DE102018210119A1 - Faserverbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers - Google Patents
Faserverbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018210119A1 DE102018210119A1 DE102018210119.1A DE102018210119A DE102018210119A1 DE 102018210119 A1 DE102018210119 A1 DE 102018210119A1 DE 102018210119 A DE102018210119 A DE 102018210119A DE 102018210119 A1 DE102018210119 A1 DE 102018210119A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reinforcing fibers
- fiber composite
- composite body
- struts
- strut
- 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
Links
Images
Classifications
-
- 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
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D27/00—Connections between superstructure or understructure sub-units
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
-
- 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
- B29C70/22—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
- B62D29/04—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material
Abstract
Ein Faserverbundkörper (10), insbesondere Strukturversteifungselement, hat mehrere Streben (12, 12a,..., 12g), die durch in eine Kunststoffmatrix (16) eingebettete, im Bereich der jeweiligen Strebe (12, 12a,..., 12g) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Verstärkungsfasern (18) gebildet sind, wobei die Streben (12, 12a,..., 12g) in einer fachwerkartigen Profilstruktur (14) angeordnet sind, die durch Wickeln oder Sticken der Verstärkungsfasern (18) erzeugt ist. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers (10), insbesondere eines Strukturversteifungselements, mit mehreren Streben (12, 12a,..., 12g), die in einer fachwerkartigen Profilstruktur (14) angeordnet sind, beschrieben.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Faserverbundkörper, insbesondere ein Strukturversteifungselement, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers, insbesondere eines Strukturversteifungselements.
- Faserverstärkte Kunststoffe besitzen ein hohes Leichtbaupotential und können aufgrund der eingearbeiteten Fasern hohe Zugkräfte aufnehmen. Dabei sind die gewichtsspezifischen Vorteile von faserverstärkten Kunststoffen am besten nutzbar, wenn die Fasern im Matrixmaterial entlang der Lastpfade verlaufen, was eine belastungsgerechte Konstruktion des Bauteils voraussetzt.
- Aus der
DE 10 2013 219 820 A1 beispielsweise ist ein Faserverbundbauteil bekannt, das als Karosseriebauteil, z.B. Windlauf eines Fahrzeugs, Verwendung findet. Das Faserverbundbauteil weist mehrere in eine Kunststoffmatrix eingebettete, ein Profil bildende längliche Faserbündel auf, zwischen denen Verstrebungsmittel angeordnet sind, die insbesondere durch Anspritzen eines Kunststoffmaterials an das Profil erzeugt werden. - Darüber hinaus sind Strukturbauteile bekannt, die in Schalenbauweise aus (verstärktem) Kunststoff, in Stahlbauweise oder durch Aluminiumstrangpressen hergestellt werden.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Faserverbundkörper bereitzustellen, der sich durch ein geringes Gewicht, eine kostengünstige Fertigung sowie eine hohe Stabilität auszeichnet, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Faserverbundkörper, insbesondere Strukturversteifungselement, mit mehreren Streben, die durch in eine Kunststoffmatrix eingebettete, im Bereich der jeweiligen Strebe im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Verstärkungsfasern gebildet sind, wobei die Streben in einer fachwerkartigen Profilstruktur angeordnet sind, die durch Wickeln oder durch Sticken der Verstärkungsfasern erzeugt ist. Die Verstärkungsfasern, bei denen es sich um Kohlenstoff-, Glas- oder Aramidfasern handeln kann, bilden dabei im Bereich der einzelnen Streben Faserbündel, wodurch eine belastungsgerechte Konstruktion des Faserverbundkörpers erreicht wird. Durch das direkte Wickeln der Verstärkungsfasern wird ein besonders geringes Gewicht erzielt. Die Wickeltechnik, bei der die Fasern ausschließlich in Belastungsrichtung der einzelnen Streben verlaufen und lediglich so viele Fasern verwendet werden, wie an einer konkreten Stelle nötig sind, zeichnet sich sogar durch das höchste Leichtbaupotential aller Faserverbundtechnologien aus. Alternativ dazu kann die fachwerkartige Profilstruktur durch Sticken der Verstärkungsfasern auf ein Trägermaterial (vorzugsweise ein Textil, z.B. ein Glasfaser- oder Kohlefasertextil) erzeugt werden. Das Trägermaterial samt der Verstärkungsfasern kann bandartig ausgeführt sein, sodass dieses Band dann wie die einzelnen Fasern gelegt oder gewickelt werden. Alternativ hierzu ist das Trägermaterial ein großflächiges Textil, in welches die Verstärkungsfasern gemäß dem Verlauf der Streben eingestickt werden. Die Lücken im Faserverbundkörper zwischen den Streben werden durch Ausschneiden des großflächigen Textils bereits vorbereitet. Mit anderen Worten wird zuerst eine Art zweidimensionale Struktur des Faserverbundkörpers mittels des Trägermaterials mit Verstärkungsfasern gebildet, und anschließend wird diese zweidimensionale Struktur in eine Kunststoffmatrix eingebettet. Das Trägermaterial kann anschließend optional auch mechanisch zumindest teilweise abgetragen werden. Zudem ist der erfindungsgemäße Faserverbundkörper dank geringer Investitionskosten in Werkzeug und dergleichen kostengünstig herstellbar.
- Vorzugsweise ist die Profilstruktur durch direktes Wickeln von mit dem Matrixmaterial vorimprägnierten Verstärkungsfasern und anschließendes Pressen erzeugt. Dabei bildet die Kunststoffmatrix, die aus thermoplastischem oder duroplastischem Material bestehen kann, beim Verpressen der vorgetränkten Fasern eine stoffschlüssige Verbindung aus. Es ergibt sich ein einfaches und preisgünstiges Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen Faserverbundkörper, das sich insbesondere durch geringe Werkzeugkosten auszeichnet.
- Vorteilhaft ist die gesamte Profilstruktur durch in eine Kunststoffmatrix eingebettete, gewickelte Verstärkungsfasern gebildet. Anders als bei bekannten Faserverbundkörpern, bei denen lediglich entlang der Hauptlastpfade sogenannte Faserstäbe mit länglichen Verstärkungsfasern vorgesehen sind, während die dazwischen angeordneten Verstrebungen durch Anspritzen von Kunststoffmaterial, eventuell mit kurzen Fasern angereichert, erzeugt werden, sind beim erfindungsgemäßen Faserverbundkörper sämtliche Streben durch gewickelte Verstärkungsfasern gebildet, also insbesondere auch die kurzen „Verstrebungen“, die sich zwischen den entlang der Hauptbelastungsrichtungen angeordneten längeren Streben erstrecken. Dadurch ergibt sich ein besonders leichtes Bauteil, das sich durch eine hohe multiaxiale Belastbarkeit auszeichnet.
- Eine leichte und zugleich sehr belastbare Konstruktion lässt sich erreichen, wenn die Verstärkungsfasern Endlosfasern sind, von denen sich zumindest ein Teil über mehrere Streben erstreckt. Theoretisch ist sogar das Wickeln der gesamten Profilstruktur aus einem einzigen Endlosfaserbündel denkbar.
- Zur Erzielung einer fertigungstechnisch einfachen und zugleich stabilen Profilstruktur kann in einem Übergangsbereich zwischen zwei Streben zumindest ein Teil der Verstärkungsfasern einen Bündelverlauf der einen Strebe verlassen und in eine Faserverstärkung der anderen Strebe übergehen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwischen sich kreuzenden Streben Verbindungsstellen vorgesehen, an denen sich die Verstärkungsfasern kreuzen, insbesondere wobei die Verstärkungsfasern jeder Strebe ein Verstärkungsfaserbündel bilden und sich die Verstärkungsfaserbündel an den Verbindungsstellen gegenseitig durchdringen. Beispielsweise kann ein Bündel mittig durch das andere Bündel geführt sein oder beide Bündel sind in mehrere Lagen aufgeteilt, die sich abwechselnd kreuzen. Da die sich kreuzenden Bündel auch an den Verbindungsstellen miteinander verpresst sind, bildet die Kunststoffmatrix der (vorgetränkten) Faserbündel hier ebenfalls eine stoffschlüssige Verbindung aus.
- In einer Weiterbildung der Erfindung sind ein oder mehrere Anbindungsbereiche zur Befestigung des Faserverbundkörpers an einem Nachbarteil vorgesehen, die jeweils ein Befestigungselement aufweisen, um das sich die Verstärkungsfasern herum erstrecken. Dadurch wird eine belastbare, günstige und einfach herzustellende Verbindung des Faserverbundkörpers mit anderen Bauteilen ermöglicht, wobei auf eine die Stabilität beeinträchtigende Veränderung der Struktur des Faserverbundkörpers, wie es etwa beim nachträglichen Bohren eines Loches der Fall wäre, verzichtet werden kann.
- Das Befestigungselement umfasst bevorzugt eine Befestigungsöffnung, die insbesondere von einem Einsatz, vorzugsweise in Form einer Hülse, umgeben ist, um den herum die Verstärkungsfasern geführt sind. Der Einsatz, der insbesondere aus Metall sein kann, wird bereits beim Wickeln der Profilstruktur mit eingesetzt bzw. umwickelt und erleichtert dabei die Faserführung der Verstärkungsfasern, die den Einsatz insbesondere schlaufenförmig umgeben. Alternativ zu einer Hülse ist natürlich auch eine Gewindebuchse, ein Gewindebolzen, ein Bolzen, eine Öse oder dergleichen möglich.
- Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Einsatz ein Verankerungsmittel, insbesondere in Form einer angeformten Platte, aufweist. Durch ein solches vorzugsweise flächig ausgebildetes Verankerungsmittel sind Kräfte, die punktuell über das Befestigungselement bzw. den Einsatz eingeleitet werden, auf eine Fläche im Faserverbundkörper verteilbar.
- In einer Weiterbildung ist in einem Übergangsbereich zwischen einer Strebe und einem Anbindungsbereich ein Teil der Verstärkungsfasern mit einem anderen Teil der Verstärkungsfasern gekreuzt. Auf diese Weise wird eine erhöhte Stabilität gerade in den Anbindungsbereichen des erfindungsgemäßen Faserverbundkörpers erreicht, der somit nicht nur auf Zug, sondern auch sehr gut auf Druck belastbar ist.
- Die zuvor gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers mit mehreren Streben, die in einer fachwerkartigen Profilstruktur angeordnet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- a) Bereitstellen vorimprägnierter Endlos-Verstärkungsfasern;
- b) Wickeln einer fachwerkartigen Profilstruktur aus den vorimprägnierten Verstärkungsfasern oder Sticken von Verstärkungsfasern in ein Trägermaterial, wobei jede Strebe durch mehrere parallel zueinander verlaufende Verstärkungsfasern gebildet wird;
- c) Einlegen der gewickelten Verstärkungsfasern in ein Presswerkzeug; und
- d) Verpressen der gewickelten Verstärkungsfasern zum fertigen Faserverbu ndkörper.
- Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auf einfache und kostengünstige Weise besonders leichte und gleichzeitig stabile Faserverbundkörper mit fachwerkartiger Profilstruktur herstellen, die insbesondere als Strukturversteifungselemente im Kraftfahrzeug-Karosseriebau eingesetzt werden können.
- Darüber hinaus gelten sämtliche mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Faserverbundkörper genannten Weiterbildungen und Vorteile auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
- Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigt:
- -
1 eine schematische Darstellung einer Profilstruktur eines Faserverbundkörpers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; - -
2 eine Darstellung des Verlaufs der Verstärkungsfasern in einem Teilbereich des Faserverbundkörpers aus1 ; - -
3 eine Seitenansicht des Verstärkungsfaserverlaufs bei einem Faserverbundkörper gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; - -
4 eine Seitenansicht eines Faserverbundkörpers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; - -
5 eine Seitenansicht eines Faserverbundkörpers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, und. - -
6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer gestickten Verstärkungseinlage. - Die
1 und2 zeigen einen erfindungsgemäßen Faserverbundkörper10 in Form eines Strukturversteifungselements, das insbesondere zur Versteifung der Karosserie eines Kraftfahrzeugs dient. - Der Faserverbundkörper
10 , der hier flächig ausgebildet ist und sich im Wesentlichen in zwei Dimensionen, nämlich der Zeichenebene, erstreckt, weist eine Vielzahl von Streben12 auf, die in einer fachwerkartigen Profilstruktur14 angeordnet sind. Wie aus2 ersichtlich ist, sind die Streben12 durch in eine Kunststoffmatrix16 eingebettete, im Bereich der jeweiligen Strebe12 größtenteils parallel zueinander verlaufende Verstärkungsfasern18 gebildet. - Es sei darauf hingewiesen, dass im Zuge dieser Anmeldung unter einer Strebe jeder einzelne gerade verlaufende Abschnitt der Profilstruktur
14 zu verstehen ist, also neben den längeren, entlang der Hauptlastrichtungen angeordneten Abschnitten auch die dazwischen angeordneten kürzeren „Verstrebungen“, die auch als Querverstrebungen bezeichnet werden, weil sie sich quer zu den Hauptlastrichtungen erstrecken. - Dabei wird die gesamte fachwerkartige Profilstruktur
14 durch in die Kunststoffmatrix16 eingebettete Verstärkungsfasern18 erzeugt, indem die mit dem Matrixmaterial vorimprägnierten Verstärkungsfasern18 direkt gewickelt und anschließend verpresst werden. Die Verstärkungsfasern18 sind Endlosfasern, von denen sich zumindest ein Teil über mehrere Streben12 , z.B.12a und12b ,12a und12c ,12e und12g ,12e und12f ,12b und12f , erstreckt. Es ist sogar denkbar, dass die gesamte Struktur aus einem einzigen Endlosfaserbündel gewickelt ist. - Zwischen je zwei (oder mehr) Streben
12 (z.B.12a ,12b und12c ,12e ,12f ,12g und12b etc. in2 ) sind Übergangsbereiche20 , auch Knoten genannt, vorgesehen, wobei in einem Übergangsbereich20 zumindest ein Teil der Verstärkungsfasern18 den Bündelverlauf der einen Strebe (z.B.12a ) verlässt und in die Faserverstärkung der anderen Strebe (z.B.12b ) übergeht. Insbesondere verlaufen Bündel von Streben, die in Hauptlastrichtung verlaufen (außen verlaufende Streben), in Querstreben. - Weiterhin weist der Faserverbundkörper
10 mehrere Anbindungsbereiche22 zur Befestigung des Faserverbundkörpers10 an einem (nicht gezeigten) Nachbarteil auf, wobei die Anbindungsbereiche22 jeweils ein Befestigungselement24 aufweisen, um das sich die Verstärkungsfasern18 herum erstrecken. Jedes Befestigungselement24 umfasst eine Befestigungsöffnung26 , die von einer Hülse28 umgeben ist, die Teil eines Einsatzes30 bildet, um den herum die Verstärkungsfasern18 geführt sind. Beim gezeigten Beispiel sind die Einsätze30 aus Metall; alternativ sind auch Einsätze30 aus Kunststoff möglich. - Um die Einsätze
30 sicher im Faserverbundkörper10 zu verankern, weist jeder Einsatz30 ein Verankerungsmittel in Form einer angeformten Platte auf, die sich in2 im Wesentlichen parallel zur Zeichenebene zwischen mehreren Lagen von Verstärkungsfasern18 erstreckt, jedoch in der Figur nicht dargestellt ist. - Zudem weist jeder Einsatz
30 einen bzw. mehrere stiftartige Fortsätze32 auf, die beabstandet von der Hülse28 mit der Platte verbundenen sind, wobei zwischen dem jeweiligen Fortsatz32 und der Hülse28 ein Teil der zur jeweiligen Strebe12 gehörenden Verstärkungsfasern18 mit einem anderen Teil der Verstärkungsfasern18 gekreuzt ist. Hierdurch wird eine besonders hohe Stabilität des Faserverbundkörpers10 gerade in den Übergangsbereichen33 zwischen den Streben12 und den Anbindungsbereichen22 erreicht. Insbesondere sind die Streben12 bzw. die gesamte Profilstruktur14 nicht nur auf Zug, sondern auch sehr gut auf Druck belastbar. - Zur Fertigung des Faserverbundkörpers
10 werden zunächst vorimprägnierte Endlos-Verstärkungsfasern bereitgestellt, die anschließend nach einem bestimmten Wickelplan zur fachwerkartigen Profilstruktur14 gewickelt werden, etwa in einem Wickelwerkzeug. Dabei wird jede einzelne Strebe12 der Profilstruktur14 durch mehrere (ein Bündel) parallel zueinander verlaufende Verstärkungsfasern18 gebildet. Die Einsätze30 können dabei als Wickelhilfen dienen und werden direkt beim Wickeln der Profilstruktur14 mit umgewickelt. Schließlich werden die gewickelten Verstärkungsfasern18 (samt Einsätzen30 ) in ein Presswerkzeug eingelegt und zum fertigen Faserverbundkörper10 verpresst, wobei die Einsätze30 form- und/oder stoffschlüssig (Letzteres im Falle von Kunststoff-Einsätzen) mit dem restlichen Faserverbundkörper10 verbunden werden. Ein Umspritzen der Verstärkungsfasern18 findet beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht statt. -
3 zeigt eine Detailansicht des Verlaufs der Verstärkungsfasern18 bei einem Faserverbundkörper10 in leicht abgewandelter Ausgestaltung. Hier sind besonders gut die Übergangsbereiche20 zu erkennen, in denen jeweils ein Teil der Verstärkungsfasern18 einen Bündelverlauf der einen Strebe12 verlässt und in die Faserverstärkung einer anderen Strebe12 übergeht. - Ein weiterer Faserverbundkörper
10 , der sich nur geringfügig von dem der1 und2 unterscheidet, ist in4 gezeigt. Hier weist die fachwerkartige Profilstruktur14 mehr kurze Streben12 auf, die sich zwischen den entlang der Hauptlastrichtungen angeordneten langen Streben12 erstrecken, was sich positiv auf die Stabilität des Faserverbundkörpers10 auswirkt. - Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Faserverbundkörpers
10 ist in5 gezeigt, wobei auch hier gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen tragen und lediglich auf die Unterschiede zu den bisher beschriebenen Ausgestaltungen eingegangen wird. - Beim Faserverbundkörper
10 gemäß5 kreuzen sich mehrere Streben (z.B.12a und12b ,12c und12d , etc.) direkt, wobei zwischen den sich kreuzenden Streben12 Verbindungsstellen34 vorgesehen sind, an denen sich die Verstärkungsfasern18 kreuzen. Insbesondere bilden die Verstärkungsfasern18 jeder Strebe12 ein Verstärkungsfaserbündel, und die Verstärkungsfaserbündel zweier Streben12 durchdringen sich an den Verbindungsstellen34 gegenseitig. Dabei kann ein Bündel mittig durch das andere geführt sein oder beide Bündel sind in mehrere Lagen aufgeteilt, die sich abwechselnd kreuzen. - An den Verbindungsstellen
34 (oder „Knoten“) können die vorimprägnierten Verstärkungsfasern18 etwas stärker miteinander verpresst sein als in den mittleren Bereichen der Streben12 , wodurch sich flache Verbindungsstellen34 und eine besonders hohe Stabilität erzielen lassen. Natürlich kann auch der Faserverbundkörper10 gemäß5 mehrere Anbindungsbereiche mit Befestigungsöffnungen aufweisen, die hier jedoch nicht gezeigt sind. - In
6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung vorgesehen. Hier wird ein Trägermaterial50 aus einem Glasfasertextil oder einem Kohlefasertextil durch Verstärkungsfasern18 , wie sie zuvor bereits erwähnt wurden, bestickt. Das Trägermaterial50 kann beispielsweise ein Vlies sein. Das Trägermaterial50 wird nach dem Besticken so geschnitten (zum Beispiel durch Stanzen, Schneiden, darunter auch Laserschneiden), dass Ausnehmungen52 und Streben12 entstehen. Zwischen den Streben12 kann es auch hier Verbindungsstellen34 geben, in denen die Dichte der Verstärkungsfasern18 höher ist. Die erhöhte Dichte kann durch mehrmaliges Besticken oder Sticken von Mustern oder dergleichen entstehen. Die Verstärkungsfasern18 können vorimprägniert sein oder auch nicht. Wenn sie nicht vorimprägniert sind, wird die flächige Grundform, wie sie in6 dargestellt ist, in einem Werkzeug in eine Kunststoffmatrix eingebettet und verpresst. Überschüssiges Trägermaterial50 kann durch ein spanendes Verfahren oder durch Laserschneiden entfernt werden. Alternativ kann das Trägermaterial bandartig sein, das dann bestickt wird. Das Band wird dann gewickelt, z.B. wie dies in den1 bis5 gezeigt ist. - 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 102013219820 A1 [0003]
Claims (11)
- Faserverbundkörper, insbesondere Strukturversteifungselement, mit mehreren Streben (12, 12a,..., 12g), die durch in eine Kunststoffmatrix (16) eingebettete, im Bereich der jeweiligen Strebe (12, 12a,..., 12g) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Verstärkungsfasern (18) gebildet sind, wobei die Streben (12, 12a,..., 12g) in einer fachwerkartigen Profilstruktur (14) angeordnet sind, die durch Wickeln oder Sticken der Verstärkungsfasern (18) erzeugt ist.
- Faserverbundkörper nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstruktur (14) durch direktes Wickeln von mit dem Matrixmaterial vorimprägnierten Verstärkungsfasern (18) und anschließendes Pressen erzeugt ist. - Faserverbundkörper nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Profilstruktur (14) durch in eine Kunststoffmatrix (16) eingebettete, gewickelte Verstärkungsfasern (18) gebildet ist. - Faserverbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (18) Endlosfasern sind, von denen sich zumindest ein Teil über mehrere Streben (12, 12a,..., 12g) erstreckt.
- Faserverbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsbereich (20) zwischen zwei Streben (12, 12a,..., 12g) zumindest ein Teil der Verstärkungsfasern (18) einen Bündelverlauf der einen Strebe (12, 12a,..., 12g) verlässt und in eine Faserverstärkung der anderen Strebe (12, 12a,..., 12g) übergeht.
- Faserverbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen sich kreuzenden Streben (12, 12a,..., 12g) Verbindungsstellen (34) vorgesehen sind, an denen sich die Verstärkungsfasern (18) kreuzen, insbesondere wobei die Verstärkungsfasern (18) jeder Strebe (12, 12a,..., 12g) ein Verstärkungsfaserbündel bilden und sich die Verstärkungsfaserbündel an den Verbindungsstellen (34) gegenseitig durchdringen.
- Faserverbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Anbindungsbereiche (22) zur Befestigung des Faserverbundkörpers (10) an einem Nachbarteil vorgesehen sind, die jeweils ein Befestigungselement (24) aufweisen, um das sich die Verstärkungsfasern (18) herum erstrecken.
- Faserverbundkörper nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (24) eine Befestigungsöffnung (26) umfasst, die insbesondere von einem Einsatz (30), vorzugsweise in Form einer Hülse (28), umgeben ist, um den herum die Verstärkungsfasern (18) geführt sind. - Faserverbundkörper nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (30) ein Verankerungsmittel, insbesondere in Form einer angeformten Platte, aufweist. - Faserverbundkörper nach einem der
Ansprüche 7 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsbereich (33) zwischen einer Strebe (12, 12a,..., 12g) und einem Anbindungsbereich (22) ein Teil der Verstärkungsfasern (18) mit einem anderen Teil der Verstärkungsfasern (18) gekreuzt ist. - Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers (10), insbesondere eines Strukturversteifungselements, mit mehreren Streben (12, 12a,..., 12g), die in einer fachwerkartigen Profilstruktur (14) angeordnet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen insbesondere vorimprägnierter Endlos-Verstärkungsfasern (18); b) Wickeln einer fachwerkartigen Profilstruktur (14) aus den Verstärkungsfasern (18) oder Sticken von Verstärkungsfasern in ein Trägermaterial (50), wobei jede Strebe (12, 12a,..., 12g) durch mehrere parallel zueinander verlaufende Verstärkungsfasern (18) gebildet wird; c) Einlegen der gewickelten oder gestickten Verstärkungsfasern (18) in ein Presswerkzeug; und d) Verpressen der gewickelten Verstärkungsfasern (18) zum fertigen Faserverbundkörper (10).
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018210119.1A DE102018210119A1 (de) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Faserverbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers |
PCT/EP2019/063708 WO2019243001A1 (de) | 2018-06-21 | 2019-05-28 | Faserverbundkörper sowie verfahren zur herstellung eines faserverbundkörpers |
US15/734,941 US11919575B2 (en) | 2018-06-21 | 2019-05-28 | Fiber composite body and method for producing a fiber composite body |
CN201980027169.7A CN112020421A (zh) | 2018-06-21 | 2019-05-28 | 纤维复合体以及用于制造纤维复合体的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018210119.1A DE102018210119A1 (de) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Faserverbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018210119A1 true DE102018210119A1 (de) | 2019-12-24 |
Family
ID=66676521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018210119.1A Pending DE102018210119A1 (de) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Faserverbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11919575B2 (de) |
CN (1) | CN112020421A (de) |
DE (1) | DE102018210119A1 (de) |
WO (1) | WO2019243001A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112396937A (zh) * | 2020-06-18 | 2021-02-23 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种积木式桁架教学实验装置 |
DE102021105040B3 (de) | 2021-03-03 | 2021-12-09 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Faserverbundbauteils |
WO2022060504A3 (en) * | 2020-08-14 | 2022-08-11 | Arris Composites Inc. | Method for composite truss manufacturing |
DE102022120073A1 (de) | 2022-08-09 | 2024-02-15 | Hochschule Aalen, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Verfahren zur Herstellung kernloser Faserverbundbauteile und Wickelstift für ein Faserverbundbauteil |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11919250B2 (en) * | 2021-08-25 | 2024-03-05 | The Boeing Company | Method of assembly of carbon fiber space frames for aerospace structures |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009043103A1 (de) * | 2009-09-26 | 2011-03-31 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Faserverbundstruktur |
DE102013219820A1 (de) | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Faserverbundwerkstoffbauteil, Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils sowie Verwendung von Faserbündeln und Verstrebungsmitteln zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils |
DE102016012534A1 (de) * | 2016-10-20 | 2017-04-20 | Daimler Ag | System und Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff |
DE102016013599A1 (de) * | 2016-11-15 | 2017-05-18 | Daimler Ag | Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils und Faserverbundbauteil |
DE102016012594A1 (de) * | 2016-10-21 | 2017-06-01 | Daimler Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff |
DE102016111468A1 (de) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Faserbauteil mit verbundenen Faserstäben |
DE102018105280A1 (de) * | 2017-03-10 | 2018-09-13 | Grob Aircraft Se | Verfahren für die Herstellung eines faserverstärkten Bauteils |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1530613A (en) * | 1975-07-14 | 1978-11-01 | British Hovercraft Corp Ltd | Apertured reinforced flexible sheet materials |
DE19527197A1 (de) | 1995-07-26 | 1997-01-30 | Henrik Schaefer | Werkstück aus Faserverbundmaterial |
IL154130A0 (en) * | 2000-07-28 | 2003-07-31 | Univ Brigham Young | Iso-truss structure |
DE10332969A1 (de) | 2003-07-21 | 2005-02-10 | Ise Innomotive Systems Europe Gmbh | Modulträger-Teil und Verfahren zu seiner Pressformung |
JP4195361B2 (ja) * | 2003-11-17 | 2008-12-10 | 日本管洗工業株式会社 | 繊維強化プラスチック材の製造方法及び同方法で製造した繊維強化プラスチック材並びに繊維強化プラスチック材の製造装置 |
CN102463678B (zh) * | 2010-11-10 | 2014-07-09 | 江苏源盛复合材料技术股份有限公司 | 电缆支架制备工艺 |
DE102010054935B4 (de) | 2010-12-17 | 2013-11-28 | Daimler Ag | Karosseriemodulbauteil |
EP2511084B1 (de) * | 2011-04-14 | 2014-11-12 | Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG | Knotenelement aus faserverstärktem Kunststoff sowie Herstellungsverfahren und Verwendung dafür |
DE102013208278A1 (de) * | 2013-05-06 | 2014-11-06 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Faserverbundbauteil für ein Fahrzeug |
CN104626603A (zh) * | 2013-11-13 | 2015-05-20 | 嘉豪(天津)复合材料有限公司 | 碳纤维车架的制作方法及成型模具 |
DE102013225905A1 (de) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Anordnung aus einem Rahmenelement und einem Verbindungselement sowie Verfahren zur Befestigung einesVerbindungselementes an einem Rahmenelement |
DE102014221079A1 (de) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Achsträger und Verfahren zur Herstellung des Achsträgers |
CN105754285B (zh) * | 2016-02-29 | 2018-05-01 | 山东柏远复合材料科技有限公司 | 以纤维为增强材料、以热固性树脂为胶结材料制备的具有空间结构的复合材料及其制备方法 |
-
2018
- 2018-06-21 DE DE102018210119.1A patent/DE102018210119A1/de active Pending
-
2019
- 2019-05-28 CN CN201980027169.7A patent/CN112020421A/zh active Pending
- 2019-05-28 US US15/734,941 patent/US11919575B2/en active Active
- 2019-05-28 WO PCT/EP2019/063708 patent/WO2019243001A1/de active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009043103A1 (de) * | 2009-09-26 | 2011-03-31 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Faserverbundstruktur |
DE102013219820A1 (de) | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Faserverbundwerkstoffbauteil, Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils sowie Verwendung von Faserbündeln und Verstrebungsmitteln zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils |
DE102016111468A1 (de) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Faserbauteil mit verbundenen Faserstäben |
DE102016012534A1 (de) * | 2016-10-20 | 2017-04-20 | Daimler Ag | System und Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff |
DE102016012594A1 (de) * | 2016-10-21 | 2017-06-01 | Daimler Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff |
DE102016013599A1 (de) * | 2016-11-15 | 2017-05-18 | Daimler Ag | Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils und Faserverbundbauteil |
DE102018105280A1 (de) * | 2017-03-10 | 2018-09-13 | Grob Aircraft Se | Verfahren für die Herstellung eines faserverstärkten Bauteils |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112396937A (zh) * | 2020-06-18 | 2021-02-23 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种积木式桁架教学实验装置 |
WO2022060504A3 (en) * | 2020-08-14 | 2022-08-11 | Arris Composites Inc. | Method for composite truss manufacturing |
US11945139B2 (en) | 2020-08-14 | 2024-04-02 | Arris Composites Inc. | Method for composite truss manufacturing |
DE102021105040B3 (de) | 2021-03-03 | 2021-12-09 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Faserverbundbauteils |
DE102022120073A1 (de) | 2022-08-09 | 2024-02-15 | Hochschule Aalen, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Verfahren zur Herstellung kernloser Faserverbundbauteile und Wickelstift für ein Faserverbundbauteil |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019243001A1 (de) | 2019-12-26 |
US20210229757A1 (en) | 2021-07-29 |
CN112020421A (zh) | 2020-12-01 |
US11919575B2 (en) | 2024-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102018210119A1 (de) | Faserverbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkörpers | |
DE102006035939B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen und Faserverbundbauteil | |
AT398064B (de) | Kunststoff-verbundprofil, insbesondere flügelholm für den flugzeugbau | |
DE102014009446B4 (de) | Duroplastische FVK-Struktur mit einem thermoplastischen und faserverstärkten Lasteinleitungselement | |
EP3052306A1 (de) | Faserverbundwerkstoffbauteil, verfahren zur herstellung eines faserverbundwerkstoffbauteils sowie verwendung von faserbündeln und verstrebungsmitteln zur herstellung eines faserverbundwerkstoffbauteils | |
DE4120133A1 (de) | Bauteil und verfahren zur herstellung eines solchen | |
DE102013220718A1 (de) | Bauteil mit einem Befestigungsbereich für eine Schraubverbindung sowie Formteil und Befestigungsteil | |
DE102004010768B4 (de) | Blattfeder für eine Radaufhängung an einem Fahrzeug | |
DE3147228A1 (de) | Laminat aus faserverstaerkten werkstoffen sowie verfahren zu dessen herstellung | |
DE102015214909A1 (de) | Flechtpultrusionsvorrichtung zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffhohlprofils | |
DE102012211765A1 (de) | Kernschicht für ein Sandwichverbundbauteil, Sandwichverbundbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Sandwichverbundbauteils | |
DE2015802A1 (de) | Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Gegenstände | |
DE102018215356B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Rumpfbauteils für ein Luftfahrzeug | |
DE10253300A1 (de) | Faserverstärkter Verbundkunststoff zur Herstellung von Strukturbauteilen, Strukturbauteile aus einem derartigen Verbundkunststoff sowie Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Strukturbauteilen | |
DE102018117472B4 (de) | Faserverbundbauteil für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Faserverbundbauteils | |
DE102013218572A1 (de) | Verfahren zum Verbinden von Preform-Strukturen | |
DE10323132A1 (de) | Verstellbare Leitschaufel und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE102019206217A1 (de) | Fahrwerklenker | |
DE102013204953A1 (de) | Baugruppe einer Kraftfahrzeugkarosserie | |
DE102018222431A1 (de) | Rumpfbauteil für ein Luftfahrzeug, Verfahren zur Herstellung eines Rumpfbauteils sowie Luftfahrzeug | |
DE102011107512A1 (de) | Duktile CFK-Struktur | |
DE102015102437A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Verstärkung für Flanschstrukturen aus Faserverbundwerkstoff | |
EP3400131A1 (de) | Faserverbundbauteil und strukturbauteil sowie herstellungsverfahren | |
WO2004022320A1 (de) | Halbzeug und herstellungsverfahren für ein bauelement eines fahrzeugs | |
DE102016000703A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Faserkunststoffverbund-Profils mit integrierten Lasteinleitungselementen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R163 | Identified publications notified |