DE102022115944A1 - Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils Download PDF

Info

Publication number
DE102022115944A1
DE102022115944A1 DE102022115944.2A DE102022115944A DE102022115944A1 DE 102022115944 A1 DE102022115944 A1 DE 102022115944A1 DE 102022115944 A DE102022115944 A DE 102022115944A DE 102022115944 A1 DE102022115944 A1 DE 102022115944A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
fabric
preform
binder
fabric layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022115944.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Thiemo Erb
Benjamin Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102022115944.2A priority Critical patent/DE102022115944A1/de
Priority to US18/139,403 priority patent/US20230415389A1/en
Publication of DE102022115944A1 publication Critical patent/DE102022115944A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1418—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0001—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/02—Transfer moulding, i.e. transferring the required volume of moulding material by a plunger from a "shot" cavity into a mould cavity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14778—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the article consisting of a material with particular properties, e.g. porous, brittle
    • B29C45/14811—Multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1418—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
    • B29C2045/14188—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure trimming the article in the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1418—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
    • B29C2045/14237—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure the inserts being deformed or preformed outside the mould or mould cavity
    • B29C2045/14245—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure the inserts being deformed or preformed outside the mould or mould cavity using deforming or preforming means outside the mould cavity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0809—Fabrics
    • B29K2105/0845—Woven fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/251—Particles, powder or granules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/253—Preform
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2313/00—Use of textile products or fabrics as reinforcement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils, insbesondere für ein Fahrzeug. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst wenigstens eine trockene Gewebelage bereitgestellt, wobei die Gewebelage insbesondere aus Carbonfasern besteht. Anschließend wird ein Binder auf die Gewebelage appliziert. Weiterhin wird die Gewebelage zu einer Preformlage umgeformt, wobei der Binder während der Umformung aktiviert wird und das Gewebe in der umgeformten Form stabilisiert. Die Preformlage wird anschließend auf weitere Gewebelagen appliziert, um die Form zu verstärken. Durch die Verbindung aus Preformlage und den weiteren Gewebelagen entsteht somit eine Preform, welche in ein Formwerkzeug zur Durchführung eines RTM-Verfahrens eingesetzt wird. Anschließend wird das RTM-Verfahren durchgeführt, um ein Faserverbundwerkstoffbauteil zu erhalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils, insbesondere ein Sichtcarbonbauteil, wobei das Faserverbundwerkstoffbauteils insbesondere für ein Fahrzeug vorgesehen ist.
  • Faserverbundwerkstoffe bestehen im Allgemeinen aus zwei Hauptkomponenten, nämlich einer bettenden Matrix, bspw. Harz, und einem aus Fasern bestehenden verstärkenden Gewebe. Häufig werden dabei beispielsweise Glasfasern oder Carbonfasern eingesetzt. Im Fahrzeugbau, insbesondere bei sportlichen Fahrzeugen, werden häufig Bauteile aus Carbonfaserverbundwerkstoffen eingesetzt, da diese ein geringes Gewicht bei einer gleichzeitig hohen mechanischen Festigkeit aufweisen.
  • Bauteile aus Carbonfaserverbundwerkstoff, bei denen das Carbongewebe durch die Verwendung einer durchsichtigen Matrix sichtbar ist, werden auch als Sichtcarbonbauteile bezeichnet. Sie sind aufgrund ihrer exklusiven und sportlichen Optik besonders beliebt.
  • Sichtcarbonbauteile werden wie andere Bauteile aus einem Faserverbundwerkstoff gemäß dem Stand der Technik durch sogenannte RTM- Verfahren („Resin-Transfer-Moulding-Verfahren“) hergestellt. Bei dem RTM-Verfahren werden trockene Gewebelagen in ein meist zweiteiliges Formwerkzeug eingelegt. Danach wird das Formwerkzeug geschlossen und über einen Anguss mit einem bestimmten Injektionsdruck konstant Reaktionsharz (Harz-Härter-Gemisch) injiziert. Die Faserlagen werden somit mit dem Harz durchtränkt. Überflüssiges Harz tritt an Steigern/Entlüftungen wieder aus. Um Lufteinschlüsse zu verhindern, kann zusätzliches Harz nachgepresst werden. Das Aushärten des Bauteiles erfolgt dabei üblicherweise unter Nachdruck und bei geschlossenen Entlüftungssteigern. Bei vollständiger Aushärtung des Bauteils wird dieses aus dem Werkzeug entnommen.
  • Für die Durchführung des RTM-Verfahrens ist es somit wichtig, dass die Gewebelagen möglichst trocken bzw. porös sind, sodass sich das Gewebe gut mit dem injizierten Harz verbinden kann. Werden allerdings lediglich mehrere Gewebelagen in das Formwerkzeug des RTM-Verfahrens eingelegt erfahren diese keinerlei Vorfixierung, wodurch es zu einem sogenannten Verschwimmen der Faserlagen kommen kann. Dabei faltet sich das Gewebe an manchen Stellen, was zu einem ungleichmäßigen Verbundwerkstoff und vor allem zu einem optisch nicht ansprechenden Ergebnis führt.
  • Es besteht somit die Notwendigkeit die Gewebelagen bereits zu einer sogenannten Preform zu verbinden, welche ein gewisses Maß an Stabilität aufweist, bearbeitbar und handhabbar ist, während der Injektion des Harzes nicht verschwimmt und trotzdem noch porös genug ist, damit das Harz die Gewebelage durchdringen kann und eine gute blasenfreie Durchtränkung des Gewebes erfolgt. Unter dem Begriff Preform ist also ein Faserhalbzeug zu verstehen, welches aus wenigstens einer Gewebelage besteht und in das Formwerkzeug des RTM-Verfahrens eingesetzt wird.
  • Zur Herstellung der Preform wird gemäß dem Stand der Technik eine sogenannte Prepreg-Lage verwendet, wie es beispielsweise das Dokument DE 102010041243 A1 zeigt. Das Dokument beschreibt Prepregs auf der Basis lagerstabiler Polyurethanzusammensetzung zur Herstellung von Composite-Bauteilen mit sichtbaren Kohlefaser-Geweben bzw. -Gelegen. Prepreg-Lagen sind bereits imprägnierte, also mit Harz oder anderen Matrixmitteln überzogene bzw. getränkte Gewebelagen, welche bis zum Aushärten des Harzes formflexibel sind. Somit können aus den Prepreg-Lagen zunächst Preformen erstellt werden, welche anschließend durch RTM-Verfahren zu einem fertigen Sichtcarbonbauteil gefertigt werden. Bei der Herstellung der Preformen sind dabei im Wesentlichen zwei Alternativen bekannt.
  • Gemäß der ersten Alternative werden Prepreg-Lagen zunächst mit trockenen Gewebelagen belegt und dann in einem Werkzeug geformt und ausgehärtet. Das Harz der Prepreg-Lage wird dabei teilweise in die nichtimprägnierten Gewebelagen gezogen, wodurch ein insgesamt poröses Gewebe entsteht, das dann im RTM-Verfahren als Preform eingesetzt werden kann. Nachteilig ist jedoch, dass eine Vorimprägnierung durch die Verwendung von Prepreg-Lagen nicht vermieden werden kann und die Preform durch die notwendige Verwendung mehrerer Schichten vergleichsweise schwer ist und eine hohe Dicke aufweist.
  • Gemäß der zweiten Alternative wird die Prepreg-Lage mit einer Lochfolie und anschließend mit einem Vlies abgedeckt. Anschließend wird das Paket einer zum Schmelzen der Imprägnierung der Prepreg-Lage ausreichenden Temperatur unterzogen und somit das Harz aus der Prepreg-Lage herausgezogen. Dadurch entsteht eine poröse ausgehärtete Sichtcarbonlage, die auf einem weiteren Lagenaufbau aus mehreren Gewebeschichten appliziert werden kann. Nachteile dieses Verfahrens sind jedoch, dass die Fertigung durch die aufwendige Herstellung und die Verwendung des Vlies und der Lochfolie teuer ist. Zudem muss zur Herstellung der Preform sowohl das Vlies, als auch das aus der Prepreg-Lage entfernte Harz entsorgt werden, was als nachteilig im Hinblick auf die Nachhaltigkeit des Verfahrens bewertet werden muss.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung einer Preform beschreibt das Patentdokument DE 102012007839 A1 . Es beschreibt ein mehrschichtiges Verbundbauteil für ein Sicht-Gewebe und ein Verfahren zur Herstellung dessen, wobei das Sicht-Gewebe mit einer vorimprägnierten Faserlage und einer Glasscheibe in eine vordefinierte Position fixiert wird. Die Glasscheibe bildet dabei die Abgrenzung des Sicht-Gewebes mit der Umgebung.
  • Vor dem beschriebenen Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils bereitzustellen, welches die oben beschriebenen Nachteile des Stands der Technik behebt und trotzdem ein qualitativ hochwertiges Ergebnis erlangt. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des vorliegenden Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst wenigstens eine trockene Gewebelage bereitgestellt, wobei die Gewebelage insbesondere aus Carbonfasern besteht. Als trockene Gewebelage ist dabei eine Gewebelage ohne vorherige Imprägnierung zu verstehen. Sie weist somit lediglich die miteinander verwebten Fasern auf. Anschließend wird ein Binder auf die Gewebelage appliziert. Als Binder wird dabei ein Mittel bezeichnet, welches sich bei Aktivierung verfestigt und mit den Fasern der Gewebelage verbindet, um so eine Formfestigkeit der Gewebelage zu erzeugen. Anschließend wird die Gewebelage zu einer Preformlage umgeformt, wobei der Binder während der Umformung aktiviert wird und das Gewebe in der umgeformten Form stabilisiert. Die Preformlage wird anschließend auf weitere Gewebelagen appliziert, um die Preformlage zu verstärken. Dabei können Gewebelagen einzeln mit der Preformlage verbunden werden oder aber auch bereits vorverbundene Gewebelagen, sogenannte Gelege, eingesetzt werden. Durch die Verbindung aus Preformlage und den weiteren Gewebelagen entsteht somit eine Preform, welche in ein Formwerkzeug zur Durchführung eines RTM-Verfahrens eingesetzt wird. Anschließend wird das RTM-Verfahren wie oben beschrieben durchgeführt, um ein Faserverbundwerkstoffbauteil zu erhalten.
  • Durch das Vorsehen des Binders und das Aktivieren desselben beim Umformen der bereitgestellten Gewebelage, wird eine geformte Gewebelage hergestellt, welche als Sichtlage bei der weiteren Herstellung eines Sichtcarbonbauteils dienen kann. Durch die Aktivierung des Binders kann ein Verschwimmen des Gewebes während des RTM-Verfahrens wirksam unterbunden werden und gleichzeitig auf die Verwendung weiterer nach dem Prozess zu entsorgender Hilfselemente verzichtet werden. Die Dicke der Preform und damit auch deren Formstabilität kann dabei je nach Menge der applizierten weiteren Gewebelagen auf die Preformlage frei festgelegt und an die Voraussetzungen der Produktion bzw. des jeweils zu fertigenden Bauteils angepasst werden. Durch die Vermeidung von vorimprägnierten Gewebelagen bei der Erstellung der Preform, kann zudem eine poröse Gewebestruktur erzeugt werden, welche sich mit dem im RTM-Verfahren injizierten Harz gut verbinden kann und somit zur Herstellung qualitativ hochwertiger Faserverbundwerkstoffbauteile geeignet ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der auf der Gewebelage zu applizierende Binder pulverförmig. Somit kann sichergestellt werden, dass dieser problemfrei auf der Gewebelage gleichmäßig verteilt werden kann. Zudem kann saubere Arbeitsweise während der Produktion mittels eines pulverförmigen Binders sichergestellt werden. Zudem ist es möglich den pulverförmigen Binder einfach lediglich lokal auf der Gewebelage vorzusehen.
  • Vorzugsweise weist der pulverförmige Binder dabei thermoplastische Bestandteile auf, wie insbesondere Bisphenol-A. Thermoplastische Materialien können bei höheren Temperaturen umgeformt werden und erstarren anschließend wieder. Somit ist eine Umformung einer bereits zuvor umgeformten Gewebelage möglich.
  • Alternativ oder zusätzlich dazu weist der Binder vorzugsweise einen reaktiven duroplastischen Binder auf. Duroplastische Materialien können nach einmaliger Aushärtung nicht weiter verformt werden, wodurch eine besondere Formstabilität der Preformlage gewährleistet werden kann.
  • Vorzugsweise wird der Binder je nach Voraussetzungen des entsprechend zu fertigenden Bauteils in Grammaturen von 7 g/m2 bis 100 g/m2 appliziert. Durch die Variierung der Grammatur und der Art des Binders können die Haftung der Preform und dessen Steifigkeit bzw. Formstabilität beeinflusst werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Aktivierung des Binders durch einen erhöhten Druck und/oder eine erhöhte Temperatur. Als normaler Druck wird der Bezugsluftdruck gemäß Normalbedingungen von 101325 Pa definiert. Ein erhöhter Druck ist somit ein höherer Druck als der Bezugsluftdruck unter Normalbedingungen. Analog dazu wird die Maßbezugstemperatur auf 20°C festgelegt. Eine erhöhte Temperatur liegt somit bei einer Temperatur oberhalb der Maßbezugstemperatur vor. Bei einer derartigen Ausführungsform erfolgt somit folglich das Umformen der Gewebelage zu einer Preformlage unter erhöhtem Druck und/oder einer erhöhten Temperatur.
  • Es sind ebenfalls Ausführungsformen denkbar, bei denen die Aktivierung durch andere äußere Parameter wie beispielsweise der Kontakt mit einem bestimmten Gas oder einer Flüssigkeit erfolgt. Auch bei derartigen Ausführungsformen also unabhängig von der Aktivierung des Binders, erfolgt vorzugsweise das Umformen unter einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird in einem weiteren Verfahrensschritt die als Preform zu formende Gewebelage auf eine gewünschte Kontur zugeschnitten. Dabei ist insbesondere darauf zu achten, dass die Schnittkante des Gewebes nicht ausfranst. Dies würde zu insbesondere bei Sichtcarbonbauteilen zu optisch unerwünschten Rändern führen. Dieser Schritt erfolgt dabei bevorzugt, bevor die Gewebelage zur Preformlage umgeformt wird. Dies vereinfacht den Schritt der Umformung, da keine nicht benötigten und abzuschneidenden Enden der Gewebelage gehandelt werden müssen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zum Applizieren der Preformlage auf die weiteren Gewebelagen ein adhäsives Mittel auf die Preformlage oder wenigstens eine der Gewebelagen aufgetragen. Das adhäsive Mittel erleichtert dabei das Haften der Gewebelagen aneinander. Dazu kann beispielsweise ein Klebstoff oder ähnliches verwendet werden, welcher insbesondere lediglich unter bestimmten Voraussetzungen reagiert.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Umformen der Gewebelage lediglich lokal an vorher definierten Stellen. Dies wird vorzugsweise durch die lediglich lokale Applikation von Binder erzielt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch lediglich eine lokal hervorgerufene Aktivierung des Binders angewendet werden. An Stellen ohne Binder bzw. ohne aktivierten Binder, wird somit durch den Umformungsprozess keine bleibende Formstabilität erzeugt. Auf diese Weise können Preformlagen erzeugt werden, welche an definierten Stellen eine formstabile Umformung aufweisen, wobei das zwischen diesen Stellen vorgesehene Gewebe flexibel bleibt. Wird eine derartige Preformlage anschließend auf weitere Gewebelagen beispielsweise in Form eines Geleges appliziert, so erhält auch das flexible Gewebe je nach Wahl der Gewebelagen bzw. des Geleges eine Formstabilität. Insbesondere an Stellen der Preformlage, an denen das zu erzeugende Endbauteil starke Radien oder Verformungen aufweist, sollte eine Formstabilität der Preform gewährleistet sein. Hingegen können Abschnitte des Bauteils ohne starke Verformungen (beispielsweise Abschnitte von Motorhauben oder Ähnlichem) auch mit weitestgehend flexiblen Gewebeschichten geformt werden, da hier das Risiko des Verschwimmens der Gewebeschichten gering ist.
  • Im Folgenden werden vorteilhafte Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigelegten Figur näher erläutert. Sie zeigt:
    • 1 Flussdiagramm zum Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Das Flussdiagram gemäß 1 veranschaulicht einen schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Sichtcarbonbauteils. Zunächst wird eine trockene, also nicht imprägnierte Gewebelage bereitgestellt, wobei das Gewebe aus Carbonfasern besteht und zunächst flexibel ist. Auf der Gewebelage wird anschließend ein Binder appliziert und die Gewebelage umgeformt.
  • Dazu wird die Gewebelage in ein Formwerkzeug eingelegt, welches die Gewebelage unter Druck in eine dem Endbauteil entsprechende Form presst. Weiterhin wird die Temperatur im Formwerkzeug erhöht, sodass der Binder aktiviert wird. Durch das Aktivieren des Binders verbleibt auch nach der Entnahme der nun aus der Gewebelage geformten Preformlage in der entsprechenden Form. Dabei kann die Formgebung durch das Formwerkzeug oder auch lediglich die Aktivierung des Binders lediglich lokal auf der Gewebelage erfolgen. Somit können beispielsweise nur Bereiche umgeformt werden, welche in der Endform einen gewissen Radius aufweisen, welcher die Ausbildung einer formstabilen Preform notwendig macht. Eine lokale Aktivierung des Binders kann dabei durch eine lokale Temperaturzuführung oder ein lokales Applizieren des Binders erreicht werden. Der Umformvorgang einschließlich der Aktivierung des Binders erzeugt somit aus einer formflexiblen Gewebelage eine formstabile Preformlage. Die Preformlage ist dabei soweit stabilisiert, dass kein Verschwimmen während eines nachgelagerten RTM-Prozesses erfolgt und kann somit bevorzugt als Sichtlage dienen.
  • Aufgrund der Tatsache, dass eine Preformlage in der Regel nicht die für ein Bauteil notwendige Dicke und Stabilität aufweist, wird anschließend die Preformlage auf weitere Gewebelagen appliziert. Je nach gewünschter Stärke können unterschiedlich viele Gewebelagen aufeinander gefügt werden. Die Gewebelagen können dabei bereits zu einem sogenannten Gelege zusammengefügt worden sein oder aber einzeln mit der Preform verbunden werden. Sie dienen zur Stützung der Preformlage, wobei darauf zu achten ist, dass die weiteren auf die Preformlage aufzubringenden Gewebelagen lediglich von einer Seite aufgebracht werden, damit die Preformlage weiterhin die Sichtlage des Endbauteils bildet. Es kann somit von einer Rückbelegung der Preformlage gesprochen werden, da die Preformlage lediglich von der Rückseite durch die Gewebelagen verstärkt wird und die Vorderseite, also die Seite, die als Sichtlage fungieren soll, nicht belegt wird.
  • Durch die Verbindung der Preformlage mit den weiteren Gewebelagen entsteht somit eine fertige poröse Preform, welche als Faserhalbzeug für das RTM-Verfahren dient. Die Preform wird also zur Erstellung des fertigen Bauteils in das Formwerkzeug des RTM-Verfahrens eingelegt und das RTM-Verfahren durchgeführt. Durch die Porosität der Preform, kann sich diese gut mit dem während des RTM-Verfahrens injizierten Harz verbinden, wobei durch die Formstabilität der Preformlage ein Verschwimmen unterbunden werden kann. Mögliche Nachbehandlung erfolgen je nach Bedarf so wie es bereits aus dem Stand der Technik für RTM-Verfahren bekannt ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit eine Möglichkeit zur Herstellung eines qualitativ hochwertigen Sichtcarbonbauteils, wobei es gelingt, die im Stand der Technik identifizierten Nachteile zu beseitigen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010041243 A1 [0007]
    • DE 102012007839 A1 [0010]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils, aufweisend die folgenden Schritte, Bereitstellen wenigstens einer trockenen Gewebelage, Applizieren von Binder auf der Gewebelage, Umformen der Gewebelage zu einer Preformlage, wobei der Binder aktiviert wird und das Gewebe stabilisiert, Applizieren der Preformlage auf weiteren Gewebelagen, Einlegen der Preform in ein Formwerkzeug zur Durchführung eines RTM-Verfahrens, Durchführen des RTM-Verfahrens.
  2. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der auf der Gewebelage zu applizierende Binder pulverförmig ist.
  3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Binder thermoplastische Bestandteile aufweist und vorzugsweise Bisphenol-A aufweist.
  4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Binder duroplastische Bestandteile aufweist.
  5. Verfahren gemäße einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Binder in Grammaturen von 7 g/m2 bis 100 g/m2 appliziert wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umformen der Gewebelage zu einer Preformlage unter erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur erfolgt.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt die Gewebelage auf eine gewünschte Kontur zugeschnitten wird.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden, wobei zum Applizieren der Preformlage auf weiteren Gewebelagen ein adhäsives Mittel auf die Preformlage oder wenigstens eine der Gewebelagen aufgetragen wird.
  9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umformen der Gewebelage lediglich lokal erfolgt.
  10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gewebelage zumindest Carbonfasern umfasst.
DE102022115944.2A 2022-06-27 2022-06-27 Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils Pending DE102022115944A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022115944.2A DE102022115944A1 (de) 2022-06-27 2022-06-27 Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils
US18/139,403 US20230415389A1 (en) 2022-06-27 2023-04-26 Method for producing a fibrous composite material component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022115944.2A DE102022115944A1 (de) 2022-06-27 2022-06-27 Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022115944A1 true DE102022115944A1 (de) 2023-12-28

Family

ID=89075519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022115944.2A Pending DE102022115944A1 (de) 2022-06-27 2022-06-27 Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230415389A1 (de)
DE (1) DE102022115944A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202007010252U1 (de) 2007-07-24 2007-10-04 Eisele, Michael, Dipl.-Ing. Verarbeitungshilfsmittel für das Harzinjektionsverfahren
DE102013004962A1 (de) 2012-09-21 2014-03-27 Audi Ag Verfahren und Vorformling zur Herstellung eines aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildeten Bauteils

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202007010252U1 (de) 2007-07-24 2007-10-04 Eisele, Michael, Dipl.-Ing. Verarbeitungshilfsmittel für das Harzinjektionsverfahren
DE102013004962A1 (de) 2012-09-21 2014-03-27 Audi Ag Verfahren und Vorformling zur Herstellung eines aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildeten Bauteils

Also Published As

Publication number Publication date
US20230415389A1 (en) 2023-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19956394B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Profiles aus einem Hybridwerkstoff
DE19608127B9 (de) Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils
EP3374167B1 (de) Verfahren zur herstellung eines faserverbund-fahrzeugbauteils
EP2497624B1 (de) Faserhalbzeug mit einem Kernbereich und Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
EP3071395A1 (de) Faserkunststoffverbundbauteil und verfahren zum herstellen eines faserkunststoffverbundbauteils, insbesondere eines karosseriebauteils für ein kraftfahrzeug
DE102010050969A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines FVK-Formteiles
DE102006023865B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils
DE102012202048A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Radfelge aus Faserverbundwerkstoff und Radfelge für ein Kraftfahrzeug
DE102009004394A1 (de) Vakuumunterstütztes Prepreg-Infusions-Hybridverfahren mit Schnellaushärtung
DE102013021195A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs für ein Faserverbundbauteil
DE10059801A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Faserverbundstruktur
DE102018115241B4 (de) Fahrzeug-PU-Composite-Bauteil mit einem eine Wabenstruktur aufweisenden Schichtaufbau und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102013203611A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit speziellen Compositeoberflächen
DE102007054087A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils und Vorrichtung hierfür
DE102022115944A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils
DE102016206517A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Kunststoffbauteils
DE10258630A1 (de) Verfahren zu Herstellung langfaserverstärkter, thermoplastischer Bauteile
DE102016224367B4 (de) Kern zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, Verwendung eines als Hohlform ausgebildeten Kerns und Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils
DE102014106621A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils sowie Kraftfahrzeugbauteil
EP2988920A1 (de) Verfahren und presswerkzeug zur herstellung von hybridbauteilen, sowie hiermit hergestelltes hybridbauteil
DE102014218226A1 (de) Bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff, Fahrzeug mit einem derartigen Bauteil sowie Verfahren zur Herstellung des Bauteils
EP2842727B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines faserverstärktes Verbundbauteils
EP3224031B1 (de) Verfahren zur herstellung einer strukturbauteilgruppe sowie strukturbauteilgruppe
DE102016102258A1 (de) Bauteil, insbesondere für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug und Verfahren zu dessen Aufbau
DE102010043703A1 (de) Teller- oder Wellfeder

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication