DE102016117798A1 - Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Verbundhalbzeugs sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Verbundhalbzeugs sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Verbundhalbzeugs (2). Hierzu wird zunächst ein Formwerkzeug (4) bereitgestellt, das eine Formfläche (6) aufweist. Daraufhin erfolgt das Bilden des Verbundhalbzeugs (2) aus einer Mehrzahl von Halbzeugplatten (8). Dazu werden die Mehrzahl von Halbzeugplatten (8) auf die Formfläche (6) abgelegt, so dass die Halbzeugplatten (8) hintereinander und/oder nebeneinander im Überlappstoß (10) angeordnet sind, wobei jede Halbzeugplatte (8) von einem nur teilvernetzen, faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterial gebildet ist, so dass sich jeweils überlappende Halbzeugplatten (8) stoffschlüssig verbinden. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (48) mittels des vorgeformtes Verbundhalbzeugs (2).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Verbundhalbzeugs sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 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. Oftmals ist duroplastische Matrixmaterial 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.
  • Um aus einem derartigen Halbzeug ein Faserverbundbauteil herzustellen, erfolgt ein Fließpressumformen des Halbzeugs zu dem Faserverbundbauteil. Das Fließpressumformen erfolgt vorzugsweise im Heißpressverfahren und/oder im Autoklaven unter Druck und Temperatur.
  • 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 Wärme 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.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Verbundhalbzeugs bereitzustellen, das geeignet ist, bei einem Herstellen eines Faserverbundbauteils einer besonders geringen Veränderung zu unterliegen. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils bereitzustellen, das zumindest teilweise aus faserverstärktem, duroplastischem Material gebildet ist, wobei eine vorteilhafte Verteilung und/oder ein vorteilhaftes Verhältnis zwischen Verstärkungsfasern und dem entsprechenden ausgehärteten, duroplastischen Matrixmaterial bestehen soll.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Ausgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den zugehörigen Unteransprüchen und/oder in der nachfolgenden Beschreibung wiedergegeben.
  • Vorgeschlagen wird also ein Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Verbundhalbzeugs. Das Verfahren weist zumindest die Hauptschritte a) und b) auf. Gemäß dem Hauptschritt a) ist ein Bereitstellen eines Formwerkzeugs vorgesehen, das eine Formfläche aufweist. Gemäß dem weiteren Hauptschritt b) ist ein Herstellen eines Faserverbundhalbzeugs aus einer Mehrzahl von Halbzeugplatten vorgesehen, wobei das Herstellen des Verbundhalbzeugs zumindest den folgenden Teilschritt i) aufweist. Gemäß Teilschritt i) ist ein Ablegen einer Mehrzahl von Halbzeugplatten auf die Formfläche des Formwerkzeugs vorgesehen, so dass die Halbzeugplatten hintereinander und/oder nebeneinander im Überlappstoß angeordnet sind. Jede der Halbzeugplatten ist von einem, insbesondere nur, teilvernetzten faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterial gebildet. Das Ablegen der Mehrzahl der Halbzeugplatten erfolgt derart, dass sich jeweils überlappende Halbzeugplatten stoffschlüssig verbinden.
  • Ein Vorteil des zuvor erläuterten Verfahrens bietet die Verwendung des Formwerkzeugs. Das Formwerkzeug weist eine Formfläche auf, auf der die Halbzeugplatten zur Bildung des Verbundhalbzeugs abgelegt werden können. Durch das Formwerkzeug als solches ist die Formfläche vorbestimmt, die eine vorbestimmte Oberflächenkontur aufweist. Werden nun die Halbzeugplatten auf die Formfläche aufgelegt, prägt die zugehörige Formfläche eine Kontur des herzustellenden Verbundhalbzeugs. Mit anderen Worten kann die Form des Verbundhalbzeugs durch das Formwerkzeug zumindest teilweise vorgegeben werden.
  • Das Formwerkzeug ist vorzugsweise nicht als Presswerkzeug für eine Pressvorrichtung ausgebildet. In diesem Fall ist es nicht notwendig, dass das Formwerkzeug zur Ausübung von Press- und/oder Druckkräften auf das Verbundhalbzeug ausgebildet sein muss. Vielmehr kann es ausreichen, wenn das Formwerkzeug als ein handhabbares Formwerkzeug ausgebildet ist. Somit kann das Formwerkzeug ein besonders geringes Gewicht aufweisen. Darüber hinaus können in der Praxis eine Mehrzahl von Formwerkzeugen verwendet werden, um möglichst einfach nacheinander oder sogar parallel eine Vielzahl von vorgeformten Verbundhalbzeugen herzustellen. Wenn das Formwerkzeug außerdem unabhängig von einer Pressvorrichtung ausgebildet ist, kann das Herstellen eines Faserverbundbauteils aus einem vorgeformten Verbundhalbzeug und die Herstellung von vorgeformten Verbundhalbzeugen zumindest teilweise parallel erfolgen. Gesamtheitlich betrachtet kann damit die Herstellung von Faserverbundbauteilen beschleunigt werden und/oder vereinfacht werden.
  • Für das Herstellen des Verbundhalbzeugs werden eine Mehrzahl von Halbzeugplatten hintereinander und/oder nebeneinander auf die Formfläche des Formwerkzeugs abgelegt. Dabei erfolgt das Ablegen der Halbzeugplatten im Überlappstoß. Somit kann ein einteiliges Verbundhalbzeug aus den abgelegten Halbzeugplatten entstehen. Insbesondere können hintereinander angeordnete Halbzeugplatten im Überlappstoß angeordnet sein. Außerdem oder alternativ können nebeneinander abgelegte Halbzeugplatten im Überlappstoß angeordnet sein. Sind beispielsweise zwei Halbzeugplatten hintereinander angeordnet, so überlappt eine der beiden Halbzeugplatten die andere Halbzeugplatte, indem zumindest ein Endabschnitt der zuerst genannten Halbzeugplatte auf einem Endabschnitt der anderen Halbzeugplatte aufliegt. Entsprechendes gilt, wenn die Halbzeugplatten nebeneinander im Überlappstoß angeordnet sind. Außerdem gilt Analoges, wenn mehr als zwei Halbzeugplatten auf die Formfläche abgelegt werden. Daraus resultiert, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Halbzeugplatten jeweils ein Überlappungsbereich entsteht, in denen sich die jeweils benachbarten Halbzeugplatten überlappen. Um die gesamte Formfläche, oder zumindest einen Teil davon, mit den Halbzeugplatten durch das Ablegen dieser zu bedecken, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Halbzeugplatten derart auf die Formfläche abgelegt werden, dass jede der Halbzeugplatten mindestens einen Abschnitt aufweist, der nicht in Überlappung mit einer weiteren Halbzeugplatte ist. Mit anderen Worten ist es bevorzugt vorgesehen, dass jede der Halbzeugplatten nur mit einem Teil- bzw. Endabschnitt in Überlappung mit einem Teil- bzw. Endabschnitt einer weiteren Halbzeugplatte in Überlappung angeordnet ist. Durch das Ablegen der Mehrzahl der Halbzeugplatten im Überlappstoß lässt sich somit die Formfläche des Formwerkzeugs, oder zumindest ein Teil davon, flächig bedecken, wobei die Formfläche des Formwerkzeugs, insbesondere deutlich, größer ist als die Grundfläche einer jeden Halbzeugplatte. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von kleinen Halbzeugplatten auf eine große Formfläche des Formwerkzeugs abgelegt werden, um die Formfläche vollständig oder zumindest teilweise zu bedecken.
  • Die Formfläche des Formwerkzeugs kann durch eine beliebig komplexe geometrische Kontur geprägt sein. So kann die Formfläche des Formwerkzeugs konvexe und/oder konkave Abschnitte aufweisen. Diese Abschnitte können außerdem zumindest teilweise besonders stark gekrümmt sein, was zu entsprechenden kleinen Krümmungsradien korrespondiert. Indem die Halbzeugplatten eine kleine Grundfläche aufweisen können, ist es möglich, dass die Halbzeugplatten zumindest im Wesentlichen der beispielhaft genannten, komplexen, geometrischen Außenkontur der Formfläche folgend abgelegt werden können. Mit anderen Worten kann durch die kleine Grundfläche einer Halbzeugplatte ein besonders gutes Anschmiegen der Halbzeugplatten an die Formfläche des Formwerkzeugs gewährleistet werden. Werden nun die Mehrzahl von Halbzeugplatten auf die Formfläche abgelegt, entsteht durch die sich überlappenden Halbzeugplatten das Verbundhalbzeug, dessen Form zumindest im Wesentlichen der geometrisch komplexen Kontur der Formfläche entspricht.
  • Wie zuvor erläutert, bilden die sich überlappenden Halbzeugplatten nach der Ablage der Mehrzahl der Halbzeugplatten das Verbundhalbzeug. Das nur teilweise vernetzte Matrixmaterial einer jeden Halbzeugplatte bewirkt, dass sich die überlappenden Halbzeugplatten selbstständig stoffschlüssig verbinden. Das Matrixmaterial einer jeden Halbzeugplatte kann dabei vorzugsweise „klebrig“ ausgebildet sein. Dies wird vorzugsweise dadurch gewährleistet, dass das faserverstärkte, duroplastische Matrixmaterial einer jeden Halbzeugplatte nicht vollständig vernetzt und/oder nicht vollständig ausgehärtet ist. Vorzugsweise ist es teigartig ausgebildet. Kommt also nun das duroplastische Matrixmaterial (als solches) einer ersten Halbzeugplatte mit dem duroplastischen Matrixmaterial (als solches) einer zweiten Halbzeugplatte im Überlappstoß in unmittelbaren Kontakt, so entsteht zwischen den beiden genannten duroplastischen Matrixmaterialien eine stoffschlüssige Verbindung. Entsprechendes gilt für jeden Überlappstoß. Da jede der abgelegten Halbzeugplatten mit mindestens einer weiteren der abgelegten Halbzeugplatten im Überlappstoß angeordnet ist, entsteht also durch das Ablegen der Mehrzahl von Halbzeugplatten eine zumindest indirekte Verbindung zwischen allen abgelegten Halbzeugplatten. Mit anderen Worten sind die abgelegten Halbzeugplatten im Verbund angeordnet, so dass hieraus das vorgeformte, insbesondere einteilige, Verbundhalbzeug entsteht.
  • Da das duroplastische Matrixmaterial einer jeden Halbzeugplatte jedoch teilvernetzt ist, ist jede Halbzeugplatte dazu geeignet und/oder ausgebildet, ihre Form zu halten. Mit anderen Worten kann jede Halbzeugplatte eine, insbesondere zumindest kleine, Biegesteifigkeit und/oder Zugsteifigkeit aufweisen. Wird also das vorgeformte Verbundhalbzeug durch die Mehrzahl der Halbzeugplatten gebildet, kann das vorgeformte Verbundhalbzeug von der Formfläche des Formwerkzeugs getrennt werden, wobei das Verbundhalbzeug zumindest annähernd in der vorgeformten Form verbleibt. Bei großflächigen, vorgeformten Verbundhalbzeugen kann es in der Praxis jedoch vorkommen, dass das Eigengewicht eines mittleren Abschnitts des vorgeformten Verbundhalbzeugs derart groß ist, dass es zu einer Änderung und/oder elastischen Verformung des Verbundhalbzeugs kommt.
  • In beiden zuvor genannten Fällen gewährleistet das vorgeformte Verbundhalbzeug jedoch den besonderen Vorteil, dass das Verbundhalbzeug auf eine Pressfläche eines Presswerkzeugs aufgelegt werden kann, wobei die Pressfläche zumindest im Wesentlichen zu der Formfläche des Formwerkzeugs korrespondiert. Erfolgt nun also das Auflegen des Verbundhalbzeugs auf die Pressfläche, kann eine nachteilige Streckung und/oder ungünstige Deformation des Verbundhalbzeugs verhindert werden. Denn die Form des Verbundhalbzeugs wurde zuvor von der Formfläche des Formwerkzeugs geprägt. Hieraus resultiert, dass die Form des Verbundhalbzeugs auch zu der Pressfläche des Presswerkzeugs korrespondiert. Deshalb kann das vorgeformte Verbundhalbzeug zumindest im Wesentlichen ohne eine nachteilige Streckung und/oder ungünstige Deformation derart auf die Pressfläche des Presswerkzeugs aufgelegt werden, so dass sich das vorgeformte Verbundhalbzeug an die Pressfläche flächig anschmiegt. Indem das Verbundhalbzeug also zumindest im Wesentlichen unverändert auf die Pressfläche des Presswerkzeugs auflegbar ist, wird auch eine vorteilhafte Verteilung der Fasern unverändert bleiben. Die vorteilhafte Verteilung wurde zuvor durch die Halbzeugplatten (als solche) und die Anordnung dieser im Überlappstoß gewährleistet. Somit ist es möglich, ein Faserverbundbauteil mit besonders vorteilhaften mechanischen Eigenschaften aus oder mit dem Verbundhalbzeug herzustellen.
  • Wie zuvor erläutert, ist jede Halbzeugplatte von einem teilvernetzten, faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterial gebildet. Als duroplastisches Matrixmaterial als solches kann beispielsweise ein Phenolplast, ein Aminoplast, ein Polyacrylat und/oder ein Epoxidharz verwendet werden. Für die Faserverstärkung des duroplastischen Matrixmaterials können Kurzfasern, Langfasern und/oder Endlosfasern verwendet werden. Sofern Kurzfasern verwendet werden, können diese beispielsweise eine mittlere Faserlänge von weniger als 10 mm aufweisen. Sofern Langfasern verwendet werden, können diese beispielsweise eine mittlere Faserlänge von 10 mm bis 80 mm, vorzugsweise zwischen 25 mm und 50 mm, aufweisen. Sofern Endlosfasern verwendet werden, können diese eine mittlere Faserlänge von mehr als 85 mm aufweisen. Endlosfasern können auch dadurch charakterisiert sein, dass sie sich vollständig durch die jeweilige Halbzeugplatte erstrecken. Bei den Kurzfasern, Langfasern und/oder Endlosfasern kann es sich jeweils um Kohlenstofffasern, Aramidfasern und/oder Glasfasern handeln.
  • Vorzugsweise ist das faserverstärkte, duroplastische Matrixmaterial einer jeden Halbzeugplatte als ein langfaserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial ausgebildet. Somit kann jede Halbzeugplatte von einem sogenannten Sheet Molding Compound (SMC) gebildet sein. Die Langfasern können hierbei als Wirrfasern in das duroplastische Matrixmaterial als solches eingebettet sein. Hierzu können die Langfasern vorzugsweise quasiisotrop in das genannte, duroplastische Material eingebettet sein. Außerdem kann es vorgesehen sein, dass das faserverstärkte, duroplastische Matrixmaterial einen Faservolumenanteil von mindestens 20% oder mindestens 30% aufweist.
  • Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das faserverstärkte, duroplastische Matrixmaterial als ein endlosfaserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial ausgebildet ist. Dabei können sich die Endlosfasern jeweils vollständig durch die jeweilige Halbzeugplatte, also vorzugsweise in Längsrichtung, Querrichtung und/oder Diagonalrichtung, erstrecken. Hierbei kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass das faserverstärkte, duroplastische Matrixmaterial durch mit duroplastischem Matrixmaterial vorimprägnierten Endlosfasern gebildet ist. Das faserverstärkte, duroplastische Matrixmaterial kann also als ein sogenanntes Prepreg ausgebildet sein. Somit ist es möglich, dass das faserverstärkte, duroplastische Matrixmaterial einen Faservolumenanteil von mindestens 25%, mindestens 30%, mindestens 40% oder mindestens 50% aufweist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterials kann sich dadurch auszeichnen, dass dieses durch Langfasern und Endlosfasern verstärkt ausgebildet ist. Somit kann es sich bei dem faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterial auch um lang- und endlosfaserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial handeln.
  • Indem die Halbzeugplatten im Überlappstoß auf der Formfläche des Formwerkzeugs angeordnet werden, kommt es zumindest indirekt auch zu einer Überlappung der Verstärkungsfasern. Wird das durch die Mehrzahl von Halbzeugplatten gebildete Verbundhalbzeug in eine Pressvorrichtung gegeben, um dieses zu einem Faserverbundbauteil zu pressen, so wurde in der Praxis festgestellt, dass die Verstärkungsfasern der einzelnen Halbzeugplatten derart zusammenwirken, dass zumindest im Wesentlichen eine ununterbrochene Faserverstärkung für das Faserverbundbauteil vorliegt. Denn die Überlappung gewährleistet, dass eingeleitete Kräfte auch an den Überlappungsbereichen von den sich überlappenden Fasern weitergeleitet werden. Durch die Anordnung im Überlappstoß wird also gewährleistet, dass die Faserverstärkung des Faserverbundbauteils an keiner Stelle, insbesondere nicht an den ursprünglichen Überlappstößen, nachteilig ausgebildet ist. Somit kann mittels des vorgeformten Verbundhalbzeugs ein besonders formstabiles und/oder widerstandsfähiges Faserverbundbauteil hergestellt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Ablegen der Halbzeugplatten derart erfolgt, dass das Verbundhalbzeug eine vorbestimmte Kontur aufweist. Die Kontur des Verbundhalbzeugs kann dabei bevorzugt die Form oder Außenform, zumindest ein Teil davon, repräsentieren und/oder oder sich auf diese beziehen. Vorzugsweise korrespondiert die vorbestimmte Kontur des Verbundhalbzeugs, insbesondere im Mittel, zumindest im Wesentlichen einer Kontur und/oder Oberflächengeometrie der Formfläche des Formwerkzeugs. Die vorbestimmte Kontur des Verbundhalbzeugs kann also von dem Formwerkzeug geprägt und/oder von der Formfläche des Formwerkzeugs vorbestimmt sein. Soll die Kontur des Verbundhalbzeugs zumindest im Wesentlichen der Kontur der Formfläche des Formwerkzeugs entsprechen, so kann es vorgesehen sein, dass das Ablegen der Halbzeugplatten derart erfolgt, dass die Formfläche des Formwerkzeugs vollständig mit der Mehrzahl der abgelegten Halbzeugplatten bedeckt ist. Außerdem kann es vorgesehen sein, dass das Ablegen der Mehrzahl der Halbzeugplatten automatisiert erfolgt. Dabei kann das Ablegen der Mehrzahl von Halbzeugplatten gemäß einem vorbestimmten Ablaufplan und/oder gemäß einem vorbestimmten Ablagemuster erfolgen. Der Ablaufplan bzw. das Ablagemuster kann derart ausgestaltet sein, dass das Ablegen der Mehrzahl der Halbzeugplatten zu der vorbestimmten Kontur des herzustellenden Verbundhalbzeugs führt. Insbesondere das Ablagemuster kann dabei die vorbestimmte Kontur des herzustellenden Verbundhalbzeugs gewährleisten und/oder mitbestimmen. So können das Ablagemuster und gegebenenfalls auch der Ablaufplan eine Anordnungsvorgabe für die Mehrzahl der Halbzeugplatten in ihrem auf der Formfläche des Formwerkzeugs abzulegenden Zustand repräsentieren, wobei insbesondere der Ablaufplan und/oder das Ablagemuster eine Überlapplänge, Überlappbreite und/oder Überlappfläche für jedes Paar von Halbzeugplatten der Mehrzahl der Halbzeugplatten repräsentiert, die im Überlappstoß anzuordnen sind.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Halbzeugplatten nacheinander abgelegt werden. Dies erleichtert die Handhabung einer jeden Halbzeugplatte beim Ablegen. Außerdem erlaubt es die besonders präzise und/oder genaue Ablage an einem vorbestimmten Platz auf der Formfläche des Formwerkzeugs. Dies gewährleistet eine besonders gute und/oder vorbestimmte Verteilung der Mehrzahl der Halbzeugplatten auf der Formfläche des Formwerkzeugs.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich durch den folgenden, weiteren Schritt aus: Beheizen der auf dem Formwerkzeug abgelegten Halbzeugplatten. Das Beheizen der Halbzeugplatten erfolgt dabei vorzugsweise, nachdem alle der Mehrzahl der Halbzeugplatten auf die Formfläche des Formwerkzeugs abgelegt worden sind. Dabei wird das Beheizen bevorzugt derart ausgeführt, dass das Matrixmaterial der Halbzeugplatten bzw. einer jeden Halbzeugplatte weiterhin nur teilvernetzt ist. Insbesondere um zu gewährleisten, dass das Matrixmaterial durch das Vernetzen weiterhin teilvernetzt bleibt, kann es vorgesehen sein, dass das Beheizen auf eine vorbestimmte Heizdauer und/oder mit einer vorbestimmten Heiztemperatur ausgeführt wird. Die Heizdauer und/oder die Heiztemperatur können dabei jeweils vorbestimmt und/oder beschränkt sein. Das Beheizen kann dabei bewirken, dass die Verbindung zwischen den abgelegten Halbzeugplatten verstärkt wird. Denn das Beheizen kann einen Vernetzungsvorgang für das Matrixmaterial der Halbzeugplatten hervorrufen. Da die Halbzeugplatten im Überlappstoß miteinander in Verbindung stehen, wird auch die jeweilige Verbindung durch das Beheizen verstärkt. Somit kann das Beheizen beispielsweise derart ausgeführt werden, dass die von dem Formwerkzeug bzw. der zugehörigen Formfläche geprägte Kontur des Verbundhalbzeugs gefestigt und/oder gestärkt wird. Beim Handhaben des Verbundhalbzeugs, nachdem dieses von dem Formwerkzeug getrennt wurde, kann deshalb gewährleistet werden, dass dieses eine erhöhte Formsteifigkeit aufweist. Allerdings ist das Matrixmaterial der das Verbundhalbzeug bildenden Halbzeugplatten weiterhin nicht vollständig vernetzt und/oder nicht vollständig ausgehärtet. Somit kann das Verbundhalbzeug, das nunmehr eine erhöhte Formstabilität aufweist, besonders einfach in eine Pressvorrichtung gelegt werden und/oder dort auf gewünschte Weise ausgerichtet werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Mehrzahl der Halbzeugplatten mindestens zehn Halbzeugplatten ist. So kann die Mehrzahl der Halbzeugplatten beispielsweise mindestens zehn Halbzeugplatten, mindestens zwanzig Halbzeugplatten, mindestens dreißig Halbzeugplatten, mindestens fünfzig Halbzeugplatten oder sogar mindestens einhundert Halbzeugplatten betragen. Je größer die Anzahl der Halbzeugplatten ist, desto kleiner ist der Bereich der Formfläche des Formwerkzeugs, auf dem die jeweilige Halbzeugplatte nach dem Auflegen aufliegt. Weist die Formfläche des Formwerkzeugs eine besonders komplexe geometrische Oberflächenkontur auf, so hat es sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, kleinere Halbzeugplatten zum Ablegen auf die Formfläche zu verwenden. Daraus resultierend ist eine entsprechend höhere Anzahl von Halbzeugplatten notwendig, um die Formfläche durch die im Überlappstoß abgelegten Halbzeugplatten zu bedecken.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass eine Grundfläche einer jeden Halbzeugplatte maximal 20% einer Grundfläche des Verbundhalbzeugs beträgt. Dies gewährleistet beispielsweise, dass das Verbundhalbzeug nicht von nur einer Halbzeugplatte gebildet werden kann. Vielmehr setzt dies beispielsweise voraus, dass das Verbundhalbzeug beispielsweise von mindestens 8, mindestens 10, mindestens 20 oder mindestens 50 Halbzeugplatten gebildet wird. Jede der Halbzeugplatten bildet sodann weniger als 20% der Grundfläche des Verbundhalbzeugs. Die Begrenzung der von jeder Halbzeugplatte gebildeten Grundfläche des Verbundhalbzeugs verhindert effektiv, dass besonders stark gekrümmte Bereiche des Verbundhalbzeugs von nur einem Halbzeug gebildet werden. Vielmehr ist es vorgesehen, dass besonders stark gekrümmte Bereiche des Verbundhalbzeugs von einer Mehrzahl von Halbzeugplatten gebildet sind. Jede dieser Halbzeugplatten weist dabei eine entsprechend kleine Grundfläche auf, so dass auch stark gekrümmte Bereiche des Verbundhalbzeugs besonders gut und/oder zumindest im Wesentlichen ohne Vorsprünge von den Halbzeugplatten gebildet werden können.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Ablegen der Halbzeugplatten in Teilschritt i) derart erfolgt, dass einander überlappende Halbzeugplatten jeweils mit einem zugehörigen Plattenendabschnitt im Überlappstoß angeordnet sind bzw. werden. Damit kann effektiv verhindert werden, dass Halbzeugplatten vollflächig übereinander angeordnet sind. Eine Stapelung von Halbzeugplatten kann damit effektiv verhindert werden. Außerdem wird damit gewährleistet, dass ausschließlich ein Plattenendabschnitt im Überlappstoß mit einem weiteren Plattenendabschnitt angeordnet ist oder wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Ablegen der Halbzeugplatten in Teilschritt i) derart erfolgt, dass die Halbzeugplatten in einer Längsrichtung hintereinander im Überlappstoß und/oder in einer Querrichtung nebeneinander im Überlappstoß angeordnet sind. Die Formfläche des Formwerkzeugs kann zu einer mittleren, ebenen Grundfläche korrespondieren. Die Längsrichtung kann dabei eine Richtung in der Grundfläche bilden. Die Querrichtung kann dabei eine Richtung orthogonal zu der Längsrichtung in der Grundfläche bilden. Korrespondierend zu der Formfläche kann auch das Verbundhalbzeug zu einer Grundfläche korrespondieren. So kann dem Verbundhalbzeug eine mittlere Grundfläche zugeordnet sein. Hierbei kann eine Erstreckungsrichtung der Grundfläche die Längsrichtung bilden. Orthogonal hierzu könnte sich sodann die Querrichtung erstrecken. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Längsrichtung eine Erstreckungsrichtung der Formfläche repräsentiert. Entsprechend kann die Querrichtung eine hierzu orthogonale Erstreckungsrichtung der Formfläche repräsentieren. Indem Halbzeugplatten in Längsrichtung hintereinander im Überlappstoß angeordnet werden, kann hierdurch ein Strang von miteinander verbundenen Halbzeugplatten hergestellt werden. Da sich auch die in Querrichtung nebeneinander angeordneten Halbzeugplatten im Überlappstoß überlappen, kann der Strang in Querrichtung also entsprechend breit ausgebildet sein. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass durch die im Überlappstoß abgelegten Halbzeugplatten ein einteiliges Verbundhalbzeug gebildet wird, das eine zumindest im Wesentlichen ähnliche Grundfläche aufweist wie die Formfläche. Außerdem kann sich der Teilschritt i) dadurch auszeichnen, dass das Ablegen der Mehrzahl von Halbzeugplatten auf der Formfläche derart erfolgt, dass die Formfläche vollständig von Halbzeugplatten bedeckt ist. Es ist jedoch auch möglich, dass einzelne Halbzeugplatten in Längsrichtung und/oder Querrichtung derart angeordnet bzw. abgelegt werden, dass seitlich herausragende Bereiche und/oder Stränge entstehen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn für das später herzustellende Faserverbundbauteil entsprechend hervorragende und/oder seitlich abstehende Abschnitte gebildet werden sollen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass jeder Plattenendabschnitt eine Überlappungslänge in Längsrichtung von mindestens 10 mm und/oder eine Überlappungsbreite in Querrichtung von mindestens 10 mm aufweist. Überlappen sich also beispielsweise zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete bzw. abgelegte Halbzeugplatten, so weist jeder der Halbzeugplatten einen Plattenendabschnitt auf, mit dem die jeweilige Halbzeugplatte im Überlappstoß zu der anderen Halbzeugplatte angeordnet ist. Die Plattenendabschnitte der Halbzeugplatten sind also die jeweiligen Abschnitte der Halbzeugplatten, die tatsächlich in Überlappung mit einer weiteren Halbzeugplatte sind. Um später bei dem herzustellenden Faserverbundbauteil eine möglichst hohe Formstabilität und/oder Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit und/oder Zugsteifigkeit, zu erreichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Plattenendabschnitte mit mindestens 10 mm in Überlappungslänge und/oder Überlappungsbreite in Überlappung sind. Dadurch kann gewährleistet werden, dass eine Kraftübertragung von Verstärkungsfasern ermöglicht ist. Mit anderen Worten kann die vorgesehene minimale Überlappungslänge bzw. die vorgesehene minimale Überlappungsbreite dazu dienen, um später beim Faserverbundbauteil eine effektive Kraftweiterleitung zu gewährleisten.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Ablegen der Halbzeugplatten in Teilschritt i) derart erfolgt, dass die in Längsrichtung hintereinander angeordneten Halbzeugplatten jeweils mit einem zugehörigen Plattenendabschnitt im Überlappungsstoß angeordnet sind, wobei jeder Plattenendabschnitt eine Überlappungslänge in Längsrichtung aufweist, die mindestens 10% einer Plattenlänge der zugehörigen Halbzeugplatte in Längsrichtung beträgt. Insbesondere sofern das duroplastische Matrixmaterial der Halbzeugplatten durch Endlosfasern verstärkt ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Endlosfasern eine ausreichende Überlappung aufweisen. Indem die Halbzeugplatten in Längsrichtung mit mindestens 10% ihrer jeweiligen Plattenlänge in Überlappung mit einer jeweils angrenzenden Halbzeugplatte angeordnet werden, kann vorteilhaft gewährleistet werden, dass eine Kraftweiterleitung besonders gut ermöglicht wird. Denn in der Praxis wurde festgestellt, dass bei einer Überlappungslänge von mindestens 10% einer jeweiligen Plattenlänge annährend keine Schwächung in einer Kraftübertragung zwischen den Fasern von zwei überlappenden Halbzeugplatten auftritt. Mit anderen Worten kann bei einer Überlappungslänge von mindestens 10% einer jeweiligen Plattenlänge zumindest im Wesentlichen eine Kraftweiterleitung zwischen zwei sich überlappenden Halbzeugplatten gewährleistet werden, wie es der Fall wäre, wenn die Fasern der sich überlappenden Halbzeugplatten ununterbrochen ausgebildet wären. Die zuvor genannten Effekte beziehen sich dabei auf ein ausgehärtetes Faserverbundbauteil, was mit und/oder von einem Verbundhalbzeug hergestellt wurde, das eine Mehrzahl von sich entsprechend überlappenden Halbzeugplatten aufweist und/oder davon gebildet ist. Dennoch können die Effekte einer vorteilhaften Kraftweiterleitungseigenschaft zumindest in analoger Weise dem Verbundhalbzeug zugeordnet werden, da diese die Basis für die vorteilhafte Kraftweiterleitungseigenschaft des Faserverbundhalbzeugs gewährleistet.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Ablegen der Halbzeugplatten in Teilschritt i) derart erfolgt, dass die in Querrichtung nebeneinander angeordneten Halbzeugplatten jeweils mit einem zugehörigen Plattenendabschnitt im Überlappstoß angeordnet sind, wobei jeder Plattenendabschnitt eine Überlappungsbreite in Querrichtung aufweist, die mindestens 10% einer Plattenbreite der zugehörigen Halbzeugplatte in Querrichtung beträgt. Auf die vorangegangenen, bevorzugten Erläuterungen, vorteilhaften Merkmale und/oder Effekte wird in analoger Weise Bezug genommen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Ablegen der Halbzeugplatten in Teilschritt i) derart erfolgt, dass die Plattenabschnitte von zumindest mehreren der Halbzeugplatten voneinander unterschiedliche Überlappungslängen in Längsrichtung und/oder voneinander unterschiedliche Überlappungsbreiten in Querrichtung aufweisen. Die unterschiedlichen Überlappungslängen und/oder Überlappungsbreiten können sich dabei nach der jeweiligen Krümmung der Formfläche richten. So können größere Überlappungslängen und/oder Überlappungsbreiten in Bereichen mit einer geringen Krümmung der Formfläche vorgesehen sein, wohingegen kürzere Überlappungslängen und/oder Überlappungsbreiten in Bereichen mit einer größeren Krümmung der Formfläche vorgesehen sind. Damit kann gewährleistet werden, dass größerflächige Halbzeugplatten in Bereichen mit einer geringeren Krümmung der Formfläche abgelegt werden, wohin kleinerflächige Halbzeugplatten in Bereichen mit größerer Krümmung der Formfläche abgelegt werden. Entsprechendes gilt für die Fläche der Endabschnitte der jeweiligen Halbzeugplatten. Dies bietet den Vorteil, dass der jeweiligen Krümmung der Formfläche durch das Ablegen jeweils geeigneter Halbzeugplatten besonders gut gefolgt werden kann.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die als vorkonfektionierte Halbzeugplatten ausgestalteten Halbzeugplatten nacheinander in Teilschritt i) abgelegt werden. Mit anderen Worten können die Halbzeugplatten als vorkonfektionierte Halbzeugplatten ausgebildet sein. So können die Halbzeugplatten beispielsweise vorgeschnitten sein, insbesondere auf eine vorbestimmte Größe und/oder eine vorbestimmte Form. Außerdem kann es vorgesehen sein, dass die vorkonfektionierten Halbzeugplatten jeweils vorbestimmte Außenmaße und/oder vorbestimmte Formen aufweisen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die vorkonfektionierten Halbzeugplatten gleiche, vorbestimmte Außenmaße und/oder gleiche, vorbestimmte Außenformen aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die vorkonfektionierten Halbzeugplatten zumindest teilweise jeweils unterschiedliche, vorbestimmte Außenmaße und/oder zumindest teilweise jeweils unterschiedliche, vorbestimmte Außenformen aufweisen. So kann beispielsweise ein Teil der vorkonfektionierten Halbzeugplatten jeweils ein erstes, vorbestimmtes Außenmaß und/oder jeweils eine erste, vorbestimmte Außenform aufweisen. Ein zweiter Teil der vorkonfektionierten Halbzeugplatten kann jeweils ein zweites, vorbestimmtes Außenmaß und/oder jeweils eine zweite, vorbestimmte Außenform aufweisen. Somit können unterschiedliche Bereiche der Formfläche mit unterschiedlichen Halbzeugplatten bedeckt werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Ablegen der Halbzeugplatten in Teilschritt i) mittels einer Handhabungsvorrichtung erfolgt. Das Ablegen der Halbzeugplatten kann automatisiert mittels der Handhabungsvorrichtung erfolgen. Die Handhabungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die jeweils vorbestimmte, insbesondere vorkonfektionierte, Halbzeugplatte auf den jeweils korrespondierenden, vorbestimmten Bereichen der Formfläche abzulegen. Die Handhabungsvorrichtung kann als ein Roboter, insbesondere eine Roboterarmvorrichtung, ausgebildet sein. Die Handhabungsvorrichtung kann jedoch auch durch eine andere Vorrichtung und/oder Einheit ausgebildet sein. So kann die Handhabungsvorrichtung beispielsweise durch mehrere, jeweils durch Linearführungseinheiten miteinander verbundene, Elemente gebildet sein. Die Linearführungseinheiten können dazu ausgebildet sein, Relativbewegungen zwischen den jeweils verbundenen Elementen zu gewährleisten. Vorzugsweise ist die Handhabungsvorrichtung zum Greifen einer abzulegenden Halbzeugplatte ausgebildet. Erfolgt also das Greifen einer Halbzeugplatte, kann diese Halbzeugplatte mittels der Handhabungsvorrichtung zu der Formfläche des Formwerkzeugs geführt bewegt werden. Außerdem ist die Handhabungsvorrichtung zum Ablegen einer Halbzeugplatte ausgebildet. Somit kann die zuvor gegriffene Halbzeugplatte mittels der Handhabungsvorrichtung auf einen, insbesondere vorbestimmten, Bereich der Formfläche des Formwerkzeugs abgelegt werden. Dabei kann die Handhabungsvorrichtung außerdem derart ausgebildet sein, dass die jeweils abzulegende Halbzeugplatte im Überlappstoß mit einer bereits abgelegten Halbzeugplatte angeordnet wird. Bildet die abzulegende Halbzeugplatte die erste abzulegende Halbzeugplatte, wird naturgemäß der Überlappstoß beim Ablegen nicht vorgesehen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Ablegen der Halbzeugplatten in Teilschritt i) mittels einer Ablegeeinheit der oder einer Handhabungsvorrichtung erfolgt. Außerdem weist die Handhabungsvorrichtung eine Schneideinheit auf, wobei das Herstellen des Verbundhalbzeugs gemäß Schritt b) außerdem die folgenden Teilschritte g) und h) aufweist. Gemäß Teilschritt g) ist ein Zuführen eines faserverstärkten, duroplastischen Materialstrangs zu der Schneideinheit vorgesehen. Gemäß Teilschritt h) ist ein nacheinander Abschneiden von Endabschnitten des Materialstrangs mittels der Schneideinheit vorgesehen, so dass die daraus resultierenden Endabschnitte die Halbzeugplatten bilden, die in Teilschritt i) nacheinander mittels der Ablegeeinheit auf die Formfläche des Formwerkzeugs abgelegt werden. Der faserverstärkte, duroplastische Materialstrang wird bevorzugt von teilvernetztem, faserverstärktem, duroplastischem Matrixmaterial gebildet. Auf die entsprechenden vorteilhaften Erläuterungen, bevorzugten Merkmale und/oder Effekte, wie sie eingangs bezüglich des faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterials erläutert worden sind, wird in analoger Weise Bezug genommen. So kann der faserverstärkte, duroplastische Materialstrang von duroplastischem Material gebildet sein, in das Langfasern und/oder Endlosfasern eingebettet sind. Außerdem ist es möglich, dass der faserverstärkte, duroplastische Materialstrang von mit duroplastischem Matrixmaterial vorimprägnierten Endlosfasern gebildet wird. Der faserverstärkte, duroplastische Materialstrang wird der Schneideinheit zugeführt. Hierzu kann der Handhabungsvorrichtung eine Zuführeinheit zugeordnet sein, die zum Zuführen des faserverstärkten, duroplastischen Materialstrangs zu der Schneideinheit ausgebildet ist. Mittels der Schneideinheit können nacheinander Endabschnitte von dem Materialstrang abgeschnitten werden. Jeder abgeschnittene Endabschnitt des Materialstrangs bildet sodann eine Halbzeugplatte. Um dies zu gewährleisten, kann der Materialstrang flach ausgebildet sein. Eine durch das Abschneiden eines Endabschnitts des Materialstrangs zur Verfügung gestellte Halbzeugplatte wird sodann der Ablegeeinheit der Handhabungsvorrichtung zugeführt und/oder dieser zur Verfügung gestellt. Dazu kann die Handhabungsvorrichtung einen Transportabschnitt und/oder eine Transporteinheit aufweisen, der bzw. die zum Transportieren und/oder Bereitstellen der Halbzeugplatte zu bzw. für die Ablegeeinheit ausgebildet ist. Die Ablegeeinheit kann die genannte Halbzeugplatte aufnehmen, insbesondere greifen. Hierzu kann die Ablegeeinheit entsprechend ausgebildet sein. Mittels der Handhabungsvorrichtung kann die Ablegeeinheit zu dem Bereich der Formfläche geführt werden, wo die jeweilige Halbzeugplatte mittels der Ablegeeinheit abzulegen ist. Die Ablegeeinheit kann deshalb auch zum Ablegen der Halbzeugplatte ausgebildet sein. Um nun eine Mehrzahl von Halbzeugplatten abzulegen, können die Teilschritte g) und h) zyklisch nacheinander ausgeführt werden. Die Schneideinheit bietet den Vorteil, dass die Außenmaße einer jeweiligen Halbzeugplatte individuell angepasst werden können. Ist beispielsweise eine Halbzeugplatte mit größeren Außenmaßen abzulegen, kann mittels der Schneideinheit ein größerer Endabschnitt des Materialstrangs abgeschnitten werden, der sodann eine Halbzeugplatte mit entsprechend großen Außenmaßen bildet. Korrespondierend hierzu können auch Halbzeugplatten mit kleineren Außenmaßen durch ein entsprechendes Abschneiden von einem kleineren Endabschnitt des Materialstrangs gebildet werden. Welche Außenmaße die jeweils abzulegende Halbzeugplatte aufweisen soll, kann vorbestimmt sein. Außerdem ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Ablegen jeweils unmittelbar nach dem Abschneiden des Endabschnitts des Materialstrangs erfolgt. Somit kann das zyklische Ausführen der Teilschritte g) und h) auch den Teilschritt i) umfassen. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Schneideinheit und die Ablegeeinheit als eine integrale Einheit ausgebildet sind. In diesem Fall kann auf die Transporteinheit verzichtet werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Handhabungsvorrichtung eine Steuereinheit zugeordnet ist. Die Steuereinheit ist zum Steuern der Schneideinheit ausgebildet. Außerdem ist die Steuereinheit dazu konfiguriert, die Schneideinheit in Abhängigkeit von einem Datensatz zu steuern, der ein erstes Oberflächenprofil der Formfläche des Formwerkzeugs repräsentiert. Mittels des Datensatzes kann die Steuereinheit die Schneideinheit beispielsweise derart steuern, dass kürzere oder längere Endabschnitte des Materialstrangs abgeschnitten werden, jeweils in Abhängigkeit davon, welche Außenmaße die jeweils zu bildende Halbzeugplatte aufweisen soll. Dabei kann der Datensatz derart ausgestaltet sein, dass beispielsweise größere Halbzeugplatten zu bilden sind, wenn diese auf Bereichen der Formfläche mit einer geringen Krümmung abgelegt werden sollen. Außerdem kann der Datensatz derart ausgestaltet sein, dass Halbzeugplatten mit kleineren Außenmaßen durch Abschneiden von entsprechenden Endabschnitten des Materialstrangs zu bilden sind, wenn die jeweiligen Halbzeugplatten auf Bereichen der Formfläche mit größeren Krümmungen abgelegt werden sollen. Vorzugsweise wird mittels der Steuereinheit das Abschneiden eines Endabschnitts des Materialstrangs in Abhängigkeit von einer mittleren Krümmung eines Bereichs der Formfläche gesteuert, auf dem der jeweilige Endabschnitt als Halbzeugplatte abzulegen ist. Entsprechende Informationen können von dem Datensatz repräsentiert sein. Dabei kann die Länge des Endabschnitts umgekehrt proportional zu der Krümmung des genannten Bereichs der Formfläche bestimmt sein.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils. Dabei zeichnet sich das Verfahren zur Herstellung des Faserverbundbauteils durch die folgenden Schritte aa) bis ee) aus.
  • Gemäß dem Schritt aa) ist ein Herstellen eines vorgeformten Verbundhalbzeugs mittels des zuvor erläuterten Verfahrens vorgesehen. Auf die vorangegangenen, bevorzugten Erläuterungen, vorteilhaften Merkmale, vorteilhaften Ausgestaltungen und/oder Effekte wird in analoger Weise Bezug genommen. Gemäß dem Schritt bb) ist ein Bereitstellen einer Pressvorrichtung mit einem ersten Presswerkzeug und einem zweiten Presswerkzeug vorgesehen, die zwischen einer geschlossenen Stellung, in der das erste und zweite Presswerkzeug eine Kavität einschließen, und einer geöffneten Stellung, in der die Kavität zur Umgebung geöffnet ist, relativ zueinander verfahrbar sind, wobei das erste und/oder zweite Presswerkzeug beheizbar sind. Gemäß dem Schritt cc) ist ein Verfahren des ersten und zweiten Presswerkzeugs in die geöffnete Stellung vorgesehen. Gemäß dem Schritt dd) ist ein Einfügen des vorgeformten Verbundhalbzeugs in die geöffnete Kavität vorgesehen. Gemäß dem Schritt ee) ist ein Verfahren des ersten und zweiten Presswerkzeugs in die geschlossene Stellung vorgesehen, so dass das vorgeformte Verbundhalbzeug einen Prozessdruck erfährt, wobei das erste und/oder zweite Presswerkzeug auf eine Prozesstemperatur vorgewärmt sind, so dass aus dem vorgeformten Verbundhalbzeug durch Fließpressumformen das Faserverbundbauteil entsteht.
  • Mittels des zuvor erläuterten Verfahrens ist es also möglich, ein Faserverbundbauteil aus, oder zumindest mit, dem vorgeformten Verbundhalbzeug herzustellen. Dabei können dem vorgeformten Verbundhalbzeug noch weitere Elemente, insbesondere sogenannte Inserts, und/oder weitere Schichten zugefügt sein. Auch diese sollen sodann einen Teil des vorgeformten Verbundhalbzeugs bilden, bevor dieses in die geöffnete Kavität eingefügt wird. Bei dem Verfahren der Presswerkzeuge in die geschlossene Stellung erfolgt unter dem Prozessdruck und/oder der Prozesstemperatur ein Aushärten und/oder vollständiges Vernetzen des Matrixmaterials des Verbundhalbzeugs, so dass das feste und/oder formstabile Faserverbundbauteil entsteht. Bei dem entsprechenden Fließpressumformen kommt es allenfalls zu sehr geringem Fließen des Matrixmaterials des vorgeformten Verbundhalbzeugs, denn dieses kann entsprechend der Außenkontur des ersten und/oder zweiten Presswerkzeugs vorgeformt sein. Damit kann eine vorteilhafte Verteilung von Fasern aufrechterhalten bleiben, wie sie von dem vorgeformten Verbundhalbzeug und/oder den Halbzeugplatten bereitgestellt wurde. Durch diese besonders vorteilhafte Verteilung der Fasern kann eine besonders gute Faserverstärkung für das Faserverbundbauteil erreicht werden. Deshalb ist das derart hergestellte Faserverbundbauteil besonders formstabil, zugfest und/oder druckfest. Außerdem kann die mechanische Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einflüsse, wie beispielsweise Hammerschläge und/oder herabstürzende Bauteile, besonders hoch sein.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, dass das bzw. ein erstes Oberflächenprofil der Formfläche des Formwerkzeugs einem zweiten Oberflächenprofil der Formfläche des ersten Presswerkzeugs zumindest im Wesentlichen entspricht. Die Kontur des Verbundhalbzeugs kann also bereits beim Einlegen dem Oberflächenprofil des ersten Presswerkzeugs zumindest im Wesentlichen entsprechen. Ein unerwünschtes Verrutschen des Verbundhalbzeugs und/oder der zugehörigen Fasern kann damit effektiv verhindert oder deutlich, insbesondere auf ein Minimum, reduziert werden. Außerdem kann es vorgesehen sein, dass das erste Oberflächenprofil der Formfläche des Formwerkzeugs einem dritten Oberflächenprofil einer Formfläche des zweiten Presswerkzeugs zumindest im Wesentlichen entspricht. Dies kann beispielsweise dann vorliegen, wenn das Faserverbundbauteil eine zumindest im Wesentlichen konstante Dicke oder Stärke aufweist. Auch in diesem Fall kann die Kontur des Verbundhalbzeugs bereits beim Einlegen dem Oberflächenprofil des zweiten Presswerkzeugs zumindest im Wesentlichen entsprechen. Auch dies unterstützt den besonderen Vorteil, dass ein unerwünschtes Verrutschen des Verbundhalbzeugs und/oder der zugehörigen Fasern während des Fließpressumformens verhindert oder deutlich, insbesondere auf ein Minimum, reduziert werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Weitere Merkmale, Vorteile und/oder 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.
  • 1–4 zeigen unterschiedliche, vorteilhafte Ausgestaltungen für eine Halbzeugplatte jeweils in einer schematischen Perspektivansicht.
  • 5 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Handhabungsvorrichtung zum automatisierten Ablegen von Halbzeugplatten.
  • 6–9 zeigen jeweils eine vorteilhafte Anordnung von mehreren Halbzeugplatten im Überlappstoß.
  • 10 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Formwerkzeugs mit abgelegten Halbzeugplatten.
  • 11 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Handhabungsvorrichtung zum automatisierten Ablegen von Halbzeugplatten.
  • 12 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Pressvorrichtung mit einer zur Umgebung geöffneten Kavität, in die ein Verbundhalbzeug eingefügt ist.
  • 13 zeigt die Pressvorrichtung aus 12 mit geschlossener Kavität.
  • 14 zeigt die Pressvorrichtung aus 13 mit wieder geöffneter Kavität.
  • DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bevor das Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 erläutert wird, soll zunächst auf die Halbzeugplatten 8 eingegangen werden.
  • In der 1 ist eine beispielhafte Ausgestaltung einer Halbzeugplatte 8 in einer schematischen Perspektivansicht dargestellt. Die Halbzeugplatte 8 ist von einem nur teilvernetzen, faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterial gebildet. Dies wird auch als faserverstärktes, duroplastisches Matrixmaterial bezeichnet. Zur Faserverstärkung werden vorzugsweise Langfasern oder Endlosfasern verwendet. Diese Fasern können in das duroplastische Matrixmaterial als solches, vorzugsweise quasiisotrop verteilt, eingebettet sein. Es ist auch möglich, dass das faserverstärkte duroplastische Matrixmaterial von mit duroplastischem Material vorimprägnierten Endlosfasern gebildet ist. Die Fasern des faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterials können sich beispielsweise in Längsrichtung L, in Querrichtung Q und/oder jeweils schräg dazu erstrecken. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass die Fasern in einer beliebigen Richtung, beispielsweise diagonal oder als wirr verteilte Fasern, in der Halbzeugplatte 8 angeordnet sind. Werden Endlosfasern zur Faserverstärkung verwendet, so weisen diese eine mittlere Länge auf, die mindestens der Längserstreckung in Längsrichtung L oder mindestens einer Quererstreckung in Querrichtung Q der Halbzeugplatte 8 entspricht. Eine Schichtdicke (nicht dargestellt) einer jeden Halbzeugplatte ist deutlich kleiner als die Längserstreckung und/oder Quererstreckung. So kann die Dicke oder Stärke einer Halbzeugplatte 8 beispielsweise kleiner als ein Zehntel der Längserstreckung oder der Quererstreckung der jeweiligen Halbzeugplatte 8 sein. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass jede Halbzeugplatte 8 eine plattenförmige Form hat. Daraus resultiert, dass jede Halbzeugplatte 8 eine Grundfläche 12 aufweist.
  • Wie es aus der Zusammenschau der 1 bis 4 zu entnehmen ist, kann eine Halbzeugplatte 8 eine beliebige Grundform aufweisen, die vorzugsweise den Rand 14 und/oder die Grundfläche 12 der jeweiligen Halbzeugplatte 8 bestimmt. Der Rand 14 einer jeden Halbzeugplatte 8 kann in zwei gegenüberliegende Querseiten 16, 18 und in zwei gegenüberliegende Längsseiten 20, 22 gegliedert sein. Eine der Längsseiten 20 wird als erste Längsseite bezeichnet. Die weitere Längsseite 22 wird als zweite Längsseite 22 bezeichnet.
  • Wie aus der Zusammenschau der 1 bis 4 hervorgeht, kann die erste Längsseite 20 beispielsweise gewölbt, spitz, oder gerade (verlaufend) ausgebildet sein. Grundsätzlich können auch andere geometrische Ausgestaltungen für die erste Längsseite 20 vorgesehen sein. Wie ebenfalls aus der Zusammenschau der 1 bis 4 exemplarisch hervorgeht, kann die zweite Längsseite beispielsweise gewölbt, spitz oder gerade (verlaufend) ausgebildet sein. Dabei ist es bevorzugt, dass die erste Längsseite 20 hervorragend oder konvex ausgebildet ist. Außerdem ist es bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Längsseite 22 konvex oder nach innen ragend ausgebildet ist. So ist es beispielsweise bei der in 2 dargestellten, vorteilhaften Ausgestaltung für die Halbzeugplatte 8 vorgesehen, dass die erste Längsseite 20 pfeilartig nach außen hervorragt, wohingegen die zweite Längsseite 22 pfeilartig nach innen ragt. Die Grundform der in 2 dargestellten Halbzeugplatte 8 kann als doppelpfeilförmig ausgestaltet bezeichnet sein. In der 3 ist eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung einer Halbzeugplatte 8 gezeigt, wobei diese eine rechteckförmige Grundfläche 12 aufweist.
  • Im Folgenden soll nun beispielhaft das Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 erläutert werden. Dazu wird zunächst ein Formwerkzeug 4 bereitgestellt. Das Formwerkzeug 4 weist eine Formfläche 6 auf. Die Formfläche 6 bzw. das Formwerkzeug 4 bildet ein vorbestimmtes Oberflächenprofil 24. Somit dient die Formfläche 6 zur Formgebung und/oder zur Formprägung des herzustellenden, vorgeformten Verbundhalbzeugs 2. Das vorgeformte Verbundhalbzeug 2 wird auch als Verbundhalbzeug 2 bezeichnet.
  • Das Verbundhalbzeug 2 wird durch eine Mehrzahl von Halbzeugplatten 8 hergestellt bzw. gebildet. Dazu ist es vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Halbzeugplatten 8, vorzugsweise nacheinander, auf die Formfläche 6 abgelegt wird. Das Ablegen der Mehrzahl der Halbzeugplatten 8 erfolgt dabei vorzugsweise in der Art, dass die Formfläche 6 vollständig oder zumindest teilweise mit den abgelegten Halbzeugplatten 8 bedeckt ist. Außerdem ist es vorgesehen, dass das Ablegen der Mehrzahl der Halbzeugplatten 8 derart erfolgt, dass die Halbzeugplatten 8 hintereinander und/oder nebeneinander im Überlappstoß 10 beim Ablegen angeordnet werden. Mit anderen Worten sollen die Halbzeugplatten 8 beim Ablegen überlappend auf der Formfläche 6 angeordnet werden.
  • In der 6 ist eine Mehrzahl von Halbzeugplatten 8 dargestellt, wobei diese im Überlappstoß 10 angeordnet sein. Rein beispielhaft soll dies anhand von zwei Halbzeugplatten 8a, 8b der Mehrzahl der dargestellten Halbzeugplatten 8 erläutert werden. Die Halbzeugplatte 8b liegt mit einem Plattenendabschnitt 26 auf einem Plattenendabschnitt 28 der Halbzeugplatte 8a auf. Die beiden benachbarten Halbzeugplatten 8a, 8b der Mehrzahl der Halbzeugplatten 8 berühren und/oder überlappen sich also mit ihren jeweiligen Plattenendabschnitten 26, 28. Entsprechendes gilt für jedes benachbarte Paar von Halbzeugplatten 8 der Mehrzahl der Halbzeugplatten 8.
  • In der 7 sind die zuvor genannten Halbzeugplatten 8a, 8b in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Um die beiden Halbzeugplatten 8a, 8b besser voneinander unterscheiden zu können, sind diese in der Darstellung mit unterschiedlichen Schattierungen bzw. Mustern dargestellt. Wie aus der 7 ebenfalls zu erkennen ist, ist die Halbzeugplatte 8b halbtransparent dargestellt, um den Überlappungsbereich 30 kenntlich zu machen. Der Überlappungsbereich 30 ist jener Bereich, in dem sich die beiden Halbzeugplatten 8a, 8b überlappen. Aus der 7 ist deshalb auch zu entnehmen, dass das Ablegen der Halbzeugplatten 8 bzw. 8a, 8b in Teilschritt i) derart erfolgt, dass einander überlappende Halbzeugplatten 8 bzw. 8a, 8b mit einem jeweils zugehörigen Plattenendabschnitt 26, 28 im Überlappstoß 10 angeordnet sind. Der jeweilige Plattenendabschnitt 26, 28 bildet dabei jeweils nur einen Teil der jeweiligen Halbzeugplatten 8, 8a, 8b. So ist es beispielsweise vorgesehen, dass der jeweilige Plattenendabschnitt 26, 28 maximal 30% der Grundfläche 12 der jeweiligen Halbzeugplatte 8, 8a, 8b bildet. Dies verhindert effektiv, dass die einander überlappenden Halbzeugplatten 8a, 8b bzw. 8 in vollständiger Überlappung beim Ablegen auf die Formfläche angeordnet werden.
  • Aus der Zusammenschau der 6 und 7 ist außerdem ersichtlich, dass mehrere, in Längsrichtung L hintereinander abgelegte Halbzeugplatten 8, 8a, 8b im Überlappstoß angeordnet sind. Werden die Halbzeugplatten 8 ausschließlich in Längsrichtung L hintereinander im Überlappstoß angeordnet, kann dadurch ein längliches Verbundhalbzeug 2 gebildet werden. Grundsätzlich ist es jedoch bevorzugt vorgesehen, dass das Verbundhalbzeug 2 eine beliebige Grundfläche aufweisen kann. Somit ist es bevorzugt vorgesehen, dass Halbzeugplatten 8 auch in Querrichtung Q nebeneinander im Überlappstoß 10 angeordnet werden. Auf die vorangegangenen Erläuterungen, bevorzugten Merkmale und/oder Effekte, wie sie im Zusammenhang mit den vorangegangenen Erläuterungen zu der Ablage von mehreren Halbzeugplatten 8, 8a, 8b hintereinander im Überlappstoß erläutert worden sind, wird in analoger Weise Bezug genommen. So zeigt die schematische Darstellung aus 8 beispielsweise eine Mehrzahl von Halbzeugplatten 8, die derart auf die Formfläche 6 abgelegt worden sind, dass die Halbzeugplatten 8 hintereinander und nebeneinander im Überlappstoß 10 angeordnet sind. Dabei wurden für die Halbzeugplatten 8 rechteckförmige Halbzeugplatten 8 verwendet. Grundsätzlich können die Halbzeugplatten 8 jedoch eine andere Grundform aufweisen. Rein beispielhaft ist die Darstellung der Halbzeugplatten 8 aus 8 in der 9 mit Halbzeugplatten 8 dargestellt, die eine andere Grundform aufweisen.
  • Wie aus der Zusammenschau der 5 bis 9 ersichtlich ist, werden die Mehrzahl von Halbzeugplatten 8 also hintereinander und/oder nebeneinander derart auf die Formfläche 6 abgelegt, dass diese nach dem Ablegen im Überlappstoß 10 auf der Formfläche 6 angeordnet sind. Da jede Halbzeugplatte 8 von einem faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterial gebildet ist, wobei das Matrixmaterial als solches noch nicht vollständig, sondern nur teilvernetzt ist, verbinden sich die überlappenden Halbzeugplatten 8 stoffschlüssig. Somit ist das entstehende Verbundhalbzeug 2 einteilig. Eine stoffschlüssige Verbindung kommt dabei zwischen jeweils den sich überlappenden Halbzeugplatten 8 im Überlappungsbereich 30 zustande. Denn hier haben die Plattenabschnitte 26, 28 der jeweiligen Halbzeugplatten 8 unmittelbaren Kontakt miteinander. Das duroplastische Matrixmaterial als solches verbindet sich deshalb in dem Überlappungsbereich 30 miteinander, so dass ein vollständiger Verbund zwischen den Halbzeugplatten 8 nach dem Ablegen der Mehrzahl von Halbzeugplatten 8 entsteht. Da die Halbzeugplatten 8 nacheinander auf die Formfläche 6 aufgelegt werden, prägt das Oberflächenprofil 24 folglich auch das durch die Mehrzahl von Halbzeugplatten 8 gebildete Verbundhalbzeug 2. Daraus resultiert, dass das Verbundhalbzeug 2 vorgeformt ist. In 10 ist rein beispielhaft gezeigt, wie die Formfläche 6 nach dem Ablegen der Halbzeugplatten 8 vollständig von den Halbzeugplatten 8 bedeckt sein kann, wobei hierdurch das Verbundhalbzeug 2 in der zugehörigen vorgeformten Weise entsteht.
  • In der 5 ist außerdem eine Handhabungsvorrichtung 32 dargestellt. Die Handhabungsvorrichtung 32 ist vorzugsweise als ein Roboter oder eine Roboterarmvorrichtung ausgebildet. Somit ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Ablegen der Halbzeugplatten 8 mittels der Handhabungsvorrichtung 32 erfolgt. Es ist also möglich, dass das Ablegen der Halbzeugplatten 8 automatisiert erfolgt. Die Handhabungsvorrichtung 32 kann dazu ausgebildet sein, die Halbzeugplatten 8 nacheinander auf die Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 abzulegen. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Halbzeugplatten 8 als vorkonfektionierte Halbzeugplatten 8 ausgebildet sind. Die Halbzeugplatten 8 können dazu in einem Reservoir 34 gelagert zur Verfügung gestellt werden. Die Handhabungsvorrichtung 32 kann dazu ausgebildet und/oder konfiguriert sein, um eine Halbzeugplatte 8 aus dem Reservoir 34 zu entnehmen, insbesondere dort zu greifen. Diese Halbzeugplatte 8 kann sodann mittels der entsprechend ausgebildeten und/oder konfigurierten Handhabungsvorrichtung 32 an eine vorbestimmte Stelle auf der Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 abgelegt werden. Dieser Vorgang kann für die entsprechende Mehrzahl von Halbzeugplatten 8 wiederholt werden, wobei die Halbzeugplatten 8 auf der Formfläche 6 derart abgelegt werden, dass diese im Überlappstoß 10 angeordnet sind. Um eine Halbzeugplatte 8 aufzunehmen, zu greifen und/oder abzulegen, kann die Handhabungsvorrichtung 32 eine entsprechend ausgebildete Ablegeeinheit 36 aufweisen. Ist die Handhabungsvorrichtung 32 beispielsweise als ein Roboterarm ausgebildet, so kann die Ablegeeinheit 36 an einem äußeren Armende des Roboterarms angeordnet sein.
  • Außerdem ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Handhabungsvorrichtung 32 eine Steuereinheit 38 zugeordnet ist. Insbesondere kann die Steuereinheit 38 einen Teil der Handhabungsvorrichtung 32 bilden. Die Steuereinheit 38 ist vorzugsweise dazu ausgebildet und/oder konfiguriert, um die Handhabungsvorrichtung 32 zu steuern. Insbesondere ist die Steuereinheit 38 dazu konfiguriert, das Ablegen einer Halbzeugplatte 8 in Abhängigkeit von einem Datensatz zu steuern, der das Oberflächenprofil 24 der Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 repräsentiert. So kann die Steuereinheit 38 dazu konfiguriert, in Abhängigkeit des Datensatzes eine Halbzeugplatte 8 mit einer vorbestimmten Grundfläche 12, insbesondere Grundflächengröße, auf eine vorbestimmte Stelle der Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 abzulegen. Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit 38 beispielsweise mittels des Datensatzes dazu konfiguriert, in Bereichen der Formfläche 6 mit einer geringeren oder kleineren Krümmung Halbzeugplatten 8 mit einer größeren Grundfläche 12 abzulegen, wohin in Bereichen mit einer größeren Krümmung der Formfläche 6 Halbzeugplatten 8 mit einer kleineren Grundfläche 12 abgelegt werden. Somit können die Halbzeugplatten 8 mittels der Handhabungsvorrichtung 32, und insbesondere der Steuereinheit 38, derart auf der Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 abgelegt werden, dass die abgelegten Halbzeugplatten 8 dem Oberflächenprofil 24 besonders gut folgend angeordnet werden. Damit wird effektiv verhindert, dass Plattenendabschnitte 26, 28 stark über das zu bildende Verbundhalbzeug 2 hervorragen. Somit ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Ablegen der Halbzeugplatten 8 derart erfolgt, dass das Verbundhalbzeug 2 eine vorbestimmte Kontur und/oder eine vorbestimmte Form aufweist.
  • In der 11 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Handhabungsvorrichtung 32 zum Ablegen der Halbzeugplatten 8 auf die Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 dargestellt. Auf die vorangegangenen, bevorzugten Erläuterungen, vorteilhaften Merkmale und/oder Effekte wird – soweit es sinnvoll ist – in analoger Weise Bezug genommen. Allerdings ist es für die Handhabungsvorrichtung 32, wie sie in der 11 dargestellt ist, vorgesehen, dass die Ablegeeinheit 36 nicht zum Aufnehmen und/oder Erfassen einer vorkonfektionierten Halbzeugplatte 8 dient und/oder ausgebildet ist. Jedoch verbleibt es, dass die Ablegeeinheit 36 zum Ablegen einer Halbzeugplatte 8 auf die Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 ausgebildet ist. Außerdem weist die Handhabungsvorrichtung 32 eine Schneideinheit 40 auf. Die Schneideinheit 40 ist dazu ausgebildet und/oder konfiguriert, einen Endabschnitt 44 eines faserverstärkten, duroplastischen Materialstrangs 42 abzuschneiden, so dass der resultierende Endabschnitt 44 eine Halbzeugplatte 8 bildet. Um dies zu ermöglichen, ist es für das Herstellen des Verbundhalbzeugs außerdem vorgesehen, dass ein faserverstärkter, duroplastischer Materialstrang 42 zu der Schneideinheit 40 zugeführt wird. Der Materialstrang 42 kann aus einem Reservoir 34 mittels der Handhabungsvorrichtung 32 zu der Schneideinheit 40 zugeführt werden. Hierzu kann die Handhabungsvorrichtung 32 entsprechend ausgebildet sein. So kann die Handhabungsvorrichtung 32 eine Zuführeinheit (nicht dargestellt) zum Zuführen des faserverstärkten, duroplastischen Materialstrangs 42 aus dem Reservoir 34 zu der Schneideinheit 40 aufweisen. Die Zuführeinheit kann hierzu entsprechend ausgebildet sein. Mittels der Schneideinheit 40 wird nacheinander ein Endabschnitt 44 von dem faserverstärkten, duroplastischen Materialstrang 42 abgeschnitten. Jeder Endabschnitt 44 bildet sodann eine Halbzeugplatte 8, die mittels der Ablegeeinheit 36 auf die Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 gelegt wird. Die Schneideinheit 40 und die Ablegeeinheit 36 können als eine integrale Einheit ausgebildet sein. Somit kann eine unmittelbare Übergabe des Endabschnitts 44 an die Ablegeeinheit 36 erfolgen. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Schneideinheit 40 und/oder die Ablegeeinheit 36 zur Übergabe des Endabschnitts 44 von der Schneideinheit 40 zu der Ablegeeinheit 36 gebildet ist bzw. sind. Mittels der Schneideinheit 40 und der Ablegeeinheit 36 kann ein Zyklus mehrfach hintereinander ausgeführt werden, wobei der Zyklus jeweils das Abschneiden eines Endabschnitts 44 des faserverstärkten, duroplastischen Materialstrangs 42 und ein Ablegen des zuvor abgeschnittenen Endabschnitts 44 als Halbzeugplatte 8 umfasst.
  • Die zuvor erläuterte Handhabungsvorrichtung 32 bietet den Vorteil, dass die Größe der Grundfläche 12 einer jeweiligen Halbzeugplatte 8 individuell angepasst werden kann. Somit kann es vorgesehen sein, dass ein größerer Endabschnitt 44 des faserverstärkten, duroplastischen Materialstrangs 42 abgeschnitten wird, um eine entsprechend große Halbzeugplatte 8 auf die Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 abzulegen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Stelle, auf der die zuvor genannte Halbzeugplatte 8 abzulegen ist, eine besonders geringe Krümmung aufweist. Korrespondierend können kürzere Endabschnitte 44 von dem faserverstärkten, duroplastischen Materialstrang 42 abgeschnitten werden, um entsprechend kleine Halbzeugplatten 8 zu bilden, die sodann im Bereich der Formfläche 6 mit einer großen Krümmung abgelegt werden. Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuereinheit 38 der Handhabungsvorrichtung 32 dazu konfiguriert ist, die Schneideinheit 40 in Abhängigkeit von dem Datensatz zu steuern, der das Oberflächenprofil 24 der Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 repräsentiert. Somit kann mittels der Steuereinheit 38 das Abschneiden eines Endabschnitts 44 des Materialstrangs 42 in Abhängigkeit von einer mittleren Krümmung eines Flächenabschnitts 46 der Formfläche 6 gesteuert werden, auf dem der jeweilige Endabschnitt 44 als Halbzeugplatte 8 abzulegen ist. Basierend auf dem Datensatz und mittels der Steuereinheit 38 kann also die Länge des Endabschnitts 44 in Abhängigkeit von der mittleren Krümmung des jeweiligen Flächenabschnitts 46 gewählt werden und/oder entsprechend abgeschnitten werden. Somit kann mittels des Datensatzes die Länge des Endabschnitts 44 beispielsweise umgekehrt proportional zu der Krümmung des jeweiligen Flächenabschnitts 46 bestimmt sein.
  • Wie aus der 10 exemplarisch zu entnehmen ist, werden beispielsweise mehr als zehn Halbzeugplatten 8 auf die Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 abgelegt. Bei der Mehrzahl der Halbzeugplatten 8 kann es sich also beispielsweise um mindestens 10 Halbzeugplatten 8, um mindestens 20 Halbzeugplatten 8 oder beispielsweise um mindestens 30 Halbzeugplatten 8 handeln. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Grundfläche 12 einer jeden Halbzeugplatte 8 maximal 20% oder maximal 10% einer Grundfläche des Verbundhalbzeugs 2 beträgt und/oder bildet. Die Begrenzung des Anteils einer jeden Grundfläche 12 einer Halbzeugplatte 8 verhindert effektiv, dass besonders stark gekrümmte Bereiche der Formfläche 6 von nur einer Halbzeugplatte 8 bedeckt sind. Vielmehr ist es bevorzugt vorgesehen, dass insbesondere in stark gekrümmten Bereichen der Formfläche 6 besonders kleine Halbzeugplatten 8 abgelegt werden. Hieraus resultiert, dass eine entsprechende hohe Mehrzahl von Halbzeugplatten 8 abgelegt wird, um das Verbundhalbzeug 2 zu bilden.
  • Im Weiteren wird erneut auf die 6 und 7 verwiesen. Um eine Kraftweiterleitung zwischen den Halbzeugplatten 8 besonders vorteilhaft zu gewährleisten, ist es vorgesehen, dass die Plattenendabschnitte 26, 28 über eine vorbestimmte Mindestlänge in Überlappung angeordnet sind. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass jeder Plattenendabschnitt 26, 28 eine Überlappungslänge K in Längsrichtung L von mindestens 10 mm aufweist.
  • Entsprechendes kann für die Überlappungsbreite B des jeweiligen Plattenendabschnitts 26, 28 in Querrichtung Q gelten. So kann es vorgesehen sein, dass jeder Plattenendabschnitt 26, 28 eine Überlappungsbreite B in Querrichtung Q von mindestens 10 mm aufweist. Weiterhin oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Überlappungslänge K eines jeden Plattenabschnitts 26, 28 durch die Plattenlänge P einer jeweils zugehörigen Halbzeugplatte 8 bestimmt ist. So kann die Überlappungslänge K beispielsweise zwischen 5% und 30%, vorzugsweise mindestens 10%, einer Plattenlänge P einer zugehörigen Halbzeugplatte 8 in Längsrichtung L betragen. Entsprechendes kann für die Überlappungsbreite B gelten. So kann die Überlappungsbreite B eines Plattenendabschnitts 26, 28 beispielsweise zwischen 5% und 30%, vorzugsweise mindestens 10%, einer Plattenbreite R der jeweils zugehörigen Halbzeugplatte 8 in Querrichtung Q betragen. Die zuvor erläuterten, vorteilhaften Spezifikationen der Überlappungslänge K und/oder Überlappungsbreite B bieten den Vorteil, dass die Fasern des faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterials einer jeden Halbzeugplatte 8 in entsprechender Überlappung zueinander angeordnet sind. Kräfte, die beispielsweise in die Fasern einer Halbzeugplatte 8 einwirken, können durch die vorteilhafte Ausgestaltung des vorgenannten Überlappungsbereichs 30 mittels der bevorzugten Ausgestaltung hinsichtlich der Überlappungslänge K und/oder Überlappungsbreite B zumindest annähernd vollständig an Fasern einer weiteren Halbzeugplatte 8 übertragen werden, die im Überlappstoß zu der zuvor genannten Halbzeugplatte 8 angeordnet ist. Dies erlaubt eine besonders gute Kraftweiterleitung von Halbzeugplatte 8 zu Halbzeugplatte 8. Der zuvor genannte Effekt tritt vorzugsweise dann auf, wenn das vorgeformte Verbundhalbzeug 2 zu einem Faserverbundbauteil 48 mittels Fließpressumformens hergestellt wird.
  • In der 12 ist eine Pressvorrichtung 50 in einer schematischen Querschnittsdarstellung gezeigt. Die Pressvorrichtung 50 dient zum Herstellen eines Faserverbundbauteils 48 aus oder zumindest mit einem vorgeformten Verbundhalbzeug 2. Für das Herstellen des Faserverbundbauteils 48 ist zunächst die Herstellung des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 vorgesehen. Auf die vorangegangenen, bevorzugten Erläuterungen, vorteilhaften Merkmale, vorteilhaften Ausgestaltungen und/oder Effekte wird deshalb in analoger Weise Bezug genommen.
  • Außerdem ist es für das Verfahren zur Herstellung des Faserverbundbauteils 48 vorgesehen, dass die Pressvorrichtung 50 bereitgestellt wird. Vorzugsweise ist die Pressvorrichtung 50 als eine Pressvorrichtung 50 zum Fließpressumformen ausgestaltet. Die Pressvorrichtung 50 kann deshalb auch als eine Fließpressumformvorrichtung bezeichnet werden. Die Pressvorrichtung 50 weist ein erstes Presswerkzeug 52 und ein zweites Presswerkzeug 54 auf. Die Presswerkzeuge 52, 54 sind zwischen einer geschlossenen Stellung, in der die Presswerkzeuge 52, 54 eine Kavität 56 einschließen, und einer geöffneten Stellung, in der die Kavität 56 zur Umgebung geöffnet ist, relativ zueinander verfahrbar. Die Pressvorrichtung 50 kann dazu ausgebildet und/oder konfiguriert sein, um die Presswerkzeuge 52, 54 zwischen der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stellung relativ zueinander zu verfahren. Weiterhin ist es vorgesehen, dass das erste Presswerkzeug 52 und/oder das zweite Presswerkzeug 54 beheizbar ausgebildet sind.
  • Außerdem ist es für das Verfahren zur Herstellung des Faserverbundbauteils 48 vorgesehen, dass die Presswerkzeuge 52, 54 der Pressvorrichtung 50 in die geöffnete Stellung verfahren werden, wie es beispielhaft in der 12 schematisch dargestellt ist. Daraufhin wird das vorgeformte Verbundhalbzeug 2 in die zur Umgebung geöffnete Kavität 56 eingefügt. Außerdem kann es vorgesehen sein, dass das vorgeformte Verbundhalbzeug 2 auf eine Presswerkzeugfläche 58 des ersten Presswerkzeugs 52 gelegt wird. Das erste Presswerkzeug 52 kann deshalb als eine sogenannte Matrize ausgebildet sein. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Oberflächenprofil 60 der Presswerkzeugfläche 58 des ersten Presswerkzeugs 52 zumindest im Wesentlichen dem Oberflächenprofil 24 der Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 entspricht. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Formfläche 6 bzw. die Oberflächenkontur 24 der Formfläche 6 des Formwerkzeugs 4 die Form und/oder Kontur des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 prägt. Die Form und/oder Kontur des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 kann also bereits beim Einfügen des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 in die Kavität 56 und/oder beim Ablegen des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 auf der Presswerkzeugfläche 58 des ersten Presswerkzeugs 52 dem Oberflächenprofil 60 der Presswerkzeugfläche 58 des ersten Presswerkzeugs 52 zumindest im Wesentlichen entsprechen.
  • Daraufhin erfolgt zur Herstellung des Faserverbundbauteils 48 ein Verfahren der Presswerkzeuge 52, 54 in die geschlossene Stellung, wie es beispielhaft in der 13 schematisch gezeigt ist. Dabei erfolgt das Verfahren der Presswerkzeuge 52, 54 in die geschlossene Stellung, dass das vorgeformte Verbundhalbzeug 2 einen Prozessdruck erfährt, wobei das erste Presswerkzeug 52 und/oder das zweite Presswerkzeug 54 auf eine Prozesstemperatur erwärmt sind. Durch den auf das vorgeformte Verbundhalbzeug 2 wirkenden Prozessdruck und unter Einfluss der Prozesstemperatur erfolgt ein Fließpressumformen mittels der Pressvorrichtung 50, so dass aus dem zuvor vorgeformten Verbundhalbzeug 2 das Faserverbundbauteil 48 entsteht.
  • Da die Kontur des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 bereits beim Einfügen in die Kavität 56 und/oder beim Ablegen auf die Presswerkzeugfläche 58 des ersten Presswerkzeugs 52 zumindest im Wesentlichen dem Oberflächenprofil 60 der ersten Presswerkzeugfläche 58 des ersten Presswerkzeugs 52 entspricht, kann ein unerwünschtes Verrutschen des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 verhindert werden. Außerdem bewirkt die zuvor erläuterte, vorteilhafte Ausgestaltung der Form und/oder der Kontur des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2, dass nur ein verhältnismäßig geringes Fließen des Matrixmaterials als solches des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 während des Fließpressumformens stattfindet. Entsprechendes gilt somit auch für die Fasern des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2. Die vorteilhafte Form und/oder Kontur des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 kann also zumindest im Wesentlichen gewährleisten, dass eine vorteilhafte Verteilung der Fasern in dem duroplastischen Matrixmaterial des Verbundhalbzeugs 2 während des Fließpressumformens zumindest im Wesentlichen erhalten bleibt. Hieraus resultiert, dass auch das hergestellte Faserverbundbauteil 48 eine entsprechend vorteilhafte Verteilung von Fasern aufweist. Insbesondere ist die Verteilung der Fasern durch die Überlappungsbereiche 30 des vorgeformten Verbundhalbzeugs 2 derart vorbestimmt, dass von einer beliebigen Stelle des Faserverbundbauteils 48 Kräfte eingeleitet und sodann eine Kraftweiterleitung erfolgen kann, ohne dass die Kraftweiterleitung an einer Stelle des Faserverbundbauteils 48 unterbrochen und/oder stark geschwächt ist. Dies erlaubt eine besonders vorteilhafte Verteilung von eingeleiteten Kräften innerhalb des Faserverbundbauteils 2.
  • Nach dem Herstellen des Faserverbundbauteils 48 können die Presswerkzeuge 52, 54 wieder in die geöffnete Stellung verfahren werden, wie es beispielhaft in der 14 gezeigt ist. Das nunmehr hergestellte Faserverbundbauteil 48 kann aus der Kavität 56 entnommen werden.
  • 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.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Verbundhalbzeugs (2), aufweisend die Schritte: a) Bereitstellen eines Formwerkzeugs (4), das eine Formfläche (6) aufweist; und b) Herstellen des Verbundhalbzeugs (2) aus einer Mehrzahl von Halbzeugplatten (8), wobei das Herstellen des Verbundhalbzeugs (2) den Teilschritt aufweist: i) Ablegen der Mehrzahl von Halbzeugplatten (8) auf die Formfläche (6), so dass die Halbzeugplatten (8) hintereinander und/oder nebeneinander im Überlappstoß (10) angeordnet sind, wobei jede Halbzeugplatte (8) von einem nur teilvernetzen, faserverstärkten, duroplastischen Matrixmaterial gebildet ist, so dass sich jeweils überlappende Halbzeugplatten (8) stoffschlüssig verbinden.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablegen der Halbzeugplatten (8) derart erfolgt, so dass das Verbundhalbzeug (2) eine vorbestimmte Kontur aufweist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbzeugplatten (8) nacheinander abgelegt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: c) Beheizen der auf dem Formwerkzeug (4) abgelegten Halbzeugplatten (8).
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Halbzeugplatten (8) mindestens zehn Halbzeugplatten (8) ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundfläche (12) einer jeden Halbzeugplatte (8) maximal 20% einer Grundfläche des Verbundhalbzeugs (2) beträgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablegen der Halbzeugplatte (8) in Teilschritt i) derart erfolgt, dass einander überlappende Halbzeugplatten (8) jeweils mit einem zugehörigen Plattenendabschnitt (26, 28) im Überlappstoß (10) angeordnet sind.
  8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablegen der Halbzeugplatten (8) in Teilschritt i) derart erfolgt, dass die Halbzeugplatten (8) in einer Längsrichtung L hintereinander im Überlappstoß (10) und/oder in einer Querrichtung Q nebeneinander im Überlappstoß (10) angeordnet sind.
  9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Plattenendabschnitt (26, 28) eine Überlappungslänge K in Längsrichtung L von mindestens 10mm und/oder eine Überlappungsbreite B in Querrichtung Q von mindestens 10mm aufweist.
  10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablegen der Halbzeugplatten (8) in Teilschritt i) derart erfolgt, dass die in Längsrichtung L hintereinander angeordneten Halbzeugplatten (8) jeweils mit einem zugehörigen Plattenendabschnitt (26, 28) im Überlappstoß (10) angeordnet sind, wobei jeder Plattenendabschnitt (26, 28) eine Überlappungslänge K in Längsrichtung L aufweist, die mindestens 10% einer Plattenlänge P der zugehörigen Halbzeugplatte (8) in Längsrichtung L beträgt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als vorkonfektionierte Halbzeugplatten (8) ausgestaltete Halbzeugplatten (8) nacheinander in Teilschritt i) abgelegt werden.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablegen der Halbzeugplatten (8) in Teilschritt i) mittels einer Ablegeeinheit (36) einer Handhabungsvorrichtung (32) erfolgt, die außerdem eine Schneideinheit (40) aufweist, wobei das Herstellen des Verbundhalbzeugs (2) gemäß Schritt b) außerdem die folgenden Teilschritte aufweist: g) Zuführen einer faserverstärkten, duroplastischen Materialstrang (42) zu der Schneideinheit (40); h) Nacheinander Abschneiden von Endabschnitten (44) des Materialstrangs (42) mittels der Schneideinheit (40), so dass die daraus resultierenden Endabschnitte (44) die Halbzeugplatten (8) bilden, die in Teilschritt i) nacheinander mittels der Ablegeeinheit (36) auf der Formfläche (6) abgelegt werden.
  13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsvorrichtung (32) eine Steuereinheit (38) zugeordnet ist, die zum Steuern der Schneideinheit (40) ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit (38) dazu konfiguriert ist, die Schneideinheit (40) in Abhängigkeit von einem Datensatz zu steuern, der ein erstes Oberflächenprofil (24) der Formfläche (6) des Formwerkzeugs (4) repräsentiert.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (48), aufweisend die Schritte: aa) Herstellen eines vorgeformten Verbundhalbzeugs (2) mittels des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13; bb) Bereitstellen einer Pressvorrichtung (50) mit einem ersten Presswerkzeug (52) und einem zweiten Presswerkzeug (54), die zwischen einer geschlossenen Stellung, in der das erste und zweite Presswerkzeug (52, 54) eine Kavität (56) einschließen, und einer geöffneten Stellung, in der die Kavität (56) zur Umgebung geöffnet ist, relativ zueinander verfahrbar sind, wobei das erste und/oder zweite Presswerkzeug (52, 54) beheizbar sind; cc) Verfahren des ersten und zweiten Presswerkzeugs (52, 54) in die geöffnete Stellung; dd) Einfügen des vorgeformten Verbundhalbzeugs (2) in die geöffnete Kavität (56); und ee) Verfahren des ersten und zweiten Presswerkzeugs (52, 54) in die geschlossene Stellung, so dass das vorgeformte Verbundhalbzeug (2) einen Prozessdruck erfährt, wobei das erste und/oder zweite Presswerkzeug (52, 54) auf eine Prozesstemperatur vorgewärmt sind, so dass aus dem vorgeformten Verbundhalbzeug (2) durch Fließpressumformen das Faserverbundbauteil (48) entsteht.
  15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. ein erstes Oberflächenprofil (24) der Formfläche (6) des Formwerkzeugs (4) einem zweiten Oberflächenprofil (60) einer Formfläche (58) des ersten Presswerkzeugs (52) zumindest im Wesentlichen entspricht.
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