DE102017209099A1

DE102017209099A1 - Verfahren zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs für eine Fahrzeugkomponente, Textiles Halbzeug und Vorrichtung

Info

Publication number: DE102017209099A1
Application number: DE102017209099.5A
Authority: DE
Inventors: Jan Hodde
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs (CFK), mit im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten Verstärkungsfasern, insbesondere Kohlefasern, zur Verwendung als Verstärkungslage für ein faserverstärktes Kunststoffteil oder ein Metallbauteil mit den Schritten:a. Bereitstellen mindestens eines band- oder streifenartigen Vorformlings, der ein Fasermaterial oder ein mit einem Matrixwerkstoff imprägniertes Fasermaterial aufweist, wobei das Fasermaterial im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Verstärkungsfasern umfasst;b. Bereitstellen eines Haftmittels und ggf. insbesondere endkonturnahes Beschneiden des Haftmittels durch eine Schneideinrichtung;c. Ablegen, insbesondere endkonturnahes Ablegen, des mindestens einen Vorformling durch eine Legeeinrichtung in mehreren Lagen auf dem Haftmittel zu einem flächenhaften Halbzeug und lokales Erzeugen mindestens einer Haftverbindung zwischen wenigstens einer am Haftmittel anliegenden ersten Lage von Vorformlingen des Halbzeugs und dem Haftmittel;d. Stoffschlüssiges Fügen der mehreren Lagen von Vorformlingen des Halbzeugs; unde. Ggf. insbesondere konturnahes Beschneiden der Vorformlinge des Haftmittels und/oder des Halbzeugs durch die Schneideinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs (CFK) sowie ein textiles Halbzeug zur Verwendung als Verstärkungslage für ein faserverstärktes Kunststoffteil oder Metallbauteil, das durch ein solches Verfahren hergestellt ist sowie eine Vorrichtung zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs, die zum Durchführen eines derartigen Verfahrens vorgesehen ist.
Zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe, die zum Beispiel beim Fahrzeugbau eingesetzt werden, werden textile Verstärkungsmaterialien, meist in Form von Halbzeugen, in ein Kunststoffmaterial eingebettet, beispielsweise durch so genanntes Resin-Transfer-Molding (RTM), Harzinfusion, Nasspressen oder Laminieren.
Ein Verfahren zum Herstellen eines textilen Halbzeugs ist bekannt aus DE 10 2014 225 334 A1 , bei der ein Vorformling zu einer flächigen Fasermatte abgelegt wird, wobei die einzelnen Bahnen des Vorformlings durch Wirkfäden aneinander befestigt sind.
Bei den bekannten Verfahren zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs ist es bekannt, dass ein Vorformling zunächst flächig abgelegt und dann zugeschnitten wird. Der Zuschnitt wird anschließend mit einem Klebefilm auf das Kunststoffteil oder Metallteil aufgebracht.
Bei den bekannten Verfahren kann auf ein PrePreg-Material und/oder auf ein TowPreg zurückgegriffen werden, die jeweils ebenfalls zunächst abgelegt und dann zugeschnitten werden.
Bei den bekannten Verfahren hat es sich als nachteilig erwiesen, dass die Verfahren zum Herstellen eines textilen Halbzeugs eine Vielzahl von Arbeitsschritten umfassen und dass beim Zuschneiden des jeweils abgelegten Vorformlings ein hoher Verschnitt entsteht. Beides führt zu hohen Kosten und einem hohen Arbeits- und Zeitaufwand.
Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, ein Verfahren zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs für eine Fahrzeugkomponente, ein durch ein solches Verfahren hergestelltes textiles Halbzeug sowie eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines solchen textilen Halbzeugs vorzuschlagen, das bzw. die bezüglich des Stands der Technik vereinfacht und kostengünstiger ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs (CFK), zur Verwendung als Verstärkungslage für ein faserverstärktes Kunststoffteil oder ein Metallbauteil mit den Schritten:

a. Bereitstellen mindestens eines band- oder streifenartigen Vorformlings, der ein Fasermaterial oder ein mit einem Matrixwerkstoff imprägniertes Fasermaterial aufweist, wobei das Fasermaterial im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Verstärkungsfasern umfasst;
b. Bereitstellen eines Haftmittels und ggf. insbesondere endkonturnahes Beschneiden des Haftmittels durch eine Schneideinrichtung;
c. Ablegen, insbesondere endkonturnahes Ablegen, des mindestens einen Vorformlings auf dem Haftmittel durch eine Legeeinrichtung in mehreren Lagen zu einem flächenhaften Halbzeug und lokales Erzeugen mindestens einer Haftverbindung zwischen wenigstens einer am Haftmittel anliegenden ersten Lage von Vorformlingen des Halbzeugs und dem Haftmittel;
d. Stoffschlüssiges Fügen der mehreren Lagen von Vorformlingen des Halbzeugs; und
e. Ggf. insbesondere konturnahes Beschneiden der Vorformlinge, des Haftmittels und/oder des Halbzeugs durch die Schneideinrichtung.

Das Fasermaterial des Vorformlings kann mit Imprägnierung oder ohne Imprägnierung bereitgestellt werden. Der Vorformling kann beispielsweise einen so genannten PrePreg (preimpregnated fibres) oder ein so genanntes TowPreg (bandförmiges Fasermaterial) umfassen.
Darüber hinaus kann der Vorformling einen beliebiegen Querschnitt umfassen. Dieser kann, je nach Anwendungsfall gemäß der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2017 208 946.6 einen Querschnitt aufgeprägt bekommen, wodurch die Qualität des Enprodukts verbesserbar ist.
Das Beschneiden des Haftmittels kann vor dem Ablegen des mindestens einen Vorformling auf dem Haftmittel erfolgen oder nachdem der Vorformling mittels Haftverbindung mit dem Haftmittel gefügt ist. Dadurch, dass der Vorformling konturnah auf dem Haftmittel ablegbar ist, ist der Verschnitt reduziert. Dadurch, dass der Vorformling vor dem konturnahen Beschneiden am Haftmittel festgelegt ist, lässt sich die Anzahl der Arbeitsschritte reduzieren. Dieses ist beispielsweise der Fall, wenn der Vorformling an dem Haftmittel festgelegt wird und sowohl das Halbzeug als auch das Haftmittel in einem einzigen Beschneidevorgang konturnah beschnitten werden.
Darüber hinaus werden die Vorformlinge beim Ablegen auf dem Haftmittel durch das Haftmittel gehalten, so dass die Gefahr eines Verrutschens einzelner Vorformlinge reduziert ist. Hierdurch ist die Qualität des textilen Halbzeugs verbessert.
Die Qualität wird weiter dadurch erhöht, dass die mehreren Lagen des Halbzeugs stoffschlüssig miteinander gefügt werden. Ferner sind hierdurch keine zusätzlichen Bauteile zum aneinander Fügen der Vorformling notwendig.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Ablegen des Vorformlings in mehreren Lagen auf dem Haftmittel zu einem flächenhaften Halbzeug zumindest das Ablegen mindestens einer ersten Lage auf dem Haftmittel und das Ablegen mindestens einer auf der ersten Lage abgelegten zweiten Lage umfasst, wobei die Ausrichtung der Verstärkungsfasern der zweiten Lage quer oder schräg zur Ausrichtung der Verstärkungsfasern der ersten Lage verläuft.
Hierdurch ist gewährleistet, dass jeweils ein Vorformling einer Lage mit einer Mehrzahl von Vorformlingen einer darüber und ggf. darunter liegenden Lage berührend anliegt und mit diesen einen Stoffschluss bildet. Hierdurch ist die Festigkeit des Halbzeugs erhöht.
In Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform des Verfahrens erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Ausrichtung der Verstärkungsfasern von Vorformlingen jeder weiteren Lage quer oder schräg zur Ausrichtung der Verstärkungsfasern der von Vorformlingen der darunterliegenden Lage verläuft.
Der Stoffschluss zwischen den einzelnen Lagen des Halbzeugs ist grundsätzlich beliebig herstellbar, sofern zumindest die Vorformlinge einer Lage mit den Vorformlingen einer darauf und ggf. darunter anliegenden Lage einen Stoffschluss bilden. Der Stoffschluss lässt sich einfach und kostengünstig herstellen, wenn das stoffschlüssige Fügen der mehreren Lagen von Vorformlingen des Halbzeugs ein Fügen durch Erwärmen, durch Druck und/oder durch Ultraschall umfasst.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Verfahren an lediglich einer Bearbeitungsstation durchgeführt wird. Es lässt sich jedoch eine durchgängige Prozesskette gewährleisten, wenn das Verfahren nachfolgende Schritte aufweist:

a. Ggf. Platzieren des Flachmaterials auf einem flächenhaften Transportmittel durch eine Platzierungseinrichtung;
b. Platzieren des Haftmittels unmittelbar auf dem flächenhaften Transportmittel oder mittelbar auf dem am Transportmittel anliegenden Flachmaterial durch die Platzierungseinrichtung;
c. Weiterführen des Transportmittels zu einer Legeeinrichtung;
d. Ablegen, insbesondere endkonturnahes Ablegen, des mindestens einen Vorformling durch die Legeeinrichtung in mehreren Lagen auf dem Haftmittel zu einem flächenhaften Halbzeug und lokales Erzeugen mindestens einer Haftverbindung zwischen wenigstens einer am Haftmittel anliegenden ersten Lage von Vorformlingen des Halbzeugs und dem Haftmittel;
e. Weiterführen des Transportmittels zu einer Schneideinrichtung und/oder zu einer Absortierungseinrichtung;
f. Ggf. insbesondere konturnahes Beschneiden der Vorformlinge, des Haftmittels und/oder des Haftmittels und Vorformlinge umfassenden Halbzeugs und/oder Absortieren des Haftmittels und Vorformlinge umfassenden Halbzeugs durch die Schneideinrichtung.
g. Rückführen des Transportmittels zur Platzierungseinrichtung.

Das Transportmittel kann beispielsweise einen Shuttletisch oder ein Transportblech oder Ähnliches umfassen. Dieses wird nach Beenden des Bearbeitungsvorgangs, insbesondere nach dem Beschneiden oder dem Absortieren zur Ausgangslage, nämlich Schritt A zurückgeführt.
Hierdurch lässt sich das Verfahren stations- und zeitoptimiert ausgestalten.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Halbzeug lediglich die mehreren Lagen von Vorformlingen sowie das Haftmittel umfasst. Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist jedoch vorgesehen, dass ein, insbesondere flächenhaftes, Flachmaterial bereitgestellt wird und dieses ggf. endkonturnah beschnitten wird.
In einer Weiterbildung der zuvor genannten Ausführungsform des Verfahrens kann das flächenhafte Flachmaterial lösbar oder unlösbar an der den Vorformlingen abgewandten Seite des Haftmittels am Haftmittel festgelegt werden. Hierdurch umfasst das textile Halbzeug die mehreren Lagen von Vorformlingen das Haftmittel sowie das Flachmaterial. Solchenfalls ist eine vormontierbare Baugruppe herstellbar und durch Hinzufügen eines zusätzlichen Flachmaterials eine Verstärkungswirkung für das Kunststoffteil oder für das Metallbauteil verbessert.
Das Flachmaterial kann grundsätzlich ein beliebiges Material umfassen. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Flachmaterial ein Trägermittel, eine Schutzfolie oder ein Bauteil der Fahrzeugkomponente umfasst.
Wenn das Flachmaterial beispielsweise eine Schutzfolie umfasst, kann das textile Halbzeug auf einfache Weise bevorratet werden und bei einer späteren Verarbeitung durch Entfernen des als Schutzfolie ausgebildeten Flachmaterials weiterverarbeitet werden, insbesondere mit dem Kunststoffteil oder dem Metallbauteil gefügt werden.
Wenn das Flachmaterial ein Bauteil der Fahrzeugkomponente umfasst, beispielsweise einem Kunststoff oder ein Metall, kann die Verstärkungswirkung erhöht werden. Das Flachmaterial kann solchenfalls die gleiche Endkontur wie die Lagen der Vorformlinge umfassen oder eine abweichende Endkontur, insbesondere eine Endkontur mit geringerem Flächeninhalt umfassen.
Wenn das Flachmaterial ein Trägermittel umfasst, kann das textile Halbzeug beispielsweise mechanisch lösbar oder unlösbar an der Fahrzeugkomponente festgelegt werden.
Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch ein faserverstärktes Kunststoffteil oder Metallbauteil, insbesondere hergestellt durch ein Verfahren mit mindestens einem der zuvor genannten Merkmale, mit mindestens einem band- oder streifenartigen Vorformling, der ein Fasermaterial oder ein mit einem Matrixwerkstoff imprägniertes Fasermaterial aufweist, wobei das Fasermaterial im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Verstärkungsfasern umfasst, und der in mehreren Lagen zu einem flächenhaften Halbzeug, insbesondere endkonturnah, abgelegt ist, wobei die mehreren abgelegten Lagen stoffschlüssig miteinander gefügt sind, und mit mindestens einem Haftmittel, an dem das Halbzeug zumindest mit einer ersten Lage haftend und endkonturnah festgelegt ist, wobei das Haftmittel endkonturnah beschnitten ist.
Das textile Halbzeug kann beispielsweise Vorformlinge aus TowPreg oder PrePreg umfassen.
Bei einer Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform erweist es sich als vorteilhaft, wenn das textile Halbzeug mindestens ein, insbesondere konturnah beschnittenes, Flachmaterial umfasst, das lösbar oder unlösbar am Haftmittel auf der dem Halbzeug abgewandten Seite festlegbar oder festgelegt ist, und das insbesondere ein Trägermittel, eine Schutzfolie oder ein Bauteil der Fahrzeugkomponente umfasst.
Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs, insbesondere mit mindestens einem der zuvor genannten Merkmale, für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), mit im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten Verstärkungsfasern, insbesondere Kohlefasern, zur Verwendung als Verstärkungslage für ein faserverstärktes Kunststoffteil oder ein Metallbauteil, wobei die Vorrichtung insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens mit mindestens einem der zuvor genannten Merkmale vorgesehen ist, mit mindestens einer Platzierungseinrichtung zum Anordnen eines Haftmittels und/oder ggf. eines Flachmaterials, insbesondere auf einem Transportmittel, bzw. zum Anordnen des Haftmittels auf dem auf dem Transportmittel angeordneten Flachmaterial mit mindestens einer Legeeinrichtung zum Ablegen eines Vorformlings auf dem Haftmittel zu einem Halbzeug, mit mindestens einer Schneideinrichtung zum Beschneiden, insbesondere konturnahen Beschneiden, des Halbzeugs, des Haftmittels, des Flachmaterials und/oder des Verbunds aus Halbzeug, Haftmittel und ggf. Flachmaterial, und mit einer Absortierungseinrichtung zum Absortieren des Verbunds aus Halbzeug, Haftmittel und ggf. Flachmaterial.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs für eine Fahrzeugkomponente.
In der Zeichnung zeigt:

1 Ein schematisches Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens;
2 Ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß 1 mit ergänzenden Verfahrensschritten;
3 Eine schematische Darstellung der Vorrichtung;
4 Eine Seitenansicht auf den Verfahrensschritt eines Ablegens von Vorformlingen.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs 2. Die nachfolgend genannten gegenständlichen Bezugszeichen sind in den 3 und 4 aufgeführt. Die 3 und 4 illustrieren unterstützend die Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem ersten Schritt 100 wird ein band- oder streifenartiger Vorformling 4, der ein Fasermaterial oder ein mit einem Matrixwerkstoff imprägniertes Fasermaterial umfasst, bereitgestellt. Das Fasermaterial umfasst hierbei im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Verstärkungsfasern. In einem zweiten Schritt 101 wird ein Haftmittel 6 bereitgestellt.
Die Verfahrensschritte 100 und 101 dienen der Vorbereitung des Herstellens eines textilen Halbzeugs 2.
Gegebenenfalls kann nach dem Schritt 101, bei dem das Haftmittel 6 bereitgestellt wird, ein Beschneiden des Haftmittels 6 in einem Schritt 102 erfolgen. Hierbei wird das Haftmittel 6 durch eine Schneideinrichtung 8 endkonturnah beschnitten werden.
Unmittelbar nach Schritt 101, bzw. nach Schritt 102 erfolgt in einem Schritt 103 ein Ablegen, insbesondere ein endkonturnahes Ablegen des Vorformlings 4 auf dem Haftmittel 6 durch eine Legeeinrichtung 10. Die Legeeinrichtung 10 kann beispielsweise einen Legekopf umfassen. Im Schritt 103 können mehrere Lagen des Vorformlings 4 übereinander abgelegt werden, wobei eine erste Lage unmittelbar an dem Haftmittel 6 anliegt und dort eine Haftverbindung zwischen dem Haftmittel 6 und der ersten Lage von Vorformlingen 4 erzeugt wird.
Darüber hinaus ist Schritt 103 derart ausgestaltet, dass das Ablegen der einzelnen Lagen jeweils in unterschiedlichen Richtungen erfolgt. So wird eine zweite Lage von Vorformlingen 4 derart auf einer darunterliegenden ersten Lage von Vorformlingen 4 abgelegt, das die Ausrichtung der Verstärkungsfasern der zweiten Lage der Vorformlingen 4 quer oder schräg zur Ausrichtung der Verstärkungsfasern der ersten Lage verläuft.
Hierdurch ist es gewährleistet, dass an jeweils einem Vorformling 4 eine Lage, mehrere Vorformlinge 4 einer darüber liegenden Lage angeordnet sind.
Entsprechend wird jede weitere Lage von Vorformlingen 4 derart abgelegt, dass die Ausrichtung der Verstärkungsfasern jeder weiteren Lage quer oder schräg zur Ausrichtung der Verstärkungsfasern der darunterliegenden Lage erfolgt.
In einem nachfolgenden Schritt 104 erfolgt ein stoffschlüssiges Fügen der mehreren Lagen von Vorformlingen 4 des Halbzeugs 2. Das stoffschlüssige Fügen kann beispielsweise ein Fügen durch Erwärmen, durch Druck und/oder durch Ultraschall umfassen.
Die Vorformlinge 4 werden endkonturnah an dem Haftmittel 6 abgelegt. Wenn das Haftmittel 6 bereits nach dem Schritt 101 inm Schritt 102 endkonturnah beschnitten wurde, kann das Verfahren nach Schritt 104 beendet sein.
Wenn jedoch nach dem Schritt 101 kein Beschneiden des Haftmittels 6 erfolgt ist, kann sich der Schritt 102 dem Schritt 104 anschließen. Hierbei kann ausschließlich das Haftmittel 6, ein geringer Überstand der Vorformlinge 4 und/oder ein Beschnitt des Halbzeugs 2 erfolgen.
2 zeigt eine Variante des Verfahrens gemäß 1. Bei dieser wird als zusätzliche Lage des textilen Halbzeugs 2 ein Flachmaterial 12 in einem Schritt 101b zur Verfügung gestellt. Ein Schritt 101a umfasst parallel oder vorangestellt das Bereitstellen des Haftmittels 6.
In einem Zwischenschritt 101c wird das Haftmittel 6 lösbar oder unlösbar mit der der Vorformlingen 4 abgewandten Seite an dem Flachmaterial 12 festgelegt.
In dem Folgeschritt 102 können das Haftmittel 6 und das Flachmaterial 12 endkonturnah beschnitten werden.
Hiernach schließen sich die Schritte gemäß 1 an, insbesondere mit dem unmittelbar folgenden Schritt 103, bei dem der Vorformling 4 durch die Legeeinrichtung 10 endkonturnah auf dem Haftmittel 6 abgelegt wird.
Auch bei der Variante nach 2 kann ein Beschnitt des Haftmittels 6 und des Flachmaterial 12 gemäß Schritt 102 an den Verfahrensschritt 104 gemäß 1 angeschlossen sein.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer verschiedene Arbeitsstation umfassenden Vorrichtung 14 zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs 2. Hierbei wird an einer ersten Station durch eine Platzierungseinrichtung 16 das Haftmittel 6 und ggf. das Flachmaterial 12 bereitgestellt. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 14 ein Transportmittel 18, auf dem das Haftmittel 6 und ggf. das Flachmaterial 12 abgelegt werden. Wenn beispielsweise kein Flachmaterial 12 vorgesehen ist, wird das Haftmittel 6 unmittelbar auf das Transportmittel 18 abgelegt. Wenn das textile Halbzeug 2 ein Flachmaterial 12 umfasst, wird zunächst das Flachmaterial 12 und dann das Haftmittel 6 durch die Platzierungseinrichtung 16 auf das Flachmaterial 12 abgelegt.
An einer weiteren Station umfasst die Vorrichtung 14 eine Legeeinrichtung 10, an der der Vorformling 4 auf das Haftmittel 6 abgelegt wird. Hierbei kann die Legeeinrichtung 10 den Vorformling 4 in mehreren Lagen übereinander ablegen.
An einer weiteren Station umfasst die Vorrichtung 14 die Schneideinrichtung 8, an der die Vorformlinge 4, das Haftmittel 6 und/oder das Halbzeug 2 geschnitten werden können. Nach fertiger Herstellung des textilen Halbzeugs 2 kann das textile Halbzeug 2 durch eine Absortierungseinrichtung 20 absortiert werden.
3 zeigt den Ablauf der Stationen vom Vorbereiten, hin zum Legen sowie hin zum Zuschneiden und Absortieren. Allerdings ist es auch möglich, dass das Haftmittel 6 nach dem Bereitstellen direkt der Schneideeinrichtung 8 zugeführt wird, bevor die Vorformlinge 4 durch die Legeeinrichtung 10 auf dem Haftmittel 6 abgelegt werden.
4 zeigt eine seitliche Ansicht der Station der Legeeinrichtung 10. Aus dieser ist ersichtlich, dass das textile Halbzeug 2 aus mehreren Lagen von Vorformlingen 4, dem Haftmittel 6 sowie (bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel) dem Flachmaterial 12 besteht.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination in der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

2: Textiles Halbzeug
4: Vorformling
6: Haftmittel
8: Schneideeinrichtung
10: Legeeinrichtung
12: Flachmaterial
14: Vorrichtung
16: Platzierungseinrichtung
18: Transportmittel
20: Absortierungseinrichtung
100-104: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014225334 A1 [0003]
DE 102017208946 [0010]

Claims

Verfahren zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs (2) für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs (CFK), zur Verwendung als Verstärkungslage für ein faserverstärktes Kunststoffteil oder ein Metallbauteil mit den Schritten: a. Bereitstellen mindestens eines band- oder streifenartigen Vorformlings (4), der ein Fasermaterial oder ein mit einem Matrixwerkstoff imprägniertes Fasermaterial aufweist, wobei das Fasermaterial im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Verstärkungsfasern umfasst; b. Bereitstellen eines Haftmittels (6) und ggf. insbesondere endkonturnahes Beschneiden des Haftmittels (6) durch eine Schneideinrichtung (8); c. Ablegen, insbesondere endkonturnahes Ablegen, des mindestens einen Vorformling (4) durch eine Legeeinrichtung (10) in mehreren Lagen auf dem Haftmittel (6) zu einem flächenhaften Halbzeug (2) und lokales Erzeugen mindestens einer Haftverbindung zwischen wenigstens einer am Haftmittel (6) anliegenden ersten Lage von Vorformlingen (4) des Halbzeugs (2) und dem Haftmittel (6); d. Stoffschlüssiges Fügen der mehreren Lagen von Vorformlingen (4) des Halbzeugs (2); und e. Ggf. insbesondere konturnahes Beschneiden der Vorformlinge (2) des Haftmittels (6) und/oder des Halbzeugs (2) durch die Schneideinrichtung (8).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablegen des Vorformlings (4) in mehreren Lagen auf dem Haftmittel (6) zu einem flächenhaften Halbzeug (2) zumindest das Ablegen mindestens einer ersten Lage auf dem Haftmittel (6) und das Ablegen mindestens einer auf der ersten Lage abgelegten zweiten Lage umfasst, wobei die Ausrichtung der Verstärkungsfasern der zweiten Lage quer oder schräg zur Ausrichtung der Verstärkungsfasern der ersten Lage verläuft.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Verstärkungsfasern jeder weiteren Lage von Vorformlingen (4) quer oder schräg zur Ausrichtung der Verstärkungsfasern der von Vorformlingen (4) der darunterliegenden Lage verläuft.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stoffschlüssige Fügen der mehreren Lagen von Vorformlingen (4) des Halbzeugs (2) ein Fügen durch Erwärmen, durch Druck und/oder durch Ultraschall umfasst.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: a. Ggf. Platzieren des Flachmaterials (12) auf einem flächenhaften Transportmittel (18) durch eine Platzierungseinrichtung (16); b. Platzieren des Haftmittels (6) unmittelbar auf dem flächenhaften Transportmittel (18) oder mittelbar auf dem am Transportmittel (18) anliegenden Flachmaterial (12) durch die Platzierungseinrichtung (16); c. Weiterführen des Transportmittels (18) zu einer Legeeinrichtung (10); d. Ablegen, insbesondere endkonturnahes Ablegen, des mindestens einen Vorformling (2) durch die Legeeinrichtung (10) in mehreren Lagen auf dem Haftmittel (6) zu einem flächenhaften Halbzeug (2) und lokales Erzeugen mindestens einer Haftverbindung zwischen wenigstens einer am Haftmittel (6) anliegenden ersten Lage von Vorformlingen (4) des Halbzeugs (2) und dem Haftmittel (6); e. Weiterführen des Transportmittels (18) zu einer Schneideinrichtung (8) und/oder zu einer Absortierungseinrichtung (20); f. Ggf. insbesondere konturnahes Beschneiden der Vorformlinge (4), des Haftmittels (6) und/oder des Haftmittels (6) und Vorformlinge (4) umfassenden Halbzeugs (2) und/oder Absortieren des Haftmittels (6) und Vorformlinge (4) umfassenden Halbzeugs (2) durch die Schneideinrichtung (8). g. Rückführen des Transportmittels (18) zur Platzierungseinrichtung (16).
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bereitstellen eines, insbesondere flächenhaften, Flachmaterials (12) und ggf. insbesondere endkonturnahes Beschneiden des Flachmaterials (12).
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch lösbares oder unlösbares Festlegen des Haftmittels (6) mit der den Vorformlingen (4) abgewandten Seite an dem Flachmaterial (12).
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachmaterial (12) ein Trägermittel, eine Schutzfolie oder ein Bauteil der Fahrzeugkomponente umfasst.
Textiles Halbzeug (2) zur Verwendung als Verstärkungslage für ein faserverstärktes Kunststoffteil oder Metallbauteil, insbesondere hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit mindestens einem band- oder streifenartigen Vorformling (4), der ein Fasermaterial oder ein mit einem Matrixwerkstoff imprägniertes Fasermaterial aufweist, wobei das Fasermaterial im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Verstärkungsfasern umfasst, und der in mehreren Lagen zu einem flächenhaften Halbzeug (2), insbesondere endkonturnah, abgelegt ist, wobei die mehreren abgelegten Lagen stoffschlüssig miteinander gefügt sind, und mit mindestens einem Haftmittel (6), an dem das Halbzeug (2) zumindest mit einer ersten Lage haftend und endkonturnah festgelegt ist, wobei das Haftmittel (6) endkonturnah beschnitten ist.
Textiles Halbzeug (2) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mindestens ein, insbesondere konturnah beschnittenes, Flachmaterial (12), das lösbar oder unlösbares am Haftmittel (6) auf der dem Halbzeug (2) abgewandten Seite festlegbar oder festgelegt ist, und das insbesondere ein Trägermittel, eine Schutzfolie oder ein Bauteil der Fahrzeugkomponente umfasst.
Vorrichtung zum Bearbeiten oder Herstellen eines textilen Halbzeugs (2), insbesondere nach einem der Ansprüche 9 oder 10, für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), mit im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten Verstärkungsfasern, insbesondere Kohlefasern, zur Verwendung als Verstärkungslage für ein faserverstärktes Kunststoffteil oder ein Metallbauteil, wobei die Vorrichtung insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorgesehen ist, mit mindestens einer Platzierungseinrichtung (16) zum Anordnen eines Haftmittels (6) und/oder ggf. eines Flachmaterials (12), insbesondere auf einem Transportmittel (18), bzw. zum Anordnen des Haftmittels (6) auf dem auf dem Transportmittel (18) angeordneten Flachmaterial (12) mit mindestens einer Legeeinrichtung (10) zum Ablegen eines Vorformlings (4) auf dem Haftmittel (6) zu einem Halbzeug (2), mit mindestens einer Schneideinrichtung (8) zum Beschneiden, insbesondere konturnahen Beschneiden, des Halbzeugs (2), des Haftmittels (6), des Flachmaterials (12) und/oder des Verbunds aus Halbzeug (2), Haftmittel (6) und ggf. Flachmaterial (12), und mit einer Absortierungseinrichtung (20) zum Absortieren des Verbunds aus Halbzeug (2), Haftmittel (6) und ggf. Flachmaterial (12).