DE102017123751B4 - Verfahren zur Herstellung eines aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellten Bauteils, Bauteil und Verwendung des Bauteils - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix hergestellten Bauteils (22) zur Verwendung in einem Fahrzeug, umfassend die SchritteBereitstellen einer ersten und zweiten duroplastischen Prepregschicht (24, 26),Herstellen eines Ausschnitts (28) in der ersten duroplastischen Prepregschicht (24),Bereitstellen einer thermoplastischen Halbzeugschicht (30) zwischen der ersten und der zweiten duroplastischen Prepregschicht (24, 26) im Bereich des Ausschnitts (28), wobei sich die thermoplastische Halbzeugschicht (30) über den Ausschnitt (28) und einen angrenzenden Bereich erstreckt, undFertigen des Bauteils (22) mit einer ersten und zweiten duroplastischen Schicht (34, 36) durch Aushärten der Prepregschichten (24,26) und Formen der thermoplastischen Halbzeugschicht (30) zu einer thermoplastischen Schicht (38), so dass die thermoplastische Schicht (38) formschlüssig zwischen den zwei duroplastischen Schichten (34, 36) gehalten ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix hergestellten Bauteils zur Verwendung in einem Fahrzeug.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Bauteil zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei das Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix nach dem obigen Verfahren hergestellt ist.
  • Erfindungsgemäß ist zusätzlich die Verwendung des Bauteils in einem Fahrzeug angegeben.
  • Im Automobilbau werden zunehmend Fahrzeugteile in Leichtbauweise eingesetzt. Diese Bauteile werden typischerweise aus faserverstärkten Kunststoffen mit einer duroplastischen Matrix hergestellt. Dabei ergibt sich das Problem, dass verschiedene Funktionen mit solchen faserverstärkten Kunststoffen mit einer duroplastischen Matrix nicht in geeigneter Weise realisiert werden können. Solche Funktionen können oftmals gut mit thermoplastischen Kunststoffen realisiert werden. Diese Funktionen betreffen beispielsweise ein Anbringen von Clipsverbindern oder Schraubdomen, um das Bauteil beispielsweise an einem Chassis des Fahrzeugs anzubringen, oder mit anderen Bauteilen zu verbinden, oder um andere Komponenten daran zu befestigen.
  • Dabei stellt sich das Problem, dass eine direkte Spritzgussanbindung an faserverstärkten Kunststoffen mit duroplastischer Matrix, beispielsweise auf Basis von Glas-, Kohle- oder Kevlargewebe nicht möglich ist.
  • Eine entsprechende Umsetzung aus dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt. 1 zeigt eine Schicht 10 aus einem faserverstärkten Kunststoff mit duroplastischer Matrix.
  • Die Schicht 10 weist eine Aussparung 12 auf. Ein Clipsverbinder 14 ist in die Aussparung 12 eigesetzt, wobei der Clipsverbinder 14 Stützrippen 16 aufweist, die sich an beiden Seiten der Schicht 10 aus dem faserverstärkten Kunststoff mit der duroplastischen Matrix abstützen, so dass der Clipsverbinder 14 an der Schicht 10 aus dem faserverstärkten Kunststoff mit der duroplastischen Matrix gehalten ist.
  • Der Clipsverbinder 14 kann beispielsweise gefertigt werden, indem die Schicht 10 aus dem faserverstärkten Kunststoff mit der duroplastischer Matrix beidseitig von der Spritzgußmasse für die Clipsverbinder 14 umflutet wird. Dadurch wird der Clipsverbinder 14 durch einen Formschluss an die Schicht 10 aus dem faserverstärkten Kunststoff mit der duroplastischer Matrix befestigt. Nachteilig hieran ist, dass aufgrund des sich durch die Schicht 10 aus dem faserverstärkten Kunststoff mit der duroplastischer Matrix eine Anwendung in Sichtbereichen entfällt.
  • In diesem Zusammenhang ist aus der DE 10 2015 206 962 A1 eine Strukturbaugruppe für eine Fahrzeugsitz-Rückenlehne bekannt. Die Strukturbaugruppe umfasst ein Flächenelement, das ausgebildet und eingerichtet ist, zumindest einen Teil einer Rückwand der Fahrzeugsitz-Rückenlehne auszubilden und/oder eine Aussparung für eine Durchlade in der Fahrzugsitz-Rückenlehne zu verschließen, und mindestens ein Versteifungselement, das zur Erhöhung der Steifigkeit des Flächenelements ausgebildet und eingerichtet ist, und/oder mindestens ein Schnittstellenelement, das zur Verbindung mit einem weiteren Bauteil der Fahrzeugsitz-Rückenlehne ausgebildet und eingerichtet ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Flächenelement aus einem thermoformbaren Verbundwerkstoff hergestellt ist und mit zumindest einem Teil des Versteifungselements und/oder des Schnittstellenelements stoffschlüssig verbunden ist. Das Dokument betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Strukturbaugruppe.
  • Die DE 10 2008 059 243 A1 betrifft ein Fügebauteil zum axialen Fügen auf ein Werkstück, mit einem Grundkörper aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, der einen Halteabschnitt und einen Flanschabschnitt aufweist, wobei an dem Flanschabschnitt eine Fügeoberfläche ausgebildet ist, und mit einem Metallabschnitt, der induktiv erwärmbar ist. Dabei ist der Metallabschnitt in den Flanschabschnitt integriert.
  • Aus der DE 10 2009 034 767 A1 sind Organoblechstrukturbauteile in Hybridbauweise aus einem Organoblech, das mittels Thermoplasten verstärkt wird und für die Übertragung von hohen mechanischen Belastungen geeignet ist, wobei dem Thermoplasten besondere Fließhilfsmittel zugegeben werden, um dessen physikalische Eigenschaften zu verbessern.
  • Die DE 10 2015 007 575 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes von metallischen Fügepartnern und Kunststofffasermatten, wobei zumindest Abschnitte der Oberfläche eines metallischen Fügepartners unter Bildung von Hinterschnitten in der Oberfläche des letzteren mittels elektromagnetischer Strahlung aufgeraut und strukturiert werden, die aufgerauten und strukturierten Abschnitte dann relativ zu einem aus Kurzfasern gebildeten Fasergewebe oder Fasergelege eines Kunststoffmatten-Halbzeugs positioniert werden, ein duroplastisches Matrixsystems in das Fasergewebe oder Fasergelege eingespritzt wird, zumindest die Abschnitten mit aufgerauter und strukturierter Oberfläche des metallischen Fügepartners und das Kunststoffmatten-Halbzeugs relativ gegeneinander gedrückt werden, dabei zumindest die Abschnitte der aufgerauten und strukturierten Oberfläche des metallischen Fügepartners in das duroplastische Matrixsystem eingedrückt und die Hinterschnitte der aufgerauten und strukturierten Oberfläche des metallischen Fügepartners mit dem duroplastischen Matrixmaterial ausgefüllt werden und anschließend das duroplastische Matrixsystems des Kunststoffmatten-Halbzeugs durch dessen Erwärmung unter Bildung des Werkstoffverbundes ausgehärtet wird.
  • Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben genannten Art zur Herstellung eines aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix hergestellten Bauteils zur Verwendung in einem Fahrzeug, ein entsprechendes Bauteil, das nach dem obigen Verfahren hergestellt ist, und die Verwendung eine solchen Bauteils in einem Fahrzeug anzugeben, die eine einfache und zuverlässige Anbindung von thermoplastischen Komponenten an duroplastische Bauteile ermöglichen, wobei eine Verwendung der Bauteile im Sichtbereich ermöglicht werden soll.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix hergestellten Bauteils zur Verwendung in einem Fahrzeug angegeben, umfassend die Schritte Bereitstellen einer ersten und zweiten duroplastischen Prepregschicht, Herstellen eines Ausschnitts in der ersten duroplastischen Prepregschicht, Bereitstellen einer thermoplastischen Halbzeugschicht zwischen der ersten und der zweiten duroplastischen Prepregschicht im Bereich des Ausschnitts, wobei sich die thermoplastische Halbzeugschicht über den Ausschnitt und einen angrenzenden Bereich erstreckt, und Fertigen des Bauteils mit einer ersten und zweiten duroplastischen Schicht durch Aushärten der Prepregschichten und Formen der thermoplastischen Halbzeugeschicht zu einer thermoplastischen Schicht, so dass die thermoplastische Schicht formschlüssig zwischen den zwei duroplastischen Schichten gehalten ist.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Bauteil zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei das Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix nach dem obigen Verfahren hergestellt ist.
  • Erfindungsgemäß ist zusätzlich die Verwendung des Bauteils aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix in einem Fahrzeug angegeben.
  • Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, basierend auf der thermoplastischen Halbzeugschicht eine thermoplastische Materialschicht bereitzustellen, die eine Anbindung von Komponenten aus thermoplastischen Materialien an das Bauteil ermöglicht. Dabei wird das Problem der mangelnden chemischen Verbindung zwischen thermoplastischen Materialien und den duroplastischen Schichten dadurch gelöst, dass die thermoplastische Schicht durch eine formschlüssige Verbindung mechanisch mit dem Bauteil verbunden wird. Eine chemische Bindung ist damit nicht erforderlich. Indem die thermoplastische Schicht nur durch eine der duroplastischen Schichten hindurch zugänglich ist, nämlich durch den darin ausgebildeten Ausschnitt, kann das Bauteil mit einer einseitig einheitlichen duroplastischen Schicht bereitgestellt werden. Dadurch kann das Bauteil auch im Sichtbereich gut verwendet werden.
  • Prepreg ist die englische Kurzform für „preimpregnated fibers“ und betrifft somit vorimprägnierte Fasern. Die Prepregs sind mit Reaktionsharzen vorimprägnierte textile Faser-Matrix-Halbzeuge, die zur Herstellung von Bauteilen unter Temperatur und Druck ausgehärtet werden. Die Reaktionsharze bestehen aus einer typischerweise hochviskosen, jedoch noch nicht polymerisierten duroplastischen Kunststoffmatrix. Die enthaltenen Fasern können als reine unidirektionale Schicht, als Gewebe oder Gelege vorliegen. Prepreg wird beispielsweise bahnförmig und auf Rollen gewickelt bereitgestellt. Unter den Begriff Prepreg fallen dabei nicht nur unidirektional verstärkte oder flächige Halbzeuge, sondern auch sonstige Vorformlinge von prinzipiell beliebiger Gestalt, die im weitesten Sinne aus einer mit Fasern gefüllten, ungehärteten duroplastischen Matrix bestehen. Die Matrix befindet sich dabei im teilvernetzten, sog. B-Zustand und ist pastös bis fest, kann aber durch Erwärmung wieder verflüssigt werden. Prepregs sind maschinell verarbeitbar und können dadurch gut automatisch verarbeitet werden. Sie ermöglichen dabei eine gleichmäßige und hohe Qualität der Bauteile. Vorteile sind ihre niedrige Ondulation und der hohe Faservolumenanteil. Durch die Aushärtung unter hohen Temperaturen sind kurze Taktzeiten möglich.
  • Prinzipiell umfassen Prepregs sämtliche duroplastischen Faser-Matrix-Halbzeuge. Allerdings hat sich eine Verwendung des Begriffs Prepregs überwiegend für ein endlosfaserverstärktes duroplastisches Halbzeug etabliert. Als Fasertypen kommen verschiedenartige Verstärkungsfasern in Frage. In der Praxis werden jedoch hauptsächlich Glasfasern, Basaltfasern, Kohlenstofffasern, oder Aramidfasern zu Prepregs verarbeitet.
  • Die thermoplastische Halbzeugschicht betrifft eine Schicht aus einem Faser-Halbzeug mit thermoplastischer Matrix. Solche Materialien haben den Vorteil, dass sie nahezu beliebig oft aufgewärmt und umgeformt werden können. Zusätzlich sind sie schweißbar. Ihr niedriger Schmelzpunkt führt jedoch dazu, dass sie, beispielsweise im Vergleich zu duroplastischen Halbzeugen, nur bei relativ niedrigen Temperaturen eingesetzt werden können. Man unterscheidet thermoplastische Halbzeuge beispielsweise in langfaserverstärkte Thermoplaste (LFT), glasmattenverstärkte Thermoplaste (GMT) und thermoplastische Prepregs.
  • Die thermoplastische Halbzeugschicht ist vorzugsweise lokal ausgebildet im Bereich des Ausschnitts. Dies bedeutet, dass sich die thermoplastische Halbzeugschicht über den Ausschnitt und einen angrenzenden Bereich erstreckt. Dies reduziert einen Materialaufwand für die Herstellung des Bauteils und vereinfacht die Herstellung. Die thermoplastische Schicht wird somit nur dort ausgebildet, wo der Ausschnitt angeordnet ist. Über den Ausschnitt hinaus erstreckt sich die thermoplastische Schicht, um eine Stabilität zwischen den duroplastischen Schichten zu gewährleisten, beispielsweise für daran angebrachten thermoplastische Strukturen.
  • Auch eine der duroplastischen Prepregschichten kann prinzipiell lokal begrenzt sein, beispielsweise um die thermoplastische Halbzeugschicht zu überdecken und einen Halt der thermoplastischen Schicht zwischen den duroplastischen Schichten zu gewährleisten.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt eines Anbringens einer thermoplastischen Struktur an der thermoplastischen Schicht durch den Ausschnitt. Die thermoplastische Struktur oder thermoplastische Komponente kann beispielsweise ein Normteil zur Verwendung im Automobilbau sein, insbesondere ein Schraubdome oder ein Befestigungsclips. Entsprechende thermoplastische Strukturen können auf unterschiedliche Weise bereitgestellt und an der thermoplastischen Schicht angebracht werden. Dadurch können duroplastische Bauteile bereitgestellt werden, die mit den thermoplastischen Strukturen zur Montage und Befestigung einfach verwendet werden können.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt eines Anbringens einer thermoplastischen Struktur an der thermoplastischen Schicht durch den Ausschnitt ein Spritzgießen eines thermoplastischen Spritzgussmaterials im Bereich des Ausschnitts. Die thermoplastische Struktur kann also beispielsweise unmittelbar an der thermoplastischen Schicht durch Spritzgießen befestigt werden, wobei das Material der thermoplastischen Struktur eine feste Verbindung mit dem Material der thermoplastischen Schicht eingeht. Eine weitere Option besteht darin, zunächst ein Zwischenelement durch Spritzgießen an der thermoplastischen Schicht anzubringen, beispielsweise um die Aussparung mit thermoplastischem Material aufzufüllen, oder eine prinzipiell beliebige Basis für das Anbringen der thermoplastischen Struktur zu bilden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt eines Anbringens einer thermoplastischen Struktur an der thermoplastischen Schicht durch den Ausschnitt ein Anbringen der thermoplastischen Struktur mittels schweißen. Verschiedene Schweißverfahren sind als solche bekannt. Beispielsweise kann die thermoplastische Struktur durch Ultraschallschweißen mit der thermoplastischen Schicht verbunden werden. Das Schweißen kann manuell oder vorzugsweise automatisiert durchgeführt werden. Somit kann die thermoplastische Struktur in gewünschter, prinzipiell beliebiger Weise vorgefertigt werden, und kann danach mit dem Bauteil verbunden werden. Dies ermöglicht einen hohen Freiheitsgrad bei der Ausgestaltung der thermoplastischen Struktur. Komplexe Werkzeuge bzw. Formen müssen nicht vorgehalten werden, um an einer gewünschten Stelle des Bauteils die thermoplastische Struktur anzubringen. Aufgrund unterschiedlicher möglicher Formen von Bauteilen kann ein unmittelbares Anbringen der thermoplastischen Struktur an dem Bauteil durch Spritzgießen schwieriger sein, als ein Anbringen der vorgefertigten thermoplastischen Struktur durch Schweißen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Bereitstellens einer thermoplastischen Halbzeugschicht ein Bereitstellen eines thermoplastischen Organoblechs, einer thermoplastischen Folie oder einer thermoplastischen Platte. Organobleche sind Faser-Matrix-Halbzeuge. Sie bestehen aus einem Fasergewebe oder einem Fasergelege, die in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind. Die Vorteile einer thermoplastischen Matrix liegen in der Warmumformfähigkeit der Halbzeuge und den daraus resultierenden kürzeren Prozesszeiten im Vergleich zu konventionellen duroplastischen Faserverbundwerkstoffen. Entsprechend ist eine Verarbeitung von Organoblechen einfach möglich. In einem einstufigen Prozess werden die Faserwerkstoffe aufgewärmt, umgeformt und direkt zusätzliche Kunststoffelemente angespritzt. Dadurch wird für diese Schritte nur eine Maschine benötigt und zusätzlich Zeit gespart. Diese Methode der Formgebung für die Organobleche wurde aus der Metallblechverarbeitung abgeleitet und für den Kompositwerkstoff weiterentwickelt. Häufig verwendete Faserwerkstoffe sind Glas, Aramid und Kohlenstoff (Carbon). Bei Geweben und Gelegen können die Fasern auch rechtwinklig zueinander verlaufen, so dass die mechanischen Eigenschaften von Organoblech wie Steifigkeit, Festigkeit und Wärmeausdehnung genau definiert werden können. Im Gegensatz zu Metallblechen ist das Zug- und Druckverhalten, sowie andere mechanische und thermische Eigenschaften nicht isotrop. Die thermoplastische Halbzeugschicht kann dabei auch als Preform bereitgestellt werden. Auf entsprechende Weise kann auch die thermoplastische Folie oder die thermoplastische Platte verwendet werden, wobei das Organoblech bevorzugt ist.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Bereitstellens einer ersten und/oder zweiten duroplastischen Prepregschicht ein Bereitstellen einer Mehrzahl übereinanderliegender Prepregs. Die Anzahl der Prepregs kann je nach Bedarf, beispielsweise abhängig von einer gewünschten Festigkeit gewählt werden. Die erste und die zweite duroplastische Prepregschicht können dabei unabhängig voneinander eine unterschiedliche Anzahl übereinanderliegender Prepregs umfassen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Bereitstellens einer ersten und zweiten duroplastischen Prepregschicht ein Bereitstellen einer duroplastischen Prepregschicht basierend auf einem Fasermaterial aus Glas, Aramid, Kohlenstoff (Carbon) oder Kevlar in einer duroplastischen Matrix.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Bereitstellens einer thermoplastischen Halbzeugschicht ein Bereitstellen einer thermoplastischen Halbzeugschicht basierend auf einem Fasermaterial aus Glas, Aramid, Kohlenstoff (Carbon) oder Kevlar in einer thermoplastischen Matrix.
  • Entsprechende Fasermaterialien weisen eine hohe Festigkeit auf und sind gut zu verarbeiten. Außerdem ermöglichen die entsprechenden Fasermaterialien eine gute Formbarkeit bei der Herstellung des Bauteils. Auch das Gewicht der entsprechenden Fasermaterialien ist gut zur Gewichtsersparnis im Automobilbau geeignet. Dies gilt jeweils sowohl für die thermoplastische Halbzeugschicht wie auch für jede der duroplastischen Prepregschichten.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Es zeigen:
    • 1: eine schematische Darstellung eines duroplastischen Bauteils mit einem Bohrloch und einer daran befestigten thermoplastischen Struktur gemäß dem Stand der Technik in Schnittansicht,
    • 2: eine schematische Darstellung einer Anordnung von einer ersten und zweiten duroplastischen Prepregschicht, wobei die erste duroplastischen Prepregschicht einen Ausschnitt aufweist, und einer thermoplastischen Halbzeugschicht zur Herstellung eines duroplastischen Bauteils gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in perspektivischer Ansicht,
    • 3: eine schematische Darstellung eines aus der Anordnung aus 2 gefertigten Bauteils mit einer ersten und zweiten duroplastischen Schicht und einer thermoplastischen Schicht sowie einer daran befestigten thermoplastischen Struktur in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht,
    • 4: eine Darstellung des Bauteils aus 3 mit der daran befestigten thermoplastischen Struktur in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform in einer Schnittansicht, und
    • 5: ein Ablaufdiagramm zur Herstellung des Bauteils aus den 3 und 4 mit der daran befestigten thermoplastischen Struktur in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform.
  • Die 5 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix hergestellten Bauteils zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren aus 5 ist nachstehend unter zusätzlichem Bezug auf die 2 bis 4 beschrieben.
  • Das Verfahren beginnt mit Schritt S100. In Schritt S100 beginnt eine Bereitstellung einer Anordnung 20 zum Herstellen eines Bauteils 22. Die 2 zeigt die Anordnung 20, wobei in Schritt S100 zunächst eine erste und eine zweite duroplastische Prepregschicht 24, 26 bereitgestellt werden.
  • Die duroplastischen Prepregschichten 24, 26 betreffen Schichten mit Fasern, die mit Reaktionsharzen vorimprägniert sind. Die Reaktionsharze bestehen aus einer typischerweise hochviskosen, jedoch noch nicht polymerisierten duroplastischen Kunststoffmatrix. Die enthaltenen Fasern können als reine unidirektionale Schicht, als Gewebe oder Gelege vorliegen. Die Prepregs zur Bildung der duroplastischen Prepregschichten 24, 26 werden hier bahnförmig und auf Rollen gewickelt bereitgestellt. Die Prepregs betreffen unidirektional verstärkte oder flächige Halbzeuge wie auch sonstige Vorformlinge von prinzipiell beliebiger Gestalt. Die Prepregschichten 24, 26 sind hier als endlosfaserverstärktes duroplastisches Halbzeug ausgeführt basierend auf einem Fasermaterial aus Glas, Aramid, Kohlenstoff (Carbon) oder Kevlar in einer duroplastischen Matrix. Die Matrix befindet sich dabei im teilvernetzten, sog. B-Zustand und ist pastös bis fest, kann aber durch Erwärmung wieder verflüssigt werden.
  • In Schritt S110 wird ein Ausschnitt 28 in der ersten duroplastischen Prepregschicht 24 hergestellt. Der Ausschnitt 28 hat hier eine rechteckige Form. Der Ausschnitt 28 kann beispielsweise mit einem Schneid- oder Stanzwerkzeug hergestellt werden.
  • Schritt S120 betrifft ein Bereitstellen einer thermoplastischen Halbzeugschicht 30 zwischen der ersten und der zweiten duroplastischen Prepregschicht 24, 26 im Bereich des Ausschnitts 28. Die thermoplastische Halbzeugschicht 30 ist hier lokal ausgebildet im Bereich des Ausschnitts 28, wobei sich die thermoplastische Halbzeugschicht 30 über den Ausschnitt 28 und zusätzlich einen angrenzenden Bereich 32 erstreckt.
  • Die thermoplastische Halbzeugschicht 30 betrifft eine Schicht aus einem Faser-Halbzeug mit thermoplastischer Matrix. Das thermoplastische Halbzeug kann hier als langfaserverstärkte Thermoplaste (LFT), glasmattenverstärkte Thermoplaste (GMT) und thermoplastische Prepregs ausgeführt sein.
  • Die thermoplastische Halbzeugschicht 30 ist hier als thermoplastisches Organoblech ausgeführt, also als Faser-Matrix-Halbzeug mit einem Fasergewebe oder einem Fasergelege, die in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind. Die thermoplastische Halbzeugschicht 30 wird hier basierend auf einem Fasermaterial aus Glas, Aramid, Kohlenstoff (Carbon) oder Kevlar in einer thermoplastischen Matrix bereitgestellt.
  • In Schritt S130 wird das Bauteil 22 gefertigt. Dazu wird die Anordnung 20, wie in 2 dargestellt, unter Temperatur und Druck ausgehärtet. Dabei wird auch die thermoplastische Halbzeugschicht 30 erwärmt und geformt.
  • Ausgehend von der Anordnung 20 mit den zwei duroplastischen Prepregschichten 24, 26 und der dazwischenliegenden thermoplastischen Halbzeugschicht 30 wird das Bauteil 22, das in den 3 und 4 dargestellt ist, mit einer ersten und zweiten duroplastischen Schicht 34, 36 und einer thermoplastischen Schicht 38 im Bereich des Ausschnitts 24 gebildet. Wie insbesondere in 4 gut zu erkennen ist, ist die thermoplastische Schicht 38 in dem fertigen Bauteil 22 formschlüssig zwischen den zwei duroplastischen Schichten 34, 36 gehalten.
  • In Schritt S140 wird eine thermoplastische Struktur 40 an der thermoplastischen Schicht 38 durch den Ausschnitt 24 mittels ultraschallschweißen befestigt. Die thermoplastische Struktur 40, auch als thermoplastische Komponente bezeichnet, ist hier ein Normteil zur Verwendung im Automobilbau, insbesondere ein Schraubdome oder ein Befestigungsclips. Entsprechende Verfahren zum automatisierten Ultraschallschweißen sind als solche im Stand der Technik bekannt.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix hergestellten Bauteils (22) zur Verwendung in einem Fahrzeug, umfassend die Schritte Bereitstellen einer ersten und zweiten duroplastischen Prepregschicht (24, 26), Herstellen eines Ausschnitts (28) in der ersten duroplastischen Prepregschicht (24), Bereitstellen einer thermoplastischen Halbzeugschicht (30) zwischen der ersten und der zweiten duroplastischen Prepregschicht (24, 26) im Bereich des Ausschnitts (28), wobei sich die thermoplastische Halbzeugschicht (30) über den Ausschnitt (28) und einen angrenzenden Bereich erstreckt, und Fertigen des Bauteils (22) mit einer ersten und zweiten duroplastischen Schicht (34, 36) durch Aushärten der Prepregschichten (24,26) und Formen der thermoplastischen Halbzeugschicht (30) zu einer thermoplastischen Schicht (38), so dass die thermoplastische Schicht (38) formschlüssig zwischen den zwei duroplastischen Schichten (34, 36) gehalten ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen zusätzlichen Schritt eines Anbringens einer thermoplastischen Struktur (40) an der thermoplastischen Schicht (38) durch den Ausschnitt (28) umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt eines Anbringens einer thermoplastischen Struktur (40) an der thermoplastischen Schicht (38) durch den Ausschnitt (28) ein Spritzgießen eines thermoplastischen Spritzgussmaterials im Bereich des Ausschnitts (28) umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt eines Anbringens einer thermoplastischen Struktur (40) an der thermoplastischen Schicht (28) durch den Ausschnitt ein Anbringen der thermoplastischen Struktur (40) mittels Schweißens umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bereitstellens einer thermoplastischen Halbzeugschicht (30) ein Bereitstellen eines thermoplastischen Organoblechs, einer thermoplastischen Folie oder einer thermoplastischen Platte umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bereitstellens einer ersten und/oder zweiten duroplastischen Prepregschicht (24, 26) ein Bereitstellen einer Mehrzahl übereinanderliegender Prepregs umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bereitstellens einer ersten und zweiten duroplastischen Prepregschicht (24, 26) ein Bereitstellen einer duroplastischen Prepregschicht (24, 26) basierend auf einem Fasermaterial aus Glas, Aramid, Kohlenstoff (Carbon) oder Kevlar in einer duroplastischen Matrix umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bereitstellens einer thermoplastischen Halbzeugschicht (30) ein Bereitstellen einer thermoplastischen Halbzeugschicht (30) basierend auf einem Fasermaterial aus Glas, Aramid, Kohlenstoff (Carbon) oder Kevlar in einer thermoplastischen Matrix umfasst.
  9. Bauteil (22) zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei das Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
  10. Verwendung eines Bauteils (22) aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer duroplastischen Matrix nach dem vorhergehenden Anspruch 9 in einem Fahrzeug.
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