DE102020004247A1 - Process for the production of a fiber composite component - Google Patents

Process for the production of a fiber composite component Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei welchem ein löslicher Formkern (9) mit Fasern umgeben wird und danach eine Matrix ausgehärtet wird, wonach der Formkern (9) aus dem Faserverbundkörper (5) entfernt wird. Bei einem Verfahren, mit welchem ein Faserverbundbauteil erzeugt wird, das möglichst überall in seiner Stabilität an die gestellten Anforderungen angepasst und trotzdem gewichtsoptimiert ist, wird der Formkern (9) in einem generativen Verfahren hergestellt, wobei der Formkern (9) derart aus unterschiedlichen Materialien (7, 11) gebildet wird, dass an Stellen des herzustellenden Faserverbundbauteils (1), die eine höhere Stabilität erfordern, ein unlösliches (11) und an Stellen, an denen eine geringere Stabilität erforderlich ist, ein lösliches Material (7) verwendet wird, und dass der Formkern (9) mit Fasern und einer Kunststoffmatrix umgeben wird, wobei anschließend die Kunststoffmatrix ausgehärtet wird und nach der Aushärtung das lösliche Material (7) des Formkerns (9) aus dem Faserverbundkörper (5) heraus gelöst wird.The invention relates to a method for producing a fiber composite component in which a soluble mold core (9) is surrounded by fibers and a matrix is then cured, after which the mold core (9) is removed from the fiber composite body (5). In a method with which a fiber composite component is produced, the stability of which is adapted to the requirements as far as possible and which is nevertheless weight-optimized, the mold core (9) is produced in a generative process, the mold core (9) being made of different materials 7, 11) that an insoluble material (11) is used at points of the fiber composite component (1) to be produced which require greater stability and a soluble material (7) is used at points at which lower stability is required, and that the mold core (9) is surrounded with fibers and a plastic matrix, the plastic matrix then being hardened and, after hardening, the soluble material (7) of the mold core (9) being released from the fiber composite body (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei welchem ein löslicher Formkern mit Fasern umgeben wird und danach eine Matrix ausgehärtet wird, wonach der Formkern aus dem Faserverbundkörper entfernt wird.The invention relates to a method for producing a fiber composite component in which a soluble mold core is surrounded with fibers and a matrix is then cured, after which the mold core is removed from the fiber composite body.

Aus der DE 10 2011 113 200 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilknotens aus einem Faser-Kunststoff-Verbund bekannt, bei welchem ein löslicher Kern verwendet wird, der mit nassen oder trockenen Fasern umwickelt wird. Nach der Umwicklung wird eine ggf. nachträglich infiltrierte Matrix ausgehärtet, wonach der Kern mittels eines Solvenses aufgelöst und aus dem Faserverbundkörper ausgeschwemmt wird.From the DE 10 2011 113 200 A1 a method for producing a hollow profile node from a fiber-plastic composite is known, in which a soluble core is used, which is wrapped with wet or dry fibers. After the wrapping, a possibly subsequently infiltrated matrix is hardened, after which the core is dissolved by means of a solvent and flushed out of the fiber composite body.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils anzugeben, mit welchem ein Faserverbundbauteil erzeugt wird, das möglichst überall in seiner Stabilität an die gestellten Anforderungen angepasst und trotzdem gewichtsoptimiert ist.The object of the invention is to provide a method for producing a fiber composite component, with which a fiber composite component is produced which, as far as possible, is adapted to the requirements in terms of its stability and is nevertheless weight-optimized.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. The dependent claims relate to advantageous developments and refinements. Further features, possible applications and advantages of the invention emerge from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention which are shown in the figures.

Die Aufgabe ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass der Formkern in einem generativen Verfahren hergestellt wird, wobei der Formkern derart aus unterschiedlichen Materialien gebildet wird, dass an Stellen des herzustellenden Faserverbundbauteils, die eine höhere Stabilität erfordern, ein unlösliches und an Stellen, an denen eine geringere Stabilität erforderlich ist, ein lösliches Material verwendet wird, und dass der Formkern mit Fasern und einer Kunststoffmatrix umgeben wird, wobei anschließend die Kunststoffmatrix ausgehärtet wird und nach der Aushärtung das lösliche Material des Formkerns aus dem Faserverbundkörper heraus gelöst wird. Dies hat den Vorteil, dass der Formkern nur an den Positionen im Faserverbundkörper verbleibt, wo es die Stabilität des Faserverbundbauteils erfordert. Dadurch wird das Gewicht des Faserverbundbauteils reduziert. Der Formkern verbleibt nur an den Stellen, wo er hinsichtlich der Stabilität des Faserverbundbauteiles in dessen Endnutzung auch wirklich gebraucht wird und die Faserverbundschichten auf Abstand hält.The object is achieved with a method in that the mold core is produced in a generative process, the mold core being formed from different materials in such a way that at points of the fiber composite component to be produced that require greater stability, an insoluble component and at points where a lower stability is required, a soluble material is used, and that the mold core is surrounded with fibers and a plastic matrix, the plastic matrix then being hardened and, after hardening, the soluble material of the molding core is released from the fiber composite body. This has the advantage that the mold core only remains in the positions in the fiber composite body where the stability of the fiber composite component requires it. This reduces the weight of the fiber composite component. The mold core only remains in the places where it is really needed with regard to the stability of the fiber composite component in its end use and where it keeps the fiber composite layers at a distance.

Vorteilhafterweise wird als generatives Verfahren ein 3D-Druckverfahren eingesetzt. Das 3D-Druckverfahren erlaubt einen hybriden Material-Strukturaufbau, z.B. einen SandwichAufbau des Formkerns, wodurch Eigenschaften des Faserverbundbauteils hinsichtlich Gewicht und Stabilität verbessert werden können.A 3D printing process is advantageously used as the generative process. The 3D printing process allows a hybrid material structure, e.g. a sandwich structure of the mold core, whereby properties of the fiber composite component can be improved in terms of weight and stability.

In einer Ausgestaltung wird als lösliches Material ein Kunststoff verwendet. Kunststoff ist leicht, weist aber eine hohe Stabilität auf.In one embodiment, a plastic is used as the soluble material. Plastic is light, but has a high degree of stability.

In einer Variante wird das lösliche Material des Formkerns ausgeschwemmt. Das Ausschwemmen stellt eine prozesstechnisch einfaches Verfahren dar.In a variant, the soluble material of the mold core is flushed out. Flushing out is a simple process in terms of process technology.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description in which at least one exemplary embodiment is described in detail - possibly with reference to the drawing. Described and / or graphically represented features can form the subject matter of the invention individually or in any meaningful combination, optionally also independently of the claims, and in particular can also be the subject matter of one or more separate applications. Identical, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigt:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
It shows:
  • 1 an embodiment of the method according to the invention.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei welchen ein Faserverbundbauteil 1 mit einem 3D-Druckverfahren im Sandwich - Aufbau hergestellt wird. Das Faserverbundbauteil 1 besteht aus einem aus Kunststoff bestehenden Formkern 3, welcher von einem Faserverbundkörper 5 vollständig umgeben ist (1a). Der Kunststoff des Formkerns 3 stellt ein lösliches Material 7 dar, welches nach dem Aushärten der Faserverbundkörpers 5 aus diesem ausgeschwemmt wird, wie in 1b gezeigt. Beispielsweise können als wasserlösliche Kunststoffe HIPS (High Impact Polystyrol) oder PVA (Polyvinylalkohol) verwendet werden,In 1 an embodiment of the method according to the invention is shown in which a fiber composite component 1 is produced with a 3D printing process in a sandwich construction. The fiber composite component 1 consists of a mold core made of plastic 3 , which from a fiber composite body 5 is completely surrounded ( 1a) . The plastic of the mold core 3 represents a soluble material 7th represents, which after curing of the fiber composite body 5 from this is washed out, as in 1b shown. For example, HIPS (high impact polystyrene) or PVA (polyvinyl alcohol) can be used as water-soluble plastics,

Gemäß 1c besteht der Formkern 9 aus zwei unterschiedlichen Materialien, einerseits aus dem löslichen Kunststoffmaterial 7 und andererseits aus einem unlöslichen Kunststoffmaterial 11. Auch in diesem Fall wird das lösliche Kunststoffmaterial 7 nach dem Aushärten aus dem Faserverbundkörper 5 ausgeschwemmt. Das unlösliche Kunststoffmaterial 11 verbleibt aber innerhalb des Faserverbundkörpers 5. Durch die Anwendung des 3D-Druckverfahrens bei der Herstellung des Formkerns 9 wird das unlösliche Kunststoffmaterial genau an solchen Stellen im Faserverbundkörper 5 positioniert, wo es bei der Nutzung des fertiggestellten Faserverbundbauteiles 1 für dessen Stabilität im vorgesehenen Anwendungsfall sorgt.According to 1c consists of the mold core 9 made of two different materials, on the one hand from the soluble plastic material 7th and on the other hand made of an insoluble plastic material 11 . In this case too, the soluble plastic material becomes 7th after curing from the fiber composite body 5 washed out. The insoluble plastic material 11 but remains within the fiber composite body 5 . By using the 3D printing process in the manufacture of the mold core 9 the insoluble plastic material is exactly at such points in the fiber composite body 5 positioned where it is at the Use of the finished fiber composite component 1 ensures its stability in the intended application.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102011113200 A1 [0002]DE 102011113200 A1 [0002]

Claims (4)

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei welchem ein löslicher Formkern (9) mit Fasern umgeben wird und danach eine Matrix ausgehärtet wird, wonach der Formkern (9) aus dem Faserverbundkörper (5) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkern (9) in einem generativen Verfahren hergestellt wird, wobei der Formkern (9) derart aus unterschiedlichen Materialien (7, 11) gebildet wird, dass an Stellen des herzustellenden Faserverbundbauteils (1), die eine höhere Stabilität erfordern, ein unlösliches (11) und an Stellen, an denen eine geringere Stabilität erforderlich ist, ein lösliches Material (7) verwendet wird, und dass der Formkern (9) mit Fasern und einer Kunststoffmatrix umgeben wird, wobei anschließend die Kunststoffmatrix ausgehärtet wird und nach der Aushärtung das lösliche Material (7) des Formkerns (9) aus dem Faserverbundkörper (5) heraus gelöst wird.A method for producing a fiber composite component in which a soluble mold core (9) is surrounded with fibers and a matrix is then cured, after which the mold core (9) is removed from the fiber composite body (5), characterized in that the mold core (9) is in a generative process is produced, wherein the mold core (9) is formed from different materials (7, 11) in such a way that at points of the fiber composite component (1) to be produced that require greater stability, an insoluble (11) and at points which require less stability, a soluble material (7) is used, and that the mold core (9) is surrounded with fibers and a plastic matrix, the plastic matrix then being hardened and, after hardening, the soluble material (7) of the mold core ( 9) is released from the fiber composite body (5). Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als generatives Verfahren ein 3D-Druckverfahren eingesetzt wird.Procedure according to Claim 1 characterized in that a 3D printing process is used as the generative process. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als lösliches Material (7) ein Kunststoff verwendet wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a plastic is used as the soluble material (7). Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das lösliche Material (7) des Formkerns (9) ausgeschwemmt wird.Procedure according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the soluble material (7) of the mold core (9) is flushed out.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114261087A (en) * 2021-12-23 2022-04-01 西安交通大学 3D printing and 'spinning' demolding method for continuous fiber reinforced SMP (symmetrical multi-processing) composite material core mold

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114261087A (en) * 2021-12-23 2022-04-01 西安交通大学 3D printing and 'spinning' demolding method for continuous fiber reinforced SMP (symmetrical multi-processing) composite material core mold

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