DE102018125029A1 - Method for producing a semi-finished fiber product, semi-finished fiber product and method for producing a fiber-reinforced component - Google Patents

Method for producing a semi-finished fiber product, semi-finished fiber product and method for producing a fiber-reinforced component Download PDF

Info

Publication number
DE102018125029A1
DE102018125029A1 DE102018125029.0A DE102018125029A DE102018125029A1 DE 102018125029 A1 DE102018125029 A1 DE 102018125029A1 DE 102018125029 A DE102018125029 A DE 102018125029A DE 102018125029 A1 DE102018125029 A1 DE 102018125029A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
semi
carrier material
finished
reinforcing fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018125029.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Markus Kronen
Stefanus Stahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102018125029.0A priority Critical patent/DE102018125029A1/en
Publication of DE102018125029A1 publication Critical patent/DE102018125029A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05C—EMBROIDERING; TUFTING
    • D05C17/00—Embroidered or tufted products; Base fabrics specially adapted for embroidered work; Inserts for producing surface irregularities in embroidered products
    • D05C17/02—Tufted products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines textilen Faserhalbzeugs (1) für ein faserverstärktes Bauteil (12) mit den Schritten: Bereitstellen eines Trägermaterials (2), Erzeugen eines Schlingenflors (3) auf dem Trägermaterial durch Tuften von Verstärkungsfasern (4), und Auftrennen der Schlingen (5) zur Erzeugung eines Schnittflors (6). Weiterhin werden ein Faserhalbzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils angegeben.The invention relates to a method for producing a semi-finished textile fiber (1) for a fiber-reinforced component (12), comprising the steps of: providing a carrier material (2), producing a loop pile (3) on the carrier material by tufting reinforcing fibers (4), and separating the loops (5) for producing a cut pile (6). Furthermore, a semi-finished fiber product and a method for producing a fiber-reinforced component are specified.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserhalbzeugs, ein Faserhalbzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils.The invention relates to a method for producing a semi-finished fiber product, a semi-finished fiber product and a method for producing a fiber-reinforced component.

Faserverstärkte Bauteile beinhalten eine Faserverstärkung, die in eine Matrix, z.B. Kunststoff, Keramik oder Metall eingebunden ist. Zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen sind verschiedene Verfahren bekannt, wie z.B. das Nasspressen, das Resin Transfer Moulding (RTM), die Verwendung von Prepregs oder das Handlaminieren. Die Faserverstärkung wird bei diesen Verfahren in Form von Faserhalbzeugen bereitgestellt. Hierbei kann es sich z.B. um Gewebe, Gestricke, Geflechte oder Vliese handeln, die mit dem Matrixmaterial infiltriert und weiterverarbeitet werden.Fiber reinforced components include fiber reinforcement which is divided into a matrix, e.g. Plastic, ceramic or metal is integrated. Various methods are known for the production of fiber-reinforced plastic components, e.g. wet pressing, resin transfer molding (RTM), the use of prepregs or hand lamination. In these processes, fiber reinforcement is provided in the form of semi-finished fiber products. This can e.g. are fabrics, knitted fabrics, braids or nonwovens that are infiltrated with the matrix material and processed further.

Zur Erzielung der gewünschten Bauteileigenschaften, wie Festigkeit und Steifigkeit, kommt der Faserausrichtung eine entscheidende Rolle zu, da die Fasern in Faserrichtung eine sehr viel höhere Lastaufnahme ermöglichen als quer zur Faserrichtung.In order to achieve the desired component properties, such as strength and rigidity, fiber alignment plays a decisive role, since the fibers in the fiber direction allow a much higher load absorption than at right angles to the fiber direction.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine einfache, flexible und kostengünstige Möglichkeit anzugeben, wie eine gewünschte Faserorientierung in einem faserverstärkten Bauteil realisiert werden kann.Against this background, the object of the present invention is to provide a simple, flexible and inexpensive way of realizing a desired fiber orientation in a fiber-reinforced component.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Faserhalbzeugs nach Patentanspruch 1, ein Faserhalbzeug nach Patentanspruch 6 und ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils nach Patentanspruch 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.The object is achieved by a method for producing a semifinished fiber product according to claim 1, a semifinished fiber product according to claim 6 and a method for producing a fiber-reinforced component according to claim 7. Further advantageous embodiments result from the subclaims and the following description.

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines textilen Faserhalbzeugs angegeben, welches sich zur Herstellung von faserverstärkten Bauteilen eignet. Das Verfahren umfasst die Schritte:

  • - Bereitstellen eines Trägermaterials,
  • - Erzeugen eines Schlingenflors auf dem Trägermaterial durch Tuften von Verstärkungsfasern und
  • - Auftrennen der Schlingen zur Erzeugung eines Schnittflors.
A method for the production of a semi-finished textile fiber is specified which is suitable for the production of fiber-reinforced components. The process includes the steps:
  • Provision of a carrier material,
  • - Creating a loop pile on the carrier material by tufting reinforcing fibers and
  • - Cut the loops to create a cut pile.

Weiterhin wird ein Faserhalbzeug zur Verwendung bei der Herstellung von faserverstärkten Bauteilen angegeben mit einem Trägermaterial und einem auf dem Trägermaterial angeordneten Schnittflor bestehend aus einer Vielzahl von aufgetrennten Faserschlingen aus Verstärkungsfasern.Furthermore, a semifinished fiber product for use in the production of fiber-reinforced components is specified with a carrier material and a cut pile arranged on the carrier material, consisting of a multiplicity of separated fiber loops made of reinforcing fibers.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, ein Faserhalbzeug analog zur Samt- oder Velourherstellung herzustellen. Beim Tuften werden die Verstärkungsfasern mittels Nadeln in das textile Trägermaterial eingebracht. Die Nadeln sind beispielsweise in der Breite des Trägermaterials angeordnet und stechen gleichzeitig durch das Trägermaterial. Bevor die Nadeln zurückgezogen werden, werden die eingebrachten Verstärkungsfasern von Greifern festgehalten. So entstehen Schlingen auf der Oberseite des Trägermaterials. Nach vorgegebenem Abstand stechen die Nadeln erneut in das Trägermaterial und weitere Schlingen werden erzeugt. Der Schritt der Schlingenerzeugung wird wiederholt, so dass ein Schlingenflorteppich entsteht. Durch Durchtrennen der Schlingen, was z.B. bereits durch ein am Greifer befestigtes Messer erfolgen kann, entsteht ein Schnittflorteppich. Die Florhöhe kann durch Wahl der Schlingengröße eingestellt werden.It is therefore proposed according to the invention to produce a semi-finished fiber product analogous to the manufacture of velvet or velor. During tufting, the reinforcing fibers are inserted into the textile backing material using needles. The needles are arranged, for example, in the width of the carrier material and at the same time pierce through the carrier material. Before the needles are withdrawn, the inserted reinforcing fibers are held by grippers. This creates loops on the top of the carrier material. After a predetermined distance, the needles pierce the carrier material again and further loops are created. The looping step is repeated to create a loop pile carpet. By cutting the loops, which e.g. A cut pile carpet is created using a knife attached to the gripper. The pile height can be adjusted by choosing the loop size.

Das Tufting-Verfahren ist großindustriell einsetzbar, so dass das textile Faserhalbzeug günstig herstellbar ist. Als Resultat erhält man ein universell einsetzbares Faserhalbzeug, bei dem grundsätzlich jede Faser des Schnittflors individuell ausrichtbar ist.The tufting process can be used on an industrial scale, so that the semi-finished textile fiber can be manufactured cheaply. The result is a fiber semifinished product that can be used universally and in which each fiber of the cut pile can be individually aligned.

Bei dem Trägermaterial, auf das die Verstärkungsfasern getuftet werden, kann es sich um ein textiles Trägermaterial handeln, beispielsweise um ein Vlies oder vorzugsweise um ein Gewebe, z.B. in Leinwandbindung oder Körperbindung. Besonders bevorzugt ist das textile Trägermaterial aus Verstärkungsfasern ausgebildet. Beispielsweise kann das Trägermaterial ein Gewebe aus Kohlenstoff- und/oder Glasfasern sein. So kann bereits durch das Trägermaterial eine erste Lage von gerichteten Verstärkungsfasern in das Bauteil eingebracht werden.The backing material on which the reinforcing fibers are tufted can be a textile backing material, for example a nonwoven or preferably a fabric, e.g. in plain weave or body weave. The textile carrier material is particularly preferably formed from reinforcing fibers. For example, the carrier material can be a woven fabric made of carbon and / or glass fibers. In this way, a first layer of directional reinforcing fibers can already be introduced into the component through the carrier material.

Alternativ kann das Trägermaterial aus einer thermoplastischen Kunststofffolie oder einem thermoplastischen Textil ausgebildet sein. Durch kurzzeitiges Erwärmen des Thermoplasten nach Ausrichtung der getufteten Verstärkungsfäden können diese am Trägermaterial fixiert werden, so dass auf ein zusätzliches Fixiermittel verzichtet werden kann. Je nach Dicke des Trägermaterials kann der Thermoplast auch als Matrixmaterial bei der späteren Bauteilherstellung verwendet werden, wie nachfolgend beschrieben.Alternatively, the carrier material can be formed from a thermoplastic plastic film or a thermoplastic textile. By briefly heating the thermoplastic after aligning the tufted reinforcing threads, these can be fixed to the carrier material, so that an additional fixing agent can be dispensed with. Depending on the thickness of the carrier material, the thermoplastic can also be used as a matrix material in the later component production, as described below.

Die Verstärkungsfasern werden auf das Trägermaterial getuftet. Hierbei ist das Verfahren nicht auf spezielle Verstärkungsfasern beschränkt. Vielmehr können die bekannten Verstärkungsfasern, wie z.B. Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern etc. verwendet werden. Um nach dem Durchtrennen der Schlingen eine gleichmäßige Faserlänge zu gewährleisten, werden vorzugsweise Endlosfasern als Verstärkungsfasern getuftet.The reinforcing fibers are tufted onto the carrier material. The method is not limited to special reinforcing fibers. Rather, the known reinforcing fibers, e.g. Carbon fibers, glass fibers, aramid fibers etc. are used. In order to ensure a uniform fiber length after severing the loops, continuous fibers are preferably tufted as reinforcing fibers.

Bevorzugt werden die Verstärkungsfasern als Roving getuftet. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von 24k Tows, also Rovings mit 24.000 Filamenten, denkbar sind auch Rovings bis hin zu 50k Heavy Tows. Nach dem Durchtrennen der Schlingen können die Einzelfilamentfäden des Rovings aufgefächert werden, wodurch sich auch bei geringerer Polnoppenzahl ein dichter Flor erzeugen lässt. The reinforcing fibers are preferably tufted as roving. The use of 24k tows, i.e. rovings with 24,000 filaments, is particularly preferred; rovings up to 50k heavy tows are also conceivable. After the loops have been severed, the individual filament threads of the roving can be fanned out, so that a dense pile can be produced even with a smaller number of pile nubs.

Durch geeignete Wahl der Schlingengröße kann die Höhe des Schnittflors und damit die Länge der freien Faserenden individuell eingestellt werden. Zur Erzielung hoher Bauteilfestigkeiten kann es vorgesehen sein, dass die freien Faserenden eine Länge von mehr als 10 mm aufweisen. Beispielsweise können die freien Faserenden eine Länge in einem Bereich von 10 mm bis 100 mm ausweisen. Die freien Faserenden können in weiteren Verfahrensschritten individuell ausgerichtet werden, so dass das textile Faserhalbzeug universell verwendbar ist.The height of the cut pile and thus the length of the free fiber ends can be individually adjusted by a suitable choice of the loop size. In order to achieve high component strengths, it can be provided that the free fiber ends have a length of more than 10 mm. For example, the free fiber ends can have a length in a range from 10 mm to 100 mm. The free fiber ends can be individually aligned in further process steps, so that the semi-finished textile fiber can be used universally.

Durch die Wahl des Nadelabstands voneinander und die Stichlänge, d.h. den Abstand zwischen zwei Stichen, lässt sich die Dichte des Flors individuell anpassen. Ziel sollte es dabei sein, dass sich die Fasern gegenseitig nicht zu stark stützen, sondern noch umlegbar sind, so dass die freien Faserenden annähernd parallel zum Trägermaterial liegen. Gleichzeitig sollen sich die freien Faserenden benachbarter Stiche noch überlappen, wenn die Faserenden gelegt werden, um eine ausreichende Verstärkungswirkung und Lastübergang zu erzeugen. Für die Verwendung als Faserhalbzeug bei der Produktion von Fahrzeugbauteilen ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schlingen- bzw. Schnittflor derart erzeugt wird, dass das textile Faserhalbzeug ein Flächengewicht im Bereich von 150 g/m2 bis 600 g/m2 aufweist.The density of the pile can be individually adjusted by choosing the distance between the needles and the stitch length, ie the distance between two stitches. The aim should be that the fibers do not support each other too much, but can still be folded over, so that the free fiber ends are approximately parallel to the carrier material. At the same time, the free fiber ends of adjacent stitches should still overlap when the fiber ends are laid in order to produce a sufficient reinforcing effect and load transfer. For use as a semi-finished fiber in the production of vehicle components, it is particularly advantageous if the loop or cut pile is produced in such a way that the semi-finished textile fiber has a weight per unit area in the range from 150 g / m 2 to 600 g / m 2 .

Ein derartiges textiles Halbzeug mit Schnittflor kann als Faserverstärkung bei der Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, insbesondere eines Fahrzeugbauteils, verwendet werden.Such a semi-finished textile with cut pile can be used as fiber reinforcement in the production of a fiber-reinforced plastic component, in particular a vehicle component.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils angegeben, bei dem das voranstehend beschriebene Faserhalbzeug in einem Formwerkzeug zu dem faserverstärkten Bauteil verpresst wird, wobei die Verstärkungsfasern in ein Matrixmaterial eingebunden werden. Diese Weiterverarbeitung kann mit herkömmlichen Verfahren, wie z.B. im RTM-Verfahren, als Prepreg oder durch Handlaminieren erfolgen.Furthermore, a method for producing a fiber-reinforced component is specified, in which the fiber semi-finished product described above is pressed in a mold to form the fiber-reinforced component, the reinforcing fibers being incorporated into a matrix material. This further processing can be carried out using conventional methods, e.g. in the RTM process, as a prepreg or by hand lamination.

Das erfindungsgemäße textile Faserhalbzeug kann als einzige Faserverstärkung im Bauteil angeordnet werden. Ebenso ist es möglich, ein erfindungsgemäßes Faserhalbzeug mit weiteren Faserhalbzeugen, z.B. weiteren erfindungsgemäßen Faserhalbzeugen, z.B. zu einem Stack zu stapeln und weiterzuverarbeiten.The textile semi-finished textile according to the invention can be arranged as the only fiber reinforcement in the component. It is also possible to use a semi-finished fiber product according to the invention with further semi-finished fibers, e.g. further semi-finished fibers according to the invention, e.g. stacked into a stack and processed further.

In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Weiterverarbeitung im Nasspressverfahren. Beim Nasspressen wird vor dem Verpressen ein Matrixmaterial auf dem Faserhalbzeug aufgebracht. In der Kavität eines Formwerkzeugs, welche eine Form für das herzustellende Bauteils darstellt, wird das Matrixsystem mit dem Faserhalbzeug verpresst, geformt und härtet zum faserverstärkten Bauteil aus. Beim Nasspressen hat das Matrixmaterial nur sehr kurze Fließwege zurückzulegen, weshalb die vorhandene Faserausrichtung durch das Nasspressen nur geringfügig oder gar nicht verändert wird.In a preferred embodiment, the further processing takes place in the wet pressing process. In wet pressing, a matrix material is applied to the semi-finished fiber before pressing. In the cavity of a molding tool, which is a mold for the component to be produced, the matrix system is pressed, shaped and cured to form the fiber-reinforced component with the semi-finished fiber product. With wet pressing, the matrix material only has to cover very short flow paths, which is why the existing fiber orientation is changed only slightly or not at all by wet pressing.

In einer alternativen Ausgestaltung dient das Material des Trägermaterials als Matrixmaterial, so dass kein zusätzliches Matrixsystem zugegeben werden muss. Vielmehr kann, wenn das Trägermaterial des Faserhalbzeugs eine thermoplastische Folie oder ein thermoplastisches Textil ist, das Trägermaterials selbst als Matrixmaterial fungieren. Im Formwerkzeug wird das Trägermaterial erhitzt und aufgeschmolzen, wodurch die Verstärkungsfasern in das Matrixmaterial eingebunden werden. Nach dem Erkalten des thermoplastischen Materials liegt das faserverstärkte Bauteil vor.In an alternative embodiment, the material of the carrier material serves as matrix material, so that no additional matrix system has to be added. Rather, if the carrier material of the semi-finished fiber product is a thermoplastic film or a thermoplastic textile, the carrier material itself can function as a matrix material. The carrier material is heated and melted in the molding tool, as a result of which the reinforcing fibers are incorporated into the matrix material. After the thermoplastic material has cooled, the fiber-reinforced component is present.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen textilen Faserhalbzeugs hat als besonderen Vorteil, dass die Fasern des Schnittflors individuell ausgerichtet werden können. Zunächst stehen die freien Faserenden als Schnittflor senkrecht zur textilen Trägerschicht empor. Ist eine andere Faserausrichtung erwünscht, so kann das Verfahren den zusätzlichen Schritt aufweisen, wonach die freien Faserenden der Verstärkungsfasern individuell ausgerichtet werden. Hierzu können die Fasern des Flors z.B. über ein Fluid, durch elektrostatische Aufladung oder mechanisch ausgerichtet werden, beispielweise durch Kämmen oder mittels Luftströmung durch ein Gebläse. Die so ausgerichteten Verstärkungsfasern werden fixiert, z.B. durch die Applikation von Binder oder Harz auf die Fasern und das textile Trägermaterial. Ebenso kann der Binder schon im Vorfeld auf dem textilen Halbzeug oder der verwendeten Verstärkungsfaser aufgebracht sein und muss nur noch aktiviert werden. Vorteilhaft ist, dass mit einem einzigen Faserhalbzeug unterschiedliche Faserausrichtungen realisiert werden können, z.B. in einem Randbereich des Bauteils eine andere Ausrichtung als in einem Mittenbereich. Mit dem textilen Faserhalbzeug ist es möglich, die Fasern lastpfadgerecht, d.h. entsprechend den zu erwartenden Belastungen im herzustellenden Bauteil, auszurichten.The use of the semi-finished textile fiber according to the invention has the particular advantage that the fibers of the cut pile can be individually aligned. First of all, the free fiber ends stand up as a cut pile perpendicular to the textile carrier layer. If a different fiber orientation is desired, the method can have the additional step, after which the free fiber ends of the reinforcing fibers are individually aligned. For this purpose, the fibers of the pile can e.g. via a fluid, by electrostatic charging or mechanically aligned, for example by combing or by means of air flow through a blower. The reinforcing fibers thus aligned are fixed, e.g. by applying binder or resin to the fibers and the textile backing material. Likewise, the binder can be applied in advance to the semi-finished textile or the reinforcing fiber used and only needs to be activated. It is advantageous that different fiber orientations can be realized with a single semi-finished fiber, e.g. a different orientation in an edge region of the component than in a central region. With the textile semi-finished fiber, it is possible to adjust the fibers according to the load path, i.e. according to the expected loads in the component to be manufactured.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which reference is made to FIG Drawings embodiments of the invention are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. If the term "can" is used in this application, it is both the technical possibility and the actual technical implementation.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:

  • 1 Verfahrensschritte zur Herstellung eines textilen Faserhalbzeugs,
  • 2 eine schematische Darstellung des Ausrichtens des Schnittflors in einer Seitenansicht,
  • 3 eine Draufsicht auf das textile Faserhalbzeug in schematischer Darstellung nach Ausrichtung des Schnittflors, und
  • 4 Verfahrensschritte zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils in schematischer Ansicht.
Exemplary embodiments are explained below with reference to the accompanying drawings. In it show:
  • 1 Process steps for the manufacture of a semi-finished textile fiber,
  • 2nd 1 shows a schematic illustration of the alignment of the cut pile in a side view,
  • 3rd a plan view of the textile semi-finished fiber in a schematic representation after alignment of the cut pile, and
  • 4th Process steps for producing a fiber-reinforced component in a schematic view.

Zur Herstellung des textilen Faserhalbzeugs 1 wird zunächst ein Trägermaterial 2, z.B. in Form eines Vlies, Gewebes oder einer thermoplastischen Folie, bereitgestellt. Besonders bevorzugt ist das Trägermaterial 2 als Kohlenstoff- oder Glasfasergewebe ausgebildet.For the production of the semi-finished textile fiber 1 first becomes a carrier material 2nd , for example in the form of a fleece, fabric or a thermoplastic film. The carrier material is particularly preferred 2nd designed as carbon or glass fiber fabric.

Auf dem Trägermaterial 2 wird ein Schlingenflor 3 erzeugt. Hierzu werden Verstärkungsfasern 4 auf das Trägermaterial getuftet. Die Verstärkungsfasern 4 liegen vorzugsweise als Roving vor. Durch das Tuften werden eine Vielzahl von Schlingen 5 erzeugt, die neben und hintereinander auf dem textilen Trägermaterial angeordnet sind.On the carrier material 2nd becomes a loop pile 3rd generated. For this purpose, reinforcement fibers 4th tufted onto the carrier material. The reinforcing fibers 4th are preferably available as roving. Tufting creates a variety of loops 5 generated, which are arranged next to and one behind the other on the textile substrate.

Durch Durchtrennen der Schlingen 5, was z.B. unmittelbar nach der Schlingenherstellung erfolgen kann, wird aus dem Schlingenflor 3 ein Schnittflor 6 erzeugt. Hierdurch bilden die Verstärkungsfasern, welche zuvor als Schlingen 5 vorlagen, freie Faserenden 7 aus. Die Rovings können in die Einzelfilamente auffächern. Der Schnittflor 6 kann über ein (nicht dargestelltes) Fixiermittel, z.B. auf der dem Schnittflor abgewandten Seite, an dem Trägermaterial 2 fixiert werden.By cutting the loops 5 What can happen, for example, immediately after loop production is made from loop pile 3rd a cut pile 6 generated. As a result, the reinforcing fibers, which were previously loops 5 templates, free fiber ends 7 out. The rovings can fan out into the individual filaments. The cut pile 6 can on the carrier material via a (not shown) fixing agent, for example on the side facing away from the cut pile 2nd be fixed.

Zunächst stehen die freien Faserenden 7 vom Trägermaterial 2 weg. Durch Kämmen, elektrostatische Aufladung oder ein Anblasen mit einer Luftströmung, lassen sich die freien Faserenden 7 in ihrer Ausrichtung beeinflussen. 2 zeigt beispielhaft ein Gebläse G, mit dem der Schnittflor 6 mit einer Fluidströmung F angeblasen wird. So können die Fasern z.B. umgelegt werden, so dass sie im Wesentlichen parallel zum Trägermaterial 2 verlaufen. Durch Änderung der Strömungsrichtung der Fluidströmung F kann die Ausrichtung der Faserenden bestimmt werden, z.B. können verschiedene Faserstränge in verschiedene Richtungen ausgerichtet werden. 3 zeigt eine Draufsicht auf das textile Faserhalbzeug 1, wobei die freien Faserenden 7 individuell ausgerichtet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur wenige Fasern dargestellt. Im realen Faserhalbzeug sind ein Vielfaches der dargestellten Fasern enthalten, die sich im gelegten Zustand zumindest teilweise überlappen. Die individuelle Ausrichtung der freien Faserenden ermöglicht die Abbildung unterschiedlicher Lastpfade in einer Verstärkungsfaserlage. Die Faserausrichtung kann z.B. einem Kraftfluss im Bauteil nachempfunden sein. Die individuell ausgerichteten Faserenden können fixiert werden, z.B. durch Auftrag eines Binders oder Harzes.First there are the free fiber ends 7 from the carrier material 2nd path. The free fiber ends can be combed, electrostatically charged or blown with an air flow 7 influence in their alignment. 2nd shows an example of a blower G with which the cut pile 6 with a fluid flow F is blown. For example, the fibers can be folded over so that they are essentially parallel to the carrier material 2nd run. By changing the flow direction of the fluid flow F the orientation of the fiber ends can be determined, for example different fiber strands can be aligned in different directions. 3rd shows a top view of the textile semi-finished fiber 1 , with the free fiber ends 7 are individually aligned. For reasons of clarity, only a few fibers are shown. The real semi-finished fiber contains a multiple of the fibers shown, which at least partially overlap when laid. The individual alignment of the free fiber ends enables the representation of different load paths in a reinforcing fiber layer. The fiber orientation can be modeled, for example, on a force flow in the component. The individually aligned fiber ends can be fixed, for example by applying a binder or resin.

4 zeigt die Weiterverarbeitung des Faserhalbzeugs 1 zu einem faserverstärkten Bauteil im Nasspressverfahren. Auf das Faserhalbzeug 1 wird ein ungehärtetes Matrixsystem 8 aufgebracht. Anschließend werden Faserhalbzeug 1 und Matrixsystem 8 zwischen einem Oberwerkzeug 9 und einem Unterwerkzeug 10 eines beheizbaren Formwerkzeug 11 zu dem Bauteil 12 verpresst und ausgehärtet, wobei das Matrixmaterial 8 das Faserhalbzeug 1 durchtränkt und die Verstärkungsfasern 3 einbindet. 4th shows the processing of the semi-finished fiber 1 to a fiber-reinforced component in the wet pressing process. On the semi-finished fiber 1 becomes an uncured matrix system 8th upset. Then semi-finished fiber 1 and matrix system 8th between an upper tool 9 and a lower tool 10th a heatable mold 11 to the component 12th pressed and cured, the matrix material 8th the semi-finished fiber 1 soaked and the reinforcing fibers 3rd integrates.

Grundsätzlich ist die Weiterverarbeitung des Faserhalbzeugs 1 auch in anderen Verfahren, wie z.B. dem RTM-Verfahren, Vakuum-Infusionsverfahren oder mit Handlaminieren möglich. Handelt es sich bei dem Trägermaterial 2 um eine thermoplastische Folie oder ein thermoplastisches Textil, so kann dieses als Matrixmaterial dienen. Die Zugabe eines separaten Matrixmaterials ist dann nicht notwendig. Der Thermoplast wird unter Temperatur und Druck aufgeschmolzen, bindet die Verstärkungsfasern ein und bildet nach Erkalten das faserverstärkte Bauteil aus.The processing of the semi-finished fiber is basically 1 also possible in other processes, such as the RTM process, vacuum infusion process or with hand lamination. Is it the backing material 2nd a thermoplastic film or a thermoplastic textile, this can serve as a matrix material. It is then not necessary to add a separate matrix material. The thermoplastic is melted under temperature and pressure, binds in the reinforcing fibers and forms the fiber-reinforced component after cooling.

BezugszeichenlisteReference list

11
FaserhalbzeugSemi-finished fiber
22nd
TrägermaterialBacking material
33rd
SchlingenflorLoop pile
44th
VerstärkungsfasernReinforcing fibers
55
SchlingenLoops
66
SchnittflorCut pile
77
freie Faserendenfree fiber ends
88th
MatrixmaterialMatrix material
99
OberwerkzeugUpper tool
1010th
UnterwerkzeugLower tool
1111
FormwerkzeugMolding tool
1212th
faserverstärktes Bauteilfiber-reinforced component
FF
FluidstömungFluid flow
GG
Gebläsefan

Claims (14)

Verfahren zur Herstellung eines Faserhalbzeugs (1) für ein faserverstärktes Bauteil (12) mit den Schritten: Bereitstellen eines Trägermaterials (2), Erzeugen eines Schlingenflors (3) auf dem Trägermaterial durch Tuften von Verstärkungsfasern (4), und Auftrennen der Schlingen (5) zur Erzeugung eines Schnittflors (6).Method for producing a semi-finished fiber product (1) for a fiber-reinforced component (12), comprising the steps: Providing a carrier material (2), Creating a loop pile (3) on the carrier material by tufting reinforcing fibers (4), and Cut the loops (5) to produce a cut pile (6). Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem das Trägermaterial (2) aus Verstärkungsfasern ausgebildet ist.Procedure according to Claim 1 , in which the carrier material (2) is formed from reinforcing fibers. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem das Trägermaterial (2) aus einer thermoplastischen Kunststofffolie oder einem thermoplastischen Textil ausgebildet ist.Procedure according to Claim 1 , in which the carrier material (2) is formed from a thermoplastic film or a thermoplastic textile. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem die Verstärkungsfasern (4) als Roving getuftet werden.Method according to one of the preceding claims, in which the reinforcing fibers (4) are tufted as roving. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem der Schnittflor (6) eine Florlänge im Bereich von 10 mm bis 100 mm aufweist.Method according to one of the preceding claims, in which the cut pile (6) has a pile length in the range from 10 mm to 100 mm. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem der Schnittflor (6) derart erzeugt wird, dass das textile Faserhalbzeug (1) eine Flächendichte im Bereich von 150 bis 600 g/m2 aufweist.Method according to one of the preceding claims, in which the cut pile (6) is produced in such a way that the semi-finished textile fiber (1) has a surface density in the range from 150 to 600 g / m 2 . Faserhalbzeug für ein faserverstärktes Bauteil, insbesondere hergestellt nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, mit: einem Trägermaterial (2) und einem Schnittflor (6) auf dem Trägermaterial (2) bestehend aus einer Vielzahl von aufgetrennten Faserschlingen aus Verstärkungsfasern (4).Semi-finished fiber for a fiber-reinforced component, in particular manufactured according to one of the Claims 1 to 6 , with: a carrier material (2) and a cut pile (6) on the carrier material (2) consisting of a plurality of separated fiber loops made of reinforcing fibers (4). Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils, mit den Schritten: Bereitstellen eines Faserhalbzeugs (1), das ein Trägermaterial (2) und einen Schnittflor (6) auf dem Trägermaterial (2) aufweist, der aus einer Vielzahl von aufgetrennten Faserschlingen aus Verstärkungsfasern (4) besteht, Verpressen des textilen Faserhalbzeugs (1) in einem Formwerkzeug (11) zu dem faserverstärkten Bauteil (12), wodurch die Verstärkungsfasern (4) in einem Matrixwerkstoff (2; 8) eingebunden werden.Method for producing a fiber-reinforced component, comprising the steps: Providing a semi-finished fiber product (1) which has a carrier material (2) and a cut pile (6) on the carrier material (2), which consists of a plurality of separated fiber loops made of reinforcing fibers (4), Pressing the textile semi-finished fiber (1) in a molding tool (11) to the fiber-reinforced component (12), whereby the reinforcing fibers (4) are integrated in a matrix material (2; 8). Verfahren nach Patentanspruch 8, mit dem weiteren Schritt: Aufbringen eines Matrixwerkstoffs (8) auf dem Faserhalbzeug (1) vor dem Verpressen desselben im Formwerkzeug (11).Procedure according to Claim 8 , with the further step: applying a matrix material (8) to the semifinished fiber product (1) before it is pressed in the molding tool (11). Verfahren nach Patentanspruch 8, bei dem das Trägermaterial (2) eine thermoplastische Folie oder ein thermoplastisches Textil ist und die thermoplastische Folie oder das thermoplastische Textil den Matrixwerkstoff bildet.Procedure according to Claim 8 , in which the carrier material (2) is a thermoplastic film or a thermoplastic textile and the thermoplastic film or the thermoplastic textile forms the matrix material. Verfahren nach einem der Patentansprüche 8 bis 10 mit dem weiteren Schritt: Individuelles Ausrichten von freien Faserenden (7) der Verstärkungsfasern (4) und Fixieren der ausgerichteten Verstärkungsfasern vor dem Verpressen des Faserhalbzeugs.Procedure according to one of the Claims 8 to 10th with the further step: individual alignment of free fiber ends (7) of the reinforcing fibers (4) and fixing of the aligned reinforcing fibers before pressing the semi-finished fiber product. Verfahren nach Patentanspruch 11, bei dem der Schritt des individuellen Ausrichtens mittels eines Fluids erfolgt.Procedure according to Claim 11 , in which the step of individual alignment takes place using a fluid. Verfahren nach Patentanspruch 11, bei dem der Schritt des individuellen Ausrichtens über elektrostatische Aufladung erfolgt.Procedure according to Claim 11 , in which the step of individual alignment takes place via electrostatic charging. Verfahren nach Patentanspruch 11, bei dem der Schritt des individuellen Ausrichtens durch mechanisches Ausrichten erfolgt.Procedure according to Claim 11 , in which the step of individual alignment is carried out by mechanical alignment.
DE102018125029.0A 2018-10-10 2018-10-10 Method for producing a semi-finished fiber product, semi-finished fiber product and method for producing a fiber-reinforced component Pending DE102018125029A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018125029.0A DE102018125029A1 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Method for producing a semi-finished fiber product, semi-finished fiber product and method for producing a fiber-reinforced component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018125029.0A DE102018125029A1 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Method for producing a semi-finished fiber product, semi-finished fiber product and method for producing a fiber-reinforced component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018125029A1 true DE102018125029A1 (en) 2020-04-16

Family

ID=69954247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018125029.0A Pending DE102018125029A1 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Method for producing a semi-finished fiber product, semi-finished fiber product and method for producing a fiber-reinforced component

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018125029A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021239565A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for forming connections from a reinforcing fiber or reinforcing fibers, and method for producing a pressure container

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0012464A1 (en) * 1978-12-04 1980-06-25 Akzo N.V. A process and an apparatus for the manufacture of a fibre-reinforced plastics sheet material, the plastics sheet material obtained by this process and the objects formed therefrom
US4927684A (en) * 1987-04-28 1990-05-22 The Dow Chemical Company Assembly of several layers having one or more reinforcing layers and fiber reinforced plastic article produced therefrom
DE3851023T2 (en) * 1987-09-17 1994-12-01 Tonen Corp Carbon fiber reinforced resin pultrusion articles and process for their manufacture.
DE102007033869A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-29 Eads Deutschland Gmbh Apparatus and method for providing cut-to-length rovings and machine for reinforcing a textile semifinished product
US20140147643A1 (en) * 2011-06-28 2014-05-29 Gilbert Chomarat Thermoformable lap having reinforcement fibres
DE102012023815A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-05 Airbus Operations Gmbh Multi-needle machine and process for producing reinforced materials
DE102014012915A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Airbus Defence and Space GmbH Fiber composite component, adhesive arrangement for fiber composite components, as well as methods for producing a fiber composite component and an adhesive assembly
DE102015201348A1 (en) * 2015-01-27 2016-07-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft A method of forming a functional portion on a fiber composite component

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0012464A1 (en) * 1978-12-04 1980-06-25 Akzo N.V. A process and an apparatus for the manufacture of a fibre-reinforced plastics sheet material, the plastics sheet material obtained by this process and the objects formed therefrom
US4927684A (en) * 1987-04-28 1990-05-22 The Dow Chemical Company Assembly of several layers having one or more reinforcing layers and fiber reinforced plastic article produced therefrom
DE3851023T2 (en) * 1987-09-17 1994-12-01 Tonen Corp Carbon fiber reinforced resin pultrusion articles and process for their manufacture.
DE102007033869A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-29 Eads Deutschland Gmbh Apparatus and method for providing cut-to-length rovings and machine for reinforcing a textile semifinished product
US20140147643A1 (en) * 2011-06-28 2014-05-29 Gilbert Chomarat Thermoformable lap having reinforcement fibres
DE102012023815A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-05 Airbus Operations Gmbh Multi-needle machine and process for producing reinforced materials
DE102014012915A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Airbus Defence and Space GmbH Fiber composite component, adhesive arrangement for fiber composite components, as well as methods for producing a fiber composite component and an adhesive assembly
DE102015201348A1 (en) * 2015-01-27 2016-07-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft A method of forming a functional portion on a fiber composite component

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021239565A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for forming connections from a reinforcing fiber or reinforcing fibers, and method for producing a pressure container
US12122104B2 (en) 2020-05-26 2024-10-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for forming connections from a reinforcing fiber or reinforcing fibers, and method for producing a pressure container

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005034400B4 (en) Apparatus for producing a fiber preform having a virtually random surface geometry in the TFP process
DE102005034393B4 (en) Process for the production of single or multilayer fiber preforms in the TFP process
EP1907195B1 (en) Method for producing one- or multi-layer fibre preforms with a tfp method
DE102010052078B4 (en) Hybrid yarn, process for making fiber preforms for fiber composite components, in particular high performance composite fiber components, using the same, and methods of making fiber composite components, especially high performance fiber composite components
EP2262630B1 (en) Process for producing fibre preforms
EP2903794B1 (en) Method for manufacturing a semi-finished product for producing a composite moulded part
DE102012203388A1 (en) Cross filing of fibers
DE102008017573A1 (en) Method for producing a FVW / FRP component from rovings with a molding tool and mold for carrying out the method
DE102009044833A1 (en) Semifinished textile product and method for its production
DE102017127868A1 (en) Unidirectional clutch and its use
DE102015200275A1 (en) 3-dimensional high-strength fiber composite component and method for its production
DE102010012719A1 (en) Impregnated continuous filament tape deposition device for preform manufacturing plant for manufacturing glass reinforced plastic (GRP) component for motor car, has deposition unit arranged at downstream of impregnation device
DE102018125029A1 (en) Method for producing a semi-finished fiber product, semi-finished fiber product and method for producing a fiber-reinforced component
DE102009044834B4 (en) Process for producing a preform for a fiber composite component, process for producing a semi-finished textile product for a preform and textile semifinished product
DE102013216835B4 (en) Process for producing a fiber-reinforced plastic component
EP2844455B1 (en) Method for the transversal placement of fibers
DE102012101016A1 (en) Method for manufacturing profiled fiber reinforced semifinished products for producing fiber reinforced material, involves processing fabric acted upon with pressure and temperature for forming a fiber reinforced semifinished product
DE102019110640A1 (en) METHOD FOR PRODUCING COMPOSITE ITEMS FROM UNCURLED FABRICS
WO2015104178A1 (en) Fiber composite material and method for the production thereof
DE102019108580B3 (en) Method and device for the continuous production of folded cell structures, as well as folded cell structure
EP3257663B1 (en) Method for producing semifinished products for fibre-plastic composite components
DE102016208687B4 (en) Process for producing a fiber semi-finished product and a fiber composite component, fiber composite component and tool
DE102011009295A1 (en) Method for manufacturing plastic composite component, involves introducing textile structure with yarn in form of fibers or fiber bundles in molding bundle
DE102012016720A1 (en) Yarn section for producing fiber reinforced plastic used for manufacturing woven mat, has function portion which is made of fiber material, and substitution section is made of another material that is different from fiber material
DE102015110855A1 (en) Method for manufacturing complex 3D preforms

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified