DE102016115830A1 - Method for producing a preformed semifinished product and method for producing a fiber composite component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Halbzeugs (2), aufweisend die Schritte: Bereitstellen eines ersten Halbzeugs (4), das eine Schichtanordnung (6) mit mindestens einer Funktionsschicht (8) aufweist, wobei jede Funktionsschicht (8) ein faserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial aufweist, und wobei mindestens eine Außenseite (10) der Schichtanordnung (6) mit einer thermoplastischen Deckschicht (12) bedeckt ist; Erwärmen jeder Deckschicht (12), so dass jede Deckschicht (12) in einem thermoplastisch verformbaren Zustand ist; Vorformen des ersten Halbzeugs (4) mittels einer Vorform (14), während jede Deckschicht (12) in dem thermoplastisch verformbaren Zustand ist, so dass das erste Halbzeug (4) eine vorbestimmte Außenform (16) ausweist; und Abkühlen jeder Deckschicht (12) unter Beibehaltung der vorbestimmten Außenform (16) des ersten Halbzeugs (4) bis jede Deckschicht (12) in einem formfesten Zustand ist, so dass aus dem erste Halbzeug (4) ein zweites, vorgeformtes Halbzeug (2) bildet wird, wobei jede zugehörige Deckschicht (12) im formfesten Zustand zur Aufrechterhaltung der vorbestimmten Außenform (16) des zweiten Halbzeugs (2) wirkt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (24), wobei im Anschluss an das vorherige Verfahren der folgende Schritt ausgeführt wird: Fließpressumformen des zweiten Halbzeugs (2) zu dem Faserverbundbauteil (24) bei einer Prozesstemperatur von mindestens 70 °C und einem Prozessdruck von mindestens 50 bar.The invention relates to a method for producing a preformed semifinished product (2), comprising the steps of: providing a first semifinished product (4) having a layer arrangement (6) with at least one functional layer (8), each functional layer (8) comprising a fiber-reinforced, thermosetting matrix material, and wherein at least one outer side (10) of the layer arrangement (6) is covered with a thermoplastic cover layer (12); Heating each cover layer (12) so that each cover layer (12) is in a thermoplastic deformable state; Preforming the first semifinished product (4) by means of a preform (14), while each covering layer (12) is in the thermoplastically deformable state, so that the first semifinished product (4) has a predetermined external shape (16); and cooling each cover layer (12) while maintaining the predetermined outer shape (16) of the first semifinished product (4) until each cover layer (12) is in a dimensionally stable state, such that a second preformed semifinished product (2) from the first semifinished product (4) is formed, wherein each associated cover layer (12) in the dimensionally stable state for maintaining the predetermined outer shape (16) of the second semifinished product (2) acts. In addition, the invention relates to a method for producing a fiber composite component (24), wherein following the previous method, the following step is performed: extrusion molding of the second semifinished product (2) to the fiber composite component (24) at a process temperature of at least 70 ° C and a Process pressure of at least 50 bar.
Description
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Halbzeugs sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils. The invention relates to a method for producing a preformed semifinished product and to a method for producing a fiber composite component.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
Zur Herstellung eines Faserverbundbauteils werden oftmals duroplastische Halbzeuge verwendet. Dabei handelt es sich oftmals um bahnenförmige Halbzeuge. Ein bevorzugtes Halbzeug weist dabei ein faserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial auf. Vielfach wird hierbei ein sogenanntes Sheet Molding Compound (SMC) verwendet. Das noch nicht vollständig ausgehärtete, duroplastische Matrixmaterial ist dabei mit Fasern, insbesondere Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder Glasfasern, versetzt. Das duroplastische Matrixmaterial bildet deshalb noch eine teigartige Masse. Deshalb ist das bahnenförmige Halbzeug mit dem faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterial noch biegeschlaff. Es kann also noch zumindest im Wesentlichen beliebig verformt werden. To produce a fiber composite component thermoset semi-finished products are often used. These are often sheet-shaped semi-finished products. A preferred semi-finished product has a fiber-reinforced thermosetting matrix material. In many cases, a so-called sheet molding compound (SMC) is used. The not yet completely cured, thermosetting matrix material is mixed with fibers, in particular carbon fibers, aramid fibers or glass fibers. The thermosetting matrix material therefore still forms a dough-like mass. Therefore, the web-shaped semi-finished product with the fiber-reinforced, thermosetting matrix material is still limp. So it can still be deformed at least essentially arbitrarily.
Um aus einem derartigen Halbzeug ein Faserverbundbauteil herzustellen, erfolgt ein Fließpressumformen des Halbzeugs zu dem Faserverbundbauteil. Das Fließpressumformen erfolgt dabei vorzugsweise im Heißpressverfahren und/oder im Autoklaven unter Druck und Temperatur. In order to produce a fiber composite component from such a semifinished product, extrusion molding of the semifinished product to the fiber composite component takes place. The extrusion molding is preferably carried out in the hot pressing process and / or in the autoclave under pressure and temperature.
Für das Fließpressumformen wird ein Presswerkzeug verwendet, das ein erstes Presswerkzeug, das auch als Matrize bezeichnet wird, und ein zweites Presswerkzeug, das auch als Stempel bezeichnet wird, aufweist. Der Stempel kann relativ zu der Matrize verfahren werden, wobei die Matrize und der Stempel eine Kavität ausbilden, in die das biegeschlaffe Halbzeug eingebracht werden kann. Wird der Stempel nun in Richtung der Matrize verfahren, erfolgt ein Druckaufbau auf das biegeschlaffe Halbzeug, wobei durch die Pressvorrichtung außerdem Temperatur zugeführt wird, so dass ein Fließen des duroplastischen Matrixmaterials stattfindet, bis die geschlossene Kavität der Pressvorrichtung vollständig von dem faserverstärkten, duroplastischen Material ausgefüllt ist. Je nach Kontur und/oder Geometrie der einander zugewandten Außenseiten der Matrix und des Stempels kann es bereichsweise zu höheren Volumenströmen an faserverstärktem Matrixmaterial kommen. Vorzugsweise ist dies jedoch zu verhindern, um sicherzustellen, dass eine gewünschte Verteilung und/oder ein gewünschtes Verhältnis zwischen den Verstärkungsfasern und dem duroplastischen Matrixmaterial als solches vorhersagbar besteht. Gerade bei komplexen Geometrien kann es vorkommen, dass zumindest im Wesentlichen nur das duroplastische Matrixmaterial als solches fließt, und gegebenenfalls nur wenige oder nur ein kleiner Anteil an Fasern diesem Fließverhalten des duroplastischen Matrixmaterials als solches erfolgt. For extrusion molding, a pressing tool is used which comprises a first pressing tool, also referred to as a die, and a second pressing tool, also referred to as a punch. The punch can be moved relative to the die, wherein the die and the punch form a cavity into which the pliable semifinished product can be introduced. If the stamp is now moved in the direction of the die, the pressure builds up on the semi-finished product, whereby temperature is also supplied by the pressing device, so that a flow of the thermosetting matrix material takes place until the closed cavity of the pressing device is completely filled by the fiber-reinforced, thermosetting material is. Depending on the contour and / or geometry of the mutually facing outer sides of the matrix and of the stamp, higher volume flows of fiber-reinforced matrix material may occur in certain regions. However, this is preferably to be avoided to ensure that a desired distribution and / or a desired ratio between the reinforcing fibers and the thermosetting matrix material as such is predictable. Especially with complex geometries, it may happen that at least substantially only the thermosetting matrix material flows as such, and possibly only a few or only a small proportion of fibers this flow behavior of the thermosetting matrix material takes place as such.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, ein Halbzeug aus einem faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterial vorzuformen. Da das duroplastische Matrixmaterial jedoch noch nicht ausgehärtet ist, ist das duroplastische Matrixmaterial und somit auch das Halbzeug biegeschlaff. Das Vorformen eines derartigen Halbzeugs ist also nicht beständig. Selbst wenn also ein derartiges Halbzeug vorgeformt wird, besteht derzeit das Problem, dass ein derartig vorgeformtes Halbzeug nicht in der entsprechenden Form in eine Pressvorrichtung gebracht und/oder gelegt werden kann, um sodann das Fließpressumformen des Halbzeugs zu dem Faserverbundbauteil zu erreichen. In principle, it is possible to preform a semi-finished product from a fiber-reinforced thermosetting matrix material. However, since the thermosetting matrix material has not yet cured, the duroplastic matrix material and thus also the semifinished product is limp. The preforming of such a semi-finished product is therefore not stable. Therefore, even if such a semi-finished product is preformed, there is currently the problem that such a preformed semi-finished product can not be placed and / or laid in a corresponding manner in a pressing device, in order then to achieve the extrusion molding of the semifinished product to the fiber composite component.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Halbzeugs bereitzustellen, wobei das vorgeformte Halbzeug in der entsprechenden vorgeformten Form in eine Pressvorrichtung platziert werden können soll, wobei das duroplastische Matrixmaterial des Halbzeugs noch nicht vollständig vernetzt ist und/oder biegeschlaff ist. The invention is therefore based on the object to provide a method for producing a preformed semifinished product, wherein the preformed semifinished product should be placed in the corresponding preformed shape in a pressing device, wherein the thermoset matrix material of the semifinished product is not fully crosslinked and / or limp ,
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den zugehörigen Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung wiedergegeben. According to a first aspect of the invention, said object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the method are set forth in the associated subclaims and in the following description.
Vorgeschlagen wird also ein Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Halbzeugs, das auch als zweites Halbzeug bezeichnet wird. Das Verfahren weist die Schritte auf:
- a) Bereitstellen eines ersten Halbzeugs, das eine Schichtanordnung mit mindestens einer Funktionsschicht aufweist, wobei jede Funktionsschicht ein faserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial aufweist, und wobei mindestens eine Außenseite der Schichtanordnung mit einer thermoplastischen Deckschicht bedeckt ist;
- b) Erwärmen jeder Deckschicht, so dass jede Deckschicht in einem thermoplastisch verformbaren Zustand ist;
- c) Vorformen des ersten Halbzeugs mittels einer Vorform, während jede Deckschicht in dem thermoplastisch verformbaren Zustand ist, so dass das erste Halbzeug eine vorbestimmte Außenform ausweist; und
- d) Abkühlen jeder Deckschicht unter Beibehaltung der vorbestimmten Außenform des ersten Halbzeugs bis jede Deckschicht in einem formfesten Zustand ist, so dass aus dem erste Halbzeug ein zweites, vorgeformtes Halbzeug bildet wird, wobei jede zugehörige Deckschicht im formfesten Zustand zur Aufrechterhaltung der vorbestimmten Außenform des zweiten Halbzeugs wirkt.
- a) providing a first semifinished product having a layer arrangement with at least one functional layer, wherein each functional layer comprises a fiber-reinforced, thermosetting matrix material, and wherein at least one outer side of the layer arrangement is covered with a thermoplastic cover layer;
- b) heating each cover layer so that each cover layer is in a thermoplastically deformable state;
- c) preforming the first semifinished product by means of a preform, while each cover layer is in the thermoplastically deformable state, so that the first semifinished product has a predetermined outer shape; and
- d) cooling each cover layer while maintaining the predetermined outer shape of the first Semi-finished until each cover layer is in a dimensionally stable state, so that from the first semifinished product, a second, preformed semifinished product is formed, each associated cover layer in the form-solid state to maintain the predetermined outer shape of the second semifinished product acts.
Zunächst wird also ein erstes Halbwerkzeug bereitgestellt. Das erste Halbwerkzeug kann als ein lagenförmiges, erstes Halbwerkzeug ausgebildet sein. Das erste Halbwerkzeug weist eine Schichtanordnung mit mindestens einer Funktionsschicht auf. Somit kann die Schichtanordnung beispielsweise von genau einer Funktionsschicht oder von mehreren Funktionsschichten gebildet sein. Sind mehrere Funktionsschichten vorgesehen, so sind diese übereinander angeordnet und/oder übereinandergeschichtet angeordnet. Jede Funktionsschicht weist ein faserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial auf. Das duroplastische Matrixmaterial als solches ist nicht vollständig vernetzt und/oder nicht vollständig ausgehärtet. Vielmehr ist es bevorzugt vorgesehen, dass das duroplastische Matrixmaterial als solches teigförmig ist. Da das duroplastische Material als solches noch nicht vollständig ausgehärtet bzw. vernetzt ist, sondern ggf. teilvernetzt ist, ist das faserverstärkte, duroplastische Material weiterhin beliebig verformbar. Deshalb ist jede Funktionsschicht auch biegeschlaff. Das duroplastische Matrixmaterial kann beispielsweise auf Duromeren bzw. duroplastischen Reaktionsharzen basieren, wie beispielsweise ungesättigten Polyester-, Vinylester-, Phenol- und/oder Epoxidharzen. Zur Faserverstärkung des duroplastischen Matrixmaterials als solches sind Fasern in das duroplastische Matrixmaterial als solches eingebettet. Dazu können beispielsweise Langfasern und/oder Endlosfasern verwendet werden. Mit anderen Worten kann es sich für die Funktionsschicht um ein langfaserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial oder um ein endlosfaserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial handeln. Sofern Langfasern verwendet werden, weisen diese beispielsweise eine mittlere Faserlänge zwischen 10 mm und 80 mm, vorzugsweise zwischen 25 mm und 50 mm, auf. Werden Endlosfasern verwendet, weisen diese eine mittlere Faserlänge von mehr als 80 mm, beispielsweise mehr als 90 mm, auf. Bei den Fasern handelt es sich vorzugsweise um Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder Glasfasern. Die Fasern können als Wirrfasern und/oder quasiisotrop in das duroplastische Matrixmaterial als solche eingebettet sein. Besonders bevorzugt handelt es sich bei jeder Funktionsschicht um eine Sheet Molding Compound-Schicht. Jede der Funktionsschichten kann also nach Art eines Halbzeugs ausgebildet sein. Vorzugsweise weist jede der Funktionsschichten die gleiche laterale Erstreckung auf, so dass die Funktionsschichten parallel zueinander übereinandergeschichtet angeordnet sein können, um die Schichtanordnung zu bilden. Da jede Funktionsschicht von einem faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterial gebildet ist, und jede dieser Funktionsschichten deshalb noch nicht vollständig ausgehärtet bzw. noch nicht vollständig vernetzt ist, sondern jeweils ggf. nur teilvernetzt sind, ist auch die Schichtanordnung biegeschlaff. First of all, therefore, a first half-tool is provided. The first half-tool may be formed as a sheet-shaped, first half-tool. The first semi-tool has a layer arrangement with at least one functional layer. Thus, the layer arrangement can be formed, for example, by exactly one functional layer or by a plurality of functional layers. If a plurality of functional layers are provided, these are arranged one above the other and / or arranged one above the other. Each functional layer comprises a fiber-reinforced thermosetting matrix material. As such, the thermosetting matrix material is not fully crosslinked and / or not fully cured. Rather, it is preferably provided that the thermosetting matrix material is dough-shaped as such. Since the thermoset material as such is not yet fully cured or crosslinked, but may be partially crosslinked, the fiber-reinforced, thermoset material is further deformable arbitrarily. Therefore, every functional layer is also limp. The thermosetting matrix material may be based, for example, on thermosetting or thermosetting reaction resins, for example unsaturated polyester, vinyl ester, phenolic and / or epoxy resins. As such, fibers are embedded in the thermosetting matrix material as such for fiber reinforcement of the thermoset matrix material. For example, long fibers and / or continuous fibers can be used for this purpose. In other words, the functional layer may be a long-fiber-reinforced thermosetting matrix material or an endless-fiber-reinforced thermosetting matrix material. If long fibers are used, they have, for example, an average fiber length between 10 mm and 80 mm, preferably between 25 mm and 50 mm. If continuous fibers are used, they have an average fiber length of more than 80 mm, for example more than 90 mm. The fibers are preferably carbon fibers, aramid fibers or glass fibers. The fibers may be embedded as random fibers and / or quasi-isotropically in the thermosetting matrix material as such. With particular preference, each functional layer is a sheet molding compound layer. Each of the functional layers can thus be designed in the manner of a semifinished product. Preferably, each of the functional layers has the same lateral extension, so that the functional layers can be arranged parallel to one another in a stacked manner in order to form the layer arrangement. Since each functional layer is formed by a fiber-reinforced, thermosetting matrix material, and each of these functional layers is therefore not yet completely cured or not yet completely crosslinked, but in each case may only be partially crosslinked, the layer arrangement is also limp.
Die Schichtanordnung bildet jedoch nur einen Teil des ersten Halbzeugs. Denn das erste Halbzeug weist außerdem eine thermoplastische Deckschicht auf. Diese bedeckt eine Außenseite der Schichtanordnung. Vorzugsweise kann eine weitere thermoplastische Deckschicht vorgesehen sein, die eine gegenüberliegende Außenseite der Schichtanordnung bedeckt. Für die weitere Erörterung wird jedoch zunächst angenommen, dass zunächst (nur) eine thermoplastische Deckschicht eine Außenseite der Schichtanordnung bedeckt. Sofern mehrere Decksichten vorgesehen sind, wird bezüglich jeder Decksicht bevorzugt auf die nachstehenden Erläuterungen, vorteilhaften Ausgestaltungen, bevorzugten Merkmale, Vorteile und/oder Effekte in analoger Weise Bezug genommen, wie sie für die eine thermoplastische Deckschicht im Folgenden erörtert werden. However, the layer arrangement forms only a part of the first semifinished product. Because the first semi-finished product also has a thermoplastic cover layer. This covers an outside of the layer arrangement. Preferably, a further thermoplastic cover layer may be provided, which covers an opposite outer side of the layer arrangement. For the further discussion, however, it is initially assumed that initially (only) a thermoplastic cover layer covers an outer side of the layer arrangement. If several cover views are provided, reference will be made to the following explanations, advantageous embodiments, preferred features, advantages and / or effects in an analogous manner with respect to each deck view, as will be discussed below for the one thermoplastic cover layer.
Vorzugsweise erstreckt sich die thermoplastische Deckschicht über die gesamte Außenseite der Schichtanordnung. Mit der Außenseite ist vorzugsweise eine von mehreren Außenseiten der Schichtanordnung gemeint. So kann mit der Außenseite beispielsweise eine Oberseite oder eine Unterseite gemeint sein. Vorzugsweise ist damit nicht gemeint, dass die thermoplastische Deckschicht die Schichtanordnung vollständig umhüllt und/oder dass die gesamte Außenfläche der Schichtanordnung mit der thermoplastischen Deckschicht bedeckt ist. Preferably, the thermoplastic cover layer extends over the entire outside of the layer arrangement. The outside preferably means one of several outer sides of the layer arrangement. For example, the outside may be an upper side or a lower side. Preferably, this does not mean that the thermoplastic cover layer completely envelops the layer arrangement and / or that the entire outer surface of the layer arrangement is covered with the thermoplastic cover layer.
Vorzugsweise ist die thermoplastische Deckschicht von einem Thermoplast gebildet. Ein derartiger Thermoplast kann beispielsweise ein Polyamid, ein Polycarbonat, ein Polyethylen, ein Polyethylenterephthalat, ein Polypropylen oder ein Polyvinylchlorid sein. Insbesondere wird für den Thermoplast ein Polyolefin verwendet. Aufgrund der thermoplastischen Eigenschaft der thermoplastischen Deckschicht kann diese verschiedene Aggregatzustände annehmen. Diese können unterschieden werden in einen festen Zustand, einen thermoelastischen Zustand, einen thermoplastischen Zustand und einen flüssigen Zustand. In dem festen Zustand ist die thermoplastische Deckschicht fest. Vorzugsweise wird dabei angenommen, dass die thermoplastische Deckschicht dabei auch steif ist. In dem thermoelastischen Zustand kann die Form der thermoplastischen Deckschicht verändert werden, jedoch erfolgt eine Zurückführung aufgrund der Elastizität in die vorherige Ursprungsform, wenn Kräfte zur Verformung wieder aufgehoben werden. In dem thermoplastischen Zustand ist die thermoplastische Deckschicht weich und/oder nicht mehr formstabil. Sie kann deshalb verformt werden, ohne dass sie selbsttätig in die vorherige bzw. Ursprungsform zurückgeht. Mit anderen Worten kann die thermoplastische Deckschicht plastisch verformt werden, wenn sie in dem thermoplastischen Zustand ist. Wenn die thermoplastische Deckschicht in dem flüssigen Zustand ist, ist das thermoplastische Material flüssig. Es kann dabei zu einer Verflüchtigung des thermoplastischen Materials und/oder zu einer Zersetzung kommen. Preferably, the thermoplastic cover layer is formed by a thermoplastic. Such a thermoplastic may be, for example, a polyamide, a polycarbonate, a polyethylene, a polyethylene terephthalate, a polypropylene or a polyvinyl chloride. In particular, a polyolefin is used for the thermoplastic. Due to the thermoplastic nature of the thermoplastic cover layer, it can assume different states of aggregation. These can be classified into a solid state, a thermoelastic state, a thermoplastic state and a liquid state. In the solid state, the thermoplastic cover layer is solid. Preferably, it is assumed that the thermoplastic cover layer is also stiff. In the thermoelastic state, the shape of the thermoplastic cover layer can be changed, but a return due to the elasticity in the previous original form, when forces are removed for deformation again. In the thermoplastic state, the thermoplastic cover layer is soft and / or no longer dimensionally stable. It can therefore be deformed without being automatically in the previous or original form goes back. In other words, the thermoplastic cover layer can be plastically deformed when in the thermoplastic state. When the thermoplastic topcoat is in the liquid state, the thermoplastic material is liquid. It can lead to volatilization of the thermoplastic material and / or decomposition.
Gemäß dem Verfahren ist es vorgesehen, dass die thermoplastische Deckschicht erwärmt wird, so dass sie in einem thermoplastischen, insbesondere thermoplastisch verformbaren, Zustand ist. Unter dem thermoplastisch verformbaren Zustand wird also der thermoplastische Zustand der thermoplastischen Deckschicht verstanden, in der die Form der thermoplastischen Deckschicht veränderbar ist, ohne dass die thermoplastische Deckschicht selbstständig in die vorherige und/oder Ursprungsform zurückgeht. Ist die thermoplastische Deckschicht erwärmt, so dass die thermoplastische Deckschicht in dem thermoplastisch verformbaren Zustand ist, so ist auch die thermoplastische Deckschicht zumindest im Wesentlichen biegeschlaff. Da auch die Schichtanordnung biegeschlaff ist, folgt daraus, dass auch das erste Halbzeug biegeschlaff ist, wenn die thermoplastische Deckschicht entsprechend erwärmt wurde. Dies bietet die Möglichkeit, dass das erste Halbzeug derart verformt wird, dass es eine für ein herzustellendes Faserverbundbauteil endkonturnahe Form aufweist. Grundsätzlich ist es möglich, dass das nunmehr biegeschlaffe, erste Halbzeug auch in eine andere Form gebracht wird, die zur Herstellung des Faserverbundbauteils von Vorteil ist. Mit anderen Worten ist es möglich, dass das biegeschlaffe, erste Halbzeug in eine beliebige, vorbestimmte Außenform gebracht wird. According to the method, it is provided that the thermoplastic cover layer is heated so that it is in a thermoplastic, in particular thermoplastically deformable, state. The thermoplastic deformable state is thus understood to mean the thermoplastic state of the thermoplastic cover layer, in which the shape of the thermoplastic cover layer can be changed, without the thermoplastic cover layer being automatically returned to the previous and / or original shape. If the thermoplastic cover layer is heated, so that the thermoplastic cover layer is in the thermoplastically deformable state, the thermoplastic cover layer is also at least substantially limp. Since the layer arrangement is limp, it follows that even the first semi-finished product is limp when the thermoplastic outer layer has been heated accordingly. This offers the possibility that the first semi-finished product is deformed in such a way that it has a shape near the final contour for a fiber composite component to be produced. In principle, it is possible that the now semi-rigid, first semi-finished product is also brought into another form which is advantageous for the production of the fiber composite component. In other words, it is possible that the pliable, first semi-finished product is brought into any predetermined outer shape.
Hierzu ist ein Vorformen des ersten Halbzeugs mittels einer Vorform vorgesehen, während die bzw. jede thermoplastische Deckschicht in dem jeweiligen thermoplastisch verformbaren Zustand ist, so dass das erste Halbzeug durch das Vorformen die vorbestimmte Außenform aufweist. Dazu kann das biegeschlaffe, erste Halbzeug auf die Vorform gelegt werden, so dass sich das biegeschlaffe, erste Halbzeug an die Vorform anlegt, was darin resultiert, dass die Vorform die vorbestimmte Außenform des biegeschlaffen, ersten Halbzeugs prägt. Dabei kann das Vorformen mittels der Vorform auch drucklos erfolgen. For this purpose, a preforming of the first semifinished product is provided by means of a preform, while the or each thermoplastic cover layer is in the respective thermoplastically deformable state, so that the first semifinished product has the predetermined outer shape due to the preforming. For this purpose, the pliable, first semi-finished product can be placed on the preform, so that the pliable, first semifinished product is applied to the preform, which results in the preform embossing the predetermined outer shape of the pliable, first semi-finished product. In this case, the preforming by means of the preform can also be carried out without pressure.
Insbesondere wenn das Prägen der vorbestimmten Außenform des biegeschlaffen, ersten Halbzeugs mittels der Vorform erfolgt, konnte in der Praxis der Effekt festgestellt werden, dass es zumindest im Wesentlichen zu keinem Fließen des duroplastischen Matrixmaterials als solches der oder jeder Funktionsschicht der Schichtanordnung kommt. Vielmehr konnte festgestellt werden, dass die Verteilung der Fasern in dem duroplastischen Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht zumindest im Wesentlichen erhalten bleiben kann oder bleibt. In particular, when embossing the predetermined outer shape of the limp, first semi-finished by means of the preform, it has been found in practice the effect that there is at least substantially no flow of the thermosetting matrix material as such of the or each functional layer of the layer arrangement. Rather, it has been found that the distribution of the fibers in the thermosetting matrix material of each functional layer can at least essentially be retained or remains.
Insbesondere führt das Vorformen des biegeschlaffen, ersten Halbzeugs nicht dazu, dass es zu einer nachteiligen Verteilung der Fasern innerhalb des duroplastischen Matrixmaterials als solches kommt. In particular, the preforming of the limp, first semi-finished product does not lead to disadvantageous distribution of the fibers within the thermosetting matrix material as such.
Solange die oder jede thermoplastische Deckschicht noch in dem thermoplastisch verformbaren Zustand ist, ist das erste Halbzeug weiterhin biegeschlaff und somit nicht in der Weise handhabbar, dass die vorbestimmte Außenform bei einer Handhabung des ersten Halbzeugs ohne weitere Hilfsmittel möglich ist. Vielmehr würde sich die vorbestimmte Außenform in eine nicht vorhersagbare Außenform ändern, würde das biegeschlaffe, erste Halbzeug von der Vorform entfernt werden, solange die oder jede thermoplastische Deckschicht noch in dem thermoplastisch verformbaren Zustand ist. As long as the or each thermoplastic cover layer is still in the thermoplastic deformable state, the first semifinished product is still limp and thus can not be handled in such a way that the predetermined outer shape is possible when handling the first semifinished product without further aids. Rather, if the predetermined outer shape were to change to an unpredictable outer shape, the pliable, first semi-finished product would be removed from the preform as long as the or each thermoplastic cover layer is still in the thermoplastically deformable state.
Gemäß dem Verfahren ist jedoch ein Abkühlen der oder jeder thermoplastischen Deckschicht unter Beibehaltung der vorbestimmten Außenform des ersten Halbzeugs vorgesehen, bis die oder jede thermoplastische Deckschicht in einem formfesten Zustand ist. Der formfeste Zustand ist dabei vorzugsweise der feste Zustand der jeweiligen thermoplastischen Deckschicht. Somit ist sichergestellt, dass die oder jede thermoplastische Deckschicht durch das Abkühlen des zugehörigen Thermoplasts fest ist. Vorzugsweise wird die oder jede thermoplastische Deckschicht durch das Abkühlen auch fest. Bei dem Abkühlen der oder jeder Deckschicht ist es bevorzugt vorgesehen, dass das erste Halbzeug weiterhin auf der Vorform aufliegt und/oder auf dieser angeordnet ist, wie es vorzugsweise für das Vorformen des ersten Halbzeugs vorgesehen ist. Durch das Abkühlen der oder jeder thermoplastischen Deckschicht entsteht aus dem, insbesondere biegeschlaffen, ersten Halbzeug ein zweites Halbzeug. Das zweite Halbzeug ist dabei nicht biegeschlaff. Denn die oder jede zugehörige, thermoplastische Deckschicht hält die Schichtanordnung in einer Form, die zu der zuvor genannten, vorbestimmten Außenform korrespondiert. Mit anderen Worten weist das zweite Halbzeug ebenfalls die vorbestimmte Außenform auf. Deshalb wird das zweite Halbzeug auch als zweites, vorgeformtes Halbzeug bezeichnet. Die oder jede thermoplastische Deckschicht im formfesten Zustand wirkt also zur Aufrechterhaltung der vorbestimmten Außenform des zweiten Halbzeugs. Ist das zweite Halbzeug durch Abkühlen jeder der thermoplastischen Deckschichten aus dem ersten, insbesondere biegeschlaffen, Halbzeug hergestellt, kann das zweite Halbzeug gehandhabt werden, ohne zu befürchten, dass das zweite Halbzeug die vorbestimmte Außenform verliert. Denn dies wird durch den formfesten Zustand der mindestens einen thermoplastischen Deckschicht effektiv verhindert. Vorzugsweise kann das zweite Halbzeug also von der Vorform getrennt werden, um für weitere Herstellungsschritte verwendet zu werden. So kann das zweite, vorgeformte Halbzeug beispielsweise mit der zugehörigen, vorbestimmten Außenform zunächst gelagert werden, bis es einem Fließpressumformschritt zugeführt wird, um aus dem zweiten Halbzeug ein Faserverbundbauteil herzustellen. However, according to the method, cooling of the or each thermoplastic cover layer is provided while maintaining the predetermined outer shape of the first semi-finished product until the or each thermoplastic cover layer is in a dimensionally stable condition. The dimensionally stable state is preferably the solid state of the respective thermoplastic cover layer. This ensures that the or each thermoplastic topcoat is solid by cooling the associated thermoplastic. Preferably, the or each thermoplastic cover layer also solidifies upon cooling. Upon cooling of the or each cover layer, it is preferably provided that the first semifinished product continues to rest on the preform and / or is arranged thereon, as is preferably provided for preforming the first semifinished product. As a result of the cooling of the or each thermoplastic cover layer, a second semifinished product is formed from the, in particular limp, first semifinished product. The second semi-finished product is not limp. Because the or each associated, thermoplastic cover layer holds the layer assembly in a form that corresponds to the aforementioned predetermined outer shape. In other words, the second semi-finished product also has the predetermined outer shape. Therefore, the second semifinished product is also referred to as a second preformed semifinished product. The or each thermoplastic cover layer in the dimensionally stable state thus acts to maintain the predetermined outer shape of the second semifinished product. If the second semifinished product is produced by cooling each of the thermoplastic outer layers from the first, in particular non-rigid, semifinished product, the second semifinished product can be handled without fear that the second semifinished product will lose the predetermined outer shape. Because this is due to the dimensionally stable state of at least one thermoplastic Cover layer effectively prevented. Preferably, the second semifinished product can thus be separated from the preform in order to be used for further production steps. Thus, the second, preformed semifinished product, for example, with the associated predetermined outer shape can be stored first until it is fed to a extrusion molding step in order to produce a fiber composite component from the second semifinished product.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Funktionsschicht oder mindestens eine der Funktionsschichten ein langfaserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial aufweist und/oder davon gebildet ist. Vorzugsweise ist die Funktionsschicht oder mindestens eine der Funktionsschichten von einem sogenannten Sheet Molding Compound (SMC) gebildet. Die für die Langfaserverstärkung verwendeten Fasern sind Langfasern, die vorzugsweise eine mittlere Faserlänge zwischen 10 mm und 80 mm aufweisen. Die Fasern sind vorzugsweise Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Aramidfasern. Die Fasern können als Wirrfasern und/oder quasiisotrop in das duroplastische Matrixmaterial der jeweiligen Funktionsschicht eingebettet sein. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Fasern der jeweiligen Funktionsschicht nur eine begrenzte Länge, nämlich die einer Langfaser, aufweisen. In diesem Fall können besonders komplexe geometrische Formen hergestellt werden. Dies gilt insbesondere beim Vorformen des ersten, biegeschlaffen Halbzeugs. Durch die begrenzte Faserlänge kann effektiv verhindert werden, dass es zu einer ungewünschten Verteilung zwischen den Langfasern und dem duroplastischen Matrixmaterial als solches kommt. Vielmehr kann es vorgesehen sein, dass das langfaserverstärkte, duroplastische Matrixmaterial eine Formmasse bildet, die besonders gut verformbar ist. An advantageous embodiment of the method is characterized in that the functional layer or at least one of the functional layers has a long-fiber-reinforced thermosetting matrix material and / or is formed thereof. The functional layer or at least one of the functional layers is preferably formed by a so-called sheet molding compound (SMC). The fibers used for the long fiber reinforcement are long fibers, which preferably have an average fiber length between 10 mm and 80 mm. The fibers are preferably carbon fibers, glass fibers or aramid fibers. The fibers may be embedded as random fibers and / or quasi-isotropically in the thermosetting matrix material of the respective functional layer. In practice, it has proved to be advantageous if the fibers of the respective functional layer have only a limited length, namely that of a long fiber. In this case, particularly complex geometric shapes can be produced. This applies in particular to the preforming of the first semi-rigid semi-finished product. Due to the limited fiber length can be effectively prevented that there is an undesirable distribution between the long fibers and the thermosetting matrix material as such. Rather, it can be provided that the long-fiber-reinforced, thermosetting matrix material forms a molding compound which is particularly well deformable.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Funktionsschicht oder mindestens eine der Funktionsschichten mit duroplastischem Matrixmaterial imprägnierte Endlosfasern aufweist und/oder davon gebildet ist. Die Funktionsschicht oder mindestens eine der Funktionsschichten kann deshalb von einem sogenannten Prepreg gebildet sein. Hierbei handelt es sich um mit duroplastischen Reaktionsharzen vorimprägnierte Fasern. Dabei können die Fasern in einem Gewebe oder Gelege vorliegen. Die Fasern können also in einer zumindest im Wesentlichen vorbestimmten Struktur zueinander angeordnet sein. Alternativ ist es möglich, dass die Endlosfasern quasiisotrop verteilt angeordnet sind. Die Endlosfasern weisen eine mittlere Faserlänge von mehr als 80 mm, besonders bevorzugt von mindestens 90 mm, auf. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass eine Funktionsschicht, die von mit duroplastischem Matrixmaterial imprägnierten Endlosfasern gebildet ist, einen Faservolumenanteil von mindestens 40% aufweist. Auch die mit dem duroplastischen Matrixmaterial imprägnierten Endlosfasern sind, wenn sie als Funktionsschicht für das erste Halbzeug verwendet werden, biegeschlaff. Denn das zugehörige duroplastische Matrixmaterial als solches ist noch nicht vollständig vernetzt und/oder noch nicht vollständig ausgehärtet. Vielmehr ist das genannte duroplastische Matrixmaterial vorzugsweise noch teigartig und/oder nur teilvernetzt. Die Endlosfasern als solche können beispielsweise als Kohlenstofffasern, Glasfasern und/oder Aramidfasern ausgebildet sein. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the functional layer or at least one of the functional layers has continuous fibers impregnated with duroplastic matrix material and / or is formed thereof. The functional layer or at least one of the functional layers can therefore be formed by a so-called prepreg. These are fibers preimpregnated with thermosetting reactive resins. The fibers may be present in a fabric or scrim. The fibers can thus be arranged in an at least substantially predetermined structure to each other. Alternatively, it is possible that the continuous fibers are arranged distributed quasi-isotropically. The continuous fibers have an average fiber length of more than 80 mm, particularly preferably of at least 90 mm. In this case, it is preferably provided that a functional layer which is formed by continuous fibers impregnated with thermosetting matrix material has a fiber volume fraction of at least 40%. The continuous fibers impregnated with the thermosetting matrix material are also limp when used as a functional layer for the first semifinished product. Because the associated thermosetting matrix material as such is not yet completely crosslinked and / or not fully cured. Rather, said thermoset matrix material is preferably still doughy and / or only partially crosslinked. The continuous fibers as such may be formed, for example, as carbon fibers, glass fibers and / or aramid fibers.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Vorformen in Schritt c) bei atmosphärischem Umgebungsdruck erfolgt. Bei dem Vorformen wirkt also nur atmosphärischer Druck auf das erste Halbzeug. Mit anderen Worten kann eine drucklose Vorformung in Schritt c) erfolgen. Somit wird auf das erste, vorzugsweise biegeschlaffe, Halbzeug im Wesentlichen kein mechanischer Druck ausgeübt, um die vorbestimmte Außenform für das erste Halbzeug zu erreichen. Vielmehr wird dies durch die Schwerkraft erreicht. Damit kann effektiv verhindert werden, dass es zu einer nachteiligen Verteilung zwischen den Fasern und dem duroplastischen Matrixmaterial als solches einer jeweiligen Funktionsschicht kommt. Vielmehr kann erreicht werden, dass die zuvor bestehende Verteilung zwischen den Fasern und dem duroplastischen Matrixmaterial als solches zumindest im Wesentlichen erhalten bleibt. Dies gewährleistet besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften, insbesondere in Hinsicht auf die Stabilität und/oder Festigkeit. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the preforming in step c) takes place at atmospheric atmospheric pressure. In preforming, therefore, only atmospheric pressure acts on the first semifinished product. In other words, a pressureless preforming in step c) take place. Thus, essentially no mechanical pressure is exerted on the first, preferably semi-rigid, semi-finished product in order to achieve the predetermined outer shape for the first semifinished product. Rather, this is achieved by gravity. This can effectively prevent the disadvantageous distribution between the fibers and the duroplastic matrix material as such of a respective functional layer. Rather, it can be achieved that the previously existing distribution between the fibers and the thermosetting matrix material as such remains at least substantially. This ensures particularly advantageous mechanical properties, in particular with regard to stability and / or strength.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Halbzeug in Schritt c) auf die Vorform gelegt und anschließend an diese angedrückt wird, so dass ein flächiger Kontakt zwischen der Vorform und dem ersten Halbzeug entsteht. Vorzugsweise wird das erste Halbzeug zunächst auf eine Außenseite der Vorform gelegt. Die Außenseite der Vorform kann eine Außenkontur aufweisen, die zu der vorbestimmten Außenform korrespondiert, die das erste Halbzeug durch das Vorformen erreichen soll. Somit kann die Vorform nach Art einer Matrize bzw. eines entsprechenden Formwerkzeugs ausgebildet sein. Durch die genannte Außenseite bzw. die zugehörige Außenkontur der Vorform kann die Vorform die Außenform des ersten Halbzeugs prägen. Wie zuvor erläutert, ist es dabei vorgesehen, dass es zu einem flächigen Kontakt zwischen der Vorform und dem ersten Halbzeug kommt. Dabei ist vorzugsweise ein flächiger Kontakt zwischen der genannten Außenseite der Vorform bzw. der Außenkontur der Vorform und dem ersten Halbzeug gemeint. Vorzugsweise hat eine gesamte Außenseite des ersten Halbzeugs einen flächigen Kontakt zu der Vorform. Das Andrücken des ersten Halbzeugs kann durch äußere Druckkräfte auf das erste Halbzeug in Richtung der Vorform erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann ein Vakuum zwischen der Vorform und dem ersten Halbzeug angelegt werden, so dass sich das erste Halbzeug im flächigen Kontakt an die Vorform anlegt. Das Anlegen des Vakuums kann dabei auch als ein Andrücken des ersten Halbzeugs an die Vorform verstanden werden. Das Andrücken kann nach Erreichen des flächigen Kontakts des ersten Halbzeugs mit der Vorform beendet werden. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the first semi-finished product is placed on the preform in step c) and then pressed against it, so that a planar contact between the preform and the first semi-finished product is formed. Preferably, the first semi-finished product is first placed on an outer side of the preform. The outside of the preform may have an outer contour that corresponds to the predetermined outer shape that the first semifinished product should reach by preforming. Thus, the preform may be formed in the manner of a die or a corresponding molding tool. Through the said outer side or the associated outer contour of the preform, the preform can emboss the outer shape of the first semi-finished product. As explained above, it is provided that there is a surface contact between the preform and the first semi-finished product. In this case, a flat contact between said outer side of the preform and the outer contour of the preform and the first semi-finished product is preferably meant. Preferably, an entire outer side of the first semi-finished product has a surface contact with the preform. The pressing of the first semi-finished can be done by external pressure forces on the first semifinished product in the direction of the preform. Alternatively or additionally, a vacuum can be applied between the preform and the first semifinished product, so that the first semifinished product makes contact with the preform in area contact. The application of the vacuum can also be understood as a pressing of the first semifinished product to the preform. The pressing can be terminated after reaching the surface contact of the first semifinished product with the preform.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der flächige Kontakt zwischen der Vorform und dem ersten Halbzeug während des Schritts d) aufrechterhalten bleibt. Somit kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass das Andrücken mit Erreichen des flächigen Kontakts zwischen dem ersten, insbesondere biegeschlaffen, Halbzeug und der Vorform nicht beendet wird, wenn dieser Kontakt erreicht ist. Vielmehr kann der Kontakt auch in der anschließenden Zeit, also insbesondere während des Abkühlens der mindestens einen thermoplastischen Deckschicht, aufrechterhalten bleiben. Dabei kann auch das Andrücken fortgesetzt werden. Indem also ein kontinuierlicher flächiger Kontakt auch in dem Schritt d) aufrechterhalten bleibt, kann ein gegebenenfalls elastisches „Zurückfedern“ der oder jeder Schichtanordnung in Schritt d) verhindert werden. Das Zurückfedern kann dabei durch die Fasern der jeweiligen Schichtanordnung verursacht sein. Um dies zu verhindern und gleichzeitig zu gewährleisten, dass das erste Halbzeug, und somit auch in entsprechender Weise jede Funktionsschicht der Schichtanordnungen, die vorbestimmte Außenform bzw. ihren jeweiligen Anteil daran, aufweist bzw. dazu leistet, bleibt der flächige Kontakt zwischen der Vorform und dem ersten Halbzeug während des Schritts d) aufrecht. Ist das Abkühlen der oder jeder thermoplastischen Deckschicht abgeschlossen, so verhindert der formfeste Zustand der jeweiligen Deckschicht das Zurückfedern der Schichtanordnung. Vielmehr verbleibt die Schichtanordnung in der Form, wie sie beim Abkühlen für das zweite, vorgeformte Halbzeug entsteht. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the surface contact between the preform and the first semifinished product during step d) is maintained. Thus, it may preferably be provided that the pressing is not terminated upon reaching the surface contact between the first, in particular limp, semi-finished and the preform, when this contact is reached. Rather, the contact can also be maintained in the subsequent time, that is, in particular during the cooling of the at least one thermoplastic cover layer. In this case, the pressing can be continued. Thus, by maintaining a continuous surface contact also in the step d), an optionally elastic "spring-back" of the or each layer arrangement in step d) can be prevented. The springback can be caused by the fibers of the respective layer arrangement. In order to prevent this and at the same time to ensure that the first semifinished product, and thus also correspondingly each functional layer of the layer arrangements, has the predetermined outer shape or its respective portion thereto, the surface contact between the preform and the latter remains first semi-finished during the step d) upright. If the cooling of the or each thermoplastic cover layer is completed, the dimensionally stable state of the respective cover layer prevents the spring back of the layer arrangement. Rather, the layer arrangement remains in the form that arises during cooling for the second preformed semifinished product.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Vorformen in Schritt c) zusätzlich mittels mindestens eines Hilfswerkzeugs erfolgt, das zum Andrücken des ersten Halbzeugs an die Vorform ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Hilfsformwerkzeug nach Art eines oberen Presswerkzeugs und/oder eines Stempels ausgebildet. Das Hilfsformwerkzeug kann also dazu dienen, um das erste Halbzeug derart an die Vorform anzudrücken, dass das erste Halbzeug in einem flächigen Kontakt an der Vorform anliegt. Vorzugsweise hat sodann eine gesamte Außenseite des ersten Halbzeugs einen flächigen Kontakt zu der Vorform. Dabei wird das Andrücken des ersten Halbzeugs an die Vorform vorzugsweise derart ausgeführt, dass das duroplastische Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht zumindest im Wesentlichen nicht fließt. Damit wird gewährleistet, dass die Verteilung der Fasern in dem duroplastischen Matrixmaterial zumindest im Wesentlichen aufrechterhalten bleibt. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the preforming in step c) additionally takes place by means of at least one auxiliary tool which is designed to press the first semifinished product against the preform. Preferably, the auxiliary mold is formed in the manner of an upper pressing tool and / or a punch. The auxiliary molding tool can thus serve to press the first semifinished product to the preform in such a way that the first semifinished product rests against the preform in a planar contact. Preferably then an entire outer side of the first semi-finished product has a surface contact with the preform. In this case, the pressing of the first semifinished product onto the preform is preferably carried out such that the thermosetting matrix material of each functional layer at least substantially does not flow. This ensures that the distribution of the fibers in the thermosetting matrix material at least substantially maintained.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Schritte b) bis d) innerhalb einer Vorformzeit von maximal 20 Sekunden erfolgen. Innerhalb der Vorformzeit erfolgt also das Erwärmen jeder Deckschicht, das Vorformen des ersten Halbzeugs und das Abkühlen jeder Deckschicht. Die Vorformzeit ist auf eine vorbestimmte Zeit, nämlich vorzugsweise maximal 20 Sekunden, beschränkt. Dies gewährleistet, dass das duroplastische Matrixmaterial der oder jeder Funktionsschicht beim Erwärmen der mindestens einen Deckschicht nicht vollständig vernetzt und/oder aushärtet. Vielmehr ist die Vorformzeit derart kurzzeitig, dass zumindest im Wesentlichen keine Aushärtung und/oder Vernetzung des duroplastischen Matrixmaterials einer jeden Funktionsschicht auftritt. Allenfalls kann es zu einer sehr geringen Vernetzung und/oder Aushärtung kommen. Dies verhindert jedoch nicht, dass jede der Funktionsschichten auch nach dem Abkühlen einer jeden Deckschicht weiterhin biegeschlaff bleibt. Die Vorformzeit kann also derart vorbestimmt sein, dass jede Funktionsschicht biegeschlaff und/oder fließfähig bleibt. Dies gewährleistet, dass die Schichtanordnung des zweiten Halbzeugs in einem bevorzugten weiteren Schritt mittels eines Fließpressumformens zu einem Faserverbundbauteil mit einer gewünschten Außenform umgeformt werden kann. An advantageous embodiment of the method is characterized in that steps b) to d) take place within a preforming time of a maximum of 20 seconds. Within the preforming time, therefore, the heating of each covering layer, the preforming of the first semifinished product and the cooling of each covering layer take place. The preforming time is limited to a predetermined time, preferably a maximum of 20 seconds. This ensures that the thermosetting matrix material of the or each functional layer does not completely cross-link and / or harden upon heating of the at least one cover layer. Rather, the preforming time is so short that at least substantially no curing and / or crosslinking of the thermosetting matrix material of each functional layer occurs. At most, it can lead to a very low crosslinking and / or curing. However, this does not prevent that each of the functional layers remains limp even after the cooling of each cover layer. The preforming time can therefore be predetermined in such a way that each functional layer remains limp and / or flowable. This ensures that the layer arrangement of the second semifinished product can be converted in a preferred further step by means of extrusion molding into a fiber composite component with a desired outer shape.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass eine Erweichungstemperatur, auf die jede Deckschicht in Schritt b) erwärmt wird, maximal 100°C, maximal 130°C, maximal 150°C oder maximal 300°C ist. Besonders bevorzugt wird die oder jede Deckschicht in Schritt b) nur auf die Temperatur erwärmt, die zur Erreichung der Erweichungstemperatur der jeweiligen Deckschicht notwendig ist. Somit kann das Hinzuführen von Wärmeenergie in Schritt b) auf ein Minimum beschränkt werden. Dies gewährleistet, dass auch nur eine entsprechend kleine Wärmeenergie an die mindestens eine Funktionsschicht übertragen wird. Außerdem ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Abkühlen in Schritt d) derart erfolgt, dass sowohl jede der Deckschichten als auch jede der Funktionsschichten abgekühlt wird, um ein Vernetzen des duroplastischen Matrixmaterials einer jeden Funktionsschicht zu verhindern und/oder zu begrenzen. Insbesondere ist damit ein Verhindern einer vollständigen Vernetzung und/oder einer vollständigen Aushärtung gemeint. Vorzugsweise erfolgt das Abkühlen in Schritt d) auf eine Temperatur, die zumindest ein vollständiges Vernetzen des duroplastischen Matrixmaterials einer jeden Funktionsschicht verhindert. Durch das Begrenzen der Erwärmung in Schritt b) auf die Erweichungstemperatur, nämlich vorzugsweise die Erweichungstemperatur einer oder jeder Deckschicht, wird verhindert, dass die oder jede Deckschicht unnötig hoch erwärmt wird. Denn die Erwärmung kann auf eine Temperatur begrenzt sein, die ein Verformen des ersten Halbzeugs in Schritt c) erlaubt. Darüber hinaus ist die Zeit, während die oder jede Deckschicht erwärmt ist, vorzugsweise begrenzt. Denn wie vorangehend als vorteilhafte erläutert, kann die Vorformzeit ebenfalls zeitlich begrenzt sein. Somit ist vorzugsweise das Einwirken der Temperatur der Deckschichten auf die Funktionsschichten begrenzt. Diese Begrenzung der Vorformzeit sowie die Begrenzung der Erweichungstemperatur gewährleisten, dass das duroplastische Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht auch nach dem Abkühlen einer jeden Deckschicht in Schritt c) zumindest im Wesentlichen biegeschlaff und/oder fließfähig bleibt. Mit anderen Worten wird damit gewährleistet, dass es nicht zu einer vollständigen Vernetzung und/oder Aushärtung des duroplastischen Matrixmaterials einer jeden Funktionsschicht kommt. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that a softening temperature to which each covering layer is heated in step b) is a maximum of 100 ° C, a maximum of 130 ° C, a maximum of 150 ° C or a maximum of 300 ° C. Particularly preferably, the or each cover layer is heated in step b) only to the temperature which is necessary to achieve the softening temperature of the respective cover layer. Thus, the addition of heat energy in step b) can be kept to a minimum. This ensures that only a correspondingly small heat energy is transmitted to the at least one functional layer. In addition, it is preferably provided that the cooling in step d) takes place in such a way that both each of the cover layers and also each of the functional layers is cooled in order to prevent and / or limit crosslinking of the thermosetting matrix material of each functional layer. In particular, this means preventing complete crosslinking and / or complete curing. Preferably, the cooling in step d) is carried out to a temperature which is at least complete crosslinking of the thermoset Matrix material prevents each functional layer. Limiting the heating in step b) to the softening temperature, namely preferably the softening temperature of one or each cover layer, prevents the or each cover layer from being heated unnecessarily high. Because the heating can be limited to a temperature that allows deformation of the first semifinished product in step c). Moreover, the time during which the or each cover layer is heated is preferably limited. As explained above as advantageous, the preforming time may also be limited in time. Thus, the effect of the temperature of the outer layers is preferably limited to the functional layers. This limitation of the preforming time and the limitation of the softening temperature ensure that the thermosetting matrix material of each functional layer remains at least substantially limp and / or flowable even after the cooling of each covering layer in step c). In other words, this ensures that there is no complete crosslinking and / or curing of the thermosetting matrix material of each functional layer.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die oder eine Erweichungstemperatur, auf die jede Deckschicht in Schritt b) erwärmt wird, und/oder die oder eine Vorformzeit der Schritte b) bis d) derart begrenzt sind bzw. ist, dass das duroplastische Matrixmaterial jeder Funktionsschicht anschließend höchstens teilvernetzt ist. Durch das Erwärmen einer jeden Deckschicht auf eine Erweichungstemperatur in Schritt b) wird dem ersten Halbzeug Wärmeenergie zugeführt. Dabei kann es zu einer teilweisen Übertragung dieser Wärmeenergie an die mindestens eine Funktionsschicht kommen. Dies kann zu einer Vernetzung der jeweiligen Funktionsschicht beitragen. Eine Funktionsschicht der Schichtanordnung des ersten Halbzeugs ist jedoch nicht vollständig vernetzt bzw. nicht vollständig ausgehärtet. Vielmehr ist das duroplastische Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht der Schichtanordnung des ersten Halbzeugs noch teilvernetzt. Es ist deshalb vorgesehen, die Erweichungstemperatur und/oder die Vorformzeit jeweils derart zu begrenzen, dass eine weitere Vernetzung des Matrixmaterials einer jeden Funktionsschicht limitiert und/oder begrenzt ist, so dass die vollständige Vernetzung und/oder Aushärtung verhindert wird. Damit wird gewährleistet, dass jede Funktionsschicht weiterhin teigförmig bleibt und/oder dass jede der Funktionsschichten weiterhin biegeschlaff und/oder fließfähig bleibt. In diesem Fall ist es möglich, dass das zweite Halbzeug im Anschluss für einen Fließpressumformschritt verwendet werden kann, um aus dem zweiten Halbzeug ein Faserverbundbauteil herzustellen. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass es zu einem Fließen des Matrixmaterials als solches, und zwar von der mindestens einen Funktionsschicht, kommt. Dies ist auch möglich, da, wie zuvor erläutert, verhindert wird, dass das Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht die vollständige Vernetzung und/oder Aushärtung erreicht. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the or a softening temperature to which each cover layer is heated in step b), and / or the or a preforming time of steps b) to d) are so limited or is that the thermosetting matrix material of each functional layer is subsequently at most partially crosslinked. By heating each cover layer to a softening temperature in step b) heat energy is supplied to the first semifinished product. This can lead to a partial transfer of this heat energy to the at least one functional layer. This can contribute to a networking of the respective functional layer. However, a functional layer of the layer arrangement of the first semifinished product is not completely crosslinked or not completely cured. Rather, the thermosetting matrix material of each functional layer of the layer arrangement of the first semifinished product is still partially crosslinked. It is therefore intended to limit the softening temperature and / or the preforming time such that further crosslinking of the matrix material of each functional layer is limited and / or limited, so that complete crosslinking and / or curing is prevented. This ensures that each functional layer continues to remain dough-shaped and / or that each of the functional layers continues to remain limp and / or flowable. In this case, it is possible that the second semifinished product may subsequently be used for an extrusion molding step in order to produce a fiber composite component from the second semifinished product. It is preferably provided that it comes to a flow of the matrix material as such, namely of the at least one functional layer. This is also possible since, as explained above, it is prevented that the matrix material of each functional layer reaches complete crosslinking and / or curing.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das duroplastische Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht nach dem Schritt d) einen Vernetzungsgrad von maximal 30% oder maximal 50%, jeweils bezogen auf eine vollständige Vernetzung, aufweist. Ein höherer Vernetzungsgrad kann dabei einen Aushärteprozess mittels des Presswerkzeugs beschleunigen. Der Vernetzungsgrad wird dabei vorzugsweise in der Weise verstanden, dass ein Vernetzungsgrad von 0% vorliegt, wenn das duroplastische Matrixmaterial vollständig unvernetzt ist. Ein Vernetzungsgrad von 100% wird vorzugsweise dann vorliegen, wenn eine vollständige Vernetzung des duroplastischen Matrixmaterials vorliegt. Indem der Vernetzungsgrad auf maximal 30% bzw. maximal 50% begrenzt ist, nachdem der Schritt d) ausgeführt ist, wird effektiv sichergestellt, dass das duroplastische Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht weiterhin nur teilvernetzt ist. Außerdem wird gewährleistet, dass das duroplastische Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht weiterhin fließfähig ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, um aus dem zweiten Halbzeug ein Faserverbundbauteil durch einen Fließpressumformschritt herzustellen. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the thermosetting matrix material of each functional layer after step d) has a degree of crosslinking of not more than 30% or not more than 50%, in each case based on complete crosslinking. A higher degree of crosslinking can accelerate a curing process by means of the pressing tool. The degree of crosslinking is preferably understood in such a way that a degree of crosslinking of 0% is present when the thermosetting matrix material is completely uncrosslinked. A degree of crosslinking of 100% will preferably be present when there is complete crosslinking of the thermosetting matrix material. By the degree of crosslinking is limited to a maximum of 30% and a maximum of 50% after the step d) is carried out, it is effectively ensured that the thermosetting matrix material of each functional layer is still only partially crosslinked. In addition, it is ensured that the thermosetting matrix material of each functional layer continues to flow. This is particularly advantageous for producing a fiber composite component from the second semifinished product by means of an extrusion molding step.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Schichtanordnung des ersten Halbzeugs mit zwei Deckschichten bedeckt ist. Die zuvor erläuterte Deckschicht kann dabei eine erste Deckschicht bilden. Die erste Deckschicht der Deckschichten bedeckt deshalb eine Außenseite der Schichtanordnung. Diese Außenseite wird vorzugsweise als erste Außenseite bezeichnet. Eine weitere Deckschicht, die als zweite Deckschicht bezeichnet wird, bedeckt eine zu der ersten Außenseite gegenüberliegende Außenseite der Schichtanordnung. Somit kann die Schichtanordnung des ersten Halbzeugs an gegenüberliegenden Außenseiten mit jeweils einer thermoplastischen Deckschicht bedeckt sein. Die Bedeckung erfolgt dabei vorzugsweise in der Weise, dass die jeweilige Außenseite der Schichtanordnung vollständig mit der jeweiligen thermoplastischen Deckschicht bedeckt ist. Vorzugsweise ist die zweite Deckschicht in analoger Weise zu der ersten Deckschicht ausgebildet. Auf die vorangegangenen Erläuterungen, bevorzugten Merkmale, Effekte und/oder Vorteile, wie sie für die erste Decksicht erörtert wurden sind, wird deshalb in analoger Weise für jede weitere Deckschicht bevorzugt Bezug genommen. Somit können in Schritt b) beispielsweise beide thermoplastischen Deckschichten derart erwärmt werden, dass jede der beiden thermoplastischen Deckschichten in einen thermoplastisch verformbaren Zustand überführt werden. Dadurch sind beide thermoplastischen Deckschichten biegeschlaff. Daraufhin kann das Vorformen des ersten Halbzeugs gemäß Schritt c) erfolgen. Ist dies erfolgt, werden beispielsweise beide Deckschichten wieder abgekühlt, so dass sie jeweils in dem zugehörigen, formfesten Zustand sind. Das Abkühlen bezieht sich dabei vorzugsweise auch auf die Schichtanordnung bzw. die zugehörigen Funktionsschichten mit dem duroplastischen Matrixmaterial. Durch das Abkühlen in Schritt d) entsteht deshalb aus dem ersten Halbzeug das vorgeformte zweite Halbzeug. Das vorgeformte zweite Halbzeug weist sodann die beiden Deckschichten auf, zwischen denen sich die Schichtanordnung mit der mindestens einen Funktionsschicht befindet. Die beiden Deckschichten sind nach dem Abkühlen formfest und/oder fest. Somit gewährleisten die beiden Deckschichten, dass auch das weiterhin biegeschlaffe duroplastische Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht in einer entsprechenden Form bleibt. Deshalb kann das zweite, vorgeformte Halbzeug besonders gut gehandhabt werden, um dieses beispielsweise in eine Pressvorrichtung zu geben, um sodann mittels eines Fließpressumformens aus dem zweiten Halbzeug ein Faserverbundbauteil herzustellen. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the layer arrangement of the first semifinished product is covered with two cover layers. The cover layer explained above can form a first cover layer. The first cover layer of the cover layers therefore covers an outer side of the layer arrangement. This outside is preferably referred to as the first outside. Another cover layer, referred to as a second cover layer, covers an outer side of the layer arrangement opposite the first outer side. Thus, the layer arrangement of the first semifinished product can be covered on opposite outer sides, each with a thermoplastic cover layer. The covering is preferably carried out in such a way that the respective outer side of the layer arrangement is completely covered with the respective thermoplastic cover layer. Preferably, the second cover layer is formed in an analogous manner to the first cover layer. Reference will therefore be made to the preceding explanations, preferred features, effects and / or advantages as discussed for the first cover sheet in an analogous manner for each further cover layer. Thus, in step b), for example, both thermoplastic outer layers can be heated in such a way that each of the two thermoplastic outer layers is converted into a thermoplastically deformable state. As a result, both thermoplastic outer layers are limp. Thereupon, the preforming of the first semifinished product according to step c) can take place. If this is done, for example, both cover layers are cooled again, so that they are each in the associated, dimensionally stable state. The cooling preferably also refers to the layer arrangement or the associated functional layers with the thermosetting matrix material. As a result of the cooling in step d), therefore, the preformed second semifinished product is produced from the first semifinished product. The preformed second semifinished product then has the two cover layers, between which the layer arrangement with the at least one functional layer is located. The two cover layers are dimensionally stable and / or solid after cooling. Thus, the two cover layers ensure that the still pliable thermoset matrix material of each functional layer remains in a corresponding shape. Therefore, the second, preformed semifinished product can be handled particularly well, for example, in a pressing device to then, by means of extrusion molding from the second semifinished produce a fiber composite component.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorgeschlagen wird deshalb ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils. Das Verfahren weist dabei die Schritte des Verfahrens auf, wie sie gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erläutert worden sind. Insbesondere wird dabei auf einen der Ansprüche 1 bis 12 Bezug genommen. Mit anderen Worten kann das Verfahren zur Herstellung des Faserverbundwerkzeugs das Verfahren zur Herstellung des vorgeformten Halbzeugs umfassen. Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist dabei außerdem den folgenden Verfahrensschritt auf: Fließpressumformen des zweiten Halbzeugs zu dem Faserverbundbauteil bei einer Prozesstemperatur von mindestens 70°C und einem Prozessdruck von mindestens 50 bar. According to a second aspect of the invention, the object mentioned is achieved by a method having the features of claim 13. Therefore, a method for producing a fiber composite component is proposed. The method has the steps of the method, as they have been explained according to the first aspect of the invention. In particular, reference is made to one of claims 1 to 12. In other words, the method of manufacturing the fiber composite tool may include the method of making the preformed semi-finished product. The method according to the second aspect of the invention also has the following method step: extrusion molding of the second semifinished product to form the fiber composite component at a process temperature of at least 70 ° C. and a process pressure of at least 50 bar.
Bezüglich des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird auf die vorangegangenen Erläuterungen, bevorzugten Ausgestaltungen, bevorzugten Merkmale, Vorteile und/oder Effekte in analoger Weise Bezug genommen, wie sie für das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. die zugehörigen Ausgestaltungen erörtert worden sind. With regard to the method according to the second aspect of the invention, reference is made to the preceding explanations, preferred embodiments, preferred features, advantages and / or effects in an analogous manner as discussed for the method according to the first aspect of the invention and the associated embodiments are.
Wie zu dem ersten Aspekt der Erfindung erläutert worden ist, weist das zweite Halbzeug eine vorbestimmte Außenform auf. Außerdem weist das zweite Halbzeug mindestens eine Deckschicht auf, die in einem formfesten Zustand ist. Außerdem weist das zweite Halbzeug eine Schichtanordnung mit mindestens einer Funktionsschicht auf, wobei jede Funktionsschicht ein faserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial aufweist, das nicht vollständig vernetzt ist. Somit ist das Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht weiterhin als solches betrachtet biegeschlaff und/oder fließfähig. Indem bei dem Fließpressumformen die Presstemperatur und der Pressdruck auf das zweite Halbzeug wirken, findet eine abschließende Formgebung und eine vollständige Vernetzung des duroplastischen Matrixmaterials einer jeden Funktionsschicht statt. Sind mehrere Funktionsschichten vorgesehen, ist es besonders bevorzugt, dass außerdem eine Vernetzung zwischen den Funktionsschichten, bzw. den zugehörigen, duroplastischen Materialien, stattfindet. Außerdem findet bei dem Fließpressumformen ein Fließen des Matrixmaterials der mindestens einen Funktionsschicht statt, um die gewünschte Form des Faserverbundbauteils zu erreichen. Dabei ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass das zweite Halbzeug eine ähnliche Außenkontur aufweist wie das herzustellende Faserverbundbauteil. Mit anderen Worten ist es bevorzugt vorgesehen, dass das zweite Halbzeug eine konturnahe Formausgestaltung zu dem Faserverbundbauteil aufweist. Somit kann das Fließvolumen des duroplastischen Matrixmaterials auf ein Minimum beschränkt werden, das während des Fließpressumformens fließt. Mit anderen Worten bedarf es nur einer geringen Umformung von dem zweiten Halbzeug zu dem Faserverbundbauteil während des Fließpressumformens. Dies gewährleistet, dass das Faserverbundbauteil eine vorteilhafte Verteilung von Fasern aufweist, so dass das Faserverbundbauteil besonders stabil ist. As has been explained with respect to the first aspect of the invention, the second semi-finished product has a predetermined outer shape. In addition, the second semifinished product has at least one cover layer which is in a dimensionally stable state. In addition, the second semifinished product has a layer arrangement with at least one functional layer, wherein each functional layer comprises a fiber-reinforced thermosetting matrix material which is not completely crosslinked. Thus, the matrix material of each functional layer continues to be slippery and / or flowable as such. By acting on the second semi-finished product in the extrusion molding, the pressing temperature and the pressing pressure, there is a final shaping and a complete cross-linking of the thermosetting matrix material of each functional layer. If a plurality of functional layers are provided, it is particularly preferred that, in addition, crosslinking takes place between the functional layers or the associated thermoset materials. In addition, flow extrusion of the matrix material of the at least one functional layer takes place in order to achieve the desired shape of the fiber composite component. It is particularly preferably provided that the second semi-finished product has a similar outer contour as the fiber composite component to be produced. In other words, it is preferably provided that the second semifinished product has a conformal shape to the fiber composite component. Thus, the flow volume of the thermosetting matrix material can be minimized flowing during extrusion molding. In other words, it requires only a small deformation of the second semifinished product to the fiber composite component during extrusion molding. This ensures that the fiber composite component has an advantageous distribution of fibers, so that the fiber composite component is particularly stable.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass jede der Deckschichten des zweiten Halbzeugs während des Fließpressumformens thermoplastisch verformt werden. Dies wird vorzugsweise in der Art erreicht, indem die Prozesstemperatur und/oder der Prozessdruck derart gewählt werden, dass jede der Deckschichten während des Fließpressumformens thermoplastisch verformbar sind bzw. in einem thermoplastisch verformbaren Zustand sind. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Prozesstemperatur mindestens 100°C, mindestens 130°C, mindestens 150°C oder mindestens 200°C ist. Außerdem kann der Prozessdruck größer als 50 bar sein. So kann der Prozessdruck beim Fließpressumformen beispielsweise mindestens 70 bar, mindestens 85 bar oder mindestens 100 bar sein. Particularly preferably, it is provided that each of the cover layers of the second semifinished product are thermoplastically deformed during extrusion molding. This is preferably achieved by selecting the process temperature and / or the process pressure such that each of the cover layers is thermoplastically deformable during extrusion molding or in a thermoplastically deformable state. For example, it may be provided that the process temperature is at least 100 ° C., at least 130 ° C., at least 150 ° C. or at least 200 ° C. In addition, the process pressure can be greater than 50 bar. For example, the process pressure during extrusion molding can be at least 70 bar, at least 85 bar or at least 100 bar.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das thermoplastische Material einer jeden Deckschicht kompatibel, insbesondere vernetzungskompatibel, zu dem duroplastischen Matrixmaterial einer jeden Funktionsschicht oder zumindest der äußeren Funktionsschicht einer Schichtanordnung ist. Damit wird gewährleistet, dass es zu einer stoffschlüssigen und/oder vernetzenden Verbindung zwischen dem thermoplastischen Material und dem jeweiligen duroplastischen Material der jeweiligen Funktionsschicht kommt, so dass das Faserverbundbauteil mindestens an einer Außenseite ein insbesondere festes, duroplastisches Material aufweist, das stoffschlüssig und/oder vernetzt mit dem ausgehärteten duroplastischen Material des Faserverbundbauteils verbunden ist. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the thermoplastic material of each cover layer is compatible, in particular crosslinking compatible, to the thermosetting matrix material of each functional layer or at least the outer functional layer of a layer arrangement. This ensures that it is a cohesive and / or or crosslinking connection between the thermoplastic material and the respective thermoset material of the respective functional layer, so that the fiber composite component at least on one outer side has a particular solid, thermosetting material which is materially and / or crosslinked connected to the cured thermoset material of the fiber composite component.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das die oder jede Deckschicht vor dem tatsächlichen Fließpressumformen von der Schichtanordnung abgetrennt wird. Somit wird die oder jede Deckschicht von dem zweiten Halbzeug vor dem tatsächlichen Fließpressumformen entfernt. Dazu kann die oder jede Deckschicht beispielsweise abgezogen werden. Die Entfernung der oder jeder Deckschicht kann insbesondere dann sinnvoll und/oder von Vorteil sein, wenn das thermoplastische Material der oder jeder Deckschicht keine oder nur eine sehr geringe Kompatibilität, insbesondere chemische Kompatibilität und/oder Vernetzungskompatibilität, zu dem duroplastischen Material der Schichtanordnung, bzw. der mindestens einen zugehörigen Funktionsschicht, aufweist. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the or each cover layer is separated from the layer arrangement before the actual extrusion molding. Thus, the or each cover layer is removed from the second semifinished product prior to actual extrusion molding. For this purpose, the or each cover layer can be removed, for example. The removal of the or each cover layer may be useful and / or advantageous in particular if the thermoplastic material of the or each cover layer no or only a very low compatibility, in particular chemical compatibility and / or crosslinking compatibility, to the thermoset material of the layer arrangement, or the at least one associated functional layer.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Fließpressumformen nach Schritt e) die folgenden Schritte i) bis iii) ausgeführt werden:
- i) Bereitstellen einer Pressvorrichtung mit einem ersten Presswerkzeugteil und einem zweiten Presswerkzeugteil, die zwischen einer geschlossenen Stellung, in der sie eine Kavität einschließen, und einer geöffneten Stellung, in der die Kavität zur Umgebung geöffnet ist, relativ zueinander verfahrbar sind, wobei das erste Presswerkzeugteil und/oder das zweite Presswerkzeugteil beheizbar sind,
- ii) Verfahren der Pressvorrichtung in die geöffnete Stellung, und
- iii) Einfügen des zweiten Halbzeugs in die geöffnete Kavität.
- i) providing a pressing device with a first pressing tool part and a second pressing tool part, which are movable relative to each other between a closed position in which they include a cavity and an open position in which the cavity is open to the environment, wherein the first pressing tool part and / or the second pressing tool part are heatable,
- ii) moving the pressing device to the open position, and
- iii) inserting the second semifinished product into the opened cavity.
Derartige Pressvorrichtungen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Für das Verfahren können sie hier jedoch besonders vorteilhaft eingesetzt werden. Denn das vorgeformte, zweite Halbzeug wird in die geöffnete Kavität eingefügt. Dabei kann das zweite Halbzeug beispielsweise auf das zweite Presswerkzeug gelegt werden. Das zweite Halbzeug ist vorgeformt und weist somit eine äußere, vorbestimmte Außenform auf. Bevorzugt entspricht die vorbestimmte äußere Außenform des vorgeformten, zweiten Halbzeugs in ähnlicher Weise des von der Kavität begrenzten Raums. Dies bietet den Vorteil, dass beim Zusammenfahren der Presswerkzeugteile nur ein geringes Fließen des duroplastischen Matrixmaterials des zweiten Halbzeugs auftritt. Such pressing devices are basically known from the prior art. However, they can be used particularly advantageously for the process here. Because the preformed, second semi-finished product is inserted into the open cavity. In this case, the second semifinished product can be placed, for example, on the second pressing tool. The second semi-finished product is preformed and thus has an outer, predetermined outer shape. Preferably, the predetermined outer shape of the preformed second semifinished product corresponds in a similar manner to the space defined by the cavity. This offers the advantage that only a slight flow of the thermosetting matrix material of the second semifinished product occurs when the pressing tool parts move together.
Das Fließpressumformen ist deshalb vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung in die geschlossene Stellung verfahren wird, so dass das zweite Halbzeug den Prozessdruck erfährt, wobei das erste Presswerkzeugteil und/oder das zweite Presswerkzeugteil auf die Prozesstemperatur erwärmt sind und/oder werden, so dass aus dem zweiten Halbzeug das Faserverbundbauteil entsteht. Vorzugsweise wird die geschlossene Stellung der Pressvorrichtung bei Aufrechthaltung des Prozessdrucks und/oder der Prozesstemperatur solange aufrechterhalten, bis eine vollständige Vernetzung und/oder Aushärtung des duroplastischen Matrixmaterials erreicht ist. Daraufhin kann die Pressvorrichtung wieder in die geöffnete Stellung verfahren werden. Selbst wenn das hergestellte Faserverbundbauteil an zumindest einer Außenseite noch plastisch verformbares, thermoplastisches Material aufweist, wird deren Form nunmehr durch das ausgehärtete, duroplastische Matrixmaterial gehalten. Vorzugsweise ist es deshalb vorgesehen, dass nach dem Fließpressumformen des zweiten Halbzeugs zur Herstellung des Faserverbundbauteils eine Abkühlung, zumindest des thermoplastischen Materials des Faserverbundbauteils, erfolgt. Dies kann bei geschlossener Stellung der Pressvorrichtung und/oder bei geöffneter Stellung der Prozessvorrichtung erfolgen. Ist das thermoplastische Matrixmaterial wieder durch die Abkühlung in dem formfesten Zustand, kann das Faserverbundbauteil aus der Pressvorrichtung genommen werden. Hierzu ist die Pressvorrichtung jedoch spätestens in die geöffnete Stellung zu verfahren. The extrusion forming is therefore preferably characterized in that the pressing device is moved into the closed position, so that the second semi-finished product experiences the process pressure, wherein the first pressing tool part and / or the second pressing tool part are heated to the process temperature and / or, so that out the second semi-finished product, the fiber composite component is formed. Preferably, the closed position of the pressing device while maintaining the process pressure and / or the process temperature is maintained until complete crosslinking and / or curing of the thermosetting matrix material is achieved. Then the pressing device can be moved back to the open position. Even if the produced fiber composite component still has plastically deformable, thermoplastic material on at least one outer side, its shape is now held by the hardened, thermosetting matrix material. Preferably, therefore, it is provided that, after the extrusion molding of the second semifinished product for producing the fiber composite component, a cooling, at least of the thermoplastic material of the fiber composite component takes place. This can be done in the closed position of the pressing device and / or in the open position of the process device. If the thermoplastic matrix material is again in the dimensionally stable state as a result of the cooling, the fiber composite component can be removed from the pressing device. For this purpose, however, the pressing device is to be moved at the latest into the open position.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Halbzeug in Schritt c) auf eine Außenseite der Vorform gelegt wird, wobei die Außenseite der Vorform eine erste Außenkontur aufweist, die zur Prägung der vorbestimmten Außenform des ersten Halbzeugs dient, und dass eine Außenseite des zweiten Presswerkzeugteils, die in der geschlossenen Stellung der Pressvorrichtung die Kavität begrenzt, eine zweite, zu der ersten Außenkontur korrespondierende Außenkontur aufweist. Somit können die erste Außenkontur der Vorform und die zweite Außenkontur des zweiten Presswerkzeugteils zumindest im Wesentlichen gleich bzw. zumindest im Wesentlichen zueinander korrespondierend ausgebildet sein. Dies gewährleistet, dass es zu einem sehr geringen Fließen während des Fließpressumformens kommt, um aus dem zweiten Halbzeug das Faserverbundbauteil herzustellen. Dies wiederum bietet den Vorteil, dass eine besonders vorteilhafte Verteilung der Fasern in dem Faserverbundbauteil erreicht werden können. Denn durch das geringe Fließen des duroplastischen Matrixmaterials kommt es nur zu einer sehr geringen Verschiebung und/oder Veränderung zwischen dem duroplastischen Matrixmaterial und den Fasern. Das Faserverbundbauteil ist deshalb besonders robust und/oder formstabil. A further advantageous embodiment of the method is characterized in that the first semi-finished product is placed on an outer side of the preform in step c), wherein the outer side of the preform has a first outer contour, which serves for embossing the predetermined outer shape of the first semi-finished product, and that an outer side of the second pressing tool part, which limits the cavity in the closed position of the pressing device, has a second outer contour corresponding to the first outer contour. Thus, the first outer contour of the preform and the second outer contour of the second pressing tool part may be at least substantially equal or at least substantially corresponding to each other. This ensures that very little flow occurs during extrusion molding in order to produce the fiber composite component from the second semifinished product. This in turn offers the advantage that a particularly advantageous distribution of the fibers in the fiber composite component can be achieved. Because of the low flow of the thermosetting matrix material, there is only a very small shift and / or change between the thermosetting matrix material and the fibers. The fiber composite component is therefore particularly robust and / or dimensionally stable.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte. Other features, advantages and applications of the present invention will become apparent from the following description of the embodiments and the figures. All described and / or illustrated features alone and in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their composition in the individual claims or their back references. In the figures, the same reference numerals for identical or similar objects.
DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
Das im Folgenden erläuterte Verfahren dient zur Herstellung eines vorgeformten Halbzeugs
Für das Verfahren wird zunächst ein erstes Halbzeug
Wie aus der
Der Volumenprozentanteil der mindestens einen Deckschicht
Das duroplastische Matrixmaterial als solches einer jeden Funktionsschicht
Wird das erste Halbzeug
Nach einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, dass die Heizung
Die Erwärmung jeder der Deckschichten
Darüber hinaus kann die Erweichungstemperatur, auf die jede der Deckschichten
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Vorformen des ersten Halbzeugs
Wurde dem ersten Halbzeug
Das schematisch in
Für die Herstellung eines Faserverbundbauteils
Die Pressvorrichtung
Zunächst wird jedoch die Pressvorrichtung
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn eine Außenseite
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen. In addition, it should be noted that "having" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a plurality. It should also be appreciated that features described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
Claims (15)
Priority Applications (1)
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ID=61167532
Family Applications (1)
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- 2016-08-25 DE DE102016115830.5A patent/DE102016115830A1/en active Pending
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