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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stabilisators für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs mit einem Stabilisatorkörper, wobei der Stabilisatorkörper aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet wird, und bei dem mindestens ein Ende des Stabilisatorkörpers zum Ausbilden eines plattenartigen Montageabschnittes zum Anordnen einer Pendelstütze umgeformt wird.
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Ein derartiges Verfahren ist aus der
DE 10 2010 049 565 A1 bekannt. Hierbei wird der Stabilisatorkörper aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einem thermoplastischen Matrixmaterial mit vorimprägnierten Faserbündeln gebildet. Der Stabilisatorkörper ist rohrförmig gebildet und gemäß einer Ausführung kann ein Ende des rohrförmigen Stabilisatorkörpers flach gedrückt werden, wobei dies zwischen zwei Stempeln oder einem Stempel und einem Gegenhalter unter Erwärmung des Materials im Bereich des Endes erfolgen kann. Als alternative Ausführungsformen ist aus diesem Stand der Technik zudem bekannt, an das rohrförmige Ende des Stabilisatorkörpers zusätzliche Anbauteile beispielsweise mittels einer formschlüssigen Schnappverbindung anzuordnen, wobei an diese Anbauteile wiederum eine Pendelstütze angeordnet werden kann.
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Stabilisatoren der eingangs genannten Art werden auch als Drehstabfedern bezeichnet. Stabilisatoren oder Drehstabfedern sind in der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere dem Fahrwerkbau, für den Einsatz als Wankstabilisatoren allgemein bekannt. Es handelt sich dabei um auf Torsion und/oder Biegung beanspruchbare Bauteile, welche die Wankbewegungen eines Fahrzeugs vermindern. Zur Wankstabilisierung des Aufbaus von Kraftfahrzeugen können Stabilisatoren zwischen den Rädern an einer Achse eines Kraftfahrzeuges angeordnet werden. Bei wechselseitiger Einfederung der Räder einer Achse verteilen Stabilisatoren die Achslast und sorgen damit für eine gleichmäßige Achslastverteilung. Hierdurch kann das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs derart positiv beeinflusst werden, dass beispielsweise die Haftbeiwerte der an einer Achse angeordneten Räder immer nahezu identisch auf einem guten Niveau gehalten werden können.
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Die freien Enden bekannter Stabilisatoren bzw. des Stabilisatorkörpers können üblicherweise jeweils über eine Pendelstütze an einem separaten Bauteil, beispielsweise einem radführenden Element wie einem Radträger oder einem radführenden Lenker, angeordnet und/oder abgestützt werden. Hierbei sind die Pendelstützen üblicherweise als separate Bauteile ausgebildet.
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Des Weiteren müssen die Pendelstützen mit dem jeweiligen Ende des Stabilisatorkörpers des Stabilisators verbunden werden. Bei einem Stabilisatorkörper aus faserverstärktem Kunststoff werden hierzu oftmals zusätzliche Anbauteile bzw. Anbindungsteile verwendet, die mit dem freien Ende des Stabilisatorkörpers verbunden und zum Anordnen der Pendelstütze ausgebildet sind. Hierbei ist von Nachteil, dass mit dem zusätzlichen Anbindungsteil bzw. Anbauteil die Teileanzahl erhöht und damit auch der Kosten- und/oder Montageaufwand erhöht ist. Die hierzu alternative Ausgestaltung des Endes des Stabilisatorkörpers mit einem plattenartigen Montageabschnitt erfordert bei einem Stabilisator mit thermoplastischem Matrixmaterial gemäß dem Stand der Technik aufgrund der notwendigen Erwärmung einen zusätzlichen Arbeitsschritt, der ebenfalls zu einem unerwünschten Mehraufwand führt.
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Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Herstellungsaufwand und/oder der Montageaufwand reduziert ist. Vorzugsweise soll der Anteil der zu montierenden Einzelteile bei der Herstellung des Stabilisators reduziert werden. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.
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Das Verfahren ist zum Herstellen eines Stabilisators für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einemStabilisatorkörper ausgebildet. Insbesondere ist der Stabilisatorkörper stabartig aus Vollmaterial gebildet. Alternativ kann der Stabilisatorkörper hohl oder mindestens teilweise hohl ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Stabilisatorkörper bis auf die Enden des Stabilisatorkörpers hohl ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Stabilisatorkörper als eine gebogene Torsionsfeder ausgebildet. Der Stabilisatorkörper wird aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet. Der faserverstärkte Kunststoff oder auch Faser-Verbund-Kunststoff kann dabei durch das Fasermaterial bzw. die Faserverstärkung Kräfte sehr gut aufnehmen und weiterleiten und ermöglicht es, durch die Ummantelung des Fasermaterials mit einem Matrixmaterial aus Kunststoff, den Stabilisatorkörper so herzustellen, dass dieser eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion aufweist.
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Des Weiteren wird gemäß dem Verfahren mindestens ein Ende des Stabilisatorkörpers zum Ausbilden eines plattenartigen Montageabschnittes zum Anordnen einer Pendelstütze umgeformt. Insbesondere ist der plattenartige Montageabschnitt zum unmittelbaren Anordnen der Pendelstütze selbst ausgebildet. Somit kann auf ein zusätzliches Anbauteil bzw. Anbindungsteil verzichtet werden. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Ausbilden des Stabilisatorkörpers zunächst ein trockener Vorformling aus Fasermaterial ausgebildet. Das Fasermaterial kann mittels Glasfasern, Aramidfasern, Kevlarfasern, Kohlenstofffasern oder Mischungen hiervon gebildet sein. Insbesondere ist der trockene Vorformling ausschließlich aus diesem Fasermaterial und vorzugsweise trockenen textilen Hilfsstoffen (bspw. Garnen, etc.) gebildet und weist keine Vorimprägnierung, insbesondere mit einer Kunststoffmatrix, auf. Der trockene Vorformling kann Verstärkungsfasern zum Ausbilden der gewünschten, insbesondere stabartigen, stabförmigen, hohlförmigen, rohrartigen oder rohrförmigen, Vorform bzw. Preform aufweisen.
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Nachfolgend zum Ausbilden des trockenen Vorformlings wird mindestens ein, insbesondere aus Vollmaterial gebildetes oder hohles, Ende des trockenen Vorformlings zu einem trockenen plattenartigen Endabschnitt umgeformt. Das Ausbilden des plattenartigen Endabschnittes kann vor dem Anordnen des trockenen Vorformlings in einem Injektionswerkzeug erfolgen. Alternativ kann das Ausbilden des plattenartigen Endabschnittes nach dem Einlegen des trockenen Vorformlings in ein Injektionswerkzeug und in dem Injektionswerkzeug und/oder mittels des Injektionswerkzeuges erfolgen Vorzugsweise wird das hohle Ende des trockenen Vorformlings zwischen zwei Stempeln oder einem Stempel und einem Gegenhalter zum Ausbilden des plattenartigen Endabschnittes flachgedrückt.
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Nach dem Umformen des Endes des trockenen Vorformlings zum Ausbilden des trockenen plattenartigen Endabschnitts wird ein duromerer Kunststoff in das Fasermaterial zum Ausbilden des Stabilisatorkörpers mit dem mindestens einen plattenartigen Montageabschnitt injiziert und sodann ausgehärtet. Insbesondere wird als duromerer Kunststoff ein Epoxidharz oder ein Polyurethanharz verwendet. Vorzugsweise wird der duromere Kunststoff als eine Kunststoffmatrix in dem Injektionswerkzeug in das Fasermaterial des trockenen Vorformling injiziert und anschließend ausgehärtet. Hierbei kann das Injektionswerkzeug zugleich die endgültige Form des Stabilisatorkörpers vorgeben bzw. festlegen.
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Hierbei ist von Vorteil, dass sowohl auf die Verbindung von zusätzlichen Anbauteilen bzw. Anbindungsteilen zum Realisieren einer Anbindungsmöglichkeit für eine Pendelstütze an den Stabilisatorkörper verzichtet werden kann als auch ein nachträglicher Bearbeitungsschritt zum Ausbilden des plattenartigen Montageabschnittes verzichtbar ist. Stattdessen kann der plattenartige Montageabschnitt bereits vor dem Injizieren des Vorformlings mit dem duromeren Kunststoff und dem anschließenden Aushärten des Kunststoffs hergestellt werden. Insbesondere können bei der Umformung des hohlen Endes des trockenen Vorformlings zum plattenartigen Endabschnitt auftretende Spannungen materialschonend verteilt werden.
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Vorzugsweise wird an zwei voneinander abgewandten Enden des Stabilisatorkörpers jeweils ein plattenartiger Montageabschnitt ausgebildet. Somit können beide Enden des Stabilisatorkörpers jeweils unmittelbar mit einer Pendelstütze verbunden werden.
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Gemäß einer Weiterbildung wird in dem plattenartigen Montageabschnitt eine Durchgangsöffnung ausgebildet. Insbesondere ist unter einer Durchgangsöffnung im Sinne der vorliegenden Erfindung eine runde oder unrunde, den Stabilisatorkörper bzw. den plattenartigen Montageabschnitt durchdringende Ausnehmung zu verstehen. Insbesondere wird die Durchgangsöffnung vollständig umlaufend von dem Stabilisatorkörper bzw. dem plattenartigen Montageabschnitt umschlossen oder umgeben. Die Durchgangsöffnung kann mittels einer Aufdornung, einer Bohrung oder einer Stanzung erzeugt werden.
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Vorzugsweise wird die Durchgangsöffnung nach dem Ausbilden des plattenartigen Endabschnittes des trockenen Vorformlings in dem plattenartigen Endabschnitt hergestellt. Vorzugsweise erfolgt hierbei die Herstellung der Durchgangsöffnung mittels einer Aufdornung des Fasermaterials. Erst anschließend an die Herstellung der Durchgangsöffnung in dem trockenen Vorformling erfolgt die Injektion und Aushärtung mit dem duromeren Kunststoff. Für die Aufdornung kann ein Dorn verwendet werden. Im Unterschied zu einer Bohrung oder Stanzung wird bei der Aufdornung das Fasermaterial nicht durchtrennt. Stattdessen wird das Fasermaterial mittels des Dorns zur Seite verdrängt, so dass die Durchgangsöffnung entsteht. In der unmittelbaren Umgebung der Durchgangsöffnung liegen dann zusätzlich zu den bereits vorhandenen Fasern auch noch die in diesem Bereich hinein verdrängten Fasern. Somit wird ein Rand der Durchgangsöffnung zusätzlich verstärkt.
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Insbesondere wird die Durchgangsöffnung derart angeordnet, so dass sich eine Mittelachse der Durchgangsöffnung quer oder rechtwinklig zu einer Längserstreckung des plattenartigen Montageabschnitts erstreckt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird der trockene Vorformling vor dem Ausbilden des mindestens einen plattenartigen Endabschnittes stabartig, rohrförmig und/oder schlauchartig ausgebildet. Insbesondere wird der Stabilisatorkörper bis auf den mindestens einen plattenartigen Montageabschnitt hohl, rohrförmig oder als ein Vollstab ausgebildet.
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Vorzugsweise ist der trockene Vorformling und/oder der Stabilisatorkörper im Wesentlichen U-förmig oder C-förmig oder anderweitig gebogen ausgebildet. Hierbei handelt es sich um für einen Stabilisator oder einen Stabilisatorkörper übliche Grundform. An einem freien Ende mindestens eines Schenkels des beispielsweise U-förmigen Vorformlings und/oder Stabilisatorkörpers wird der plattenartige Endabschnitt und/oder der plattenartige Montageabschnitt ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung wird mindestens ein, insbesondere metallenes, Verstärkungsteil in den plattenartigen Endabschnitt und/oder in den plattenartigen Montageabschnitt angeordnet. Hierbei kann das Verstärkungsteil als ein Metallinsert, ein Schutzelement, eine Metallplatte oder eine Buchse ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Buchse in der Durchgangsöffnung angeordnet und/oder befestigt sein. Mittels der Buchse kann eine Beschädigung des faserverstärkten Kunststoffs vermieden werden. Des Weiteren können Verstärkungsteile bereits in den trockenen Vorformling eingebracht werden. Derart eingebrachte Verstärkungsteile können aufgrund der anschließenden Injektion und Aushärtung mit dem duromeren Kunststoff mindestens teilweise oder vollständig von dem duromeren Kunststoffmaterial umgeben sein, wodurch diese gegen Korrosion geschützt sind.
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Vorzugsweise wird das Verstärkungsteil in dem trockenen Vorformling und/oder in einer Durchgangsöffnung des trockenen Vorformlings angeordnet. Anschließend wird der duromere Kunststoff injiziert und ausgehärtet, wodurch das Verstärkungsteil fest mit dem Fasermaterial verbunden und/oder von dem faserverstärkten Kunststoff mindestens teilweise umgeben wird.
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Vorzugsweise erfolgt das Injizieren und Aushärten des duromeren Kunststoffes mittels eines sogenannten Resin-Transfer-Moulding-Verfahrens, auch RTM-Verfahren genannt. Insbesondere ist ein Werkzeug zum Aufnehmen des trockenen Vorformlings und Injizieren sowie dem anschließenden Aushärten des duromeren Kunststoffs als ein RTM-Werkzeug ausgebildet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Stabilisators,
- 2 einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Endes eines trockenen Vorformlings zum erfindungsgemäßen Herstellen eines Stabilisators gemäß 1,
- 3 einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines plattenartigen Endabschnittes des trockenen Vorformlings gemäß 2,
- 4 einen Ausschnitt einer Draufsicht des plattenartigen Endabschnittes gemäß 3, und
- 5 ein schematisches Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren.
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1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Stabilisators 1. Hierbei handelt es sich um eine auf Torsion und/oder Biegung beanspruchbare Drehstabfedereinrichtung, die zur Vermeidung von Wankbewegungen eines Fahrzeugs am Fahrwerk des Fahrzeugs einsetzbar ist. Der Stabilisator 1 weist einen Stabilisatorkörper 2 auf. Der Stabilisatorkörper 2 ist im Wesentlichen stangenartig oder stabartig ausgebildet. Des Weiteren ist der Stabilisatorkörper 2 aus einem faserverstärkten Kunststoff bzw. aus einem Faser-Kunststoff-Verbund hergestellt. Der Stabilisatorkörper 2 ist gebogen ausgebildet. Hierbei ist der Stabilisatorkörper 2 im Wesentlichen U-förmig realisiert. Entsprechend weist der Stabilisatorkörper 2 einen ersten Schenkel 3 und einen zweiten Schenkel 4 auf. Der Stabilisatorkörper 2 hat zwei plattenartige Montageabschnitte 5, 6. Der plattenartige Montageabschnitt 5 ist an einem ersten freien Ende 7 des Stabilisatorkörpers 2 bzw. des ersten Schenkels 3 angeordnet. Der plattenartige Montageabschnitt 6 ist an einem von dem ersten freien Ende 7 abgewandt angeordneten zweiten freien Ende 8 des Stabilisatorkörpers 2 bzw. des zweiten Schenkels 4 angeordnet. Bis auf die plattenartigen Montageabschnitte 5, 6 ist der Stabilisatorkörper 2 bei diesem Ausführungsbeispiel hohl bzw. rohrförmig ausgebildet. Alternativ kann der Stabilisatorkörper 2 als Stab und aus Vollmaterial gebildet sein. Des Weiteren ist der Stabilisatorkörper 2 mit den plattenartigen Montageabschnitten 5, 6 einstückig realisiert.
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Die plattenartigen Montageabschnitte 5, 6 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung 9 auf. Die plattenartige Montageabschnitte 5, 6 sind mit ihrer jeweiligen Durchgangsöffnung 9 zum Anordnen einer hier nicht näher dargestellten Pendelstütze ausgebildet.
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2 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Endes 10 eines trockenen Vorformlings 11 zum erfindungsgemäßen Herstellen eines Stabilisators 1 gemäß 1. Der trockene Vorformling 11 ist aus einem Fasermaterial 12 gebildet. Der trockene Vorformling 11 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel zunächst als hohle, bei diesem Ausführungsbeispiel nämlich rohrförmige, Struktur aus dem Fasermaterial 12 gebildet. Somit weist das Ende 10 des trockenen Vorformlings 11 eine hohle bzw. rohrförmige Gestalt auf. Alternativ kann der trockene Vorformling 11 stabartig aus dem Fasermaterial 12 gebildet sein, so dass sich ein aus Vollmaterial gebildeter Querschnitt ergibt.
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3 zeigt einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines plattenartigen Endabschnittes 13 des trockenen Vorformlings 11 gemäß 2. Zum Ausbilden des plattenartigen Endabschnittes 13 ist das Ende 10 des trockenen Vorformlings 11 gemäß 2 umgeformt bzw. zusammengedrückt worden.
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Anschließend wird ein duromerer Kunststoff in das Fasermaterial 12 zum Ausbilden des Stabilisatorkörpers 2 gemäß 1 injiziert und sodann ausgehärtet. Hierdurch wird aus dem trockenen plattenartigen Endabschnitt 13 des Vorformlings 11 der plattenartige Montageabschnitt 5 bzw. 6 gemäß 1 gebildet.
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Vor dem Injizieren des duromeren Kunststoffs wird die Durchgangsöffnung 9 in den plattenartigen Endabschnitt 13 des trockenen Vorformlings 11 eingebracht. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Ausbildung der Durchgangsöffnung 9 mittels einer Aufdornung des Fasermaterials 12. Zur Ausbildung der Durchgangsöffnung 9 können Fasern des Fasermaterials 12 mittels eines hier nicht näher dargestellten Dorns verdrängt werden. Hierdurch kann ein Durchtrennen von Fasern des Fasermaterials 12 zum Ausbilden der Durchgangsöffnung 9 vermieden werden.
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Eine Mittelachse 14 der Durchgangöffnung 9 erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel rechtwinklig zu einer Längserstreckung bzw. einer Mittellängsachse 15 des plattenartigen Endabschnitts 13.
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4 zeigt einen Ausschnitt einer Draufsicht des plattenartigen Endabschnittes 13 des trockenen Vorformlings 11 gemäß 3. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Verstärkungsteil 16 in dem plattenartigen Endabschnitt 13 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verstärkungsteil 16 als eine metallene Buchse ausgebildet. Das Verstärkungsteil 16 ist in der Durchgangsöffnung 9 aufgenommen. Das Verstärkungsteil 16 wird in dem trockenen Vorformling 11 und in der Durchgangsöffnung 9 des trockenen Vorformlings 11 angeordnet, wobei anschließend ein duromerer Kunststoff in das Fasermaterial 12 injiziert und sodann ausgehärtet wird. Hierdurch wird das Verstärkungsteil 16 fest mit dem Fasermaterial 12 verbunden und zugleich mindestens teilweise von dem faserverstärkten Kunststoff bzw. dem duromeren Kunststoff umgeben.
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5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren. Dieses wird nachfolgend unter Berücksichtigung des Ausführungsbeispiels gemäß den 1 bis 4 näher erläutert.
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Nach dem Start des Verfahrens gemäß Schritt S10 wird in Schritt S11 ein trockener Vorformling 11 hergestellt. Hierbei weist der trockene Vorformling 11 mindestens im Bereich eines freien Endes 10 eine stabartige oder rohrförmige Gestalt auf.
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Anschließend wird gemäß Schritt S12 ein plattenartiger Endabschnitt 13 an dem Ende 10 des Vorformlings 11 erzeugt. Hierzu kann das zunächst stabartige oder rohrförmige Ende 10 beispielsweise mittels eines geeigneten Werkzeugs zusammengedrückt werden. Das Zusammendrücken des Endes 10 kann vor dem Anordnen des Vorformlings 11 in einem Injektionswerkzeug oder nach dem Anordnen des Vorformlings 11 in dem Injektionswerkzeug selbst erfolgen.
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Anschließend an die Erzeugung des plattenartigen Endabschnittes 13 wird gemäß Schritt S14 eine duromere Kunststoffmatrix in das Fasermaterial 12 des Vorformlings 11 injiziert und ausgehärtet.
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Alternativ kann nach dem Erzeugen des plattenartigen Endabschnittes 13 gemäß Schritt S12 und vor dem Injizieren und Aushärten mit einer duromeren Kunststoffmatrix gemäß Schritt S14 eine Durchgangsöffnung 9 in dem plattenartigen Endabschnitt 13 des trockenen Vorformlings 11 gemäß Schritt S13 hergestellt werden. Hierbei kann das Herstellen der Durchgangsöffnung 9 mittels Aufdornen des Fasermaterials 12 realisiert werden.
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Nach dem Injizieren und Aushärten des duromeren Kunststoffes endet das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Schritt S15.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stabilisator
- 2
- Stabilisatorkörper
- 3
- erster Schenkel
- 4
- zweiter Schenkel
- 5
- plattenartiger Montageabschnitt
- 6
- plattenartiger Montageabschnitt
- 7
- erstes Ende
- 8
- zweites Ende
- 9
- Durchgangsöffnung
- 10
- Ende
- 11
- Vorformling
- 12
- Fasermaterial
- 13
- plattenartiger Endabschnitt
- 14
- Mittelachse
- 15
- Mittellängsachse
- 16
- Verstärkungsteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010049565 A1 [0002]
