DE102016121550B3 - Fiber composite component and its production - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Faserverbundbauteil (10) hergestellt aus einem Matrixmaterial (11) und einem darin eingebetteten Fasermaterial (12), wobei das Faserverbundbauteil (10) eine Mehrzahl von Befestigungselementen (16) aufweist, die jeweils beabstandet voneinander in dem Faserverbundbauteil (10) vorgesehen und zum Befestigen des Faserverbundbauteils (10) an anderen Bauteilen oder Bauelementen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungselementen (10) längliche Verbindungsbrücke (18) angeordnet sind, über die die Befestigungselemente (16) miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsbrücken (18) integraler Bestandteil des Faserverbundbauteils (10) sind.The invention relates to a fiber composite component (10) produced from a matrix material (11) and a fiber material (12) embedded therein, wherein the fiber composite component (10) has a plurality of fastening elements (16) spaced apart from one another in the fiber composite component (10) and for fastening the fiber composite component (10) to other components or structural elements, characterized in that elongated connecting bridges (18) are arranged on the fastening elements (10), via which the fastening elements (16) are connected to one another, wherein the connecting bridges (18 ) are an integral part of the fiber composite component (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Faserverbundbauteil, das aus einem Matrixmaterial und einem darin eingebetteten Fasermaterial hergestellt ist. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Faserverbundbauteils.The invention relates to a fiber composite component which is made of a matrix material and a fiber material embedded therein. The invention also relates to a method for producing such a fiber composite component.

Aufgrund der hohen gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit sind Faserverbundbauteile heutzutage kaum noch wegzudenken. Aufgrund der hohen Steifigkeit entlang der vorgegebenen Faserrichtung kann bei einem möglichst geringen Gewicht dem Leichtbaupotential Rechnung getragen werden.Due to the high weight-specific strength and rigidity of fiber composite components are nowadays indispensable. Due to the high rigidity along the predetermined fiber direction, the lightweight construction potential can be taken into account with the lowest possible weight.

Faserverbundbauteile werden in der Regel aus zwei wesentlichen Hauptbestandteilen hergestellt, einem Fasermaterial und einem Matrixmaterial. Neben diesen Hauptbestandteilen weisen Faserverbundbauteile in der Regel noch weitere Komponenten auf, wie bspw. elektronische Bauteile, um dem Faserverbundbauteil weitere Eigenschaften und Funktionen zu verleihen.Fiber composite components are usually made of two main components, a fiber material and a matrix material. In addition to these main components, fiber composite components usually have other components, such as, for example, electronic components in order to give the fiber composite component further properties and functions.

Bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils wird das Matrixmaterial, in das das Fasermaterial eingebettet ist, unter Temperaturbeaufschlagung ausgehärtet, sodass sich aus dem Fasermaterial und dem Matrixmaterial ein integrales Bauteil ergibt. Je nach Herstellungsverfahren kann dabei das Matrixmaterial bereits in dem Fasermaterial enthalten sein (sogenannte Prepregs), sodass derartige Halbzeuge in einem Formwerkzeug drapiert und dann das Matrixmaterial ausgehärtet werden kann. Das Fasermaterial kann aber auch trockenes Fasermaterial sein, das dann nach dem Drapiervorgang in einem Formwerkzeug durch Injektion des Matrixmaterials durch dieses durchgetränkt wird und so das Fasermaterial in dem Matrixmaterial eingebettet wird.In the production of a fiber composite component, the matrix material, in which the fiber material is embedded, is cured with application of temperature, so that the fiber material and the matrix material result in an integral component. Depending on the manufacturing process, the matrix material may already be contained in the fiber material (so-called prepregs), so that such semi-finished products can be draped in a mold and then the matrix material can be cured. However, the fiber material can also be dry fiber material, which is then impregnated by the draping process in a mold by injection of the matrix material through it and thus the fiber material is embedded in the matrix material.

Mit der zunehmenden Verwendung und Verbreitung von Faserverbundbauteil steigt auch die Komplexität dieser Faserverbundbauteile hinsichtlich ihrer Funktionalität. Dabei ist nicht selten vorgesehen, dass das Faserverbundbauteil Lasteinleitungspunkte aufweist, an denen das Faserverbundbauteil in eine übergeordnete Struktur integriert und dann über die Lasteinleitungspunkte entsprechende Kräfte aufnehmen soll. Solche Lasteinleitungspunkte können bspw. Bohrungen bzw. Öffnungen sein, durch die Schraub-, Bolzen- und/oder Nietverbindungen mit anderen Bauteilen oder Bauelementen hergestellt werden können. Denkbar ist aber auch, dass andere Befestigungsmittel, wie bspw. Bolzen, in die Struktur des Faserverbundbauteils integriert werden, sodass an diese Befestigungsmittel dann andere Bauelemente oder Bauteile angeschlossen werden können.With the increasing use and distribution of fiber composite component and the complexity of these fiber composite components increases in terms of their functionality. It is not uncommon for the fiber composite component to have load introduction points at which the fiber composite component is to be integrated into a superordinate structure and then to absorb corresponding forces via the load introduction points. Such load introduction points may be, for example, bores or openings through which screw, bolt and / or rivet connections with other components or components can be produced. It is also conceivable that other fastening means, such as bolts, are integrated into the structure of the fiber composite component, so that then other components or components can be connected to these fasteners.

Ein Problem hierbei besteht darin, dass derartige Lasteinleitungspunkte gegenüber dem restlichen Bauteil in ihrem jeweiligen Randbereich des jeweiligen Befestigungsmittels große Kräfte aufnehmen müssen, sodass es nicht selten in den Randbereichen der Befestigungsmittel zum Materialversagen kommt. In der Praxis wird dies dadurch umgangen, indem bspw. in den Randbereichen der Lasteinleitungspunkte Materialaufdickungen eingearbeitet werden, um dort die auftretenden Lasten besser aufnehmen zu können. Leider führt dies in der Regel zu einer veränderten Bauteilgeometrie, was nicht für jede Bauteilart geeignet ist.One problem here is that such load introduction points must absorb large forces in their respective edge region of the respective fastening means relative to the remaining component, so that it often happens in the edge regions of the fastening means for material failure. In practice, this is circumvented by, for example, be incorporated in the edge regions of the load application points material thickening to better absorb the loads occurring there can. Unfortunately, this usually leads to a changed component geometry, which is not suitable for every type of component.

Ein weiteres Problem beim Einbringen von Öffnungen in Faserverbundbauteil besteht darin, dass diese in der Regel im Nachgang nach der Herstellung des Faserverbundbauteils durch Herstellung einer Bohrung erzeugt werden, was in der Regel mit einer Unterbrechung der lasttragenden Fasern im Bereich der Öffnung einhergeht. Auch dies führt letztlich zu einer verringerten Tragfähigkeit im Bereich der Lasteinleitungspunkte und kann sich somit in der Praxis als negativ erweisen.Another problem with the introduction of openings in fiber composite component is that they are usually produced in the wake of the production of the fiber composite component by producing a bore, which is usually accompanied by an interruption of the load-bearing fibers in the region of the opening. This also ultimately leads to a reduced load capacity in the area of the load application points and can thus prove to be negative in practice.

Aus der DE 10 2012 014 738 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff bekannt, bei dem ein Einlegeteil bereitgestellt wird, das in eine Form eingelegt und in ein Matrixwerkstoff eingebettet wird. Das Einlegeteil wird dabei als geschlossene Kapsel bereitgestellt.From the DE 10 2012 014 738 A1 For example, there is known a method for producing a fiber reinforced plastic component, in which an insert is provided, which is placed in a mold and embedded in a matrix material. The insert is provided as a closed capsule.

Aus der DE 198 34 772 A1 wird ein Faser-Kunststoff-Verbundbauteil mit einem Insert vorgeschlagen, welches in das herzustellende Bauteil integriert wird.From the DE 198 34 772 A1 a fiber-plastic composite component is proposed with an insert, which is integrated into the component to be produced.

Aus der AT 347 718 B ist schließlich eine platten- oder blockförmige Stecktafel aus Kunststoff bekannt, in die eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen integriert ist.From the AT 347 718 B Finally, a plate-shaped or block-shaped plastic plug-in board is known, in which a plurality of electrical lines is integrated.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Faserverbundbauteil und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines solchen Faserverbundbauteils anzugeben, bei dem die Gefahr des Versagens der Lasteinleitungspunkte in dem hergestellten Faserverbundbauteil reduziert oder minimiert werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide an improved fiber composite component and an improved method for producing such a fiber composite component, in which the risk of failure of the load application points in the manufactured fiber composite component can be reduced or minimized.

Die Aufgabe wird mit dem Faserverbundbauteil gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst.The object is achieved with the fiber composite component according to claim 1 according to the invention.

Gemäß Anspruch 1 wird ein gattungsgemäßes Faserverbundbauteil beansprucht, das aus einem Matrixmaterial und einem darin eingebetteten Fasermaterial hergestellt ist. Ein solches Fasermaterial kann bspw. Kohlenstofffasermaterial oder Glasfasermaterial sein und in Form von Faserhalbzeugen bei der Herstellung verwendet werden. Als Matrixmaterial eignen sich bspw. duroplastische oder thermoplastische Matrixkunststoffe. Das gattungsgemäße Faserverbundbauteil ist dabei aus den beiden Hauptbestandteilen Fasermaterial und Matrixmaterial hergestellt und kann darüber hinaus weitere Elemente und Bestandteile enthalten, wie bspw. Aktoren und Sensoren sowie Befestigungselemente zum Befestigen des Faserverbundbauteils an anderen Bauteilen oder Bauelementen.According to claim 1 a generic fiber composite component is claimed, which is made of a matrix material and a fiber material embedded therein. Such a fiber material can be, for example, carbon fiber material or glass fiber material and used in the form of semi-finished fiber products in the production. When Matrix material are, for example, thermosetting or thermoplastic matrix plastics. The generic fiber composite component is made of the two main components fiber material and matrix material and may also contain other elements and components, such as. Actuators and sensors and fasteners for attaching the fiber composite component to other components or components.

Das Faserverbundbauteil kann dabei dergestalt hergestellt worden sein, dass ein trockenes Fasermaterial in ein Formwerkzeug eingebracht, anschließend das Matrixmaterial in das trockene Fasermaterial, das in das Formwerkzeug eingebracht wurde, injiziert wird und anschließend das injizierte Matrixmaterial dann durch Temperaturbeaufschlagung und gegebenenfalls Druckbeaufschlagung ausgehärtet wird.The fiber composite component can be produced in such a way that a dry fiber material is introduced into a mold, then the matrix material is injected into the dry fiber material which has been introduced into the mold and then the injected matrix material is then cured by applying temperature and optionally applying pressure.

Das Faserverbundbauteil gemäß Anspruch 1 weist darüber hinaus eine Mehrzahl von Befestigungselementen auf, die jeweils beabstandet voneinander in dem Faserverbundbauteil vorgesehen und zum Befestigen des Faserverbundbauteils an anderen Bauteilen oder Bauelementen ausgebildet sind. Die Befestigungselemente können dabei bspw. Hülsen oder Buchsen zur Herstellung einer Schraub-, Bolzen- und/oder Nietverbindung sein. Die Befestigungselemente des Faserverbundbauteils können aber auch Bolzen mit und ohne Schraubgewinde sein, die vorzugsweise integraler Bestandteil des Faserverbundbauteils sind.The fiber composite component according to claim 1 furthermore has a plurality of fastening elements which are each provided spaced apart from one another in the fiber composite component and designed for fastening the fiber composite component to other components or components. The fastening elements can be, for example, sleeves or bushes for producing a screw, bolt and / or rivet connection. However, the fastening elements of the fiber composite component can also be bolts with and without screw thread, which are preferably an integral part of the fiber composite component.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Befestigungselemente, die vorzugsweise integraler Bestandteil des Faserverbundbauteils sind, über längliche Verbindungsbrücken miteinander verbunden sind, die an den Befestigungselementen angeordnet sind. Die Verbindungsbrücken sind dabei ebenfalls integraler Bestandteil des Faserverbundbauteils, sodass das Faserverbundbauteil zusammen mit den Verbindungsbrücken und gegebenenfalls den Befestigungselementen eine integrale Einheit bilden.According to the invention, it is now provided that the fastening elements, which are preferably an integral part of the fiber composite component, are connected to one another via elongated connecting bridges, which are arranged on the fastening elements. The connecting bridges are also an integral part of the fiber composite component, so that the fiber composite component together with the connecting bridges and optionally the fastening elements form an integral unit.

Erfindungsgemäß ist demzufolge vorgesehen, dass die in dem Faserverbundbauteil beabstandet vorgesehenen Befestigungselemente, wie bspw. Hülsen, Buchsen oder Bolzen, über längliche Verbindungsbrücken in dem Faserverbundbauteil miteinander verbunden sind, sodass an den Befestigungselementen eingeleitete Kräfte nicht nur in den Randbereich der jeweiligen Befestigungselemente auf das Faserverbundbauteil übertragen werden, sondern hauptsächlich entlang der Verbindungsbrücken, wodurch die eingeleitete Kraft verteilt in das Faserverbundbauteil eingeleitet wird.According to the invention, it is accordingly provided that the fastening elements, such as sleeves, bushes or bolts, which are spaced apart in the fiber composite component, are connected to one another via elongate connecting bridges in the fiber composite component, so that forces introduced at the fastening elements not only into the edge region of the respective fastening elements on the fiber composite component but mainly along the connecting bridges, whereby the introduced force is distributed in the fiber composite component is introduced.

Die Befestigungselemente sind dabei mittels der Verbindungsbrücken vorzugsweise so miteinander verbunden, dass jedes Befestigungselement mit jedem anderen Befestigungselement über eine Verbindungsbrücke verbunden ist. Dabei sind mindestens zwei Befestigungselemente vorgesehen. Bei mehr als zwei Befestigungselementen ist es auch denkbar, dass die Befestigungselemente mittels der länglichen Verbindungsbrücken so miteinander verbunden sind, dass eine Art Ring gebildet wird, vorzugsweise unterteilt in gleichmäßige geometrische Strukturen.The fastening elements are preferably connected to each other by means of the connecting bridges, that each fastening element is connected to each other fastening element via a connecting bridge. At least two fastening elements are provided. With more than two fastening elements, it is also conceivable that the fastening elements are connected to each other by means of the elongated connecting bridges so that a kind of ring is formed, preferably divided into uniform geometric structures.

Bevorzugter Weise sind die Befestigungselemente über die Verbindungsbrücken so miteinander verbunden, dass ausgehend von einem beliebigen Befestigungselement jedes andere Befestigungselement über eine oder mehrere Verbindungsbrücken erreicht werden kann.Preferably, the fastening elements are connected to one another via the connecting bridges such that, starting from any desired fastening element, each other fastening element can be reached via one or more connecting bridges.

Integral im Sinne der vorliegenden Erfindung meint hierbei, dass die Verbindungsbrücken und gegebenenfalls auch die Befestigungselemente fügestellenfrei mit dem Faserverbundbauteil verbunden sind und insbesondere zusammen beim Aushärten des Matrixmaterials hergestellt werden. So befinden sich die Verbindungsbrücken vor dem Aushärten des Matrixmaterials bereits in dem Bauteil, wobei die Verbindungsbrücken während des Aushärtens des Matrixmaterials in dem Faserverbundbauteil verbleiben. Die Verbindungsbrücken werden nicht nachträglich in das fertige Faserverbundbauteil (ausgehärtetes Matrixmaterial) eingebaut.Integral in the sense of the present invention means here that the connection bridges and optionally also the fastening elements are jointlessly connected to the fiber composite component and in particular are produced together when the matrix material is cured. Thus, the connecting bridges are already in the component before the curing of the matrix material, wherein the connecting bridges remain in the fiber composite component during the hardening of the matrix material. The connection bridges are not subsequently installed in the finished fiber composite component (hardened matrix material).

Vorzugsweise weisen die Befestigungselemente eine umlaufende Außenfläche auf, mit der das Faserverbundbauteil zumindest teilweise kontaktiert wird. Das Befestigungselement ist dabei in der Regel in einer Öffnung in dem Faserverbundbauteil eingebracht und kontaktiert somit mit dieser umlaufenden Außenfläche die Innenseite der Öffnung des Faserverbundbauteils. An dieser Außenfläche der Befestigungselemente ist dabei wenigstens eine längliche Verbindungsbrücke angeordnet, die insbesondere stoffschlüssig oder formschlüssig an dem Befestigungselement angebracht ist.Preferably, the fastening elements have a circumferential outer surface, with which the fiber composite component is at least partially contacted. The fastening element is usually introduced into an opening in the fiber composite component and thus contacted with this circumferential outer surface, the inside of the opening of the fiber composite component. In this case, at least one elongate connecting bridge is arranged on this outer surface of the fastening elements, which is attached in particular to the fastening element in a materially bonded or form-fitting manner.

In einer bevorzugten Ausführungsform hierzu weist zumindest ein Teil der Verbindungsbrücken an wenigstens einem Ende ein Verbindungselement auf, das an der Außenfläche des jeweiligen Befestigungselementes formschlüssig angeordnet ist und die Außenfläche des jeweiligen Befestigungselementes zumindest teilweise umschließt. Ein solches Verbindungselement kann dabei bspw. ein offener oder geschlossener Ring sein, der über das Befestigungselement gezogen wurde und somit teilweise die Außenfläche des Befestigungselementes umschließt. Dies ist bei der Herstellung des Faserverbundbauteils besonders vorteilhaft, da so die einzelnen Verbindungsbrücken nach dem Einsetzen der Befestigungselemente in das Bauteil eingebracht werden können. Hierfür werden die ringförmigen Verbindungselemente über die eingesetzten Befestigungselemente geschoben und somit mit dem jeweiligen Befestigungselement formschlüssig verbunden.In a preferred embodiment, at least a part of the connecting bridges at at least one end has a connecting element which is arranged in a form-fitting manner on the outer surface of the respective fastening element and at least partially surrounds the outer surface of the respective fastening element. Such a connection element may, for example, be an open or closed ring which has been pulled over the fastening element and thus partially encloses the outer surface of the fastening element. This is particularly advantageous in the production of the fiber composite component, since so the individual Connecting bridges can be introduced after insertion of the fasteners in the component. For this purpose, the annular connecting elements are pushed over the fastening elements used and thus positively connected to the respective fastening element.

Weist die Verbindungsbrücke wenigstens zwei Enden auf, so ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungselemente, vorzugsweise die ringförmigen Verbindungselemente, an jeweils beiden Enden einer solchen Verbindungsbrücke vorgesehen sind.If the connecting bridge has at least two ends, then it is advantageous if the connecting elements, preferably the annular connecting elements, are provided on both ends of such a connecting bridge.

Die Verbindungsbrücken können dabei an einer ersten Seite des Faserverbundbauteils, oder an einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Faserverbundbauteils angeordnet werden, sodass sie zumindest einen Teil der Oberfläche des Faserverbundbauteils bilden oder zumindest so in das Faserverbundbauteil integral integriert sind, dass zumindest keine weiteren Fasermaterialien mehr auf eine Schicht mit Verbindungsbrücken angeordnet wird. Es ist auch denkbar, dass die Verbindungsbrücken zwischen zwei Lagen Fasermaterial angeordnet werden, sodass sie innerhalb des Fasermaterials im Inneren des Faserverbundbauteils angeordnet sind.The connecting bridges can be arranged on a first side of the fiber composite component, or on an opposite second side of the fiber composite component, so that they form at least part of the surface of the fiber composite component or at least integrally integrated into the fiber composite component, that at least no further fiber materials on one Layer is arranged with connecting bridges. It is also conceivable that the connecting bridges between two layers of fiber material are arranged so that they are arranged inside the fiber material in the interior of the fiber composite component.

Die Befestigungselemente können vorzugsweise Hülsen oder Buchsen sein, die jeweils einen Innendurchgang zum Bilden einer Öffnung in dem Faserverbundbauteil aufweise, wobei die umlaufende Außenfläche der Hülsen mit dem Faserverbundbauteil zumindest teilweise kontaktiert sind und an der dann wenigstens eine Verbindungsbrücke formschlüssig oder kraftschlüssig angeordnet ist. Eine solche Hülse oder Buchse dient bspw. zum Hindurchführen eines Befestigungsmittels, wie bspw. Schrauben, Bolzen oder Nieten. Die Hülsen bzw. Buchsen können weiterhin auch ein Innengewinde aufweisen, so dass durch Einschrauben einer Schraube eine Kontaktierung zur umgebenden Struktur hergestellt werden kann.The fastening elements may preferably be sleeves or bushings, each having an inner passage for forming an opening in the fiber composite component, wherein the peripheral outer surface of the sleeves are at least partially contacted with the fiber composite component and then at least one connecting bridge is arranged positively or non-positively. Such a sleeve or bushing is used, for example, for passing a fastener, such as screws, bolts or rivets. The sleeves or sockets can furthermore also have an internal thread, so that a contact with the surrounding structure can be produced by screwing in a screw.

Denkbar ist aber auch, dass das Befestigungselement ein Bolzen (Schraube, Bolzen, Niet) ist, der von einer Oberfläche des Faserverbundbauteils absteht und in eine Öffnung des Faserverbundbauteils eingefasst ist, wobei auch der Bolzen eine umlaufende Außenfläche hat, an der wenigstens eine Verbindungsbrücke angeordnet ist.It is also conceivable that the fastener is a bolt (screw, bolt, rivet) which projects from a surface of the fiber composite component and is enclosed in an opening of the fiber composite component, wherein the bolt has a circumferential outer surface, arranged on the at least one connecting bridge is.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Verfahren gemäß Anspruch 9 erfindungsgemäß gelöst.Incidentally, the object is also achieved according to the invention with the method according to claim 9.

Gemäß Anspruch 9 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aus einem Matrixmaterial und einem darin eingebetteten Fasermaterial beansprucht, wobei das Matrixmaterial insbesondere durch Temperaturbeaufschlagung ausgehärtet wird. Hierfür wird das Fasermaterial in ein bereitgestelltes Formwerkzeug eingebracht, wobei das Formwerkzeug eine formgebende Werkzeugoberfläche hat, die der späteren Bauteilgeometrie entspricht. Das in das Formwerkzeug eingebrachte Fasermaterial kann dabei trockenes Fasermaterial oder vorimprägniertes Fasermaterial sein, wobei bei einem trockenen Fasermaterial nach dem Einbringen des Fasermaterials in das Formwerkzeug das Matrixharz injiziert bzw. infundiert wird. Anschließend wird diese so hergestellte Preform durch insbesondere Temperaturbeaufschlagung ausgehärtet. Das Fasermaterial kann dabei im Formwerkzeug verbleiben oder bei einer entsprechenden Konsolidierung auch aus dem Formwerkzeug entfernt und in einem entsprechenden Ofen ausgehärtet werden. Bei dem Formwerkzeug kann es sich um ein offenes oder ein geschlossenes Formwerkzeug mit mindestens zwei Formwerkzeughälften handeln.According to claim 9 a method for producing a fiber composite component of a matrix material and a fiber material embedded therein is claimed, wherein the matrix material is cured in particular by applying temperature. For this purpose, the fiber material is introduced into a provided molding tool, wherein the molding tool has a shaping tool surface that corresponds to the later component geometry. The fiber material introduced into the molding tool can be dry fiber material or preimpregnated fiber material, wherein the matrix resin is injected or infused in a dry fiber material after introduction of the fiber material into the molding tool. Subsequently, this preform thus prepared is cured by particular temperature application. The fiber material can remain in the mold or be removed from the mold with a corresponding consolidation and cured in a corresponding oven. The molding tool can be an open or a closed molding tool having at least two mold halves.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass ein Formwerkzeug bereitgestellt wird, das eine Mehrzahl von Befestigungselementaufnahmen zur Aufnahme von Befestigungselementen aufweist, die jeweils beabstandet voneinander in dem Faserverbundbauteil und zum Befestigen des herzustellenden Faserverbundbauteils an anderen Bauteilen oder Bauelementen vorgesehen sind. Die Befestigungselementaufnahmen sind demzufolge in der formgebenden Werkzeugoberfläche des Formwerkzeugs ebenfalls beabstandet voneinander angeordnet, sodass die Befestigungselemente in die Befestigungselementaufnahmen an den vorgegebenen Positionen in dem herzustellenden Faserverbundbauteil eingesetzt werden können.According to the invention, provision is now made for a molding tool to be provided which has a plurality of fastening element receptacles for receiving fastening elements, which are each provided spaced apart from one another in the fiber composite component and for fastening the fiber composite component to other components or components. The fastener mounts are therefore also spaced from each other in the forming tool surface of the mold, so that the fasteners can be used in the fastener receptacles at the predetermined positions in the fiber composite component to be produced.

Die Befestigungselemente werden erfindungsgemäß vor oder während des Einbringens des Fasermaterials in das Formwerkzeug in die jeweiligen Befestigungselementaufnahmen des Formwerkzeugs eingesetzt und verbleiben in der Regel dort bis zur Aushärtung des Matrixmaterials, um so integral in das Faserverbundbauteil eingearbeitet zu werden.The fasteners are used according to the invention before or during the introduction of the fiber material in the mold into the respective fastener receptacles of the mold and usually remain there until the curing of the matrix material, so as to be incorporated integrally into the fiber composite component.

Werden die Befestigungselemente vor dem Einbringen des Fasermaterials in die Befestigungselementaufnahmen des Formwerkzeugs eingesetzt, so wird das Fasermaterial anschließend um die Befestigungselemente herum drapiert und in das Formwerkzeug eingebracht, vorzugsweise derart, dass das Fasermaterial dabei nicht oder nur unwesentlich zerstört bzw. beschädigt wird. Hierfür ist es bspw. denkbar, dass auf jedes in das Formwerkzeug eingesetztes Befestigungselement ein Drapierkopf aufgesetzt wird, der eine konische, spitze oder runde Form aufweist, sodass das Fasermaterial ohne Beschädigung der Fasern in das Formwerkzeug eingebracht und um die in die Befestigungselementaufnahmen eingesetzten Befestigungselemente herum drapiert werden kann.If the fastening elements are inserted into the fastening element receptacles of the molding tool before the fiber material is introduced, the fiber material is subsequently draped around the fastening elements and introduced into the molding tool, preferably in such a way that the fiber material is not or only insignificantly destroyed or damaged. For this purpose, it is, for example, conceivable that a draping head is placed on each inserted into the mold fastener, which has a conical, pointed or round shape, so that the fiber material introduced without damaging the fibers in the mold and around the fasteners used in the fastener element mounts around can be draped.

Denkbar ist aber auch, dass zunächst einige Lagen Fasermaterial in das Formwerkzeug eingebracht werden und anschließend dann die Befestigungselemente in die Befestigungselementaufnahmen des Formwerkzeugs eingesetzt werden, wodurch bspw. erreicht werden kann, dass das Befestigungselement nicht durch die gesamte Dicke des herzustellenden Faserverbundbauteils hindurchgeht, sondern nur zu einem gewissen Teil. It is also conceivable, however, that first some layers of fiber material are introduced into the mold and then then the fasteners are inserted into the fastener receptacles of the mold, whereby, for example, can be achieved that the fastener does not pass through the entire thickness of the fiber composite component to be produced, but only to a certain extent.

Die Befestigungselemente werden mittels länglicher Verbindungsbrücken vor, während oder nach dem Einsetzen der Befestigungselemente miteinander verbunden, indem die Verbindungsbrücken an den jeweiligen Befestigungselementen angeordnet werden. Das Anordnen der Verbindungsbrücken an den Befestigungselementen kann dabei form- oder stoffschlüssig erfolgen und ist insbesondere dergestalt, dass eine auf ein Befestigungselement wirkende Kraft über die Verbindungsbrücken an die jeweils anderen Befestigungselemente übertragen wird.The fasteners are connected by means of elongated connecting bridges before, during or after insertion of the fasteners to each other by the connecting bridges are arranged on the respective fasteners. The arrangement of the connecting bridges to the fastening elements can be carried out positively or materially and is in particular such that a force acting on a fastener force is transmitted via the connecting bridges to the respective other fasteners.

In einer hierin enthaltenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Befestigungselemente mit Hilfe der Verbindungsbrücken vor dem Einsetzen miteinander verbunden, was bspw. dadurch geschehen kann, dass die Verbindungsbrücken an den jeweiligen Befestigungselementen stoffschlüssig und somit in der Regel nicht lösbar (fest) angeordnet werden. Anschließend wird das gesamte Netz aufweisend die Befestigungselemente und die verbindenden Verbindungsbrücken in die Befestigungselementaufnahme des Formwerkzeugs eingesetzt, um so sicherzustellen, dass Befestigungselemente und Verbindungsbrücken integraler Bestandteil des Faserverbundbauteils werden. Denkbar ist aber auch eine formschlüssige Anordnung oder ggf. beides.In an embodiment of the method according to the invention contained herein, the fastening elements are connected to one another by means of the connecting bridges prior to insertion, which can be done, for example, by integrally connecting the connecting bridges to the respective fastening elements and thus not detachable (fixed) as a rule. Subsequently, the entire network comprising the fastening elements and the connecting connecting bridges is inserted into the fastening element receptacle of the molding tool, so as to ensure that fastening elements and connecting bridges become an integral part of the fiber composite component. It is also conceivable, however, a positive arrangement or possibly both.

Denkbar ist es aber auch, dass vor oder während des Einbringens des Fasermaterials in das Formwerkzeug die Befestigungselemente in die Befestigungselementaufnahmen eingesetzt werden, ohne dass die Verbindungsbrücken an den Befestigungselementen angeordnet sind, wobei anschließend, d.h. während oder nach dem Einsetzen der Befestigungselemente in die Befestigungselementaufnahme des Formwerkzeugs dann die Verbindungsbrücken an den eingesetzten Befestigungselementen angeordnet werden. Dies kann bspw. dadurch geschehen, dass die Verbindungsbrücken an ihren jeweiligen Enden Tragringe aufweisen, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Befestigungselemente entspricht, sodass diese Tragringe über die Befestigungselemente drüber geschoben werden können und eine formschlüssige Anordnung bewirken. Somit werden die Verbindungsbrücken nach dem Einsetzen der Befestigungselemente ebenfalls in das Formwerkzeug eingebracht und verbinden die einzelnen eingesetzten Befestigungselemente miteinander.However, it is also conceivable for the fastening elements to be inserted into the fastening element receptacles before or during the introduction of the fiber material into the molding tool, without the connecting bridges being arranged on the fastening elements, wherein subsequently, i. During or after the insertion of the fasteners in the fastener receiving the mold then the connecting bridges are arranged on the fasteners used. This can happen, for example, in that the connecting bridges have at their respective ends support rings whose inner diameter corresponds to the outer diameter of the fastening elements, so that these support rings can be pushed over the fastening elements and cause a form-fitting arrangement. Thus, the connecting bridges are also introduced into the mold after insertion of the fasteners and connect the individual fasteners used together.

Es sind somit zwei unterschiedliche Verfahren denkbar. Bei der ersten Methode wird das gesamte Netz aus Befestigungselementen und daran angeordneten Verbindungsbrücken eingelegt, während bei der zweiten Methode zunächst die einzelnen Befestigungselemente eingesetzt und anschließend die Verbindungsbrücken eingelegt werden. Hierdurch kann eine hohe Maßhaltigkeit der Abstände der Befestigungselemente untereinander erreicht werden.There are thus two different methods conceivable. In the first method, the entire network of fasteners and connecting bridges arranged thereon is inserted, while in the second method, first the individual fasteners are inserted and then the connection bridges are inserted. In this way, a high dimensional accuracy of the distances between the fastening elements can be achieved with each other.

Je nach Ausführungsform wird dann entweder der Drapiervorgang, bei dem das Fasermaterial in das Formwerkzeug eingebracht wird, beendet, sodass die Verbindungsbrücken an einer oberen Außenschicht als letzte Schicht verbleiben. Denkbar ist aber auch, dass der Drapiervorgang fortgesetzt wird, sodass weiteres Fasermaterial auf die bereits eingebrachten Verbindungsbrücken aufgelegt wird. Hierbei ist es wiederum vorteilhaft, wenn die Befestigungselemente mit dem sogenannten Drapierkopf abgedeckt werden, um so den Drapiervorgang beim Einbringen des Fasermaterials um die Befestigungselemente herum zu vereinfachen.Depending on the embodiment, either the draping process in which the fiber material is introduced into the mold is then terminated so that the connecting bridges remain on an upper outer layer as the last layer. It is also conceivable, however, that the draping process is continued, so that additional fiber material is placed on the already introduced connection bridges. In this case, it is again advantageous if the fastening elements are covered with the so-called draping head so as to simplify the draping process during the introduction of the fiber material around the fastening elements.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die Möglichkeit geschaffen, entweder die Befestigungselemente und die Verbindungsbrücken als ganze Einheit zusammen in das Formwerkzeug einzubringen oder einzeln, indem zunächst die Befestigungselemente und anschließend (oder währenddessen) die Verbindungselemente eingebracht werden. Dabei können Befestigungselemente und Verbindungsbrücken vor dem Einbringen des Fasermaterials eingesetzt werden, wodurch die Verbindungsbrücken als letzte Schicht einer unteren, äußeren Schicht des Faserverbundbauteils verbleiben. Denkbar ist aber auch, dass die Verbindungsbrücken am Ende des Drapiervorgangs in das Formwerkzeug eingebracht werden, wodurch die Verbindungsbrücken als eine obere, äußere Schicht in dem Faserverbundbauteil verbleiben. Schließlich ist es aber auch denkbar, dass die Verbindungsbrücken während des Drapiervorgangs eingebracht werden, wodurch die Verbindungsbrücken zwischen zwei Lagen Fasermaterial eingebettet werden.In accordance with the method according to the invention, it is therefore possible to introduce either the fastening elements and the connecting bridges as a whole unit together into the molding tool or individually, by first introducing the fastening elements and then (or during) the connecting elements. In this case, fasteners and connecting bridges can be used prior to introducing the fiber material, whereby the connecting bridges remain as the last layer of a lower, outer layer of the fiber composite component. It is also conceivable that the connecting bridges are introduced into the mold at the end of the draping process, whereby the connecting bridges remain as an upper, outer layer in the fiber composite component. Finally, it is also conceivable that the connection bridges are introduced during the draping process, whereby the connection bridges between two layers of fiber material are embedded.

Nachdem der Drapiervorgang beendet und sämtliche Befestigungselemente sowie Verbindungsbrücken in das Formwerkzeug eingesetzt wurden, wird ein in das Fasermaterial injiziertes bzw. infundiertes Matrixmaterial durch Temperierung ausgehärtet. Das Matrixmaterial kann dabei in einem Injizier- bzw. Infusionsprozess in das Fasermaterial infundiert werden.After the draping has ended and all fasteners and connecting bridges have been inserted into the mold, a matrix material injected or infused into the fiber material is cured by tempering. The matrix material can be infused into the fiber material in an injection or infusion process.

Als Material für die Verbindungsbrücken kommen bspw. Materialarten in Betracht, die gegenüber dem Faserverbundbauteil verschieden sind, dennoch aber den Temperaturen beim Aushärten des Matrixmaterials widerstehen können. Hier eignen sich bspw. isotrope Werkstoffe, wie bspw. Metall oder hochtemperaturbeständige Kunststoffmaterialien. Denkbar ist aber auch, dass je nach Belastungserfordernis die Verbindungsbrücken ebenfalls aus einem Fasermaterial, bspw. langfaserigen Kohlenstoff oder Glasfasern bestehen, wodurch eine homogene Materialart über das gesamte Faserverbundbauteil hinweg verwendet wird.As material for the connecting bridges come, for example. Material types into consideration, the are different from the fiber composite component, yet can withstand the curing temperatures of the matrix material. Here are, for example, isotropic materials, such as. Metal or high temperature resistant plastic materials. However, it is also conceivable that, depending on the load requirement, the connecting bridges likewise consist of a fiber material, for example long-fiber carbon or glass fibers, as a result of which a homogeneous type of material is used over the entire fiber composite component.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 schematische Darstellung eines Faserverbundbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Faserverbundbauteil;
  • 3 schematische Darstellung der Herstellung eines derartigen Faserverbundbauteils;
  • 4 Ausführungsbeispiele der Erfindung.
The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the attached figures. Show it:
  • 1 schematic representation of a fiber composite component according to the present invention;
  • 2 Sectional view through the fiber composite component according to the invention;
  • 3 schematic representation of the production of such a fiber composite component;
  • 4 Embodiments of the invention.

1 zeigt schematisch ein Faserverbundbauteil 10, das aus einem Matrixmaterial 11 und einem darin eingebetteten Fasermaterial 12 hergestellt wurde. Bei dem schematisch dargestellten Faserverbundbauteil 10 gemäß der 1 handelt es sich um ein flächiges Faserverbundbauteil, das eine obere Oberfläche 13 und eine untere Oberfläche 14 aufweist. 1 schematically shows a fiber composite component 10 made of a matrix material 11 and a fiber material embedded therein 12 was produced. In the fiber composite component shown schematically 10 according to the 1 it is a flat fiber composite component, which has an upper surface 13 and a lower surface 14 having.

Das schematisch dargestellte Faserverbundbauteil 10 gemäß 1 weist insgesamt vier Lasteinleitungspunkte auf, über die Lasten in das Faserverbundbauteil 10 eingebracht werden können. Hierfür weist das Faserverbundbauteil an jedem Lasteinleitungspunkt eine Öffnung 15 auf, in der eine Hülse bzw. Buchse 16 angeordnet ist. Die in der Öffnung 15 des Faserverbundbauteils 10 vorgesehene Buchse 16 weist dabei einen Innendurchgang auf, der bspw. mit einem Bolzen, einer Schraube oder einem Niet derart korrespondiert, dass der Bolzen, die Schraube oder der Niet in die Buchse 16 eingeführt werden kann und formschlüssig anliegt.The schematically illustrated fiber composite component 10 according to 1 has a total of four load application points on the loads in the fiber composite component 10 can be introduced. For this purpose, the fiber composite component at each load application point an opening 15 on, in which a sleeve or socket 16 is arranged. The one in the opening 15 of the fiber composite component 10 provided socket 16 in this case has an inner passage, which, for example. With a bolt, a screw or a rivet corresponds such that the bolt, the screw or the rivet in the socket 16 can be inserted and positively applied.

Bei der Buchse 16 handelt es sich demgemäß um ein Befestigungselement gemäß der vorliegenden Erfindung, da mit Hilfe der Buchse bzw. Hülse 16 an dem Faserverbundbauteil 10 andere Bauteile oder Bauelemente befestigt werden können bzw. das Faserverbundbauteil 10 mit Hilfe der Buchse bzw. Hülse 16 an anderen Bauteilen oder Bauelementen angeordnet werden kann.At the socket 16 Accordingly, it is a fastener according to the present invention, as with the help of the sleeve or sleeve 16 on the fiber composite component 10 Other components or components can be attached or the fiber composite component 10 with the help of the bush or sleeve 16 can be arranged on other components or components.

Die Buchse 16 weist eine umlaufende Außenfläche 17 auf, mit der die Buchse 16 das Fasermaterial bzw. das Faserverbundbauteil 10 im Bereich der Öffnung 15 zumindest teilweise kontaktiert.The socket 16 has a circumferential outer surface 17 on, with the socket 16 the fiber material or the fiber composite component 10 in the area of the opening 15 at least partially contacted.

Im Ausführungsbeispiel der 1 weist das schematisch dargestellte Faserverbundbauteil 10 insgesamt vier solcher Lasteinleitungspunkte auf, in denen jeweils eine Buchse 16 vorgesehen ist. Insoweit kann das Faserverbundbauteil mit Hilfe dieser vier Buchsen 16 an anderen Bauteilen oder Bauelementen angeordnet werden. Die einzelnen Buchsen 16 sind dabei mit Hilfe von Verbindungsbrücken 18 miteinander verbunden, sodass eine auf eine Buchse 16 wirkende Kraft in dem gesamten Faserverbundbauteil über die jeweils anderen, mit dieser einen Buchse verbundenen Buchsen, verteilt eingeleitet wird. Die Verbindungsbrücken 18 sind dabei an der umlaufenden Außenfläche 17 der jeweiligen Buchse 16 formschlüssig oder stoffschlüssig angeordnet, sodass die Kraft entsprechend über die Verbindungsbrücken abgetragen werden kann.In the embodiment of 1 has the fiber composite component shown schematically 10 a total of four such load application points, in each of which a jack 16 is provided. In that regard, the fiber composite component with the help of these four sockets 16 be arranged on other components or components. The individual sockets 16 are doing this with the help of connecting bridges 18 connected together, so one on a jack 16 acting force in the entire fiber composite component via the other, with this one jack sockets connected distributed. The connecting bridges 18 are on the surrounding outer surface 17 the respective socket 16 arranged positively or cohesively, so that the force can be removed accordingly via the connecting bridges.

Im Ausführungsbeispiel der 1 sind die Verbindungsbrücken oberhalb der letzten Fasermateriallage der oberen Oberfläche 13 angeordnet, sodass die Verbindungsbrücken 18 zumindest teilweise die obere Oberfläche 13 des Faserverbundbauteils bilden. Die Verbindungsbrücken wurden dabei in das Faserverbundbauteil 10 nach Drapieren aller Faserlagen des Fasermaterials 12 eingebracht und dann zusammen mit dem Matrixmaterial 11 ausgehärtet, sodass die Verbindungsbrücken 18 einen integralen Bestandteil des Faserverbundbauteils 10 bilden können.In the embodiment of 1 are the connecting bridges above the last fiber material layer of the upper surface 13 arranged so that the connection bridges 18 at least partially the upper surface 13 form the fiber composite component. The connection bridges were thereby in the fiber composite component 10 after draping all fiber layers of the fiber material 12 and then together with the matrix material 11 cured so that the connecting bridges 18 an integral part of the fiber composite component 10 can form.

2 zeigt schematisch einen Schnitt durch das Faserverbundbauteil 10 im Bereich einer Buchse 16 sowie eine perspektivische, schematische Darstellung einer Buchse 16 ohne umliegendes Fasermaterial bzw. Faserverbundbauteil. Im Ausführungsbeispiel der 2 ist dabei die Schnittdarstellung A-A gegenüber der 1 dahingehend verändert worden, dass die Verbindungsbrücken 18 nicht auf der oberen Oberfläche 13 aufliegen, sondern zwischen den Fasermateriallagen des Faserverbundbauteils 10 angeordnet sind. 2 schematically shows a section through the fiber composite component 10 in the area of a socket 16 and a perspective, schematic representation of a socket 16 without surrounding fiber material or fiber composite component. In the embodiment of 2 is the sectional view AA compared to the 1 been changed so that the connecting bridges 18 not on the upper surface 13 rest, but between the fiber material layers of the fiber composite component 10 are arranged.

Die Verbindungsbrücken 18 weisen hierfür an dem jeweiligen Ende 19, mit dem die Verbindungsbrücke 18 an der jeweiligen Buchse 16 angeordnet ist, einen Tragring 20 auf, dessen Innendurchgang dem Durchmesser der umlaufenden Außenfläche 17 entspricht. Dies stellt sicher, dass der Tragring 20 über die Buchse 16 geschoben werden kann und so zwei Buchen über ihre jeweiligen Tragringe 20 miteinander verbunden werden können.The connecting bridges 18 point for this at the respective end 19 with which the connecting bridge 18 at the respective socket 16 is arranged, a support ring 20 on, whose inner passage to the diameter of the circumferential outer surface 17 equivalent. This ensures that the support ring 20 over the socket 16 can be pushed and so two beech on their respective support rings 20 can be connected to each other.

Hierdurch wird es möglich, während der Herstellung des Faserverbundbauteils, insbesondere während des Drapierens des Fasermaterials in einem Formwerkzeug, wie später noch gezeigt wird, die Verbindungsbrücken 18 flexibel in das Bauteil 10 einzubringen und so eine optimale Lastverteilung zu ermöglichen. Insbesondere können verschiedene Längen der Verbindungsbrücken 18 vorgesehen sein, sodass nur eine entsprechende Verbindungsbrücke gemäß der vorgegebenen Länge zwischen zwei Buchsen 16 ausgewählt werden braucht.This makes it possible during the manufacture of the fiber composite component, in particular during the draping of the fiber material in a mold, as will be shown later, the connecting bridges 18 flexible in the component 10 bring in and allow optimal load distribution. In particular, different lengths of the connection bridges 18 be provided so that only a corresponding connection bridge according to the predetermined length between two sockets 16 needs to be selected.

3 zeigt schematisch die Abläufe bei der Herstellung eines solchen Faserverbundbauteils, wobei in der Darstellung der 3 die Verbindungsbrücken an der oberen Oberfläche 13 angeordnet sind und diese zumindest teilweise bilden. 3 shows schematically the processes in the production of such a fiber composite component, wherein in the illustration of 3 the connecting bridges on the upper surface 13 are arranged and form them at least partially.

Hierfür wird zunächst ein Formwerkzeug 100 bereitgestellt, das eine formgebende Werkzeugoberfläche 110 hat. Auf der formgebenden Werkzeugoberfläche 110 sind Befestigungselementaufnahmen 120 vorgesehen, die dazu dienen, die Befestigungselemente in Form von Buchsen 16 an die entsprechend vorgegebene Position aufzunehmen, sodass die Buchsen 16 an ihre vorbestimmte Position in das Formwerkzeug eingesetzt werden können. Hierfür weisen die Befestigungselementaufnahmen 120 eine umlaufende Außenfläche auf, die mit der Innenseite einer Buchse 16 derart korrespondiert, dass die Buchse 16 über die Befestigungselementaufnahme 120 geschoben und durch diese dann form- und kraftschlüssig gehalten wird. Nachdem eine Buchse 16 auf die Befestigungselementaufnahme 120 gesetzt wurde, wird ein Drapierkopf bzw. eine Drapierkappe 130 auf die jeweilige Buchse 16 gesetzt, um das Drapieren des Fasermaterials zu verbessern. Der Drapierkopf 130 weist in Richtung der Buchse 16 eine Ausstülpung auf, die mit der Innenseite der Buchse 16 korrespondiert, sodass der Drapierkopf 130 durch die Buchse 16 entsprechend gehalten wird. Der Drapierkopf weist dabei einen runden, konischen oder spitzen Kopf auf, der das Drüberstülpen des Fasermaterials über die Buchse 16 vereinfacht.For this purpose, first a mold 100 provided, which is a shaping tool surface 110 Has. On the forming tool surface 110 are fastener receptacles 120 provided, which serve the fasteners in the form of sockets 16 to record in the corresponding predetermined position so that the sockets 16 can be used at their predetermined position in the mold. For this purpose, the fastener element holders 120 a circumferential outer surface that matches the inside of a socket 16 so corresponds that the socket 16 over the fastener receiving 120 pushed and then held by these then positive and non-positive. After a jack 16 on the fastener receiving 120 is set, is a draping head or a Drapierkappe 130 to the respective socket 16 set to improve the draping of the fiber material. The drapery head 130 points towards the socket 16 a protuberance on the inside of the socket 16 corresponds, so the drapery head 130 through the socket 16 is held accordingly. The draping head has a round, conical or pointed head, which is the Drüberstülpen the fiber material on the socket 16 simplified.

Nachdem auf jede Befestigungselementaufnahme 120 eine Buchse 16 und ein Drapierkopf 130 aufgesetzt wurden, werden die Lagen Fasermaterial 12 in das Formwerkzeug eingebracht und entsprechend über die Drapierköpfe geschoben. Die Fasern des Fasermaterials 12 werden dabei im Bereich des Drapierkopfs 130 und der Buchse 16 auseinander geschoben und für die Buchse 16 verdrängt, sodass die Öffnung 15 durch diesen Prozessschritt gleich mitgebildet wird.After each fastener pickup 120 a socket 16 and a drapery head 130 were placed, the layers of fiber material 12 introduced into the mold and pushed over the draping heads accordingly. The fibers of the fiber material 12 will be in the area of the draping head 130 and the socket 16 pushed apart and for the socket 16 displaced, leaving the opening 15 is formed by this process step the same.

Nachdem sämtliche Fasermaterialien 12 in das Formwerkzeug 100 eingebracht wurde, werden anschließend die Verbindungsbrücken 18 mit ihren Tragringen 20 auf die Buchsen 16 gepresst bzw. geschoben, insbesondere derart, dass die Tragringe 20 über eine Presspassung an den jeweiligen Buchsen 16 angeordnet werden. Hierdurch werden die Buchsen 16 über die Verbindungsbrücken 18 miteinander verbunden und können die Lasten entsprechend verteilen.After all fiber materials 12 in the mold 100 was introduced, then the connecting bridges 18 with their carrying rings 20 on the jacks 16 pressed or pushed, in particular such that the support rings 20 via a press fit on the respective sockets 16 to be ordered. This will cause the jacks 16 over the connecting bridges 18 connected together and can distribute the loads accordingly.

Der Drapierkopf 130 weist einen maximalen Kopfumfang auf, der vorzugsweise dem Umfang der Buchse 16, auf die der Drapierkopf 130 aufgesetzt wurde, entspricht. Insbesondere Form und Geometrie sollten vorzugsweise identisch sein, sodass im Übergang zwischen Buchse 16 und Drapierkopf 130 keine abstehenden Kanten entstehen, die dazu führen, dass beim Drapieren des Fasermaterials über den Drapierkopf 130 hinweg Fasern an einer Kante hängenbleiben und das Fasermaterial gegebenenfalls beschädigt wird. Zumindest sollte der Drapierkopf einen maximalen Kopfumfang haben, der gleich oder größer ist als der Umfang der Buchse 16 im Kontaktbereich zwischen Buchse 16 und Drapierkopf 130.The drapery head 130 has a maximum head circumference, preferably the circumference of the bushing 16 to which the drapery head 130 was set up, corresponds. In particular, shape and geometry should preferably be identical, so that in the transition between socket 16 and drapery head 130 No protruding edges arise, which cause draping of the fiber material over the draping head 130 Fibers stick to one edge and the fiber material may be damaged. At a minimum, the draping head should have a maximum head circumference equal to or greater than the circumference of the sleeve 16 in the contact area between socket 16 and drapery head 130 ,

Dabei ist es denkbar, dass verschiedene Größen von Drapierköpfen 130 bereitgestellt werden, die je nach Verfahrensstadium ausgewählt werden. So ist es bspw. denkbar, dass nach dem Drapieren einer ersten Schicht Fasermaterial die Verbindungsbrücken 18 eingesetzt werden, indem mit Hilfe der Tragringe 20 diese über die Buchsen 16 geschoben werden. Dies führt in der Regel jedoch dazu, dass der Außenumfang der Buchse 16 aufgrund des Materials des Tragrings vergrößert wird, sodass durch Austausch des Drapierkopfes 130 erreicht werden kann, dass ein Drapierkopf 130 aufgesetzt wird, dessen maximaler Kopfumfang dem Außenumfang des Tragrings entspricht. So kann sichergestellt werden, dass ohne abstehende Kanten das weitere Fasermaterial über den Drapierkopf und die noch verbleibende Buchse/Tragring geschoben werden kann.It is conceivable that different sizes of drapery heads 130 be selected depending on the stage of the process. For example, it is conceivable that after draping a first layer of fiber material, the connecting bridges 18 be used by using the support rings 20 these over the jacks 16 be pushed. However, this usually causes the outer circumference of the bushing 16 is increased due to the material of the support ring, so by replacing the draping head 130 can be achieved that a drapery head 130 is placed, the maximum head circumference corresponds to the outer circumference of the support ring. So it can be ensured that without protruding edges, the further fiber material can be pushed over the draping head and the remaining sleeve / support ring.

Abschließend werden die Drapierköpfe 130 gegebenenfalls wieder entfernt und durch einen Verschluss, der zu der Oberfläche des Faserverbundbauteils plan ist, verschlossen. Anschließend wird basierend auf dieser Form dann das Faserverbundbauteil hergestellt, der bekannten Faserverbundherstellungsverfahren erfolgen kann. So ist es bspw. denkbar, dass das Faserverbundbauteil, das so in dem Formwerkzeug 100 hergestellt wurde, durch eine Vakuumfolie und weitere Hilfsmittel abgedeckt wird und vakuumdicht verschlossen wird. Anschließend wird dann das Fasermaterial evakuiert und das Matrixharz anschließend injiziert, sodass das Fasermaterial in dem injizierten Matrixmaterial eingebettet wird. Anschließend wird dann das Matrixmaterial ausgehärtet, indem bspw. das gesamte Bauteil einschließlich des Formwerkzeugs temperiert wird, wobei so nicht nur die Buchsen 16, sondern auch die Verbindungsbrücken 18 integraler Bestandteil des herzustellenden Faserverbundbauteils werden.Finally, the drapery heads 130 optionally removed again and closed by a closure which is flat to the surface of the fiber composite component. Subsequently, based on this form, the fiber composite component is produced, which can be made of known fiber composite production methods. For example, it is conceivable that the fiber composite component, the so in the mold 100 was prepared, is covered by a vacuum foil and other aids and vacuum-sealed. Subsequently, the fiber material is then evacuated and the matrix resin is subsequently injected, so that the fiber material is embedded in the injected matrix material. Subsequently, the matrix material is then cured by, for example, the entire component including the mold is tempered, so not only the sockets 16 , but also the connecting bridges 18 be an integral part of the fiber composite component to be produced.

Selbstverständlich ist das Verfahren auch für RTM und Prepreg-Verfahren nutzbar.Of course, the method can also be used for RTM and prepreg methods.

4 zeigt zwei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in einer Schnittdarstellung ähnlich der 2 durch ein Faserverbundbauteil im Bereich einer Hülse 16. In der oberen Abbildung der 4 sind die Verbindungsbrücken 18 dabei in das Faserverbundbauteil 10 integriert und liegen dabei weder an der oberen noch an der unteren Oberfläche des Faserverbundbauteils. Dies kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass zunächst Fasermaterial in das Formwerkzeug eingebracht, dann die Verbindungsbrücken 18 eingesetzt (mit oder ohne die Hülsen 16) und anschließend weiteres Fasermaterial eingebracht wird, so dass die Verbindungsbrücken 18 zwischen einzelnen Lagen von Fasermaterial eingebettet werden. 4 shows two embodiments of the present invention in a sectional view similar to the 2 by a fiber composite component in the region of a sleeve 16 , In the upper picture of the 4 are the connection bridges 18 while in the fiber composite component 10 integrated and lie neither on the upper nor on the lower surface of the fiber composite component. This can be produced, for example, by first introducing fiber material into the molding tool, then the connecting bridges 18 used (with or without the sleeves 16 ) and then further fiber material is introduced, so that the connecting bridges 18 embedded between individual layers of fiber material.

In der unteren Darstellung ist dabei ein Schnitt durch ein Faserverbundbauteil 10 im Bereich einer Hülse 16 gezeigt, bei dem die Verbindungsbrücken 18 an einer unteren Oberfläche, die der formgebenden Werkzeugoberfläche zugewandt ist, angeordnet sind. Dies kann derart hergestellt werden, dass zunächst die Hülsen 16 sowie die Verbindungsbrücken 18 in das Formwerkzeug eingesetzt und anschließend das gesamte Fasermaterial zur Herstellung des Faserverbundbauteils in das Formwerkzeug eingebracht wird.In the lower illustration is a section through a fiber composite component 10 in the range of a sleeve 16 shown in which the connecting bridges 18 on a lower surface, which faces the forming tool surface, are arranged. This can be made such that first the sleeves 16 as well as the connecting bridges 18 used in the mold and then the entire fiber material for producing the fiber composite component is introduced into the mold.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
FaserverbundbauteilFiber composite component
1111
Matrixmaterialmatrix material
1212
Fasermaterialfiber material
1313
obere Oberfläche des Faserverbundbauteilsupper surface of the fiber composite component
1414
untere Oberfläche des Faserverbundbauteilslower surface of the fiber composite component
1515
Öffnung der BefestigungselementeOpening of the fasteners
1616
Befestigungselement/BuchseFastener / connector
1717
umlaufende Außenfläche des Befestigungselementes/Buchsecircumferential outer surface of the fastener / socket
1818
Verbindungsbrückeconnecting bridge
1919
Ende einer VerbindungsbrückeEnd of a connection bridge
2020
Tragring einer VerbindungsbrückeSupporting ring of a connecting bridge
100100
Formwerkzeugmold
110110
formgebende Werkzeugoberflächeshaping tool surface
120120
BefestigungselementaufnahmeFastener receptacle
130130
DrapierkopfDrapierkopf

Claims (11)

Faserverbundbauteil (10) hergestellt aus einem Matrixmaterial (11) und einem darin eingebetteten Fasermaterial (12), wobei das Faserverbundbauteil (10) eine Mehrzahl von Befestigungselementen (16) aufweist, die jeweils beabstandet voneinander in dem Faserverbundbauteil (10) vorgesehen und zum Befestigen des Faserverbundbauteils (10) an anderen Bauteilen oder Bauelementen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungselementen (16) längliche Verbindungsbrücken (18) angeordnet sind, über die die Befestigungselemente (16) miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsbrücken (18) integraler Bestandteil des Faserverbundbauteils (10) sind.A composite fiber component (10) made of a matrix material (11) and a fiber material (12) embedded therein, said composite fiber component (10) having a plurality of fasteners (16) spaced apart from each other in said fiber composite component (10) and for securing said fiber material fiber composite component (10) are formed on other components or devices, characterized in that to the fastening elements (16) elongated connection bridges (18) are arranged, via which the fastening elements (16) are connected to one another, wherein the connecting bridges (18) is an integral part of the Fiber composite component (10) are. Faserverbundbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (16) jeweils eine umlaufende Außenfläche (17) aufweisen, die das Faserverbundbauteil (10) zumindest teilweise kontaktiert, wobei an den Außenflächen der jeweiligen Befestigungselemente (16) wenigstens eine längliche Verbindungsbrücke (18) angeordnet ist.Fiber composite component (10) according to Claim 1 , characterized in that the fastening elements (16) each have a peripheral outer surface (17) which at least partially contacts the fiber composite component (10), wherein at least one elongated connecting bridge (18) is arranged on the outer surfaces of the respective fastening elements (16). Faserverbundbauteil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Verbindungsbrücken (18) an wenigstens einem Ende (19) ein Verbindungselement aufweisen, das an der Außenfläche des jeweiligen Befestigungselementes (16) formschlüssig angeordnet ist.Fiber composite component (10) according to Claim 2 , characterized in that at least a part of the connecting bridges (18) at at least one end (19) have a connecting element which is arranged on the outer surface of the respective fastening element (16) in a form-fitting manner. Faserverbundbauteil (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbindungsbrücke (18) an ihren beiden Enden (19) ein solches Verbindungselement aufweist.Fiber composite component (10) according to Claim 3 , characterized in that each connecting bridge (18) has at its two ends (19) such a connecting element. Faserverbundbauteil (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement ein Verbindungsring ist, der an der Außenfläche des jeweiligen Befestigungselementes (16) formschlüssig anliegt.Fiber composite component (10) according to Claim 3 or 4 , characterized in that the connecting element is a connecting ring, which rests on the outer surface of the respective fastening element (16) in a form-fitting manner. Faserverbundbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Befestigungselemente (16) Hülsen oder Buchsen sind, die jeweils einen Innendurchgang zum Bilden einer Öffnungen (15) in dem Faserverbundbauteil (10) aufweisen und eine umlaufende Außenfläche (17) haben, an denen wenigstens eine Verbindungsbrücke (18) angeordnet ist.Fiber composite component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least a part of the fastening elements (16) are sleeves or bushings, each having an inner passage for forming an opening (15) in the fiber composite component (10) and a peripheral outer surface ( 17) on which at least one connecting bridge (18) is arranged. Faserverbundbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Befestigungselemente (16) Bolzen sind, die von einer Oberfläche (13, 14) des Faserverbundbauteils (10) abstehen und eine umlaufende Außenfläche (17) haben, an denen wenigstens eine Verbindungsbrücke (18) angeordnet ist. Fiber composite component (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least a part of the fastening elements (16) are bolts which protrude from a surface (13, 14) of the fiber composite component (10) and have a circumferential outer surface (17) which at least one connecting bridge (18) is arranged. Faserverbundbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbrücken (18) aus einem Fasermaterial (12) oder aus einem von einem Fasermaterial (12) verschiedenen Material, insbesondere ein Metallmaterial oder Kunststoffmaterial, gebildet sind.Fiber composite component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting bridges (18) are formed from a fiber material (12) or from a material different from a fiber material (12), in particular a metal material or plastic material. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (10) aus einem Matrixmaterial (11) und einem darin eingebetteten Fasermaterial (12), bei dem ein Formwerkzeug (100) bereitgestellt und das Fasermaterial (12) in das bereitgestellte Formwerkzeug (100) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Formwerkzeug (100) bereitgestellt wird, das eine Mehrzahl von Befestigungselementaufnahmen (120) zur Aufnahme von Befestigungselementen (16) aufweist, die jeweils beabstandet voneinander in dem Faserverbundbauteil (10) und zum Befestigen des herzustellenden Faserverbundbauteils (10) an anderen Bauteilen oder Bauelementen vorgesehen sind, - die Befestigungselemente (16) vor oder während des Einbringens des Fasermaterials (12) in das Formwerkzeug (100) in die jeweiligen Befestigungselementaufnahmen (120) des Formwerkzeugs (100) eingesetzt werden, und - die Befestigungselemente (16) mittels länglicher Verbindungsbrücken (18) vor, während oder nach dem Einsetzen der Befestigungselemente (16) miteinander verbunden werden.Method for producing a fiber composite component (10) from a matrix material (11) and a fiber material (12) embedded therein, in which a molding tool (100) is provided and the fiber material (12) is introduced into the provided molding tool (100), characterized in that - a mold (100) is provided which has a plurality of fastener receivers (120) for receiving fasteners (16) spaced apart from one another in the fiber composite component (10) and for securing the fiber composite component (10) to other components or Components are provided, - the fastening elements (16) before or during the introduction of the fiber material (12) in the mold (100) in the respective fastener receptacles (120) of the mold (100) are used, and - the fasteners (16) by means of elongated Connecting bridges (18) before, during or after insertion of Befestigungselemen te (16) are interconnected. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (16) mittels der länglichen Verbindungsbrücken (18) miteinander verbunden werden, indem an wenigstens einem Ende (19) der Verbindungsbrücken (18) vorgesehene Verbindungselemente über die in die Befestigungselementaufnahmen (120) eingesetzten Befestigungselemente (16) geschoben werden.Method according to Claim 9 , characterized in that the fastening elements (16) by means of the elongate connecting bridges (18) are interconnected by at least one end (19) of the connecting bridges (18) provided on the connecting elements inserted into the fastener element (120) fastening elements (16) pushed become. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einsetzen der Befestigungselemente (16), die mittels der länglichen Verbindungsbrücken (18) miteinander verbunden sind, ein Matrixmaterial (11), in das das in das Formwerkzeug (100) eingebrachte Fasermaterial (12) eingebettet ist, ausgehärtet wird.Method according to Claim 9 or 10 , characterized in that after the insertion of the fastening elements (16), which are interconnected by means of the elongated connecting bridges (18), a matrix material (11) into which the in the mold (100) introduced fiber material (12) is embedded cured becomes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19834772A1 (en) 1998-08-01 2000-02-10 Inst Verbundwerkstoffe Gmbh Fiber-plastic compound structural components with inserts, in which inserts are connected by fiber threads to reinforcing structure composed of individual reinforcing layers
DE102012014738A1 (en) 2012-07-26 2014-01-30 Ferdinand Rothkopf jun. Method for producing a component made of fiber-reinforced plastic

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