DE102019120810A1 - Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und faserverstärktes Kunststoffbauteil - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und faserverstärktes Kunststoffbauteil Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils (20), insbesondere eines Fahrzeugbauteils, angegeben, wozu ein die Faserverstärkung bildendes Faserhalbzeug (8) gemeinsam mit einem Matrixmaterial (9) in einem Presswerkzeug verarbeitet und unter Aushärtung des Matrixmaterials (9) zum Kunststoffbauteil (20) gepresst wird. Das Verfahren beinhaltet weiterhin die Schritte Bereitstellen eines mit einem Motiv versehenen, textilen Einlegeteils (1), und Einlegen des textilen Einlegeteils (1) zusätzlich zum Faserhalbzeug (8) in das Presswerkzeug (3). Weiterhin wird ein faserverstärktes Kunststoffbauteil angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils sowie ein faserverstärktes Kunststoffbauteil.
  • Im Rahmen des Leichtbaus finden zunehmend auch faserverstärkte Kunststoffbauteile Verwendung in Fahrzeugkarosserien. Diese weisen üblicherweise ein Matrixmaterial aus Kunststoff auf, in das zur Erzielung der notwendigen Festigkeit und mechanischen Kennwerte eine Faserverstärkung eingebettet ist. Die Faserverstärkung kann aus einer oder mehreren Schichten von Verstärkungsfasern gebildet werden, die als Gewebe, Gelege, Geflecht oder in anderer Form vorliegen. Die Herstellung derartiger faserverstärkte Kunststoffbauteile erfolgt zum Beispiel im Resin-Transfer-Moulding (RTM)-Verfahren oder durch Nasspressen.
  • Sollen Bauteile in Carbon-Sichtoptik hergestellt werden, dann wird üblicherweise ein Matrixmaterial verwendet, das transparent aushärtet und durch das die oberste Faserschicht (dann typischerweise ein Carbon-Geflecht oder Gewebe) sichtbar bleibt.
  • Wünschenswert sind weitere farbliche Gestaltungsspielräume bei der Herstellung derartiger Kunststoffbauteile. Für Fahrzeugbauteile werden insbesondere hohe Anforderungen bezüglich der Konturen der Motive, der Farbbrillanz, der Farbtiefe und der UV-Beständigkeit gestellt.
  • Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Möglichkeit anzugeben, wie ein mit einem Motiv verziertes faserverstärktes Kunststoffbauteil in der Serienfertigung herstellbar ist, insbesondere soll ein Bauteil in Carbon-Sichtoptik herstellbar sein. Weiterhin soll ein Kunststoffbauteil angegeben werden, das mit einem Motiv verziert ist und das den optischen Anforderungen im Automobilbau genügt.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und ein Kunststoffbauteil nach Patentanspruch 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils angegeben, wozu ein die Faserverstärkung bildendes Faserhalbzeug gemeinsam mit einem Matrixmaterial in einem Presswerkzeug verarbeitet und ausgehärtet wird zur Bildung des Kunststoffbauteils.
  • Erfindungsgemäß wird nun ein mit einem Motiv versehenes textiles Einlegeteil zusätzlich zum Faserhalbzeug in das Press-Werkzeug eingelegt und durch den Pressvorgang mit in das Matrixmaterial integriert.
  • Weiterhin wird ein faserverstärkte Kunststoffbauteil angegeben, das eine Faserverstärkung, die in einem Matrixmaterial eingebettet ist, und ein mit einem Motiv versehenes textiles Einlegeteil beinhaltet. Das textile Einlegeteil ist auf der Faserverstärkung angeordnet und in das Matrixmaterial eingebettet.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil kann insbesondere ein Fahrzeugbauteil sein, z.B. ein Karosseriebauteil oder - anbauteil. Es kann insbesondere mit dem beschriebenen Verfahren hergestellt werden und beinhaltet daher dieselben technischen Wirkungen und Vorteile.
  • Das Faserhalbzeug beinhaltet mindestens eine Schicht von Verstärkungsfasern, wie z.B. Kohlenstoff-, Glas- oder Aramidfasern. Das Faserhalbzeug liegt vorzugsweise als Stapel (Stack) aus mehreren Schichten von Verstärkungsfasern vor. Die Verstärkungsfasern sind vorzugsweise uni- oder bidirektional ausgerichtet. Das Faserhalbzeug kann z.B. als flächiges, ggf. vorgeformtes, Halbzeug vorliegen oder beispielsweise um einen Stützkern angeordnet sein. Vorzugsweise beinhaltet das Faserhalbzeug ein Carbon-Gewebe.
  • Das textile Einlegeteil kann z.B. ein Gelege, Gewebe oder Vlies sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das textile Einlegteil eine Maschenware, insbesondere ein Gewirk. Eine Maschenware ist ein Flächengebilde, das aus einem oder mehreren Fäden oder aus einem oder mehreren Fadensystemen durch Maschenbildung hergestellt ist. Bei den Maschenwaren wird eine Fadenschlinge in eine andere geschlungen. Zur Erzeugung eines Gewirks bildet der Faden übereinanderstehende Maschen, d.h. der Faden verläuft senkrecht und bildet mit dem benachbarten Faden ein Maschenstäbchen, während beim Stricken eine Masche neben der anderen hergestellt wird, der Faden somit horizontal verläuft. Die vorhandenen Maschen schaffen Zwischenräume zwischen den Fasersträngen. Diese füllen sich mit Matrixmaterial und bilden eine Vielzahl von „Tunneln“, durch die das darunter liegende Material angebunden ist. Maschenware zeigt gegenüber Gewebe oder Vlies gleicher Gravur eine deutlich höhere Durchlässigkeit für Matrixmaterial. Zwischen den Maschen sind jeweils tunnelförmige Hohlräume vorhanden, durch die das Matrixmaterial relativ widerstandsfrei fließen kann, hierdurch wird trotz der Elastizität der Maschenware ein Verrutschen oder Verziehen des Einlegeteils während des Infiltrationsprozesses verhindert. Zudem erzielt die Verwendung von Gewirk eine besondere Farbtiefe. Durch die tunnelartigen Maschenzwischenräume kann die darunter liegende Struktur der Faserverstärkung durchscheinen. Das menschliche Auge kombiniert dabei die Farberscheinung des Musters mit der Strukturerscheinung der Zwischenräume, so dass das Muster im fertigen Bauteil so erscheint, als wäre es auf die Faserverstärkung direkt aufgedruckt.
  • Das textile Einlegeteil ist nicht auf bestimmte Materialien beschränkt und kann z.B. aus Natur- oder Kunstfasern hergestellt sein. Bevorzugt weist das textile Einlegeteil Polyesterfasern auf, vorzugsweise ist das textile Einlegeteil aus Polyester ausgebildet. Polyester zeigt eine gute thermische Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen, wie sie bei der Weiterverarbeitung z.B. im RTM-Verfahren auftreten können. Die von Natur aus farblosen und naturtrüben Polyesterfasern haben ein gutes Farbaufnahmevermögen, durch Einfärben lässt sich eine hohe Farbsättigung erreichen. Darüber hinaus saugen sie sich während der Herstellung des Kunststoffbauteils mit dem Matrixmaterial voll. Dabei zeigen die Polyesterfasern die vorteilhafte Eigenschaft, dass sie (annähernd) transparent werden („Nass-Effekt“). Hierdurch bleiben mit Harz getränkte Polyesterfasern milchig durchscheinend und die hinter dem Einlegeteil liegende Faserverstärkung wird zum Teil sichtbar.
  • Das textile Einlegeteil ist mit einem Motiv versehen. Das Motiv kann ein z.B. ein Muster, eine Schrift oder ein Markenzeichen sein. Das Motiv kann sich über das gesamte Einlegeteil oder nur einen Teil des Einlegeteils erstrecken.
  • Das mit dem Motiv bedruckte Einlegeteil kann in Weiß, Schwarz oder in ein oder mehreren anderen Farbtönen farbig gestaltet sein. Das Einlegeteil kann ein- oder mehrfarbig gestaltet sein. Das Einlegeteil kann z.B. aus eingefärbten Fasern hergestellt werden. Das Einlegeteil kann ebenso als Textil hergestellt und dann mit einem Aufdruck versehen werden. Als Druckverfahren eignen sich besonders die Direktdruckverfahren. Beim Direktdruck werden über einen Druckkopf einzelne Farbtropfen direkt auf das zu bedruckende Substrat aufgetragen. Es lässt sich eine große Palette an Farbtönen und eine hohe Auflösung der aufgedruckten Motive umsetzen. Nach dem Auftragen wird das bedruckte Textil erwärmt, die Tinte trocknet bzw. härtet aus.
  • Besonders bevorzugt wird das Einlegeteil im Latexdruck bedruckt. Hierbei wird eine Latex-Tinte verwendet und aufgetragen. Dabei enthält die Latex-Tinte nahezu keine flüchtigen Verbindungen wie z.B. Lösemittel. Mit dem Latexdruck lässt sich eine sehr gute UV-Stabilität der Farbe auf dem Textil erzielen. Durch den Wärmeeintrag im Rahmen des Verfahrens wird eine stabile und UV-beständige Verbindung mit dem textilen Halbzeug erzielt. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Latex-Tinte leicht in die Fasern des Textils eindringt und nicht als Sperrfilm auf dem Textil aufliegt. Die textile Struktur bleibt weitgehend erhalten und somit für die nachfolgende Infiltration mit Matrixmaterial zugänglich. Ist das Textil zudem noch als Gewirk ausgebildet, so setzt die Maschenware dem Matrixmaterial nur einen geringen Fließwiderstand entgegen. Das Matrixmaterial kann die Maschen durch die Hohlräume umfließen und allseitig umschließen.
  • Um eine optisch einwandfreie Class-A Oberfläche und gleichzeitig eine brillante Farbtiefe und Sättigung zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das textile Einlegeteil eine Gravur im Bereich von 50 g/m2 bis 150 g/m2 aufweist. Ein Polyester-Gewirk mit dieser Gravur hat zusätzlich den Vorteil, dass es in das Formwerkzeug eingebracht werden kann, ohne dass eine Werkzeugänderung oder eine Prozessanpassung erforderlich ist.
  • Ein Polyestergewirk mit einer Gravur von weniger oder bis zu 110 g/m2 wird üblicherweise primär als Fahnenstoff benutzt. Im Fahnendruck ist die Verwendung von Latexdruck eher unüblich, da mit diesem Druckverfahren gegenüber anderen Druckverfahren eine geringere Farbintensität erzielt werden kann. Zudem liegt die Latexfarbe auf bzw. leicht in der Faser, was beim Handling des bedruckten Textils zu unerwünschtem Faserbruch führt. Überraschender Weise hat sich jedoch gezeigt, dass dieser Weißbruch nach der Harzinjektion verschwindet und dass ein Polyester-Gewirk derart feiner Gravur, wenn es im Latexdruck bedruckt ist, und als Einlegeteil im Kunststoffbauteil verarbeitet ist, dennoch eine hohe Farbbrillanz zeigt und eine sehr hohe UV-Beständigkeit aufweist.
  • Zur Herstellung des faserverstärkten Kunststoffbauteils werden der textile Einleger und das Faserhalbzeug in die Kavität eines Presswerkzeugs eingelegt. Dort werden die beiden Halbzeuge gemeinsam mit einem Matrixmaterial in die Form des herzustellenden Bauteils gepresst und das Matrixmaterial wird ausgehärtet.
  • Das Verfahren kann ein Injektionsverfahren, wie z.B. das Resin Transfer Molding (RTM)-Verfahren sein. Beim RTM-Verfahren wird das Faserhalbzeug in die Werkzeugkavität eingelegt, das Werkzeug wird geschlossen und das ungehärtete Matrixmaterial wird unter Druck in die Kavität injiziert. Das Matrixmaterial infiltriert das Faserhalbzeug und härtet aus.
  • In einer alternativen Ausgestaltung wird das Kunststoffbauteil durch Nasspressen hergestellt. Hierzu wird das Faserhalbzeug bereits vor dem Schließen des Presswerkzeugs mit dem Matrixmaterial versehen. Während des Schließvorgangs verteilt sich das vorab zugegebene Matrixmaterial über die Werkzeugkavität und benetzt die Fasern des Faserhalbzeugs.
  • Das textile Einlegeteil kann unabhängig von dem Faserhalbzeug in das Werkzeug eingelegt werden oder gemeinsam mit dem Faserhalbzeug. Wird das textile Einlegeteil gemeinsam mit dem Faserhalbzeug eingebracht, so ist es vorzugsweise an diesem fixiert, z.B. durch einen Klebstoff oder eine Heftung. Hierdurch wird ein Verrutschen des Einlegeteils während des Einlegens und des nachfolgenden Verpressens verhindert. Findet die Bauteilherstellung im Nasspressverfahren statt, so kann anstelle eines separaten Fixiermittels auch das aufgetragene Matrixmaterial zur Fixierung des textilen Einlegeteils am Faserhalbzeug dienen.
  • Aufgrund der im RTM-Verfahren hohen Injektionsdrücke und weiten Fließwege des Matrixmaterials ist es vorteilhaft, wenn das textile Einlegeteil in einer Ausgestaltung relativ zum Werkzeug fixiert wird. Hierzu kann das textile Einlegeteil z.B. über die gesamte Länge oder Breite der Kavität reichen und im Randbereich mittels einer Spannvorrichtung positioniert und fixiert werden.
  • Damit das Motiv des Einlegeteils später sichtbar ist, wird das textile Einlegeteil vorzugsweise so in das Werkzeug eingelegt, dass es im fertigen Bauteil die Sichtseite bildet, d.h. von der Sichtseite aus betrachtet bildet das textile Einlegeteil die oberste Faserschicht im fertigen Bauteil. Mit anderen Worten gesagt wird das textile Einlegeteil vorzugsweise auf einer der Sichtseite des Bauteils zugewandten Seite der Faserverstärkung angeordnet.
  • Das verwendete Matrixmaterial ist vorzugsweise ein reaktives Harzsystem, das neben dem Harz und einem Härter noch weitere Inhaltsstoffe beinhalten kann. Vorzugsweise beinhaltet die Kunststoffmasse weiterhin ein internes Trennmittel. Das Matrixmaterial ist beispielsweise ein transparent aushärtendes Harzsystem, wobei je nach gewünschtem Erscheinungsbild des Bauteils auch die Zugabe von Farbstoffen denkbar ist.
  • Durch die voranstehend geschilderten Vorteile eignet sich das Verfahren besonders zur Herstellung von Bauteilen in Serienprozessen bis hin zur Großserie und damit für die Fahrzeugindustrie. Bei Bauteilen in Sichtcarbon-Optik kann ein Erscheinungsbild erzeugt werden, als wenn ohne textiles Einlegeteil gearbeitet würde. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird mit dem Verfahren ein Fahrzeugbauteil, wie z.B. ein Karosseriebauteil oder Karosserieanbauteil hergestellt.
  • 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.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrensablaufs,
    • 2A eine Schnittansicht eines Fahrzeugbauteils und
    • 2B eine Draufsicht auf das Fahrzeugbauteil aus 2A.
  • Bei dem Verfahren wird zunächst ein textiles Einlegeteil 1 bereitgestellt. Das Einlegeteil 1 ist farbig gestaltet, z.B. mit einem Motiv 2, hier einem Schriftzug. Das Motiv 2 kann beispielsweise ein Markenemblem o.ä. sein. Das Motiv 2 kann sich über das gesamte Einlegeteil 1 oder nur einen Teil des Einlegeteils erstrecken. Das textile Einlegeteil 1 ist vorzugsweise ein Polyester-Gewirk mit einer Gravur im Bereich von 50 g/m2 bis 150 g/m2. Die farbige Gestaltung des Einlegeteils 1 erfolgt vorzugsweise durch Latexdruck mit geeigneten Farben.
  • Das textile Einlegeteil 1 wird gemeinsam mit einem Faserhalbzeug 8 und einem Matrixmaterial 9 in einem temperierten Presswerkzeug 3 weiterverarbeitet. Das Presswerkzeug 3 beinhaltet eine Kavität, welche die Außenkontur des herzustellenden faserverstärkten Kunststoffbauteils abbildet. Die Kavität wird durch die Innenwandung 4, 5 der Werkzeugteile 6 und 7 begrenzt.
  • Bevorzugt wird das Verfahren als RTM-Verfahren durchgeführt. Hierzu werden zunächst das textile Einlegeteil 1 und das Faserhalbzeug 8 in die Kavität des Werkzeugs eingelegt. Das Faserhalbzeug 8 bildet die spätere Faserverstärkung im Bauteil. Das textile Einlegeteil 1 leistet keinen nennenswerten Beitrag zur Festigkeit des Bauteils.
  • Das textile Einlegeteil 1 kann beispielsweise unabhängig vom Faserhalbzeug 8 in das Werkzeug 3 eingelegt werden, wie dies in 1 gezeigt ist. Vorzugsweise wird das textile Einlegeteil 1 dann relativ zum Werkzeug 3 fixiert. Reicht das textile Einlegeteil 1 über eine gesamte Breite oder Länge des Bauteils, so kann es z.B. mittels einer Spannvorrichtung am Werkzeug gespannt und positioniert werden.
  • Das textile Einlegeteil 1 kann auch zunächst am Faserhalbzeug 8 positioniert und fixiert werden, z.B. mit einem Klebstoff oder geheftet, und dann gemeinsam mit dem Faserhalbzeug 8 in das Presswerkzeug 3 eingebracht werden.
  • Das Werkzeug 3 wird geschlossen und es wird ein aushärtbares Matrixmaterial 9, z.B. ein mit Härter versetztes Epoxidharz, mittels eines nicht dargestellten Einfüllsystems unter Druck in das geschlossene Werkzeug 3 injiziert. Dort durchtränkt die Kunststoffmasse das Faserhalbzeug 8 und das textile Einlegeteil 1.
  • Alternativ kann das Kunststoffbauteil 20 auch im Nasspressverfahren hergestellt werden. Dann wird das Faserhalbzeug 8 nicht erst im Werkzeug 3 mit Matrixmaterial 9 benetzt, sondern das Matrixmaterial ist bereits auf dem Faserhalbzeug 8 aufgebracht, wenn dieses in das Presswerkzeug 3 eingelegt wird. Für die Herstellung im Nasspressverfahren ist es vorteilhaft, wenn der textile Einleger 1 zunächst auf dem Faserhalbzeug fixiert wird. Dies kann aufgrund des bereits vorhandenen Matrixmaterials ohne zusätzliche Fixiermittel erfolgen. Alternativ kann der textile Einleger auch direkt im Werkzeug positioniert werden.
  • Das Motiv 2 auf dem textilen Einlegeteil 1 soll im fertigen Kunststoffbauteil 20 sichtbar sein. Deshalb wird es im Presswerkzeug 3 vorzugsweise so platziert, dass das Einlegeteil mit dem Motiv 2 auf der späteren Sichtseite des Bauteils angeordnet ist.
  • 2A zeigt eine Schnittansicht durch ein Kunststoffbauteil 20, welches mit dem Verfahren gemäß 1 hergestellt wurde. Bei dem Kunststoffbauteil 20 handelt es sich um ein Fahrzeugbauteil, wie beispielsweise ein Fahrzeugdach oder ein anderes Karosserie(an)bauteil. Das Kunststoffbauteil 20 beinhaltet die in das Matrixmaterial 9 eingebundene Faserverstärkung 8, welche vorzugsweise aus mehreren Schichten von Carbonfaser-Gewebe gebildet ist. Da als Matrixmaterial 9 ein durchsichtig aushärtendes Harzsystem verwendet wurde, bleibt die Carbon-Struktur im fertigen Kunststoffbauteil 20 sichtbar. Auf der Sichtseite 22 des Kunststoffbauteils 20 ist das textile Einlegeteil 1 in die Kunststoffmatrix 9 eingebunden. Hierbei sind die nicht mit dem Motiv 2 bedruckten Polyesterfasern unter dem Einfluss des Harzsystems milchig trüb geblieben. Die darunterliegende Carbon-Struktur 24 ist weiterhin sichtbar. Auch im Bereich des Motivs ist die Carbon-Struktur noch erkennbar, da aufgrund des eingesetzten Materials und Druckverfahrens die Maschenzwischenräume nicht mit Farbe gefüllt sind und die darunterliegende Gewebestruktur noch durchscheinen lassen. 2B zeigt eine Draufsicht auf die Sichtseite 22 des Kunststoffbauteils 20.
  • Die Größe und Form des Einlegteils kann variieren um unterschiedliche Motive abzubilden oder Effekte zu erzeugen. Beispielsweise kann das Einlegeteil als Streifen über die gesamte Bauteilbreite oder -länge reichen oder es kann ein Einlegeteil verwendet werden, welches das Faserhalbzeug 8 im gesamten Bauteil überdeckt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    textiles Einlegeteil
    2
    Motiv
    3
    Press-Werkzeug
    4, 5
    Innenwandung
    6, 7
    Werkzeugteile
    8
    Faserhalbzeug
    9
    Matrixmaterial
    20
    faserverstärktes Bauteil
    22
    Sichtseite
    24
    Carbon-Struktur

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils (20), insbesondere eines Fahrzeugbauteils, wozu ein die Faserverstärkung bildendes Faserhalbzeug (8) gemeinsam mit einem Matrixmaterial (9) in einem Presswerkzeug verarbeitet und unter Aushärtung des Matrixmaterials (9) zum Kunststoffbauteil (20) gepresst wird, gekennzeichnet durch die Schritte: - Bereitstellen eines mit einem Motiv versehenen, textilen Einlegeteils (1), und - Einlegen des textilen Einlegeteils (1) zusätzlich zum Faserhalbzeug (8) in das Presswerkzeug (3).
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem das textile Einlegeteil (1) eine Maschenware, insbesondere ein Gewirk, ist.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 2, bei dem das textile Einlegeteil (1) eine Gravur im Bereich von 50 g/m2 bis 150 g/m2 oder eine Gravur im Bereich von 50 g/m2 bis 110 g/m2 aufweist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem das textile Einlegeteil (1) farbig ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem das textile Einlegeteil (1) im Latexdruck bedruckt ist.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem die Herstellung des Kunststoffbauteils (20) im RTM-Verfahren erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, bei dem die Herstellung des Kunststoffbauteils (20) durch Nasspressen erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, bei dem das textile Einlegeteil (1) auf dem Faserhalbzeug (8) positioniert und fixiert wird oder das textile Einlegeteil (1) in dem Presswerkzeug (3) positioniert und fixiert wird.
  9. Faserverstärktes Kunststoffbauteil, insbesondere Fahrzeugbauteil, mit: einer Faserverstärkung (8), die in einem Matrixmaterial (9) eingebettet ist, und einem mit einem Motiv versehenen, textilen Einlegeteil (1), welches auf der Faserverstärkung (8) angeordnet und in das Matrixmaterial (9) eingebettet ist.
  10. Faserverstärktes Kunststoffbauteil nach Patentanspruch 9, bei dem das textile Einlegeteil (1) eine Maschenware, insbesondere ein Gewirk, ist.
  11. Faserverstärktes Kunststoffbauteil nach einem der Patentansprüche 9 oder 10, bei dem das textile Einlegeteil (1) im trockenen Zustand eine Gravur im Bereich von 50 g/m2 bis 150 g/m2 aufweist oder eine Gravur im Bereich von 50 g/m2 bis 110 g/m2 aufweist.
  12. Faserverstärktes Kunststoffbauteil nach einem der Patentansprüche 9 bis 11, bei dem das textile Einlegeteil (1) farbig ist.
  13. Faserverstärktes Kunststoffbauteil nach einem der Patentansprüche 9 bis 12, bei dem das textile Einlegeteil (1) im Latexdruck bedruckt ist.
  14. Faserverstärktes Kunststoffbauteil nach einem der Patentansprüche 9 bis 13, bei dem das textile Einlegeteil (1) auf einer der Sichtseite (22) des Kunststoffbauteils (20) zugewandten Seite des Faserhalbzeugs (8) angeordnet ist.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2449033A1 (de) * 1974-10-15 1976-04-22 Metzeler Kautschuk Verfahren zur herstellung oberflaechenveredelter glasfaser - polyesterformteile
DE20313996U1 (de) * 2003-09-09 2003-11-06 Fer Fahrzeugelektrik Gmbh Verkleidungselement
DE102007029468A1 (de) * 2007-06-26 2009-01-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Faserverstärktes Kunststoffbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE202008012433U1 (de) * 2008-09-18 2009-01-22 First Composites Gmbh Formteil unter Verwendung von Fasergewebe
DE102009013397A1 (de) * 2009-03-16 2010-09-23 Dr.Ing.H.C.F.Porsche Aktiengesellschaft Faserverbund-Anbauteil für ein Kraftfahrzeug
DE102010013784A1 (de) * 2010-04-01 2011-10-06 Daimler Ag Außenhaut-Element zur Kraftfahrzeug-Karosserieverkleidung
DE102012003452A1 (de) * 2012-02-21 2013-08-22 Daimler Ag Bauteil für die Außenfläche eines Fahrzeugs

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1054416B (de) * 1957-10-25 1959-04-09 Freudenberg Carl Kg Verfahren zum Herstellen von verformbaren Gegenstaenden aus ungewebten Fasergebilden
DE19753719A1 (de) * 1997-12-04 1999-06-17 Daimler Chrysler Ag Oberflächenmaterial für Verkleidungen von Kraftfahrzeugen, Wohnwagen, Kajüten o. dgl.
US20050020163A1 (en) * 2003-07-21 2005-01-27 Shariat Sam Saeed Structural composite having decorated outer surface and method of making the same
DE102018209529A1 (de) * 2018-06-14 2019-12-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und faserverstärktes Kunststoffbauteil

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2449033A1 (de) * 1974-10-15 1976-04-22 Metzeler Kautschuk Verfahren zur herstellung oberflaechenveredelter glasfaser - polyesterformteile
DE20313996U1 (de) * 2003-09-09 2003-11-06 Fer Fahrzeugelektrik Gmbh Verkleidungselement
DE102007029468A1 (de) * 2007-06-26 2009-01-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Faserverstärktes Kunststoffbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE202008012433U1 (de) * 2008-09-18 2009-01-22 First Composites Gmbh Formteil unter Verwendung von Fasergewebe
DE102009013397A1 (de) * 2009-03-16 2010-09-23 Dr.Ing.H.C.F.Porsche Aktiengesellschaft Faserverbund-Anbauteil für ein Kraftfahrzeug
DE102010013784A1 (de) * 2010-04-01 2011-10-06 Daimler Ag Außenhaut-Element zur Kraftfahrzeug-Karosserieverkleidung
DE102012003452A1 (de) * 2012-02-21 2013-08-22 Daimler Ag Bauteil für die Außenfläche eines Fahrzeugs

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