, erreichen zu können. Darüber hinaus umfasst das Werkzeug 10 eine Vielzahl von Temperatursensoren 36, die im Bereich der Ausnehmungen 14, 15 des Werkzeugs 10 angeordnet sind, und die mit einer Steuereinrichtung 40 verbunden sind. Die Temperatursensoren 36, von denen in der 2 der Einfachheit halber lediglich zwei Temperatursensoren 36 dargestellt sind, dienen der Erfassung der Oberflächentemperatur im Bereich der Ausnehmungen 14, 15. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit der erfassten Temperaturen die Steuereinrichtung 40 die Einrichtung 35 zur Versorgung der Kühlkanäle 31 bis 33 derart ansteuert, dass im Bereich der Ausnehmungen 14, 15 möglichst eine gleichhohe Temperatur herrscht. Auch kann es vorgesehen sein, dass ein spezifisches Temperaturprogramm eingestellt wird, bei der die Kühlung der Masse über eine Temperatur-/Zeitkurve gesteuert wird. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 40 derart mit den Extrudern 24 bis 27 verbunden ist, dass die Steuereinrichtung 40 die Menge der beigefügten, die Aushärtezeit beeinflussenden Additive beeinflusst. Furthermore, the tool points 10 a variety of cooling channels 31 to 33 on, which are designed as (straight-line) holes, and which have a device 35 with coolant, such as cooling water, can be supplied. In particular, the cooling channels are sufficient 31 . 33 each close to the area of the recesses 14 . 15 of the frame 1 , The cooling channels 31 to 33 cause not only a shortening of the curing time of the mass, but also that the mass on the the tool 100 facing side in the region of the recesses 14 . 15 has the same or homogeneous temperature in order to achieve the achievable by the material of the mass properties, in particular their strength properties. In addition, the tool includes 10 a variety of temperature sensors 36 in the area of the recesses 14 . 15 of the tool 10 are arranged, and with a control device 40 are connected. The temperature sensors 36 of which in the 2 for the sake of simplicity, only two temperature sensors 36 are shown, serve to detect the surface temperature in the region of the recesses 14 . 15 , It can be provided, for example, that depending on the detected temperatures, the control device 40 the device 35 to supply the cooling channels 31 to 33 such that in the area of the recesses 14 . 15 if possible an equal temperature prevails. It can also be provided that a specific temperature program is set in which the cooling of the mass is controlled over a temperature / time curve. In addition, it may be provided that the control device 40 like that with the extruders 24 to 27 connected is that the control device 40 the amount of attached additives affecting the curing time is affected.

Anhand der Darstellung der 1 ist darüber hinaus erkennbar, dass das Faserverbundbauteil 100 mehrere Einlegeteile 101 bis 104 aufweist, beispielhaft ein Einlegeteil 101 zur Ausbildung einer Hinterachse, ein Einlegeteil 102 zur Ausbildung eines vorderen Tretlagers, ein Einlegeteil 103 zur Ausbildung einer Aufnahme für eine Lenkstange und ein Einlegeteil 104 zur Aufnahme einer Sattelstange. Die Einlegeteile 101 bis 104 bestehen entweder ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff oder aber aus Metall. Darüber hinaus sind im Bereich der Ausnehmungen 14 und 15 ebenfalls rein beispielhaft zusätzliche Gewebe 105 bis 107 eingelegt, um die Festigkeit des Rahmens 1 im Bereich mechanisch besonders hoch beanspruchter Bereiche zusätzlich zu verstärken. Bei dem Gewebe 105 bis 107 handelt es sich um flächige Gewebe, beispielsweise Kohlefasergewebe, Aramidgewebe oder ähnlichem. Based on the presentation of the 1 In addition, it can be seen that the fiber composite component 100 several inserts 101 to 104 has, for example, an insert 101 for the formation of a rear axle, an insert 102 to form a front bottom bracket, an insert 103 for forming a receptacle for a handlebar and an insert 104 for receiving a seat post. The inserts 101 to 104 are either also made of fiber-reinforced plastic or metal. In addition, in the area of recesses 14 and 15 also purely by way of example additional fabrics 105 to 107 inserted to the strength of the frame 1 in the area of mechanically particularly stressed areas in addition to reinforce. In the tissue 105 to 107 they are flat fabrics, such as carbon fiber fabric, aramid fabric or the like.

Die Herstellung des Rahmens 1 erfolgt dadurch, dass bei voneinander getrennten Werkzeughälften 11 und 12 (und ggf. einer Behandlung der Ausnehmungen 14, 15 mit Trennmittel o.ä.) zunächst die Gewebe 105 bis 107 in die Ausnehmungen 14, 15 eingelegt werden. Anschließend erfolgt die Positionierung der Einlegeteile 101 bis 104 in die Ausnehmungen 14, 15 der Werkzeughälften 11, 12. Danach werden die Werkzeughälften 11, 12 in die in der 2 gezeigte Position gegeneinander bewegt, in der die Ausnehmungen 14, 15 nach außen hin abgedichtet sind. Daraufhin erfolgt das Zuführen des unter Druck stehenden, verflüssigten Kunststoffs über die Kanäle 20 bis 23. Zur Beeinflussung des Abkühlverhaltens bzw. Beschleunigung des Abkühlprozesses wird über die Kühlkanäle 31 bis 33 in den Bereich des Rahmens 1 Kühlflüssigkeit zugeführt. Weiterhin wird über die Temperatursensoren 36 die Temperatur im Bereich der Ausnehmungen 14, 15 erfasst. Durch eine örtlich unterschiedliche Konzentration des die Aushärtezeit des Kunststoffs beeinflussenden Additivs wird erreicht, dass die Aushärtung des Rahmens 1 zumindest nahezu im gesamten Bereich des Rahmens 1 zum selben Zeitpunkt abgeschlossen ist, derart, dass die Werkzeughälften 11, 12 voneinander getrennt werden können und der Rahmen 1 aus dem Werkzeug 10 entnommen werden kann. The production of the frame 1 takes place in that with separate tool halves 11 and 12 (and possibly a treatment of the recesses 14 . 15 with release agent or the like) first the tissues 105 to 107 in the recesses 14 . 15 be inserted. Subsequently, the positioning of the inserts takes place 101 to 104 in the recesses 14 . 15 the tool halves 11 . 12 , Thereafter, the tool halves 11 . 12 in the in the 2 shown position against each other, in which the recesses 14 . 15 are sealed to the outside. This is followed by feeding the pressurized, liquefied plastic through the channels 20 to 23 , To influence the cooling behavior or acceleration of the cooling process is via the cooling channels 31 to 33 in the area of the frame 1 Coolant supplied. Furthermore, about the temperature sensors 36 the temperature in the area of the recesses 14 . 15 detected. By a locally different concentration of the curing time of the plastic influencing additive is achieved that the curing of the frame 1 at least almost the whole area of the framework 1 completed at the same time, so that the tool halves 11 . 12 can be separated from each other and the frame 1 from the tool 10 can be removed.

Das soweit beschriebene Verfahren kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Verwendung von Rahmen 1 von Elektrofahrrädern als Faserverbundbauteile 100 beschränkt, sondern generell bei Faserverbundbauteilen 100 anwendbar, die unterschiedlichste Formen bzw. Geometrien aufweisen und aus unterschiedlichsten Materialien bestehen können. Weiterhin soll das Verfahren nicht auf die Verwendung im Spritzverfahren limitiert sein. Vielmehr können sämtliche, üblicherweise zur Herstellung von Faserverbundbauteilen 100 verwendete Herstellverfahren eingesetzt werden. Erfindungswesentlich ist lediglich, dass durch eine örtliche Veränderung des Gewichtsanteils einer die Aushärtezeit beeinflussenden Komponente bzw. Additivs im Bereich des Werkzeugs 10 bzw. des Faserverbundbauteils 100 das Faserverbundbauteil 100 zumindest näherungsweise überall nach demselben Zeitraum ausgehärtet ist. Insbesondere können, je nach verwendeter Masse, auch Heizeinrichtungen vorgesehen sein, um einen optimalen Temperaturverlauf und/oder eine optimale Verarbeitungstemperatur erzielen zu können. Insbesondere wird durch die Heizeinrichtungen sichergestellt, dass der Querschnitt des Faserverbundbauteils 100 über seinen Querschnitt betrachtet auf der den Ausnehmungen 14, 15 zugewandten Seite eine gleiche Temperatur aufweist, wozu die Heizeinrichtungen entsprechend ansteuerbar sind. The method described so far can be varied or modified in many ways, without departing from the spirit of the invention. In particular, the method according to the invention is not based on the use of frames 1 of electric bicycles as fiber composite components 100 limited, but generally in fiber composite components 100 applicable, which have a variety of shapes or geometries and can consist of different materials. Furthermore, the process should not be limited to use in the spray process. Rather, all, usually for the production of fiber composite components 100 used manufacturing process can be used. It is only essential to the invention that a component or additive influencing the hardening time in the area of the tool is caused by a local change in the proportion by weight 10 or of the fiber composite component 100 the fiber composite component 100 cured at least approximately everywhere after the same period. In particular, depending on the mass used, heating devices can also be provided in order to be able to achieve an optimum temperature profile and / or an optimum processing temperature. In particular, the heating devices ensure that the cross section of the fiber composite component 100 viewed over its cross section on the recesses 14 . 15 facing side has a same temperature, for which purpose the heating devices are controlled accordingly.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Rahmen frame
10 10: Werkzeug Tool
11 11: Werkzeughälfte tool half
12 12: Werkzeughälfte tool half
13 13: Trennebene parting plane
14 14: Ausnehmung recess
15 15: Ausnehmung recess
16 16: Fläche area
17 17: Fläche area
20 20: Kanal channel
21 21: Kanal channel
22 22: Kanal channel
23 23: Kanal channel
24 24: Extruder extruder
25 25: Extruder extruder
26 26: Extruder extruder
27 27: Extruder extruder
31 31: Kühlkanal cooling channel
32 32: Kühlkanal cooling channel
33 33: Kühlkanal cooling channel
35 35: Einrichtung Facility
36 36: Temperatursensor temperature sensor
40 40: Steuereinrichtung control device
100100: Faserverbundbauteil Fiber composite component
101101: Einlegeteil insert
102102: Einlegeteil insert
103103: Einlegeteil insert
104104: Einlegeteil insert
105105: Gewebe tissue
106106: Gewebe tissue
107107: Gewebe tissue
h H: Höhe height
H H: Höhe height

Claims

Method for producing a fiber composite component ( 100 ), in which fiber constituents and a composition consisting of at least two components, which are in active connection with the fiber components, are introduced into a tool ( 10 ), the mass in the tool ( 10 ) with formation of the fiber composite component ( 100 ), characterized in that the two components of the mass within the tool ( 10 ) in at least two subregions of the tool ( 10 ) have different weight ratios, and that the curing time of the mass is changed by the different weight ratios of the at least two components of the mass.

A method according to claim 1, characterized in that the weight ratios of the at least two components of the mass so be set that the hardening of the mass within the tool ( 10 ) is completed at least substantially at the same time.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the tool ( 10 ) depending on the mass used on the surface of the tool facing the mass ( 10 ) is cooled or heated.

A method according to claim 3, characterized in that the mass for forming the fiber composite component ( 100 ), in particular on the surface of the tool facing the mass ( 10 ) has a homogeneous temperature.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the temperature of the tool ( 10 ) is detected at various points, and that, depending on the detected temperatures, preferably a control of a local heating or cooling of the tool ( 10 ) takes place.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the proportion of fiber constituents ( 105 to 107 ) in the tool ( 10 ) is nonuniform and / or that in the tool ( 10 ) additional functional elements ( 101 to 104 ), which are connected to the ground.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the proportion of fiber components is changed depending on the weight ratios of the at least two components of the mass.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the mass comprises as a first component, a plastic material, in particular a thermoplastic or a thermoset, which is suitable for introduction into the tool ( 10 ) is liquefied, and that the curing time is adjusted by a second component forming additive.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the mass has a liquid at room temperature resin as a first component and a hardening time affecting hardener as the second component.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that are used as fiber components glass fiber, carbon fiber, aramid fibers or mixtures thereof in elongated form or as a braided fabric.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the fiber components and the mass are in the form of a prepreg and in the tool ( 10 ) is inserted in at least one layer.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the fiber components and the mass in the tool ( 10 ) are injected under overpressure.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the fiber components and the mass in the tool ( 10 ) are introduced by means of negative pressure in the infusion process.

Use of a method according to one of claims 1 to 13 for the production of support structures of bicycles, in particular of frame components ( 1 ) of electric bicycles.