DE102018218310A1 - Strukturbauteil mit integriertem Funktionselement - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, in dem die Herstellung eines Strukturbauteils (10) mit einem integrierten Funktionselement (22) in lediglich einem Arbeitsschritt erfolgt.Es ist vorgesehen, dass Bestandteile (32; 34) des Strukturbauteils (10) in einem noch ungefügten Verbund unter Temperatureinstellung verpresst werden, so dass danach das stoffschlüssig gefügte Verbundbauteil (10) bereitsteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Strukturbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 und ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
  • Auf verschiedenen Gebieten der Technik, beispielsweise im Fahrzeugbereich, ist es bekannt, Strukturbauteile und weitere Funktionsträger, wie beispielsweise Leuchten, zu kombinieren. Üblicherweise werden die Strukturbauteile und die weiteren Funktionsträger dabei zunächst separat voneinander hergestellt und anschließend miteinander montiert.
  • Dieses Vorgehen ist allerdings mit einem hohen Aufwand verbunden und beschränkt die gestalterische Freiheit mit Hinblick auf das Strukturbauteil und dem weiteren Funktionsträger.
  • Aus der EP 3 049 236 B1 ist ein mehrschichtiges Strukturbauteil bekannt, das eine erste und zweite Faserverbundschicht umfasst, zwischen denen eine Schaumschicht angeordnet ist.
  • Ferner ist aus der DE 10 2013 202 223 A1 ein Verfahren bekannt, um einen Dekorverbund herzustellen. Dabei wird eine Dekorschicht mit einer Öffnung bereitgestellt und eine Folie über die Öffnung auf die Dekorschicht gelegt. In einem Umformschritt wird dann die Folie in die Öffnung eingebracht.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren anzugeben, in dem ein Strukturbauteil mit einem integrierten Funktionselement herstellbar ist. Insbesondere sollen mit dem Verfahren Konflikte bei der Erfüllung von strukturellen Anforderungen und auf das weitere Funktionselement bezogenen Anforderungen vermieden werden, also eine große gestalterische Freiheit gewährleistet sein. Gleichzeitig soll das Verfahren mit geringem Aufwand ausführbar sein.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1, 8 und 10 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils mit einem integrierten Funktionselement, in dem ein Ausschnitt in einem Faserverbundhalbzeug hergestellt wird und ein Gelege gebildet wird, wobei das Funktionselement zumindest abschnittsweise in den Ausschnitt eingebracht wird.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Gelege in einem Fügeschritt mit Druck- und Temperaturbedingungen beaufschlagt wird, unter denen sich das Funktionselement mit einem Matrixwerkstoff des Faserverbundhalbzeugs stoffschlüssig verbindet.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt, erfolgt die Herstellung des Strukturbauteils mit dem integrierten Funktionselement in lediglich einem Arbeitsschritt, in dem der noch ungefügte Verbund unter Temperatureinstellung verpresst wird und an dessen Ende ein stoffschlüssig gefügtes Verbundbauteil steht.
  • Dadurch, dass das Funktionselement und das Faserverbundhalbzeug an ihren Grenzflächen thermoplastisch ineinander überfließen, wird das Funktionselement integraler Bestandteil des Strukturbauteils, so dass das Strukturbauteil völlig frei gestaltbar ist. Es entsteht ein fugenloser Aufbau, bei dem die konventionell erforderliche Abdichtung zwischen Funktionselement und Strukturbauteil entfallen kann. Dieser fugenlose Aufbau macht auch konventionell notwendige Toleranzausgleichselemente redundant und erhöht vorteilhaft die aerodynamischen Eigenschaften des Strukturbauteils. Durch all dies wird auch der erforderliche Bauraum reduziert und Masse eingespart. Auch ist ein in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Strukturbauteil besonders langlebig, belastbar und dadurch sicher. Da das Funktionselement integral in dem Strukturbauteil eingebunden ist, kann das Strukturbauteil über den Bereich des Funktionselements hinweg belastet und deformiert werden, was insbesondere im Fahrzeugbereich völlig neue Gestaltungsfreiheiten für die Platzierung von beispielsweise Leuchten eröffnet.
  • Das Funktionselement kann dabei vor dem Fügeschritt auch mehrteilig sein und nach dem Fügeschritt in unterschiedlichen Bereichen in das Strukturbauteil integriert sein. Als Bestandteil des Funktionselements können beispielsweise Platten, Hülsen, Granulat, Folien oder auch vormontierte Baugruppen, beispielsweise Lichtleiter sowie OLEDs, LCDs oder EL Folien verwendet werden, umfassend passive sowie aktive Lichtelemente. Diese Bestandteile können auch kombiniert werden mit weiteren Bestandteilen, beispielsweise mit Lichtleitern.
  • Ein Matrixwerkstoff des Faserverbundhalbzeugs und ein Werkstoff zumindest eines Bestandteils des Funktionselements sind vorzugsweise identisch. Besonders bevorzugt ist der Werkstoff des gesamten Funktionselements identisch mit dem Matrixwerkstoff. Dabei kann es sich vorzugsweise um einen amorphen Spritzgusswerkstoff handeln, wie beispielsweise einen thermoplastischen Kunststoff. Der Matrixwerkstoff kann auch mit Farbpartikeln gemischt sein oder in einem dem Fügeschritt nachgelagerten Verfahrensschritt lackiert werden.
  • Als Füllfasern beziehungsweise Füllstoff kommen beispielsweise Kohlefasern, Glasfasern, Naturfasern oder sonstige Verstärkungsfasern in Betracht. Diese können in ihrer Art als Lang- oder Kurzfaser oder auch in Wirrform eingesetzt werden. Grundsätzlich sind auch weitere Halbzeugwerkstoffe denkbar.
  • Bei dem Strukturbauteil handelt es sich vorzugsweise um ein Fahrzeugstrukturbauteil. Dieses kann dem Exterieur oder auch dem Interieur eines Fahrzeugs zugehörig sein. Das Funktionselement kann vorzugsweise ein strahlungstechnisches Element umfassen, beispielsweise ein optisch funktionales Element, wie beispielsweise ein Lichtleitelement oder auch ein Element zur Leitung von Ultraschall oder Radarstrahlung. Weiterhin vorzugsweise kann das Funktionselement auch ein mechanisches Verbindungselement umfassen, wie beispielsweise eine Anlagefläche, ein Rastelement, ein Klippelement, eine Schraubenaufnahme oder auch einen Klebeflansch.
  • Mit einem entsprechenden Werkzeug zur Erzeugung der Druckbedingungen lassen sich all diese Elemente besonders einfach an einer Oberfläche des Strukturbauteils integrieren, beispielsweis ein- oder anpressen. Vorzugsweise ist das Funktionselement vor dem Fügeschritt zumindest abschnittsweise komplementär zu dem Ausschnitt ausgebildet und vermag diesen vollständig auszufüllen. Somit lässt sich mit dem Werkzeug eine mit Hinblick auf das Strukturbauteil einheitliche Formgebung an der Oberfläche selbst im Bereich des Funktionselements herstellen.
  • In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Faserverbundhalbzeuge mit Ausschnitten versehen werden und die Faserverbundhalbzeuge bei der Herstellung des Geleges unter zumindest abschnittsweise Überlappung der Ausschnitte geschichtet werden.
  • Dies bietet den Vorteil, dass das Funktionselement über die verschiedenen Faserverbundhalbzeuge hinweg eine veränderliche Geometrie aufweisen kann.
  • Bei der Schichtung der Faserverbundhalbzeuge wird eine Faserrichtung vorzugsweise alternierend angeordnet, um die mechanischen Eigenschaften des Strukturbauteils homogener zu gestalten.
  • Der Ausschnitt eines zwischen zwei Faserverbundhalbzeugen angeordneten Faserverbundhalbzeugs wird vorzugsweise größer gewählt, als die Ausschnitte der umgebenden Faserverbundhalbzeuge.
  • Auf diese Weise wird eine besonders sichere Platzierung und Einbindung des Funktionselements in den Ausschnitten erreicht, da das Funktionselement sich so abschnittsweise auch zwischen verschiedenen Faserverbundhalbzeugen befindet.
  • In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass bei der Herstellung des Geleges ein mehrteiliges Funktionselement verwendet wird, dessen Bestandteile jeweils in wenigstens einen der Ausschnitte eingebracht werden.
  • Da die Bestandteile des Funktionselements sich in dem Fügeschritt ebenfalls miteinander verbinden, kann auch eine komplexe Geometrie des Funktionselements besonders einfach hergestellt werden.
  • Werden beispielsweise geschichtete Faserverbundhalbzeuge und plattenartige Bestandteile des Funktionselements verwendet, so kann beispielsweise mittig in der Schichtung, mit anderen Worten in einem geschichteten Aufbau (eng. „stacking“) eine größere Platte in einen größeren Ausschnitt eingesetzt werden, als in kleinere Ausschnitte, die darüber und darunter liegen.
  • In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erzeugung der Druck- und Temperaturbedingungen ein Werkzeug verwendet wird, das eine Prägestruktur umfasst.
  • Somit können, ebenfalls in dem lediglich einen Fügeschritt, beispielsweise strahlungstechnische Elemente wie eine Lichteinkopplungsfläche oder auch mechanische Verbindungselemente wie eine Anlagefläche hergestellt werden.
  • Die Prägestruktur kann eine positive oder auch negative Prägestruktur umfassen. In einer negativen Prägestruktur können beispielsweise auch weitere Bestandteile aufgenommen werden, die unter Erzeugung der Druckbedingungen an die Oberfläche des Faserverbundhalbzeugs angepresst und unter Erzeugung der Temperaturbedingungen mit diesen thermoplastisch verschmolzen werden.
  • In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass an einer der Prägestruktur des Werkzeugs zugewandten Oberfläche des Faserverbundhalbzeugs ein Bestandteil des Funktionselements aufgebracht wird, der zumindest abschnittsweise neben dem Ausschnitt angeordnet ist.
  • Der Bestandteil kann beispielsweise bei der Herstellung des Geleges aufgelegt werden und dann in dem Fügeschritt geformt und angeformt werden. Es ist aber auch möglich, den Bestandteil in dem Fügeschritt selbst mit aufzubringen, beispielsweise durch Platzierung in einer negativen Prägestruktur des Werkzeugs und Aufpressen während des Fügeschritts.
  • All dies ist besonders vorteilhaft, um beispielsweise mechanische Verbindungselemente neben dem Ausschnitt herzustellen.
  • In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Bestandteil des Funktionselements einen Lichtleiter umfasst, der zumindest abschnittsweise in oder über dem Ausschnitt platziert wird.
  • Auch hier kann das Platzieren des Bestandteils bei der Herstellung des Geleges und/oder im Fügeschritt selbst erfolgen. Der Lichtleiter kann beispielsweise ein in den Ausschnitt eingebrachtes transparentes Element sein oder aber auch ein separater Lichtleiter, der im Fügeschritt angepresst wird. Im letzteren Fall handelt es sich bei dem Lichtleiter vorzugsweise um eine vormontierte Baugruppe, in der der Lichtleiter vorzugsweise eine schützende Hülse aufweist, die sich mit dem Matrixwerkstoff oder auch dem Werkstoff des übrigen Funktionselements verbindet.
  • Besonders bevorzugt weist das Werkzeug eine negative Prägestruktur auf, welche den Lichtleiter während des Verpressens im Fügeschritt aufzunehmen vermag, um den auf den Lichtleiter wirkenden Druck zu begrenzen. Alternativ hierzu kann in einem gesonderten Schritt, nach Konsolidierung, ein temperatur- und druckempfindliches Einsatzteil lokal mit dem Strukturbauteil verbunden werden, beispielsweise durch Induktionshärten (eng. „inductive heating“).
  • In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass das Funktionselement nach dem Fügeschritt einen transparenten Bereich umfasst, der den Ausschnitt ausfüllt und eine Anlageoberfläche aufweist und dass das Funktionselement ein mechanisches Verbindungselement umfasst, das an einer Oberfläche des Faserverbundhalbzeugs neben der Anlageoberfläche angeordnet ist.
  • Der transparente Bereich kann beispielsweise transmassiv für Licht, Radarstrahlung oder auch Ultraschall sein. Die Anlageoberfläche kann beispielsweise ausgebildet sein, um ein Fahrzeugmodul, wie beispielsweise eine Fahrzeugleuchte oder einen Parkdistanzsensor, aufzunehmen.
  • Das mechanische Verbindungselement kann beispielsweise einen Klebeflansch oder auch eine Gewindebuchse umfassen.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Strukturbaugruppe, umfassend wenigstens ein Strukturbauteil, hergestellt in einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
  • Vorzugsweise kann die Strukturbaugruppe ein Fahrzeugmodul umfassen, das an einer Anlageoberfläche eines in das Strukturbauteil integrierten Funktionselements anliegt und mit einem Deckelement versehen ist, das an einem mechanischen Verbindungselement des Funktionselements befestigt ist.
  • Das Fahrzeugmodul kann beispielsweise eine Fahrzeugleuchte, einen Parkdistanzsensor oder Bestandteile solcher oder anderer Vorrichtungen umfassen. Das Funktionselement wird dabei stets auf die Anforderungen des verwendeten Fahrzeugmoduls abgestimmt, beispielsweise transparent gestaltet.
  • Das Deckelement kann beispielsweise eine Befestigung oder auch eine Abdeckung sein.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend ein Strukturbauteil, hergestellt in einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der vorhergehenden Beschreibung und/oder eine erfindungsgemäße Strukturbaugruppe gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
  • Das Fahrzeug kann vorzugsweise ein Kraftfahrzeug sein, wie beispielsweise ein Land-, Wasser- oder Luftfahrzeug. Insbesondere kommt ein Automobil in Betracht, da dort die Vorteile des in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Strukturbauteils besonders zum Tragen kommen.
  • Exemplarisch kann es sich bei dem Fahrzeugmodul um ein Tagfahrlicht, Bremslicht, Rücklicht oder auch Scheinwerfer handeln.
  • Da solche Beleuchtungsvorrichtungen sehr flexibel in das Strukturbauteil integrierbar sind, werden völlig neue Möglichkeiten zur visuellen Kommunikation zwischen Fahrzeug und Umgebung möglich.
  • Beispielsweise kann das Fahrzeug so besonders effizient Warn- oder auch Hinweismeldungen abgeben. Neben einer Anzeige eines Fahrzeugstatus, beispielsweise im Bereich von Car-Sharing- oder Taxidiensten, kann beispielsweise auch ein Lade- oder Tankstatus angezeigt werden.
  • Da das Funktionselement Teil der tragenden Struktur sein kann, lassen sich Warnhinweise aber auch in bisher nicht zugänglichen Bereichen des Fahrzeugs anzeigen. Exemplarisch kann beispielsweise ein rundum blinkendes Signal angezeigt werden, wenn ein Fahrzeug in einen Unfall verwickelt ist. Dies ist möglich, da das Funktionselement sogar im Bereich einer Knautschzone liegen kann. Durch all dies wird die Fahrzeugsicherheit signifikant gesteigert.
  • Die genannten Vorteile wirken sich aber ebenso im Bereich von Schiffen, Schienenfahrzeugen, Motorrädern, Nutzfahrzeugen oder Landmaschinen aus.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine erfindungsgemäßes Verfahren;
    • 2 ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer weiteren Ausgestaltung;
    • 3 eine erfindungsgemäße Strukturbaugruppe;
    • 4 eine erfindungsgemäße Strukturbaugruppe unter Deformation; und
    • 5 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.
  • 1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils 10. Das Strukturbauteils 10 selbst ist in den übrigen Figuren näher beschrieben.
  • In dem Verfahren werden mehrere Faserverbundhalbzeuge 12 bereitgestellt, deren Matrixwerkstoff 14 aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Bei den in den Faserverbundhalbzeugen 12 enthaltenen Fasern 16 handelt es sich vorwiegend um Kohlenstofffasern oder bedarfsgerechte Halbzeuge.
  • Die Faserverbundhalbzeuge 12 werden jeweils mit einem Ausschnitt 18 versehen.
  • Die mit dem Ausschnitt 18 versehenen Faserverbundhalbzeuge 12 werden zu einem Gelege 20 geschichtet, wobei die Ausschnitte 18 miteinander überlappen.
  • Darüber hinaus wird ein Funktionselement 22 bereitgestellt, welches zu den Ausschnitten 18 komplementär ausgebildet ist und bei der Bildung des Geleges 20 in die Ausschnitte 18 eingesetzt wird. Bei dem Funktionselement 22 handelt es sich vorliegend um ein Einsatzstück, hergestellt aus dem Matrixwerkstoff 14, der auch für das Faserverbundhalbzeug 12 verwendet wird. Das Funktionselement 22 und der Matrixwerkstoff 14 bestehen exemplarisch aus einem klaren, also lichtdurchlässigen, thermoplastischen Kunststoff.
  • Das Gelege 20 wird in ein Werkzeug 24 eingelegt, welches einen Stempel 26 und eine Matrize 28 umfasst. Mit dem Werkzeug 24 sind definierte Druckbedingungen p und Temperaturbedingungen T erzeugbar und auf das Gelege 20 übertragbar.
  • Durch Beaufschlagung des Geleges 20 mit den Druck- und Temperaturbedingungen p, T verbindet sich das Funktionselement 22 in dem erfindungsgemäßen Verfahren stoffschlüssig mit dem Matrixwerkstoff 14 des Faserverbundhalbzeugs 12. Da in dem vorliegenden Beispiel mehrere Faserverbundhalbzeuge 12 verwendet werden, verbinden sich diese auch untereinander entsprechend.
  • Im Ergebnis liegen nach Abschluss des erfindungsgemäßen Verfahrens die in 1 noch vereinzelt dargestellten Bestandteile des Geleges 20 in nur einem Arbeitsschritt stoffschlüssig zu dem Strukturbauteil 10, wobei Oberflächen 30 des Strukturbauteils 10 durch das Werkzeug 24 in ihrer Form definiert werden.
  • 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer weiteren Ausgestaltung, wobei 2a das Gelege 20 vor dem Fügeschritt zeigt und 2b das Strukturbauteil 10 nach dem Fügeschritt zeigt. Mit anderen Worten ist in 2b also gezeigt, wie sich das Gelege 20 bereits stoffschlüssig verbunden hat und die Oberflächen 30 mit dem Werkzeug 24 bereits geformt worden sind.
  • In 2a, also vor dem Fügeschritt, ist ersichtlich, dass das bei der Herstellung des Geleges 20 verwendete Funktionselement 22 mehrteilig ist. Es umfasst Bestandteile 32, vorliegend in Form von Platten, von denen jeweils eine Platte in einen Ausschnitt 18 eingebracht wird.
  • Weiterhin wird ein Bestandteil 34 des Funktionselements 22 an einer Oberfläche 30 des Faserverbundhalbzeugs 12 aufgebracht, welche dem Stempel 26 des Werkzeugs 24 zugewandt ist. Dieser Bestandteil 34, vorliegend ebenfalls in Form einer Platte, überlagert den Ausschnitt 18 und befindet sich abschnittsweise ebenfalls neben dem Ausschnitt 18.
  • Erkennbar ist, dass der Stempel 26 des Werkzeugs 24 mit einer Prägestruktur 36 versehen ist.
  • Wird nun mit dem Werkzeug 24 das Gelege 20 mit den Druck- und Temperaturbedingungen p, T beaufschlagt, fließen die Bestandteile 32, 34 sowie die Faserverbundhalbzeuge 12 des Geleges 20 an ihren Grenzflächen thermoplastisch ineinander und verbinden sich stoffschlüssig. Gleichzeitig erfolgt eine Formung der Bestandteile 32, 34 an der Oberfläche 30, die mit der Prägestruktur 36 beaufschlagt wird.
  • Das Gelege 20 geht also unter Umformung und Fügung in das Strukturbauteil 10 bzw. den in 2b gezeigten Zustand über.
  • Dort ist gezeigt, dass das Strukturbauteil 10 an seiner der Prägestruktur 36 zugewandten Oberfläche 30 eine an dem Funktionselement 22 angeformte Anlageoberfläche 38 aufweist.
  • Links und rechts neben der Anlageoberfläche 38 sind mechanische Verbindungselemente 40 erkennbar, welche mit der Prägestruktur 36 aus dem Bestandteil 34 hergestellt worden sind.
  • Für das Weitere wird auf 3 Bezug genommen. Dort ist eine erfindungsgemäße Strukturbaugruppe 42 gezeigt, die ein Strukturbauteil 10, hergestellt in dem erfindungsgemäßen Verfahren, umfasst.
  • Die Strukturbaugruppe 42 umfasst weiterhin ein Fahrzeugmodul 44, welches vorliegend einen Leuchtenkörper umfasst. Der Leuchtenkörper des Fahrzeugmoduls 44 ist an der Anlageoberfläche 38 des Strukturbauteils 10 positioniert. Die Anlageoberfläche 38 ist entsprechend komplementär zu der anliegenden Oberfläche des Leuchtenkörpers des Fahrzeugmoduls 44 ausgebildet. Das Funktionselement 22 ist hier als Lichtleiter 46 ausgebildet, so dass das Strukturbauteil 10 mit dem Fahrzeugmodul 44 durchleuchtbar ist.
  • Ferner umfasst die Strukturbaugruppe 42 ein Deckelement 48. Das Deckelement 48 ist über angeformte mechanische Verbindungselemente 40 an dem Strukturbauteil 10 positioniert. Exemplarisch ist das Deckelement 48 an dem linken mechanischen Verbindungselement 40 verklebt und in das rechte mechanische Verbindungselement 40 eingeschraubt. Die mechanischen Verbindungselemente 40 können flexibel mit der Prägestruktur 36, wie beispielsweise in 2b gezeigt, angepasst an das gewünschte Verbindungsprinzip hergestellt werden.
  • 4 zeigt eine erfindungsgemäße Strukturbaugruppe 42, die mit einer deformierenden Kraft F beaufschlagt wird.
  • Im oberen Teil der 4 ist die Strukturbaugruppe 42 ohne Krafteinwirkung gezeigt und im unteren Teil mit Krafteinwirkung. Erkennbar ist, dass infolge der Kraft F eine Deformation und somit Auslenkung x des Strukturbauteils 10 erfolgt. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens und der darin umgesetzten besonderen Art der Integration des Funktionselements 22 in das Strukturbauteil 10 kann dieses, wie in 4 gezeigt, mitten in jenem Bereich liegen, der mit der Kraft F beaufschlagt wird. Die strukturellen Eigenschaften des Strukturbauteils 10 bleiben dabei vorteilhaft erhalten.
  • 5 zeigt schließlich ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 50, bei dem es sich vorliegend um ein Kraftfahrzeug handelt.
  • Das Fahrzeug 50 umfasst erfindungsgemäße Strukturbaugruppen 42, bei denen mit den Funktionselementen 22 und jeweiligen zugehörigen Fahrzeugmodulen 44 unterschiedliche Funktionen in die Struktur des Fahrzeugs 50 integriert sind.
  • Diese umfassen vorliegend rein exemplarisch einen Parkdistanzsensor 52, ein Bremslicht 54 sowie eine umlaufende Signalbeleuchtung 56.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Strukturbauteil
    12
    Faserverbundhalbzeug
    14
    Matrixwerkstoff
    16
    Faser
    18
    Ausschnitt
    20
    Gelege
    22
    Funktionselement
    24
    Werkzeug
    26
    Stempel
    28
    Matrize
    30
    Oberfläche
    32
    Bestandteil
    34
    Bestandteil
    36
    Prägestruktur
    38
    Anlageoberfläche
    40
    Verbindungselement
    42
    Strukturbaugruppe
    44
    Fahrzeugmodul
    46
    Lichtleiter
    48
    Deckelement
    50
    Fahrzeug
    52
    Parkdistanzsensor
    54
    Bremslicht
    56
    Signalbeleuchtung
    F
    Kraft
    x
    Auslenkung
  • 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
    • EP 3049236 B1 [0004]
    • DE 102013202223 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils (10) mit einem integrierten Funktionselement (22), in dem ein Ausschnitt (18) in einem Faserverbundhalbzeug (12) hergestellt wird und ein Gelege (20) gebildet wird, wobei das Funktionselement (22) zumindest abschnittsweise in den Ausschnitt (18) eingebracht wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Gelege (20) in einem Fügeschritt mit Druck- und Temperaturbedingungen (p; T) beaufschlagt wird, unter denen sich das Funktionselement (22) mit einem Matrixwerkstoff (14) des Faserverbundhalbzeugs (12) stoffschlüssig verbindet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Faserverbundhalbzeuge (12) mit Ausschnitten (18) versehen werden und die Faserverbundhalbzeuge (12) bei der Herstellung des Geleges (20) unter zumindest abschnittsweise Überlappung der Ausschnitte (18) geschichtet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des Geleges (20) ein mehrteiliges Funktionselement (22) verwendet wird, dessen Bestandteile (32; 34) jeweils in wenigstens einen der Ausschnitte (18) eingebracht werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Druck- und Temperaturbedingungen (p; T) ein Werkzeug (24) verwendet wird, das eine Prägestruktur (36) umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der Prägestruktur (36) des Werkzeugs (24) zugewandten Oberfläche (30) des Faserverbundhalbzeugs (12) ein Bestandteil (34) des Funktionselements (22) aufgebracht wird, der zumindest abschnittsweise neben dem Ausschnitt (18) angeordnet ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bestandteil (32; 34) des Funktionselements (22) einen Lichtleiter (46) umfasst, der zumindest abschnittsweise in oder über dem Ausschnitt (18) platziert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (22) nach dem Fügeschritt einen transparenten Bereich umfasst, der den Ausschnitt (18) ausfüllt und eine Anlageoberfläche (38) aufweist und dass das Funktionselement (22) ein mechanisches Verbindungselement (40) umfasst, das an einer Oberfläche (30) des Faserverbundhalbzeugs (12) neben der Anlageoberfläche (38) angeordnet ist.
  8. Strukturbaugruppe (42), umfassend wenigstens ein Strukturbauteil (10), hergestellt in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  9. Strukturbaugruppe (42) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrzeugmodul (44) an einer Anlageoberfläche (18) eines in das Strukturbauteil (10) integrierten Funktionselements (22) anliegt und mit einem Deckelement (48) versehen ist, das an einem mechanischen Verbindungselement (40) des Funktionselements (22) befestigt ist.
  10. Fahrzeug (50), umfassend ein Strukturbauteil (10), hergestellt in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder eine Strukturbaugruppe (42) nach Anspruch 8 oder 9.
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