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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Karosseriebauteil aus faserverstärktem Kunststoff für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Halbzeug zum Herstellen eines solchen Karosseriebauteils, ein Fahrzeug mit einem solchen Karosseriebauteil sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Karosseriebauteils.
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Karosseriebauteile für Fahrzeuge unterliegen zahlreichen Anforderungen. Zu den Hauptanforderungen zählten über viele Jahre insbesondere ein möglichst geringes Gewicht sowie eine möglichst hohe Stabilität. Zu diesen mechanischen Anforderungen, zwischen welchen teilweise ein Kompromiss gefunden werden muss, gesellten sich über die vergangenen Jahre immer stärker auch signaltechnische Anforderungen. Dazu zählt insbesondere eine gewisse Funksignaldurchlässigkeit des Karosseriebauteils, sodass beispielsweise der Signal- bzw. Funkempfang eines Mobiltelefons im Fahrzeug möglichst wenig beeinträchtigt wird. Um stets die gewünschte Signalkommunikation zwischen einem Fahrzeuginnenraum und der Umgebung des Fahrzeugs zu schaffen, wurden Karosseriebauteile wie Fahrzeugdächer mit Dachfugen entwickelt, durch deren reduzierte Materialstärke und alternative Materialbeschaffenheit im Vergleich zum Rest des Fahrzeugdaches eine verbesserte Signalkommunikation erreicht werden kann. Ferner sind im Stand der Technik Dachantennen bekannt, über welche Funksignale aus der Umgebung des Fahrzeugs in das Fahrzeug geleitet sowie aus dem Fahrzeug in die Umgebung des Fahrzeugs gesendet werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Karosseriebauteil zu schaffen, das bei möglichst geringem Gewicht und hoher Stabilität eine ausreichend hohe Funksignaldurchlässigkeit aufweist.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch das Karosseriebauteil gemäß Anspruch 1, das Halbzeug gemäß Anspruch 10, das Fahrzeug gemäß Anspruch 13 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Karosseriebauteil beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Halbzeug, dem erfindungsgemäßen Fahrzeug, dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Karosseriebauteil für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Das Karosseriebauteil weist einen Grundkörper aus faserverstärktem Kunststoff mit Grundfasern und einen Durchlasskörper aus faserverstärktem Kunststoff mit Durchlassfasern auf, wobei die Durchlassfasern zum Ermöglichen einer Funksignalkommunikation durch den Durchlasskörper hindurch eine höhere Funksignaldurchlässigkeit als die Grundfasern aufweisen.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass sich konventionelle Faserverbundwerkstoffe, die zur Fertigung von Karosseriebauteilen verwendet werden, mit Bezug auf Funksignale teilweise deutlich in ihrer Funksignaldurchlässigkeit unterscheiden. Insbesondere wurde herausgefunden, dass im Stand der Technik bekannte Karosseriebauteile wie Fahrzeugdächer aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit der üblichen Bauteildicke bestimmte Funksignale, wie beispielsweise 5G-Funksignale, stark bis vollständig abschirmen. Das heißt, wird ein solches Fahrzeugdach in einem Fahrzeug verbaut, würde sich dies stark negativ auf den Signalempfang auswirken. Weitere Versuche haben ergeben, dass bereits kleinere Bauteilabschnitte mit alternativen Faserverbundwerkstoffen, welche eine höhere Funksignaldurchlässigkeit aufweisen, ausreichen, um für das gesamte Karosseriebauteil die gewünschte Funksignaldurchlässigkeit zu erreichen. Damit kann vorliegend ein gewichtsoptimiertes und trotzdem stabiles Karosseriebauteil aus Faserverbundkunststoff bereitgestellt werden, das darüber hinaus eine hohe Funksignaldurchlässigkeit mit Bezug auf eine möglichst breite Bandbreite an Funksignalen zulässt. Durch die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen kann das Karosseriebauteil mit einer glatten, kontinuierlichen, ebenen und/oder fugenfreien Oberflächengeometrie ausgestaltet sein. Damit wird eine stromlinienförmige Ausgestaltung des Karosseriebauteils sowie eines Fahrzeugs mit einem solchen Karosseriebauteil begünstigt. Der Grundkörper und der Durchlasskörper sind vorzugsweise mechanisch miteinander verbunden. Insbesondere können die Grundfasern und die Durchlassfasern wenigstens teilweise miteinander verwebt sein. Ein Faserverbund zwischen dem Grundkörper und dem Durchlasskörper schafft einen besonders stabilen und fluiddichten Werkstoffverbund. Dichtigkeits-, Verbindungs- und/oder Stabilitätsprobleme, wie sie bei konventionellen Einsätzen in Metallbauteilen und einfachen Kunststoffbauteilen bekannt sind, können damit verhindert werden.
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Der Grundkörper und/oder der Durchlasskörper weisen jeweils vorzugsweise eine durchgehend massive Struktur auf. Insbesondere weist der Durchlasskörper keine Durchlassöffnung und/oder Fluiddurchgänge auf. Mithin kann mit Bezug auf den Grundkörper und/oder den Durchlasskörper jeweils von einer geschlossenen Struktur gesprochen werden. Grundkörper und Durchlasskörper bilden volumen- und/oder gewichtstechnisch vorzugsweise den Hauptbestandteil des Karosseriebauteils. Insbesondere bilden Grundkörper und Durchlasskörper volumen- und/oder gewichtstechnisch mehr als 80% oder mehr als 90% des Karosseriebauteils. Der Grundkörper kann als tragender Grundkörper und/oder als tragender Bestandteil des Karosseriebauteils verstanden werden. So kann der Grundkörper Befestigungsabschnitte zum Befestigen des Karosseriebauteils im und/oder am Fahrzeug aufweisen. Das Karosseriebauteil ist vorzugsweise plattenförmig, insbesondere gekrümmt plattenförmig, beispielsweise in Form eines sogenannten Sheet Molding Compounds und/oder unter Verwendung eines entsprechenden Verfahrens, ausgestaltet. Das Karosseriebauteil weist mithin, im Vergleich zu einer Karosseriebauteillänge und zu einer Karosseriebauteilbreite, eine um ein Vielfaches geringere Karosseriebauteildicke bzw. -höhe auf. Die Karosseriebauteil- bzw. materialdicke liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 1,5 mm und 2,5 mm.
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Unter der Funksignaldurchlässigkeit ist insbesondere ein Durchlässigkeitsgrad und/oder ein Abschirmgrad mit Bezug auf verschiedene Funksignale zu verstehen. Ein Material mit einer hohen Funksignaldurchlässigkeit schirmt Funksignale weniger stark ab als ein Material mit einer geringen Funksignaldurchlässigkeit. Zum Ermöglichen der gewünschten Funksignalkommunikation weist der Durchlasskörper eine Materialstärke auf, mit welcher bei bestimmten Funksignalen wie einem sogenannten 5G-Funksignal noch eine vordefinierte Signaldurchlässigkeit erreicht werden kann. Das Karosseriebauteil weist vorzugsweise eine gleichbleibende und/oder kontinuierliche Karosseriebauteildicke auf. Unter faserverstärktem Kunststoff kann vorliegend insbesondere ein Faser-Kunststoff-Verbund und/oder Faserverbundkunststoff verstanden werden, der eine Kunststoffmatrix sowie Verstärkungsfasern, vorliegend in Form der Durchlassfasern und der Grundfasern, aufweist. Die Kunststoffmatrix umgibt die Verstärkungsfasern, die durch adhäsive Wechselwirkungen an die Kunststoffmatrix gebunden sind. Der faserverstärkte Kunststoff des Grundkörpers weist vorzugsweise eine höhere Stabilität und/oder Festigkeit als der faserverstärkte Kunststoff des Durchlasskörpers auf. Zudem kann der faserverstärkte Kunststoff des Grundkörpers ein geringeres spezifisches Gewicht als der faserverstärkte Kunststoff des Durchlasskörpers aufweisen. Die Kunststoffmatrix kann als duroplastische Kunststoffmatrix, als thermoplastische Kunststoffmatrix, als elastomere Kunststoffmatrix und/oder als ein entsprechendes Harz vorliegen.
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Weiterhin ist es möglich, dass das Karosseriebauteil einen Deckkörper aus deckfaserverstärktem Kunststoff mit Deckfasern aufweist, wobei der Deckkörper den Grundkörper und den Durchlasskörper bedeckt und eine Außenseite des Karosseriebauteils bildet, und wobei die Deckfasern zum Ermöglichen einer Funksignalkommunikation durch den Deckkörper hindurch eine höhere Funksignaldurchlässigkeit als die Grundfasern aufweisen. Durch den Deckkörper kann die Stabilität des Karosseriebauteils bei gleichzeitiger Funksignaldurchlässigkeit verbessert werden. Während der Durchlasskörper beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff bzw. als GFK-Durchlasskörper ausgestaltet ist, kann der Deckkörper ebenfalls aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder vorzugsweise aus basaltfaserverstärktem Kunststoff bzw. als BFK-Deckkörper ausgestaltet sein. Basaltfasern führen zu einer noch höhere Stabilität als Glasfasern und weisen in der üblichen Dicke eines erfindungsgemäßen Deckkörpers in einem Bereich von beispielsweise weniger als 1 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, trotzdem noch die gewünschte Funksignaldurchlässigkeit auf. Der Grundkörper, der Durchlasskörper und der Deckkörper bilden zusammen die Hauptbestandteile und vorzugsweise die ausschließlichen Bestandteile des vorgeschlagenen Karosseriebauteils.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass der Grundkörper bei einem Karosseriebauteil aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff besteht und/oder dass die Grundfasern Kohlenstofffasern sind. Damit kann das Karosseriebauteil mit einer besonders hohen Stabilität und gleichzeitig einem relativ geringen Gewicht realisiert werden. Der Grundkörper besteht vorzugsweise vollständig aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Unter dem Grundkörper aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff kann ein CFK-Grundkörper verstanden werden.
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Ferner ist es möglich, dass bei einem Karosseriebauteil gemäß der vorliegenden Erfindung der Durchlasskörper aus glasfaserverstärktem Kunststoff, aus aramidfaserverstärktem Kunststoff und/oder aus basaltfaserverstärktem Kunststoff besteht und/oder dass die Durchlassfasern Glasfasern, Aramidfasern und/oder Basaltfasern sind. Bei Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass Glasfasern, Aramidfasern sowie Basaltfasern auch mit einer für Karosseriebauteile üblichen Dicke die gewünschte Funksignaldurchlässigkeit aufweisen und trotzdem die gewünschte Funktion hinsichtlich Stabilität und Gewicht erfüllen. Der Durchlasskörper besteht vorzugsweise vollständig aus dem durchlassfaserverstärkten Kunststoff. Unter dem Durchlasskörper kann demnach ein GFK-Durchlasskörper, ein BFK-Durchlasskörper oder ein AFK-Durchlasskörper verstanden werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Karosseriebauteils stehen der Grundkörper und der Durchlasskörper stoffschlüssig miteinander in Verbindung. Insbesondere wird durch die jeweilige Kunststoffmatrix des Grundkörpers und des Durchlasskörpers der Stoffschluss erzeugt. Damit kann eine fluiddichte, stabile und entsprechend langlebige Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Durchlasskörper geschaffen werden.
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Zudem ist es möglich, dass sich bei einem erfindungsgemäßen Karosseriebauteil der Grundkörper zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteillänge oder zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteilbreite des Karosseriebauteils erstreckt und/oder dass sich der Durchlasskörper zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteillänge oder zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteilbreite des Karosseriebauteils erstreckt. Damit können nicht nur die gewünschten Funktionen hinsichtlich Funksignaldurchlässigkeit sowie Stabilität effektiv realisiert, sondern auch die Fertigung des Karosseriebauteils effizient gestaltet werden. Insbesondere kann in diesem Fall beispielsweise Band- und/oder Rollenware bereitgestellt werden, aus welcher das Karosseriebauteil schnell und einfach hergestellt, beispielsweise zugeschnitten, werden kann. Darunter, dass sich der Grundkörper und/oder der Durchlasskörper jeweils zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteillänge oder die gesamte Karosseriebauteilbreite erstrecken kann verstanden werden, dass sich der Grundkörper und/oder der Durchlasskörper jeweils über wenigstens 80%, insbesondere über wenigstens 90% der gesamten Karosseriebauteillänge oder der gesamten Karosseriebauteilbreite erstrecken. Ferner ist es möglich, dass der Grundkörper rahmenförmig um den Durchlasskörper herum ausgestaltet ist. Durch einen umlaufenden CFK-Rahmen kann ein besonders stabiles Karosseriebauteil zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Durchlasskörper mehrere Durchlassbereiche aufweist, die beabstandet voneinander ausgestaltet sind, und der Grundkörper rahmenförmig um die Durchlassbereiche herum ausgestaltet ist, wobei auf jeden Durchlassbereich die zum Durchlasskörper beschriebenen Merkmale und Funktionen auf analoge Weise zutreffen. Der Grundkörper kann in diesem Fall eine Art Gitterstruktur aufweisen, die effektiv zur Stabilität des Karosseriebauteils beiträgt.
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Ein erfindungsgemäßes Karosseriebauteil kann ferner eine Karosseriebauteildicke, eine Karosseriebauteillänge und eine Karosseriebauteilbreite aufweisen, wobei sich der Durchlasskörper über die gesamte Karosseriebauteildicke oder zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteildicke erstreckt. Damit kann die gewünschte Funksignalkommunikation gewährleistet bzw. die gewünschte Funksignaldurchlässigkeit erreicht werden. Darunter, dass sich der Durchlasskörper zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteildicke erstreckt kann verstanden werden, dass sich der Durchlasskörper über wenigstens 80%, insbesondere über wenigstens 90% der gesamte Karosseriebauteildicke erstreckt. Hier ist das Karosseriebauteil als eigenständiges Bauteil zu betrachten. Für den Fall, dass das Karosseriebauteil beispielsweise in Form eines Fahrzeugdaches bereitgestellt ist, ist mit Bezug auf die Karosseriebauteildicke eine später im Fahrzeugbau ergänzte Dachinnenverkleidung nicht zu berücksichtigen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Karosseriebauteil der Grundkörper ein Grundkörpervolumen aufweist und der Durchlasskörper ein Durchlasskörpervolumen aufweist, wobei das Durchlasskörpervolumen in einem Bereich zwischen 10% und 80% des Grundkörpervolumens liegt. Insbesondere bei Karosseriebauteilen, die überwiegend oder zu mehr als beispielsweise 80% oder 90% aus dem Grundkörper und dem Durchlasskörper bestehen, können mit einem solchen Verhältnis zwischen Grundkörper und Durchlasskörper die gewünschte Stabilität durch den Grundkörper sowie die gewünschte Funksignaldurchlässigkeit durch den Durchlasskörper erreicht werden. Weiterhin hat es sich im Rahmen von Versuchen an einem erfindungsgemäßen Karosseriebauteil als vorteilhaft hinsichtlich dem gewünschten Kompromiss aus Stabilität und Funksignaldurchlässigkeit herausgestellt, dass, wenn das Karosseriebauteil ein Gesamtvolumen aufweist und der Durchlasskörper ein Durchlasskörpervolumen aufweist, das Durchlasskörpervolumen in einem Bereich zwischen 3% und 30%, insbesondere in einem Bereich zwischen 5% und 15%, des Gesamtvolumens liegt.
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Das vorstehend beschriebene Karosseriebauteil ist bevorzugt als Fahrzeugdach oder zum Herstellen eines Fahrzeugdachs konfiguriert und ausgestaltet. Fahrzeugdächer haben in Fahrzeugen einen großen Einfluss auf die gewünschte Möglichkeit zur Funksignalkommunikation aus dem Fahrzeug heraus und in das Fahrzeug hinein. Mit dem vorgeschlagenen Karosseriebauteil kann ein Fahrzeugdach mit den gewünschten Eigenschaften, insbesondere mit einer Kombination aus hoher Stabilität, geringem Gewicht und trotzdem einer ausreichend hohen Funksignaldurchlässigkeit, geschaffen werden. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist das Fahrzeugdach in diesem Fall ohne eine etwaige zusätzliche Dach-Innenverkleidung zu betrachten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Halbzeug zum Herstellen eines wie vorstehend beschriebenen Karosseriebauteils zur Verfügung gestellt. Das Halbzeug weist ein Grundkörper-Halbzeug mit Grundfasern und ein Durchlasskörper-Halbzeug mit Durchlassfasern auf, wobei die Durchlassfasern zum Ermöglichen einer Funksignalkommunikation durch die Durchlassfasern hindurch eine höhere Funksignaldurchlässigkeit als die Grundfasern aufweisen. Damit bringt das erfindungsgemäße Halbzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Karosseriebauteil beschrieben worden sind. Das Karosseriebauteil kann durch Prozesse wie Preforming, Nasspressen, Autoklavfertigung oder Rapid Transfer Molding aus dem Halbzeug hergestellt werden. Unter dem Halbzeug ist insbesondere ein textiles Halbzeug, bevorzugt ein ausschließlich textiles Halbzeug, zu verstehen. Die Grundfasern und die Durchlassfasern eines erfindungsgemäßen Halbzeugs stehen vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig miteinander in Verbindung. Insbesondere sind die Grundfasern und die Durchlassfasern wenigstens teilweise miteinander verwebt und/oder miteinander verflochten. Ein solches Halbzeug kann als Rollenware und damit für eine besonders einfache, schnelle und entsprechend kostengünstige Weiterverarbeitung bereitgestellt werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem wie vorstehend beschriebenen Karosseriebauteil. Damit bringt auch das erfindungsgemäße Fahrzeug die vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Personenfahrzeug wie ein PKW, ein LKW, ein Personenluftfahrzeug, ein Personenschienenfahrzeug, ein Personenwasserfahrzeug oder ein Personenroboter, also ein entsprechendes Fahrzeug oder Gefährt zum Befördern von Personen. Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist vorzugsweise ein Fahrzeugdach auf, welches das Karosseriebauteil aufweist oder in Form des Karosseriebauteils bereitgestellt ist.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines wie vorstehend beschriebenen Karosseriebauteils vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Bereitstellen eines wie vorstehend beschriebenen Halbzeugs,
- - Imprägnieren des Halbzeugs, und
- - Verarbeiten des imprägnierten Halbzeugs zum Karosseriebauteil.
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Unter dem Imprägnieren kann das Hinzugeben eines Verbindungsmittels zum Halbzeug zum stoffschlüssigen Verbinden des Grundkörpers bzw. des Grundkörper-Halbzeugs mit dem Durchlasskörper bzw. dem Durchlasskörper-Halbzeug verstanden werden. Im Rahmen des Verarbeitens kann das imprägnierte Halbzeug über eine vordefinierte Zeit mit einem vordefinierten Druck beaufschlagt und/oder einer vordefinierten Temperatur und/oder einem vordefinierten Temperaturverlauf ausgesetzt werden. Ferner kann das imprägnierte Halbzeug während des Verarbeitens geformt bzw. umgeformt werden.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 ein Karosseriebauteil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 2 ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Karosseriebauteil,
- 3 ein Halbzeug zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Karosseriebauteils,
- 4 ein erfindungsgemäßes Halbzeug als Rollenware gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 5 einen Halbzeugzuschnitt aus der in 4 gezeigten Rollenware gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 6 einen Halbzeugzuschnitt aus der in 4 gezeigten Rollenware gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 7 ein erfindungsgemäßes Halbzeug als Rollenware gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 8 einen Halbzeugzuschnitt aus der in 7 gezeigten Rollenware gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 9 bis 12 ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Karosseriebauteils, und
- 13 ein Fahrzeug mit einem weiteren, erfindungsgemäßen Karosseriebauteil.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Karosseriebauteil 10 für ein Fahrzeug 100. Das Karosseriebauteil 10 weist einen Grundkörper 11 aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit Grundfasern 4 in Form von Kohlenstofffasern auf. Der Grundkörper 11 kann demnach als CFK-Grundkörper 11 verstanden werden. Das Karosseriebauteil 10 weist ferner einen Durchlasskörper 12 aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit Durchlassfasern 5 in Form von Glasfasern auf, wobei die Durchlassfasern 5 bzw. die Glasfasern zum Ermöglichen einer Funksignalkommunikation durch den Durchlasskörper 12 hindurch eine höhere Funksignaldurchlässigkeit als die Grundfasern 4 bzw. die Kohlenstofffasern aufweisen. Das in 1 gezeigte Karosseriebauteil 10 weist ein Verbindungsmittel 13 auf, durch welches der Grundkörper 11 und der Durchlasskörper 12 stoffschlüssig miteinander in Verbindung stehen. Das Verbindungsmittel 13 ist in Form einer Kunststoffmatrix bzw. eines entsprechendes Harzes ausgestaltet. Wie ferner in 1 zu erkennen ist, erstreckt sich der Durchlasskörper 12 über die gesamte Karosseriebauteildicke bzw. annähernd über die gesamte Karosseriebauteildicke. Nur das Verbindungsmittel 13 trägt noch vernachlässigbar, und in den Figuren für eine bessere Darstellbarkeit verstärkt gezeigt, leicht auf.
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2 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem Karosseriebauteil 10 gemäß 1. Genauer gesagt weist das Fahrzeugdach 20 des Fahrzeugs 100 das in 1 gezeigte Karosseriebauteil 10 auf. Bei diesem Karosseriebauteil 10 erstrecken sich der Grundkörper 11 und der Durchlasskörper 12 jeweils über die gesamte Karosseriebauteillänge. Das Durchlasskörpervolumen beträgt in diesem Fall ca. 30% des Grundkörpervolumens. Außerdem beträgt das Durchlasskörpervolumen ca. 20% des Gesamtvolumens des Karosseriebauteils.
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In 3 ist ein Halbzeug 1 zum Herstellen eines wie vorstehend beschriebenen Karosseriebauteils 10 dargestellt. Das Halbzeug 1 weist ein Grundkörper-Halbzeug 2 mit Grundfasern 4 in Form von Kohlenstoffasern und ein Durchlasskörper-Halbzeug 3 mit Durchlassfasern 5 in Form von Glasfasern auf. Die Grundfasern 4 und die Durchlassfasern 5 sind jeweils verwebt bereitgestellt. Außerdem sind Grundfasern 4 teilweise mit Durchlassfasern 5 verwebt. Das heißt, die Grundfasern 4 und die Durchlassfasern 5 sind form- und kraftschlüssig miteinander verbunden. Die Glasfasern weisen eine höhere Funksignaldurchlässigkeit als die Kohlenstofffasern auf.
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4 zeigt Rollenware eines in 3 dargestellten Halbzeugs 1, von welcher Halbzeug 1 gemäß der Schnittlinie A und der Schnittlinie B abgeschnitten werden kann. 5 zeigt ein Halbzeug 1, das gemäß Schnittlinie A aus 4 abgetrennt wurde. Bei diesem Halbzeug 1 erstrecken sich das Grundkörper-Halbzeug 2 und das Durchlasskörper-Halbzeug 3 jeweils über die gesamte Halbzeuglänge. Ferner erstreckt sich eine Bahn des Durchlasskörper-Halbzeugs 3 zwischen zwei Bahnen des Grundkörper-Halbzeugs 2. 6 zeigt ein Halbzeug 1, das gemäß Schnittlinie B aus 4 abgetrennt wurde. Bei diesem Halbzeug 1 erstrecken sich das Grundkörper-Halbzeug 2 und das Durchlasskörper-Halbzeug 3 jeweils über die gesamte Halbzeugbreite. Auch hier erstreckt sich eine Bahn des Durchlasskörper-Halbzeug 3 zwischen zwei Bahnen des Grundkörper-Halbzeugs 2. Die Halbzeugbahnen erstrecken sich jeweils über die gesamte oder annähernd über die gesamte Halbzeugdicke des Halbzeugs 1.
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7 zeigt Rollenware eines Halbzeugs 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform, von welchem Halbzeug 1 gemäß Schnittlinie C abgeschnitten werden kann. 8 zeigt ein Halbzeug 1, das gemäß Schnittlinie C aus 7 abgetrennt wurde. Bei diesem Halbzeug 1 erstrecken sich das Grundkörper-Halbzeug 2 und das Durchlasskörper-Halbzeug 3 jeweils über die gesamte Halbzeugbreite. Ferner erstreckt sich eine Bahn des Grundkörper-Halbzeugs 2 zwischen zwei Bahnen des Durchlasskörper-Halbzeugs 3. Die Halbzeugbahnen erstrecken sich jeweils über die gesamte oder annähernd über die gesamte Halbzeugdicke des Halbzeugs 1.
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Mit Bezug auf die 9 bis 12 wird anschließend ein Verfahren zum Herstellen eines Karosseriebauteils 10 in einem beispielhaften Nasspressvorgang beschrieben. Hierzu wird zunächst ein wie vorstehend beschriebenes Halbzeug 1 zur Verfügung gestellt. Auf eine detaillierte Darstellung, wie die Grundfasern 4 und die Durchlassfasern 5 in einem initialen Herstellungsprozess miteinander verwebt bzw. verflochten werden, wurde verzichtet. Dies kann beispielsweise in einem Faserdirektablageprozess durchgeführt werden, bei welchem Tapes aus gespreiztem Roving abgelegt werden. Wie in 9 gezeigt, wird das textile Halbzeug zunächst auf die gewünschte Länge zugeschnitten. Anschließend werden mehrere Halbzeugschichten, wie in 10 gezeigt, aufeinander gelegt und mit einer Kunststoffmatrix imprägniert. Nach einer Ruhephase wird das imprägnierte Bauteil, wie in 11 gezeigt, in ein Presswerkzeug 30 eingelegt und dort über eine vordefinierte Zeit und mit einem vordefinierten Druck in die gewünschte Form gebracht sowie ausgehärtet. Sobald das Bauteil die gewünschte Form aufweist und ausreichend ausgehärtet ist, wird das Presswerkzeug 30, wie in 12 gezeigt, geöffnet und das fertige Karosseriebauteil kann entnommen werden.
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13 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem Karosseriebauteil 10 für das Fahrzeugdach, wobei sich der Grundkörper 11 rahmenförmig um den Durchlasskörper 12 herum erstreckt bzw. der Durchlasskörper 12 fensterförmig bzw. in Form eines Signal-Durchlassfensters im Grundkörper 11 ausgestaltet ist.
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Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D.h., die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halbzeug
- 2
- Grundkörper-Halbzeug
- 3
- Durchlasskörper-Halbzeug
- 4
- Grundfasern
- 5
- Durchlassfasern
- 10
- Karosseriebauteil
- 11
- Grundkörper
- 12
- Durchlasskörper
- 13
- Verbindungsmittel
- 20
- Fahrzeugdach
- 30
- Presswerkzeug
- 100
- Fahrzeug
- A
- Schnittlinie
- B
- Schnittlinie
- C
- Schnittlinie
