DE102021126660A1

DE102021126660A1 - Method for manufacturing a fiber composite component

Info

Publication number: DE102021126660A1
Application number: DE102021126660.2A
Authority: DE
Inventors: Sven Ropte
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2021-10-14
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2023-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend ein Fasermaterial und ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial, wobei das Faserverbundbauteil an zumindest einem Teil einer Bauteiloberfläche durch Applizieren mindestens eines von dem Faserverbundwerkstoff verschiedenen Werkstoffes gezielt modifiziert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:- Erstellen einer Faserpreform aus dem Fasermaterial in einem formgebenden Werkzeug;- Applizieren von mindestens einem Modifikationswerkstoff, der von dem Faserverbundwerkstoff verschieden ist, an zumindest einem Teil einer Oberfläche der Faserpreform;- Konsolidieren des das Fasermaterial einbettenden Matrixmaterials zusammen mit dem mindestens einen applizierten Modifikationswerkstoff; und- Abtragen von zumindest einem Teil des Modifikationswerkstoffes nach dem Konsolidieren des Bauteils; gekennzeichnet durch- Applizieren von mindestens zwei Schichten von wenigstens einem Modifikationswerkstoff auf die Oberfläche der Faserpreform derart,- dass zumindest eine Schicht durch eine bestimmte Eigenschaft des betreffenden Modifikationswerkstoffes von den anderen Schichten unterscheidbar ist.The invention relates to a method for producing a fiber composite component from a fiber composite material comprising a fiber material and a matrix material embedding the fiber material, the fiber composite component being modified in a targeted manner on at least part of a component surface by applying at least one material different from the fiber composite material, the method comprising the following steps comprises:- creating a fiber preform from the fiber material in a shaping tool;- applying at least one modification material, which is different from the fiber composite material, to at least part of a surface of the fiber preform;- consolidating the matrix material embedding the fiber material together with the at least one applied modification material; and- removal of at least part of the modification material after the consolidation of the component; characterized by application of at least two layers of at least one modification material to the surface of the fiber preform in such a way that at least one layer can be distinguished from the other layers by a specific property of the relevant modification material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend ein Fasermaterial und ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial, wobei das Faserverbundbauteil an zumindest einem Teil einer Bauteiloberfläche durch Applizieren mindestens eines von dem Faserverbundwerkstoff verschiedenen Werkstoffes gezielt modifiziert wird.The invention relates to a method for producing a fiber composite component from a fiber composite material comprising a fiber material and a matrix material embedding the fiber material, the fiber composite component being specifically modified on at least part of a component surface by applying at least one material different from the fiber composite material.

Aufgrund der gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit von Faserverbundbauteilen, die aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt werden, sind derartige Bauteile aus der Luft- und Raumfahrt sowie aus vielen weiteren Anwendungsgebieten, wie beispielsweise dem Automobilbereich, heutzutage kaum mehr wegzudenken. Bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils wird dabei ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial meist unter Temperatur- und Druckbeaufschlagung ausgehärtet und bildet so nach dem Aushärten eine integrale Einheit mit dem Fasermaterial. Die Verstärkungsfasern des Fasermaterials werden hierdurch in ihre vorgegebene Richtung gezwungen und können die auftretenden Lasten in die vorgegebene Richtung abtragen.Due to the weight-specific strength and rigidity of fiber composite components that are made from a fiber composite material, such components in aerospace and many other areas of application, such as the automotive sector, are nowadays almost indispensable. In the production of a fiber composite component, a matrix material embedding the fiber material is usually cured under the application of temperature and pressure and thus forms an integral unit with the fiber material after curing. The reinforcing fibers of the fiber material are thereby forced in their specified direction and can transfer the loads that occur in the specified direction.

Faserverbundwerkstoffe, aus denen derartige Faserverbundbauteile hergestellt werden, weisen in der Regel zwei Hauptbestandteile auf, nämlich zum einen ein Fasermaterial und zum anderen ein Matrixmaterial. Hierneben können noch weitere sekundäre Bestandteile verwendet werden, wie beispielsweise Bindermaterialien oder zusätzliche Funktionselemente, die in das Bauteil integriert werden sollen. Werden für die Herstellung trockene Fasermaterialien bereitgestellt, so wird während des Herstellungsprozesses das Matrixmaterial des Faserverbundwerkstoffes in das Fasermaterial durch einen Infusionsprozess infundiert, durch den das trockene Fasermaterial mit dem Matrixmaterial imprägniert wird. Dies geschieht in der Regel aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Matrixmaterial und dem Fasermaterial, indem beispielsweise das Fasermaterial mittels einer Vakuumpumpe evakuiert wird. Im Gegensatz hierzu sind auch Faserverbundwerkstoffe bekannt, bei denen das Fasermaterial mit dem Matrixmaterial bereits vorimprägniert ist (sogenannte Prepregs).Fiber composite materials from which such fiber composite components are produced generally have two main components, namely a fiber material on the one hand and a matrix material on the other. In addition, other secondary components can also be used, such as binder materials or additional functional elements that are to be integrated into the component. If dry fiber materials are provided for the production, the matrix material of the fiber composite material is infused into the fiber material by an infusion process during the production process, through which the dry fiber material is impregnated with the matrix material. This usually happens because of a pressure difference between the matrix material and the fiber material, for example by the fiber material being evacuated using a vacuum pump. In contrast to this, fiber composite materials are also known in which the fiber material is already pre-impregnated with the matrix material (so-called prepregs).

Zur Herstellung des Bauteils wird das Fasermaterial in ein Formwerkzeug eingebracht, das mit seiner formgebenden Werkzeugoberfläche die spätere Bauteilform nachbildet, um so eine Faserpreform in dem Werkzeug zu bilden. Dabei können sowohl trockene als auch vorimprägnierte Fasermaterialien in das Formwerkzeug abgelegt bzw. eingebracht werden. Werden trockene Fasermaterialien verwendet, so muss in einem anschließenden Infusionsprozess das Matrixmaterial in das Fasermaterial infundiert werden.In order to produce the component, the fiber material is introduced into a mold which, with its shaping tool surface, reproduces the later component shape in order to form a fiber preform in the tool. Both dry and pre-impregnated fiber materials can be placed or introduced into the mold. If dry fiber materials are used, the matrix material must be infused into the fiber material in a subsequent infusion process.

Zur Herstellung von großskaligen Strukturbauteilen, wie beispielsweise Flügelschalen von Verkehrsflugzeugen oder Rotorblätter von Windkraftanlagen, werden zur Optimierung des Ablegeverfahrens automatisierte Faserablegeprozesse verwendet, bei denen mithilfe einer Fertigungsanlage und mindestens einem Faserlegekopf ein dem Faserlegekopf zugeführtes quasiendloses Fasermaterial auf dem Werkzeug abgelegt wird. Bei dem sogenannten Automated Fiber Placement (APT) werden beispielsweise vorimprägnierte Fasermaterialien bahnweise auf dem Formwerkzeug mithilfe eines derartigen Faserlegekopfes abgelegt. Der Faserlegekopf ist dabei an einem Roboter angeordnet und kann gegenüber dem Formwerkzeug relativ verfahren bzw. bewegt werden. Hierdurch können die einzelnen Faserbahnen auf der Werkzeugoberfläche zuerst bahnweise und dann lagenweise abgelegt werden. Bei dem Automated Fiber Placement werden dabei gleichzeitig mehrere, meist 8, 16 oder 32 schmale Materialstreifen, sogenannte Tows, auf dem Werkzeug abgelegt.For the production of large-scale structural components, such as wing shells of commercial aircraft or rotor blades of wind turbines, automated fiber laying processes are used to optimize the laying process, in which a production system and at least one fiber laying head are used to lay a quasi-endless fiber material fed to the fiber laying head on the tool. In the so-called Automated Fiber Placement (APT), for example, pre-impregnated fiber materials are placed in webs on the mold using such a fiber laying head. The fiber laying head is arranged on a robot and can be moved or moved relative to the mold. As a result, the individual fiber webs can first be laid down in webs and then in layers on the tool surface. With automated fiber placement, several, usually 8, 16 or 32 narrow material strips, so-called tows, are placed on the tool at the same time.

Im Gegensatz hierzu werden bei dem Automated Tape Laying (ATL) meist breite Faserbahnen, auch Tapes genannt (in der Regel 150 mm, 300 mm oder 600 mm breit mit einer Dicke von wenigen Zehntel Millimeter), mithilfe des Faserlegekopfes auf dem Formwerkzeug abgelegt, wobei in der Regel nur ein Tape mit Hilfe eines Faserlegekopfes abgelegt werden kann.In contrast to this, in Automated Tape Laying (ATL) mostly wide fiber webs, also called tapes (usually 150 mm, 300 mm or 600 mm wide with a thickness of a few tenths of a millimeter) are laid on the forming tool with the help of the fiber laying head, whereby usually only one tape can be laid with the help of a fiber laying head.

Eine solche automatisierte Faserlegeanlage ist beispielsweise aus der DE 10 2010 015 027 B4 bekannt, bei der auf einem umlaufenden Schienensystem mehrere Roboter geführt werden, wobei jeder Roboter genau einen Ablegekopf als Endeffektor hat. Mittels einer Faserzuführung werden den Ablegeköpfen kontinuierlich Fasermaterial aus einem Fasermagazin zugeführt, während die einzelnen Roboter mit ihren Ablegeköpfen das ihnen zugeführte Fasermaterial auf einem in der Mitte des umlaufenden Schienensystems vorgesehenen Formwerkzeug ablegen. Mithilfe der Faserlegeköpfe werden somit in dem Formwerkzeug sogenannte Faserlaminate, auch Faserpreformen genannt, hergestellt, bei denen der Prozess des Infundierens des Matrixmaterials bzw. des Aushärtens des Matrixmaterials noch nicht stattgefunden hat. Derartige Faserlaminate bilden somit das Bauteil in einem Rohzustand vor dem Aushärten des Matrixmaterials ab.Such an automated fiber laying system is, for example, from DE 10 2010 015 027 B4 known in which several robots are guided on a revolving rail system, each robot having exactly one placement head as an end effector. Fiber material is continuously fed to the laying heads from a fiber magazine by means of a fiber feed, while the individual robots place the fiber material supplied to them with their laying heads on a mold provided in the center of the circulating rail system. With the help of the fiber laying heads, so-called fiber laminates, also known as fiber preforms, are produced in the mold, in which the process of infusing the matrix material or curing the matrix material has not yet taken place. Such fiber laminates thus represent the component in a raw state before the matrix material hardens.

Es ist aus der Praxis bekannt, solche Faserverbundbauteile lokal zu modifizieren, um an diesen Stellen dem Faserverbundbauteil eine besondere Fähigkeit zu verleihen. So werden manchmal thermoplastische Folien auf die hergestellte Faserpreform appliziert, die dann während des Konsolidierens des Matrixmaterials unter Temperaturbeaufschlagung mit dem Faserverbundbauteil eine integrale Einheit bildet. An diesen Stellen, wo die thermoplastische Folie appliziert wurde, weist das hergestellte Faserverbundbauteil einen Bereich mit thermoplastischen Kunststoff auf, der sich beispielsweise für weitere thermoplastische Schweißarbeiten eignet, um andere Bauelemente an den Bauteil zu befestigen. Auch andere Oberflächenmodifikationen, beispielsweise mit Metallwerkstoff, sind dabei denkbar und aus der Praxis bekannt.It is known from practice to locally modify such fiber composite components in order to give the fiber composite component a special at these points ability to bestow. Thermoplastic foils are sometimes applied to the fiber preform produced, which then forms an integral unit with the fiber composite component during the consolidation of the matrix material under the influence of heat. At these points where the thermoplastic film was applied, the fiber composite component produced has an area with thermoplastic material, which is suitable, for example, for further thermoplastic welding work in order to attach other components to the component. Other surface modifications, for example with metal material, are also conceivable and are known from practice.

Unabhängig vom Anwendungsfall muss der zusätzlich applizierte Modifikationswerkstoff tatsächlich an der Oberfläche des Faserverbundbauteils vollständig anliegen und je nach Anwendung und vorherigem Prozess frei von Fremdstoffen bzw. Kontaminationen sein.Regardless of the application, the additionally applied modification material must actually lie completely on the surface of the fiber composite component and, depending on the application and previous process, be free of foreign matter or contamination.

Je nach Herstellungsprozess kann es dabei unter Umständen passieren, dass sich beim Konsolidieren des Matrixmaterials ein Film aus Matrixmaterial (bspw. ein Harzfilm eines duroplastischen Matrixsystems) partiell oder vollständig über den Bereich der Oberflächenmodifikation legt, wobei die Wahrscheinlichkeit bei einem Infusionsprozess größer ist als bei der Verwendung von Prepregs. Um sicherzustellen, dass im weiteren Verlauf des Herstellungsprozesses der Bereich der Oberflächenmodifikation gemäß den geforderten Fähigkeiten weiterverwendet werden kann, muss sichergestellt werden, dass sämtliche Kontaminationen über der Oberflächenmodifikation entfernt wurden.Depending on the manufacturing process, it may happen that during the consolidation of the matrix material, a film of matrix material (e.g. a resin film of a duroplastic matrix system) partially or completely covers the area of the surface modification, with the probability being greater with an infusion process than with the Use of prepregs. In order to ensure that the surface modification area can be used further in the manufacturing process according to the required capabilities, it must be ensured that all contamination above the surface modification has been removed.

Daher wird in der Regel nach dem Konsolidieren (Aushärten) des Matrixmaterials der Bereich der Oberflächenmodifikation insoweit abgetragen, bis sichergestellt werden kann, dass sämtliche Kontaminationen entfernt sind. Da derartige Oberflächenmodifikationen jedoch sehr dünn sind (zumeist 50 bis 250 µm), besteht häufig die Gefahr, die Oberflächenmodifikation zu weit abzutragen, wodurch die Modifikation ihre bestimmungsgemäße Fähigkeit verlieren könnte. Es ist daher von großer Bedeutung, die verbleibende Materialstärke der Oberflächenmodifikation prozesssicher während der Herstellung des Faserverbundbauteils feststellen zu können.Therefore, after the consolidation (hardening) of the matrix material, the area of the surface modification is generally removed until it can be ensured that all contamination has been removed. However, since such surface modifications are very thin (usually 50 to 250 μm), there is often the risk of the surface modification being removed too far, as a result of which the modification could lose its intended capability. It is therefore of great importance to be able to reliably determine the remaining material thickness of the surface modification during the production of the fiber composite component.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren anzugeben, mit dem Faserverbundbauteile leichter lokal modifiziert und nachbearbeitet werden können.Against this background, the object of the present invention is to specify an improved method with which fiber composite components can be more easily locally modified and reworked.

Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend ein Fasermaterial und ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial vorgeschlagen, wobei das Faserverbundbauteil an zumindest einem Teil einer Bauteiloberfläche durch Applizieren mindestens eines von dem Faserverbundwerkstoff verschiedenen Werkstoffes gezielt modifiziert werden soll.According to claim 1, a method for producing a fiber composite component from a fiber composite material is proposed, comprising a fiber material and a matrix material embedding the fiber material, wherein the fiber composite component is to be specifically modified on at least part of a component surface by applying at least one material different from the fiber composite material.

Gattungsgemäß wird dabei zunächst eine Faserpreform aus dem Fasermaterial in einem formgebenden Werkzeug erstellt. Hierbei wird das dem Faserverbundwerkstoff zugrunde liegende Fasermaterial in das Formwerkzeug eingebracht, um so die Faserpreform, welche durch Aushärten des Matrixmaterials das spätere Bauteil bilden soll, herzustellen. Dabei kann sowohl trockenes Fasermaterial als auch vorimprägnierte Fasermaterialen (Prepregs) verwendet werden, die Faserpreform in den Bauteil herzustellen.According to the generic type, a fiber preform is first created from the fiber material in a shaping tool. In this case, the fiber material on which the fiber composite material is based is introduced into the mold in order to produce the fiber preform, which is intended to form the subsequent component through curing of the matrix material. Both dry fiber material and pre-impregnated fiber materials (prepregs) can be used to produce the fiber preform in the component.

Anschließend wird mindestens ein Modifikationswerkstoff, der sich von dem Faserverbundwerkstoff unterscheidet bzw. von diesem verschieden ist, an zumindest einem Teil einer Oberfläche der Faserpreform appliziert. Der Modifikationswerkstoff kann dabei insbesondere hinsichtlich des Matrixmaterials des zugrunde liegenden Faserverbundwerkstoffes verschieden sein und unterscheidet sich insbesondere hinsichtlich mindestens einer Materialeigenschaft. So ist es beispielsweise denkbar, dass das Matrixmaterial ein duroplastischer Kunststoff ist, beispielsweise ein Harz, während der Modifikationswerkstoff ein thermoplastischer Kunststoff ist.At least one modification material, which differs from the fiber composite material or is different from this, is then applied to at least part of a surface of the fiber preform. The modification material can be different in particular with regard to the matrix material of the underlying fiber composite material and differs in particular with regard to at least one material property. For example, it is conceivable that the matrix material is a duroplastic material, for example a resin, while the modification material is a thermoplastic material.

Wurden trockene Fasermaterialien verwendet, so wird insbesondere nach dem Applizieren des Modifikationswerkstoffes das Matrixmaterial in das Fasermaterial der Faserpreform infundiert. Bei der Verwendung von vorimprägnierten Fasermaterialien kann dieser Prozessschritt unterbleiben. In der Regel wird zum Infundieren des Matrixmaterials in das Fasermaterial über der Faserpreform ein Vakuumaufbau erzeugt, wodurch die Faserpreform in einer vakuumdichten Kavität eingeschlossen ist. Diese wird nun evakuiert und anschließend das Matrixmaterial in die evakuierte Kavität infundiert. Der Vakuumaufbau kann dabei beispielsweise durch eine Vakuumfolie oder durch ein geschlossenes Formwerkzeugkonzept gebildet werden.If dry fiber materials were used, the matrix material is infused into the fiber material of the fiber preform, in particular after the modification material has been applied. This process step can be omitted when using pre-impregnated fiber materials. Typically, a vacuum is created over the fiber preform to infuse the matrix material into the fiber material, thereby enclosing the fiber preform in a vacuum-tight cavity. This is now evacuated and then the matrix material is infused into the evacuated cavity. The vacuum build-up can be formed, for example, by a vacuum film or by a closed mold concept.

Es wird nun das Matrixmaterial, welches das Fasermaterial in der Faserpreform einbettet, zusammen mit dem mindestens einen applizierten Modifikationswerkstoff konsolidiert, sodass ein hartes und plastisch nicht verformbares Bauteil entsteht. Das Konsolidieren des Matrixmaterials erfolgt dabei in der Regel unter Temperaturbeaufschlagung der Faserpreform in einem dem Matrixmaterial entsprechenden Temperaturbereich und gegebenenfalls unter Druckbeaufschlagung.The matrix material, which embeds the fiber material in the fiber preform, is now consolidated together with the at least one applied modification material, resulting in a hard and plastically non-deformable component. The consolidation of the matrix material generally takes place with the fiber preform being subjected to heat in a temperature range corresponding to the matrix material and, if appropriate, under pressure.

Nach dem Konsolidieren des Matrixmaterials wird nun in zumindest einem Teilbereich, vorzugsweise im gesamten Bereich des Modifikationswerkstoffes dieser zumindest teilweise abgetragen, um so Kontaminierungen im Bereich der durch den Modifikationswerkstoff gebildeten Oberflächenmodifikation zu entfernen. Solche Kontaminierungen können beispielsweise während des Herstellungsprozesses über dem Modifikationsbereich gebildete Matrixfilme oder andere Fremdstoffe sein, welche die Oberflächenmodifikation beeinträchtigen können. Das Abtragen kann dabei beispielsweise abrasive (Schleifen, Fräsen, etc.) oder mittels diverser anderer Abtragungsverfahren, wie beispielsweise Laser (UV, IR erfolgen.)After the matrix material has been consolidated, the modification material is at least partially removed in at least a partial area, preferably in the entire area, in order to remove contamination in the area of the surface modification formed by the modification material. Such contamination can be, for example, matrix films formed over the modification area during the manufacturing process or other foreign matter which can affect the surface modification. The removal can be carried out, for example, abrasively (grinding, milling, etc.) or by means of various other removal processes, such as lasers (UV, IR.)

Um nun prozesssicher den maximal zulässigen Materialabtrag manuell oder automatisiert feststellen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass mindestens zwei Schichten von mindestens einem Modifikationswerkstoff auf die Oberfläche der Faserpreform derart appliziert werden, dass zumindest eine Schicht durch eine bestimmte Eigenschaft des betreffenden Modifikationswerkstoffes von den anderen Schichten unterscheidbar ist. Bei der bestimmten Eigenschaft der entsprechenden Schicht handelt sich um eine physikalische Eigenschaft handeln, die für die jeweilige Schicht von Modifikationswerkstoff einzigartig ist und somit geeignet ist, andere Schichten während des Materialabtrages zu unterscheiden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass diese bestimmte Eigenschaft nur in der jeweiligen Schicht detektierbar ist und in den anderen Schichten nicht vorgesehen ist. Die bestimmte Eigenschaft der jeweiligen Schicht des Modifikationswerkstoffes wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der Modifikationswerkstoff für diese Schicht mit einem speziellen Werkstoff modifiziert ist oder modifiziert wird, sodass in den anderen Schichten diese Modifikation des Modifikationswerkstoffes nicht vorhanden ist oder stattdessen eine andere Modifikation, wie später noch gezeigt, vorhanden ist. Der Modifikationswerkstoff wird somit in der betreffenden Schicht um eine physikalische Eigenschaft, die nach der Herstellung des Bauteils detektierbar bzw. erfassbar ist, erweitert bzw. weist diese physikalische Eigenschaft von Hause aus auf, um so das Erreichen dieser Schicht bzw. das vollständige Abtragen dieser Schicht während des Materialabtrages detektieren zu können. Demnach wird bei der vorliegenden Erfindung der Materialabtrag dahingehend überwacht, dass während des Materialabtrages das Erkennen oder das Ausbleiben einer bestimmten Eigenschaft (insbesondere als detektierbare physikalische Eigenschaft des Modifikationswerkstoffes) erkannt wird, wobei basierend darauf dann der Materialabtrag gesteuert wird, beispielsweise durch Beenden des Materialabtrages.In order to be able to determine the maximum permissible material removal manually or automatically in a process-reliable manner, it is proposed according to the invention that at least two layers of at least one modification material are applied to the surface of the fiber preform in such a way that at least one layer is distinguished from the other layers by a specific property of the modification material in question is distinguishable. The specific property of the respective layer is a physical property that is unique to the respective layer of modification material and is thus suitable for distinguishing other layers during material removal. It is provided in particular that this specific property can only be detected in the respective layer and is not provided in the other layers. The specific property of the respective layer of the modification material is achieved, for example, by modifying or modifying the modification material for this layer with a special material, so that this modification of the modification material is not present in the other layers or, instead, another modification is present, as will be explained later shown is present. The modification material is thus expanded in the relevant layer by a physical property that can be detected or recorded after the component has been manufactured, or has this physical property from the start, so that this layer is reached or this layer is completely removed to be able to detect during the material removal. Accordingly, in the present invention, the removal of material is monitored in such a way that during the removal of material the detection or the absence of a specific property (in particular as a detectable physical property of the modification material) is detected, the removal of material then being controlled based on this, for example by ending the removal of material.

Hierdurch wird es möglich, anhand dieser bestimmten Eigenschaft einer der Schichten des mindestens einen Modifikationswerkstoffes festzustellen, wie weit der Materialabtrag bereits fortgeschritten ist. So ist es denkbar, dass in der äußeren Schicht des Modifikationswerkstoffes die bestimmte Eigenschaft vorgesehen ist, sodass beim Abtragen der ersten, äußeren Schicht das Nichtvorhandensein der bestimmten Eigenschaft signalisiert, dass nunmehr die erste, äußere Schicht der Modifikationswerkstoffe abgetragen ist und dass nunmehr die mindestens zweite, darunterliegende Schicht der Modifikationswerkstoffe beginnt.This makes it possible to use this specific property of one of the layers of the at least one modification material to determine how far the material removal has already progressed. It is conceivable that the specific property is provided in the outer layer of the modification material, so that when the first, outer layer is removed, the absence of the specific property indicates that the first, outer layer of the modification material has now been removed and that the at least second , underlying layer of modification materials begins.

Andersherum ist es ebenfalls denkbar, dass die unten liegende Schicht der Modifikationswerkstoffe die bestimmte Eigenschaft aufweist und dass das Detektieren dieser bestimmten Eigenschaft während des Materialabtrages darauf hindeutet, dass er die erste, äußere Schicht abgetragen worden nunmehr die zweite, darunterliegende Schicht beginnt.Conversely, it is also conceivable that the underlying layer of the modification materials has the specific property and that the detection of this specific property during the material removal indicates that the first, outer layer has been removed and now the second, underlying layer is beginning.

Dabei kann für zwei, mehrere oder für alle Schichten derselbe Modifikationswerkstoff verwendet werden, wobei durch eine gezielte Modifikation des Modifikationswerkstoffes mindestens einer Schicht die bestimmte Eigenschaft dieser Schicht hervorgerufen wird. So kann der Modifikationswerkstoff für die betreffende Schicht mit der bestimmten Eigenschaft durch chemische Zusätze so verändert werden, dass die gewünschte Eigenschaft hervortritt. Eine solche Eigenschaft kann beispielsweise eine optische Eigenschaft sein, wie beispielsweise eine Einfärbung des Materials. Optische Modifikationen eignen sich dabei insbesondere zur manuellen Überwachung der verbleibenden Materialstärke bzw. des bereits getätigten Abtrags. Neben einer farblichen Modifikation der betreffenden Schicht des Modifikationswerkstoffes kommt beispielsweise auch eine fluoreszierende Modifikation betrachtet, die durch entsprechende Messinstrumente detektierbar ist. Auch eine elektromagnetische Modifikation sowie eine chemische Modifikation sind denkbar.In this case, the same modification material can be used for two, several or for all layers, the specific property of this layer being brought about by a specific modification of the modification material of at least one layer. The modification material for the layer in question with the specific property can be modified by chemical additives in such a way that the desired property emerges. Such a property can be, for example, an optical property, such as a coloring of the material. Optical modifications are particularly suitable for manually monitoring the remaining material thickness or the removal that has already been carried out. In addition to a color modification of the relevant layer of the modification material, a fluorescent modification, which can be detected by appropriate measuring instruments, is also considered, for example. Electromagnetic modification and chemical modification are also conceivable.

Die Modifikation des Modifikationswerkstoffes für die betreffende Schicht mit der bestimmten Eigenschaft kann dabei durch Zugabe von entsprechenden Partikeln erfolgen, um die entsprechend gewünschte Modifikation herbeizuführen. Auch eine Mischung des Modifikationswerkstoffes mit einem anderen Werkstoff, um die gewünschte bestimmte Eigenschaft herbeizuführen, ist dabei denkbar.The modification of the modification material for the layer in question with the specific property can be carried out by adding appropriate particles in order to bring about the correspondingly desired modification. A mixture of the modification material with another material in order to bring about the desired specific property is also conceivable.

Denkbar ist aber auch, dass für die einzelnen Schichten verschiedene Modifikationswerkstoffe verwendet werden, wobei einzelnen Schichten dabei aufgrund des verwendeten Modifikationswerkstoffes die bestimmte Eigenschaft besitzen, um die jeweilige Schicht von den anderen Schichten zu unterscheiden.However, it is also conceivable that different modification materials are used for the individual layers, with individual layers having the specific property due to the modification material used in order to achieve the respective distinguish layer from other layers.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Abtragen von zumindest einem Teil des Modifikationswerkstoffes nach dem Konsolidieren in Abhängigkeit von einer Detektion der bestimmten Eigenschaft durchgeführt wird.According to one embodiment it is provided that the removal of at least part of the modification material is carried out after the consolidation depending on a detection of the specific property.

Demnach wird während des Abtragens des Modifikationswerkstoffes das Bauteil ständig überwacht, um so die bestimmte Eigenschaft eines der Schichten des Modifikationswerkstoffes detektieren zu können. Wurde die bestimmte Eigenschaft in eine der unteren Schichten eingebracht, so wird der Prozess des Materialabtrages dann beendet, wenn über eine gewisse Fläche hinweg die bestimmte Eigenschaft prozesssicher detektiert wird. Das Detektieren der bestimmten Eigenschaft der jeweiligen Schicht kann dabei manuell oder mithilfe einer Messvorrichtung erfolgen.Accordingly, while the modification material is being removed, the component is constantly monitored in order to be able to detect the specific property of one of the layers of the modification material. If the specific property was introduced into one of the lower layers, the process of material removal is then terminated when the specific property is reliably detected over a certain area. The specific property of the respective layer can be detected manually or with the aid of a measuring device.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass während des Abtragens von zumindest einem Teil des Modifikationswerkstoffes mittels einer Erfassungsvorrichtung das Detektieren der bestimmten Eigenschaft des betreffenden Modifikationswerkstoffes überwacht wird.According to one embodiment, it is provided that during the removal of at least part of the modification material, the detection of the specific property of the relevant modification material is monitored by means of a detection device.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das Auftreten einer bestimmten detektierten Eigenschaft oder das Ausbleiben der Detektion der bestimmten Eigenschaft überwacht wird, umso festzustellen, wann ein hinreichender Materialabtrag stattgefunden hat.It can be provided that the occurrence of a specific detected property or the non-detection of the specific property is monitored in order to determine when sufficient material removal has taken place.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens drei Schichten von wenigstens einem Modifikationswerkstoff auf die Oberfläche der Faserpreform derart appliziert werden, dass zumindest die mittlere Schicht durch eine bestimmte Eigenschaft von den anderen Schichten unterscheidbar ist.According to one embodiment, it is provided that at least three layers of at least one modification material are applied to the surface of the fiber preform in such a way that at least the middle layer can be distinguished from the other layers by a specific property.

So kann festgestellt werden, wann die zweite Schicht während des Materialabtrages erreicht wurde, wobei die darunterliegende mindestens eine dritte Schicht prozesssicher das Vorhandensein des Modifikationswerkstoffes gewährleistet. So kann sichergestellt werden, dass nicht zu viel Material abgetragen wird.In this way it can be determined when the second layer has been reached during the removal of material, with the underlying at least one third layer ensuring the presence of the modification material in a process-reliable manner. This ensures that not too much material is removed.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens drei Schichten derart appliziert werden, dass zusätzlich zu der mittleren Schicht mit der bestimmen Eigenschaft als eine erste Eigenschaft zumindest eine unter der mittleren Schicht liegenden weitere Schicht durch eine bestimmte zweite Eigenschaft von den anderen Schichten unterscheidbar ist.According to one embodiment, it is provided that the at least three layers are applied in such a way that, in addition to the middle layer with the specific property as a first property, at least one further layer lying under the middle layer can be distinguished from the other layers by a specific second property.

In dieser Ausführungsform kann der Materialabtrag dahingehend gesteuert werden, dass beim Ausbleiben der Detektion der ersten Eigenschaft und Beginn der Detektion der zweiten Eigenschaft der Materialabtrag beendet wird, da nunmehr sichergestellt ist, dass die zweite Schicht vollständig abgetragen ist, während die dritte Schicht noch vorhanden ist.In this embodiment, the material removal can be controlled such that if the first property is not detected and the second property begins to be detected, the material removal is terminated since it is now ensured that the second layer is completely removed while the third layer is still present .

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Modifikationswerkstoffe in Form von Folien und/oder in Form auf einem Trägermaterial gebundenen Partikeln appliziert werden.According to one embodiment, it is provided that the modification materials are applied in the form of foils and/or in the form of particles bonded to a carrier material.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine bestimme Eigenschaft zur Unterscheidung eine optische Eigenschaft, eine elektromagnetische Eigenschaft und/oder eine chemische Eigenschaft der jeweiligen Schicht des mindestens einen Modifikationswerkstoffes ist.According to one embodiment, it is provided that the at least one specific property for differentiation is an optical property, an electromagnetic property and/or a chemical property of the respective layer of the at least one modification material.

Optische Eigenschaften können beispielsweise durch Einfärbung des Modifikationswerkstoffes oder durch fluoreszierenden Elemente erreicht werden, die bei Abtrag der darüber liegenden Schicht detektierbar werden. Elektromagnetische Eigenschaften können beispielsweise durch Zugabe von magnetischen und/oder metallischen Elementen erzeugt werden, die dann durch entsprechende Messinstrumente detektiert werden können. Chemische Eigenschaften können beispielsweise dadurch erreicht werden, dass während des Materialabtrages Verfärbungen entstehen oder andere sichtbare Veränderungen, die auf das Auftreffen auf die entsprechende Schicht hindeuten. Es ist auch denkbar, dass der Modifikationswerkstoff schichtweise durch sein Material modifiziert wird, bspw. durch eine Mehrschichtfolie durch Coextrusion, so dass eine spektroskopische Erkennung möglich ist.Optical properties can be achieved, for example, by coloring the modification material or by using fluorescent elements that become detectable when the overlying layer is removed. Electromagnetic properties can be generated, for example, by adding magnetic and/or metallic elements, which can then be detected by appropriate measuring instruments. Chemical properties can be achieved, for example, by discoloration occurring during the removal of material or other visible changes that indicate impact on the corresponding layer. It is also conceivable that the modification material is modified in layers by its material, for example by a multi-layer film by coextrusion, so that spectroscopic detection is possible.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 Schematische Darstellung eines Herstellungsaufbaus zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einem Modifikationswerkstoff;
2 Schematische Darstellung eines Materialabtrages mit verschiedenen Schichten eines Modifikationswerkstoffes;
3 Schematische Darstellung einer Ausführungsform mit Partikeln
4 Schematische Darstellung einer Ausführungsform mit Vlies

The invention is explained in more detail by way of example on the basis of the accompanying figures. Show it:

1 Schematic representation of a production setup for the production of a fiber composite component with a modification material;
2 Schematic representation of a material removal with different layers of a modification material;
3 Schematic representation of an embodiment with particles
4 Schematic representation of an embodiment with fleece

1 zeigt schematisch in einer stark vereinfachten Darstellung einen Herstellungsaufbau zur Herstellung eines Faserverbundbauteils 10 mit einem Modifikationswerkstoff 11. Dabei wurde Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes auf Formwerkzeug 12 drapiert und ein Teil der Oberfläche 13 des Faserverbundbauteils 10 mit einem Modifikationswerkstoff 11 abgedeckt. Der Modifikationswerkstoff wird dabei integral in das Faserverbundbauteil 10 integriert, um so einen bündigen Abschluss mit der Oberfläche 13 des Faserverbundbauteils 10 zu gewährleisten. Der Modifikationswerkstoff kann dabei beispielsweise ein thermoplastischer Kunststoff sein, der im Bereich des Modifikationswerkstoffes 11 die Möglichkeit schafft, dass hergestellte Faserverbundbauteil einem thermoplastischen Schweißverfahren in diesem Bereich zu unterziehen. 1 schematically shows a highly simplified representation of a manufacturing setup for manufacturing a fiber composite component 10 with a modification material 11. Fiber was used Material of a fiber composite material draped on mold 12 and covered a part of the surface 13 of the fiber composite component 10 with a modification material 11. The modification material is integrally integrated into the fiber composite component 10 in order to ensure a flush finish with the surface 13 of the fiber composite component 10 . The modification material can be a thermoplastic material, for example, which makes it possible in the area of the modification material 11 to subject the fiber composite component produced to a thermoplastic welding process in this area.

Während der Herstellung des Faserverbundbauteils 10 kann es passieren, dass Matrixmaterial in Teilen oder gänzlich sich über den Modifikationswerkstoff 11 legt und so einen dünnen Film aus Matrixmaterial bildet. Diesem Fall würde der Modifikationswerkstoff 11 unter eine dünnen Schicht aus Matrixmaterial abgedeckt sein, sodass die vorteilhaften Eigenschaften in diesem Bereich, die durch die Modifikation erreicht werden sollen, nicht genutzt werden könnten. Daher muss Bereich des Modifikationswerkstoffes 11 ein Materialabtrag erfolgen, um die Oberfläche im Bereich des Modifikationswerkstoffes 11 von Kontaminationen zu befreien.During the production of the fiber composite component 10 it can happen that matrix material partially or completely covers the modification material 11 and thus forms a thin film of matrix material. In this case, the modification material 11 would be covered under a thin layer of matrix material, so that the advantageous properties in this area, which are intended to be achieved by the modification, could not be used. Material must therefore be removed in the area of the modification material 11 in order to free the surface in the area of the modification material 11 from contamination.

In 2 ist schematisch der Detailausschnitt A-A aus 1 dargestellt, wobei der Modifikationswerkstoff 11 hierbei aus insgesamt 3 Schichten 21, 22 und 23 gebildet wird. Die einzelnen Schichten 21, 22 und 23 können dabei aus einer thermoplastischen Folie hergestellt werden, indem die thermoplastischen Folien nacheinander in den Bereich der Modifikation eingebracht werden. Die Folien können aber auch bereits als schichtweise-modifiziertes Halbzeug vorliegen. Über ein Coextrusionsverfahren lassen sich industriell Mehrschichtfolien (Laminate) herstellen. Die schichtweise Modifikation kann dabei über zugegebene Partikel, das Material der jeweiligen Schicht selbst oder eine Kombination von beiden erfolgen.In 2 is a schematic of detail section AA 1 shown, the modification material 11 being formed from a total of 3 layers 21 , 22 and 23 . The individual layers 21, 22 and 23 can be produced from a thermoplastic film by successively introducing the thermoplastic films into the area of the modification. However, the films can also already be present as a semi-finished product that has been modified in layers. Multi-layer films (laminates) can be produced industrially using a coextrusion process. The layered modification can take place via added particles, the material of the respective layer itself or a combination of both.

Die einzelnen Schichten des Modifikationswerkstoffes 11 sind dabei derart modifiziert, dass sie hinsichtlich einer bestimmten Eigenschaft voneinander unterscheiden. Eine solche Eigenschaft kann eine physikalische Eigenschaft sein, die durch ein Messinstrument oder manuellen durch in Augenscheinnahme erfasst werden kann. So ist es denkbar, dass die einzelnen Schichten 21, 22 und 23 eingefärbt, durch fluoreszierende Partikel oder anderweitig durch Partikel modifiziert sind, welche an der Oberfläche durch der Messinstrumente detektiert werden können.The individual layers of the modification material 11 are modified in such a way that they differ from one another with regard to a specific property. Such a property can be a physical property that can be detected by a measuring instrument or manually by visual inspection. It is thus conceivable that the individual layers 21, 22 and 23 are colored, modified by fluorescent particles or otherwise by particles which can be detected on the surface by the measuring instruments.

Erfolgt und der Materialabtrag, so wird die bestimmte erste Eigenschaft der ersten Schicht 21 durch ein Messinstrument ständig überwacht (Schritt a)).If the material is removed, the determined first property of the first layer 21 is constantly monitored by a measuring instrument (step a)).

Wird die bestimmte erste Eigenschaft der ersten Schicht 21 durch das Messinstrument nicht mehr detektiert und stattdessen die bestimmte zweite Eigenschaft der zweiten Schicht 22, die sich von der ersten Eigenschaft der ersten Schicht 21 unterscheidet, so wird erkennbar, dass die erste Schicht 21 vollständig abgetragen wurde und die zweite Schicht erreicht ist (Schritt b)). Dabei kann ein Verarbeitungsprozess definiert werden, bei dem die mittlere Schicht 22 vollständig oder zu einem großen Teil zu erreichen ist, die dritte Schicht 23 aber in keinem Fall oder nur an einzelnen Stellen erreicht werden darf (Schritt c)).If the specific first property of the first layer 21 is no longer detected by the measuring instrument and instead the specific second property of the second layer 22, which differs from the first property of the first layer 21, it becomes apparent that the first layer 21 has been completely removed and the second layer is reached (step b)). A manufacturing process can be defined in which the middle layer 22 can be reached completely or to a large extent, but the third layer 23 must never be reached or only at individual points (step c)).

Die mittlere Schicht 22 kann dabei als Ausgleichsschicht für verfahrenstypische Toleranzen des Materialabtrages Ihnen und ist hinsichtlich dieser auszulegen bzw. zu definieren.The middle layer 22 can be used as a compensating layer for process-typical tolerances of the material removal and is to be designed or defined with regard to this.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das im Grunde eine Darstellung der 2 ist, wobei in diesem Fall die einzelnen Schichten nicht farblich unterschieden werden, sondern mit und ohne Modifikation mittels Partikel. Derartige Partikel können beispielsweise metallische Partikel oder fotoelektrische Partikel sein, die mithilfe einer entsprechenden Messvorrichtung detektiert werden können. 3 shows an embodiment that is basically a representation of the 2 is, in which case the individual layers are not differentiated by color, but with and without modification by means of particles. Such particles can be, for example, metallic particles or photoelectric particles, which can be detected using an appropriate measuring device.

Im Ausführungsbeispiel der 3 wird dabei eine erste Schicht 31 und eine zweite Schicht 33 verwendet, wobei hierbei lediglich die untere, zweite Schicht 32 durch entsprechende Partikel 35 modifiziert ist. Die obere, erste Schicht 31 ist dabei nicht modifiziert (Schritt a)).In the embodiment of 3 In this case, a first layer 31 and a second layer 33 are used, with only the lower, second layer 32 being modified by corresponding particles 35 . The upper, first layer 31 is not modified (step a)).

Erfolg nun der Materialabtrag, so wird auf das Detektieren der Partikel 35 in der zweiten Schicht 32 hin untersucht und bei Erkennen der Partikel 35 und somit das Erreichen der zweiten Schicht 32 kann dann der Materialabtragungsprozess beendet werden (Schritt b))If the material removal is now successful, the detection of the particles 35 in the second layer 32 is checked and if the particles 35 are detected and the second layer 32 is thus reached, the material removal process can then be ended (step b))

Auch hier ist es denkbar, dass mehr als 2 Schichten vorgesehen sind, die jeweils durch unterschiedliche Partikel modifiziert worden, umso ein noch genaueres Ergebnis zu erreichen.It is also conceivable here that more than 2 layers are provided, each of which has been modified by different particles in order to achieve an even more precise result.

Bei der Verwendung von Partikeln anstelle von Folien, wie in 4 gezeigt, wird die tiefenabhängige Modifizierung schwieriger. Zur Lösung dieses Problems können gebundene Partikel 45 an einem Träger-Vlies 46 als Modifikationswerkstoff nacheinander auf das Bauteil gelegt und zusammen mit diesem hergestellt werden. Die Partikel 45 können dabei entsprechend modifiziert sein, um die einzelnen Schichten 41, 42 entsprechend unterscheiden zu können (Schritt a)).When using particles instead of foils, as in 4 shown, the depth-dependent modification becomes more difficult. To solve this problem, bound particles 45 on a carrier fleece 46 can be placed one after the other on the component as a modification material and produced together with it. The particles 45 can be modified accordingly in order to be able to distinguish between the individual layers 41, 42 (step a)).

Da die Partikel oberflächennahe in die Matrix eingebettet sind, ist eine Freilegung für die Nutzung der Materialeigenschaft, z.B. Schweißfähigkeit, bessere Anbindung an Klebstoffe, etc., sehr wichtig (Schritt b)).Since the particles are embedded in the matrix close to the surface, exposure is very important for the use of the material properties, eg weldability, better connection to adhesives, etc. (step b)).

Wie in 4 dabei gezeigt, können die einzelnen Partikel 45 des jeweiligen Träger-Vlies 46 eingefärbt sein, wobei der Materialabtrag soweit erfolgt, bis überwiegend (mehr als 80 % der Fläche) oder vollständig die erste Schicht 41 mit ihrer entsprechenden ersten Eigenschaft nicht mehr detektiert werden kann, während die zweite Schicht 42 mit ihrer jeweiligen zweiten Eigenschaft entsprechend detektierbar ist (Schritt b)).As in 4 shown here, the individual particles 45 of the respective carrier nonwoven 46 can be colored, with the material being removed until predominantly (more than 80% of the area) or completely the first layer 41 with its corresponding first property can no longer be detected, while the second layer 42 can be correspondingly detected with its respective second property (step b)).

Mithilfe der vorliegenden Erfindung wird es möglich, die Oberfläche eines Faserverbundbauteils für einen späteren Verfahrensschritt prozesssicher vorzubereiten. Die Modifizierung der Oberfläche eines Faserverbundbauteils kann dabei zum Zwecke des thermischen Schweißen erfolgen, aber auch für verbesserte Klebeprozesse, da insbesondere amorphen Thermoplaste besser anbinden und über eine Adhäsionsprüfung hinaus auch ineinander übergehen und eine physikalische Bindung formen. Die Verbindungen betreffen dabei insbesondere die Luftfahrt mit typisch hohen Qualität- und Sicherheitsanforderungen, wobei sowohl eine geeignete Kontrolle und Zertifizierbarkeit der Prozessschritte ermöglicht als auch die Modifizierung der Oberfläche deutlich vereinfacht wird.With the help of the present invention, it is possible to reliably prepare the surface of a fiber composite component for a later process step. The surface of a fiber composite component can be modified for the purpose of thermal welding, but also for improved bonding processes, since amorphous thermoplastics in particular bind better and, beyond an adhesion test, also merge and form a physical bond. The connections relate in particular to aviation, with its typically high quality and safety requirements, enabling both suitable control and certifiability of the process steps and significantly simplifying the modification of the surface.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Faserverbundbauteilfiber composite component
1111: Modifikationswerkstoffmodification material
1212: Formwerkzeugmolding tool
1313: Oberfläche des Faserverbundbauteilssurface of the fiber composite component
2121: erste Schichtfirst layer
2222: zweite Schichtsecond layer
2323: dritte Schichtthird layer
3131: erste Schichtfirst layer
3232: zweite Schichtsecond layer
3535: Partikel zur Modifikation des ModifikationswerkstoffesParticles for modifying the modification material
4141: erste Schichtfirst layer
4242: zweite Schichtsecond layer
4545: Partikel des Träger-VliesParticles of the carrier fleece
4646: Träger-Vliescarrier fleece

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102010015027 B4 [0007]

Claims

Method for producing a fiber composite component (10) from a fiber composite material comprising a fiber material and a matrix material embedding the fiber material, wherein the fiber composite component (10) is specifically modified on at least part of a component surface by applying at least one material different from the fiber composite material, the method comprising the comprises the following steps: - Creating a fiber preform from the fiber material in a shaping tool; - Applying at least one modification material (11), which is different from the fiber composite material, on at least part of a surface of the fiber preform; - Consolidating the matrix material embedding the fiber material together with the at least one applied modification material (11); and - removal of at least part of the modification material (11) after the consolidation of the component; characterized by - applying at least two layers of at least one modification material (11) to the surface of the fiber preform in such a way that at least one layer can be distinguished from the other layers by a specific property of the relevant modification material (11).

procedure after claim 1 , characterized in that the removal of at least part of the modification material (11) is carried out after the consolidation depending on a detection of the specific property.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that during the removal of at least part of the modification material (11) by means of a detection device, the detection of the specific property of the relevant modification material (11) is monitored.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least three layers of at least one modification material (11) are applied to the surface of the fiber preform in such a way that at least the middle layer can be distinguished from the other layers by a specific property.

procedure after claim 4 , characterized in that the at least three layers are applied in such a way that, in addition to the middle layer with the specific property as a first property, at least one further layer lying under the middle layer can be distinguished from the other layers by a specific second property.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the modification materials (11) are applied in the form of foils and/or in the form of particles (45) bonded to a carrier material (46).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one specific property for differentiation is an optical property, an electromagnetic property and/or a chemical property.