DE102022116284A1 - Method for producing a fiber composite component in fiber optic optics and fiber composite component in fiber optic optics and motor vehicle with the same - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (1) in Fasersichtoptik mit einer in ein Matrixsystem (30) eingebundenen Faserverstärkung (10'), wozu ein die Faserverstärkung bildendes mehrlagiges Faserhalbzeug (10) gemeinsam mit dem Matrixsystem (30) in einem Presswerkzeug (100) verarbeitet und unter Aushärtung des Matrixsystems (30) zum Faserverbundbauteil (1) gepresst wird. Erfindungsgemäß weist das Faserhalbzeug (10) zumindest eine Lage von Naturfasern (12) auf, die eine Sichtlage im Faserverbundbauteil bildet und mit einem Motiv (20) versehen ist. Weiterhin wird ein Faserverbundbauteil angegeben sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Faserverbundbauteil.The invention relates to a method for producing a fiber composite component (1) in fiber optic optics with a fiber reinforcement (10') integrated into a matrix system (30), for which purpose a multi-layer semi-finished fiber product (10) forming the fiber reinforcement is placed together with the matrix system (30) in a pressing tool (100 ) is processed and pressed into the fiber composite component (1) while the matrix system (30) hardens. According to the invention, the semi-finished fiber product (10) has at least one layer of natural fibers (12), which forms a visible layer in the fiber composite component and is provided with a motif (20). Furthermore, a fiber composite component is specified as well as a motor vehicle with a fiber composite component.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils in Fasersichtoptik sowie ein Faserverbundbauteil in Fasersichtoptik und ein Kraftfahrzeug mit demselben.The invention relates to a method for producing a fiber composite component in fiber optic optics as well as a fiber composite component in fiber optic optics and a motor vehicle with the same.
Zur Verbesserung der Umweltbilanz von Kraftfahrzeugen gibt es auch Bestrebungen Faserverbundbauteile hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit zu verbessern. Faserverbundbauteile weisen üblicherweise ein Matrixsystem basierend auf einem Kunststoff auf, in das zu Erzielung der notwendigen Festigkeit und mechanischen Kennwerte eine Faserverstärkung eingebettet ist. Die Faserverstärkung kann aus einer oder mehreren Lagen von Verstärkungsfasern gebildet werden, die z.B. als Gewebe, Gelege, Geflecht oder in anderer Form vorliegen.In order to improve the environmental balance of motor vehicles, there are also efforts to improve the sustainability of fiber composite components. Fiber composite components usually have a matrix system based on a plastic in which a fiber reinforcement is embedded to achieve the necessary strength and mechanical characteristics. The fiber reinforcement can be formed from one or more layers of reinforcing fibers, which are present, for example, as a woven fabric, scrim, braid or in another form.
Bei Faserverbundbauteil in Fasersichtoptik ist die Faserverstärkung im fertigen Bauteil noch als solche zu erkennen. Hierzu wird üblicherweise ein Matrixsystem verwendet, das transparent oder transluzent aushärtet und durch das die oberste Faserschicht sichtbar bleibt. Zu Erzielung der Fasersicht Optik wird bislang vorzugsweise ein Carbon-Geflecht oder Carbon-Gewebe verwendet.In the case of fiber composite components with fiber optic optics, the fiber reinforcement can still be recognized as such in the finished component. For this purpose, a matrix system is usually used that hardens transparently or translucently and through which the top layer of fibers remains visible. To achieve the fiber optic optics, a carbon braid or carbon fabric has so far been preferably used.
Zur Steigerung der Nachhaltigkeit von Faserverbundbauteilen wird der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen untersucht. Die Verwendung von Naturfasern minimiert den Materialeinsatz und das Gewicht um bis zu 50 % gegenüber herkömmlichen Materialien wie Kunststoff. Zudem haben Naturmaterialien eine gute CO2-Bilanz, da sie Kohlendioxyd während ihrer Wachstumsphase aufnehmen und Sauerstoff abgeben. Jedoch haben viele Naturmaterialien keine optisch hochwertige Anmutung, weshalb sie bislang sehr zurückhaltend eingesetzt werden und lediglich in Sicht- und Verkleidungsbauteilen im Interieur eines Kraftfahrzeugs Verwendung finden.To increase the sustainability of fiber composite components, the use of renewable raw materials is being investigated. The use of natural fibers minimizes material use and weight by up to 50% compared to conventional materials such as plastic. Natural materials also have a good CO2 balance because they absorb carbon dioxide during their growth phase and release oxygen. However, many natural materials do not have a visually high-quality appearance, which is why they have so far been used very cautiously and are only used in visible and cladding components in the interior of a motor vehicle.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Möglichkeit anzugeben, wie ein Faserverbundbauteil in Fasersichtoptik nachhaltiger produziert werden kann und dennoch eine hochwertige, den Anforderungen im Premiumsegment entsprechende Optik aufweist.Against this background, the object of the present invention is to provide a way in which a fiber composite component in fiber optic optics can be produced more sustainably and still have a high-quality optic that meets the requirements of the premium segment.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1, ein Faserverbundbauteil nach Patentanspruch 13 und ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 15. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.The task is solved by a method according to
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils in Fasersichtoptik angegeben. Das Faserverbundbauteil weist eine in ein Matrixsystem eingebundene Faserverstärkung auf, wozu ein die Faserverstärkung bildendes mehrlagiges Faserhalbzeug gemeinsam mit dem Matrixsystem in einem Presswerkzeug verarbeitet und unter Aushärtung des Matrixsystems zum Faserverbundbauteil gepresst wird. Erfindungsgemäß weist das Faserhalbzeug zumindest eine Lage von Naturfasern auf, die eine Sichtlage im Faserverbundbauteil bildet und mit einem Motiv versehen ist.A method for producing a fiber composite component in fiber optic optics is specified. The fiber composite component has a fiber reinforcement integrated into a matrix system, for which purpose a multi-layer semi-finished fiber product forming the fiber reinforcement is processed together with the matrix system in a pressing tool and pressed into the fiber composite component while the matrix system hardens. According to the invention, the semi-finished fiber product has at least one layer of natural fibers, which forms a visible layer in the fiber composite component and is provided with a motif.
Das Faserhalbzeug beinhaltet mehrere Faserlagen, die übereinander zu einem sogenannten Stack gestapelt sind. Die einzelnen Lagen des Faserhalbzeug erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge und Breite des Faserverbundbauteils. Vorzugsweise besteht das Faserhalbzeug aus mehreren Lagen von Naturfasern. Das Faserhalbzeug kann jedoch auch Lagen von Nicht-Naturfasern, wie beispielsweise Carbon-, Glas-, oder Aramidfasern aufweisen. Die einzelnen Lagen können beispielsweise als Gewebe, Geflecht oder Gelege vorliegen, in denen die (Natur-)Fasern uni- bzw. bidirektional ausgerichtet sind. Das Faserhalbzeug kann z.B. als flächiges, ggf. vorgeformtes, Halbzeug vorliegen oder beispielsweise um einen Stützkern angeordnet sein.The semi-finished fiber product contains several fiber layers that are stacked on top of each other to form a so-called stack. The individual layers of the semi-finished fiber product preferably extend over the entire length and width of the fiber composite component. The semi-finished fiber product preferably consists of several layers of natural fibers. However, the semi-finished fiber product can also have layers of non-natural fibers, such as carbon, glass or aramid fibers. The individual layers can be present, for example, as a woven fabric, braid or scrim, in which the (natural) fibers are aligned unidirectionally or bidirectionally. The semi-finished fiber product can be present, for example, as a flat, possibly preformed, semi-finished product or, for example, can be arranged around a support core.
Bei den Naturfasern kann es sich um Fasern pflanzlichen oder tierischen Ursprungs handeln. Es ist bevorzugt, wenn die Lage von Naturfasern Fasern aus Baumwolle, Basalt, Flachs, Jute, Hanf, Kenaf, Sisal, Abaca, Kokosnuss, Holz und/oder Viskose aufweist. Den Naturfasern kann ein geringer Anteil an Kunstfasern beigefügt sein, beispielsweise weniger als 10 Gew.-Prozent. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Lage von Naturfasern ausschließlich Faser natürlichen Ursprung enthält. Zur Erzielung einer hochwertigen Optik wird vorzugsweise die Lage von Naturfasern, welche die Sichtlage im Faserverbundbauteil bildet, als Gewebe bereitgestellt.The natural fibers can be fibers of plant or animal origin. It is preferred if the layer of natural fibers comprises fibers made of cotton, basalt, flax, jute, hemp, kenaf, sisal, abaca, coconut, wood and/or viscose. A small proportion of synthetic fibers can be added to the natural fibers, for example less than 10 percent by weight. It is particularly preferred if the layer of natural fibers contains only fibers of natural origin. To achieve a high-quality appearance, the layer of natural fibers, which forms the visible layer in the fiber composite component, is preferably provided as a fabric.
Das fertige Faserverbundbauteil weist eine Sichtseite auf, mit der es im verbauten Zustand für den Betrachter bzw. Fahrzeuginsassen sichtbar ist. Die Sichtlage des Faserhalbzeugs ist beim Betrachten der Sichtseite sichtbar, wodurch die Fasersichtoptik gebildet wird. Diese Sichtlage ist erfindungsgemäß mit Naturfasern gebildet und mit einem Motiv versehen. Das Motiv kann z.B. ein Muster, eine Schrift oder ein Markenzeichen sein. Das Motiv kann sich über die gesamte Sichtlage oder nur einen Teil der Sichtlage erstrecken.The finished fiber composite component has a visible side with which it is visible to the viewer or vehicle occupant when installed. The visible position of the semi-finished fiber product is visible when looking at the visible side, which creates the fiber visible optics. According to the invention, this visible layer is formed with natural fibers and provided with a motif. The motif can be, for example, a pattern, a font or a trademark. The motif can extend over the entire visible layer or only part of the visible layer.
Naturfasermatten weisen von Natur aus eine beige bis hellbraune Farbe auf. Eingebunden in ein Harzsystem verdunkelt sich diese Farbe zu einem hellbis mittelbraun. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann dieses Erscheinungsbild farblich und/oder durch geometrische Muster aufgewertet werden. Somit wird es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Faserverbundbauteile unter Verwendung von Naturmaterialien herzustellen und dennoch ein hochwertiges optisches Erscheinungsbild zu erzeugen. Die Naturfasermatten können beispielsweise als Gewebe, Gelege, Geflecht oder Vlies vorliegen.Natural fiber mats naturally have a beige to light brown color. Integrated into a resin system, this color darkens to a light to medium brown. With the method according to the invention, this appearance can be changed in color and/or which can be enhanced by geometric patterns. The method according to the invention therefore makes it possible to produce fiber composite components using natural materials and still produce a high-quality visual appearance. The natural fiber mats can be present, for example, as a woven fabric, scrim, braid or fleece.
Das Motiv kann ein- oder mehrfarbig gestaltet sein. Das Motiv kann in Weiß, Schwarz und/oder Grautönen gestaltet sein.The motif can be designed in one or more colors. The motif can be designed in white, black and/or shades of gray.
Zur Erzielung eines farbigen, insbesondere mehrfarbigen Motivs wird in einer Ausgestaltung die Lage von Naturfasern, welche die Sichtlage des Faserhalbzeugs bildet, bedruckt. Besonders bevorzugt wird diese Lage im Latexdruck bedruckt. Hierbei wird eine Latex-Tinte verwendet und aufgetragen. Dabei enthält die Latex-Tinte nahezu keine flüchtigen Verbindungen wie z.B. Lösemittel, wodurch die Umweltbelastung reduziert wird. Durch den Wärmeeintrag im Rahmen des Verfahrens wird eine stabile und UV-beständige Verbindung mit der Naturfaserlage erzielt. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Latex-Tinte in die Naturfasern einzieht und nicht als Sperrfilm auf diesen aufliegt. Die Struktur der Faserlage sowie die Faserstruktur selbst bleibt erhalten und somit für die nachfolgende Infiltration mit Matrixmaterial zugänglich. Hierbei wurde überraschenderweise gefunden, dass eine im Latexdruck bedruckte Lage von Naturfasern gerade nach der Infiltration mit Matrixmaterial eine ansprechende und hochwertige Optik aufweist, die mit anderen Druckverfahren nicht in diesem Maße erzielbar ist. Dies ist auch insofern erstaunlich, als das Latex-Druckverfahren im Rahmen der Herstellung von Faserverbundbauteil üblicherweise keine Anwendung findet.In order to achieve a colored, in particular multi-colored, motif, in one embodiment the layer of natural fibers, which forms the visible layer of the semi-finished fiber product, is printed. This layer is particularly preferably printed using latex printing. A latex ink is used and applied. The latex ink contains almost no volatile compounds such as solvents, which reduces environmental impact. The heat input during the process creates a stable and UV-resistant connection with the natural fiber layer. Another advantage is that the latex ink absorbs into the natural fibers and does not form a barrier film on them. The structure of the fiber layer as well as the fiber structure itself remains intact and is therefore accessible for subsequent infiltration with matrix material. It was surprisingly found that a layer of natural fibers printed using latex printing has an attractive and high-quality appearance, especially after infiltration with matrix material, which cannot be achieved to this extent with other printing processes. This is also surprising in that the latex printing process is not usually used in the production of fiber composite components.
In einer alternativen Ausgestaltung wird die Lage von Naturfasern zur Erzeugung des Motivs mit Laserstrahlung bestrahlt. Durch die Laserstrahlung wird das bestrahlte Material lokal verändert. Es ist beispielsweise möglich, das Material oberflächlich zu verkohlen, wodurch eine dunkelbraune bzw. schwarze Markierung erzeugt wird. Ebenso ist es möglich die Naturfasern teilweise zu verdampfen, wodurch Vertiefungen oder Aussparungen in der obersten Lage erzeugter sind, die als dreidimensionale Struktur vom Betrachter wahrgenommen werden. Durch die Verwendung eines Lasers zur Erzeugung des Motivs wird eine Möglichkeit zur hohen Individualisierbarkeit des Faserverbundbauteils geschaffen, ohne in die aufwendigen Serienprozesse der Textil- und Bauteilherstellung einzugreifen. Hierdurch qualifiziert sich das Verfahren insbesondere für kleine und mittlere Serien. Das Verfahren kann insbesondere genutzt werden, um Sonderausstattungen umzusetzen, die Karosseriebauteile betreffen.In an alternative embodiment, the layer of natural fibers is irradiated with laser radiation to create the motif. The laser radiation changes the irradiated material locally. For example, it is possible to char the material on the surface, creating a dark brown or black marking. It is also possible to partially evaporate the natural fibers, which creates depressions or recesses in the top layer, which are perceived by the viewer as a three-dimensional structure. The use of a laser to create the motif creates the possibility of a high degree of customization of the fiber composite component without intervening in the complex series processes of textile and component production. This makes the process particularly suitable for small and medium-sized series. The method can be used in particular to implement special equipment that affects body components.
Besonders vielfältige optische Effekte lassen sich in einer Ausgestaltung erzielen, bei der das Bedrucken der Lage von Naturfasern mit einer Bestrahlung mit Laserstrahlung kombiniert wird. Beispielsweise wird die Lage von Naturfasern zunächst teilweise oder vollständig durch das Bedrucken farbig gestaltet. Durch das anschließende Überstreichen mit Laserstrahlung kann die Farbe teilweise wieder entfernt werden, sodass die ursprüngliche Farbe der Naturfasern sichtbar wird. Oder die Farbe und/oder die Oberfläche der Naturfasern kann verkohlt werden, wodurch eine dunkle Markierung erzeugt wird.Particularly diverse optical effects can be achieved in a design in which printing on the layer of natural fibers is combined with irradiation with laser radiation. For example, the layer of natural fibers is initially partially or completely colored by printing. By subsequently painting over it with laser radiation, the color can be partially removed so that the original color of the natural fibers becomes visible. Or the color and/or surface of the natural fibers may be charred, creating a dark mark.
Die Lage von Naturfasern, welche die Sichtlage des Faserhalbzeug bildet, wird im unverharzten Zustand durch Aufbringen des Motivs veredelt. Das Motiv kann auf die Lage von Naturfasern aufgebracht werden, bevor oder nachdem die einzelnen Faserlagen zur Erzeugung des Faserhalbzeugs aufeinandergestapelt werden. Im Faserhalbzeug liegen die aufeinandergestapelten Lagen vorzugsweise in zueinander fixierter Form vor.The layer of natural fibers, which forms the visible layer of the semi-finished fiber product, is refined in its non-resinized state by applying the motif. The motif can be applied to the layer of natural fibers before or after the individual fiber layers are stacked on top of each other to produce the semi-finished fiber product. In the semi-finished fiber product, the layers stacked on top of each other are preferably in a fixed form to one another.
Indem das Motiv nicht auf einem separaten Einleger, sondern unmittelbar auf einer Lage des Faserhalbzeugs aufgebracht ist, wird die Positioniergenauigkeit des Motivs vereinfacht und verbessert. Dies ermöglicht die Verwendung in automatisierten Prozessen, was die Kosten reduziert und die Einsatzmöglichkeiten ausweitet.Because the motif is not applied to a separate insert, but directly to a layer of the semi-finished fiber product, the positioning accuracy of the motif is simplified and improved. This enables use in automated processes, reducing costs and expanding application possibilities.
Das voranstehend beschriebene Verfahren hat den weiteren Vorteil, dass auch nicht zusammenhängende Muster im Faserverbundbauteil mit geringen Kosten und hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit hergestellt werden können. Daher ist es in einer Ausgestaltung bevorzugt, wenn das Muster mehrere freistehende Elemente aufweist. Ein solches Muster kann zum Beispiel linien- oder matrixförmig angeordnete Einzelelemente aufweisen, die voneinander beabstandet sind und gemeinsam eine Musterwirkung erzeugen. Jedes Einzelelement an sich kann bereits durch ein Muster gebildet sein.The method described above has the further advantage that even non-connected patterns in the fiber composite component can be produced at low cost and with high accuracy and reproducibility. Therefore, in one embodiment it is preferred if the pattern has several free-standing elements. Such a pattern can, for example, have individual elements arranged in a line or matrix shape, which are spaced apart from one another and together create a pattern effect. Each individual element itself can already be formed by a pattern.
Zur Herstellung des Faserverbundbauteils wird das Faserhalbzeug in die Kavität eines Presswerkzeugs eingelegt. Dort wird das Faserhalbzeug gemeinsam mit einem Matrixsystem in die Form des herzustellenden Bauteils gepresst und das Matrixsystem wird ausgehärtet.To produce the fiber composite component, the semi-finished fiber product is inserted into the cavity of a pressing tool. There the semi-finished fiber product is pressed together with a matrix system into the shape of the component to be manufactured and the matrix system is hardened.
Das Faserhalbzeug kann beispielsweise als Prepreg bereitgestellt werden. Im Prepreg ist der Stapel aus Faserlagen bereits mit dem Matrixsystem vorimprägniert und wird anschließend unter Druck und Temperatur - vorzugsweise im Autoklaven - ausgehärtet.The semi-finished fiber product can be provided as a prepreg, for example. In the prepreg, the stack of fiber layers is already pre-impregnated with the matrix system and is then cured under pressure and temperature - preferably in an autoclave.
Das Verfahren kann beispielsweise ein Injektionsverfahren sein, wie z.B. das Resin Transfer Molding (RTM)-Verfahren. Beim RTM-Verfahren wird das Faserhalbzeug in die Werkzeugkavität eingelegt, welche im Wesentlichen die Form des herzustellenden Faserverbundbauteils aufweist, das Presswerkzeug wird geschlossen und das ungehärtete Matrixsystem wird unter Druck in die Kavität injiziert. Das Matrixsystem infiltriert das Faserhalbzeug und härtet aus.The method can be, for example, an injection method, such as the Resin Transfer Molding (RTM) method. In the RTM process, the semi-finished fiber product is placed in the tool cavity, which essentially has the shape of the fiber composite component to be produced, the pressing tool is closed and the unhardened matrix system is injected into the cavity under pressure. The matrix system infiltrates the semi-finished fiber product and hardens.
In einer alternativen Ausgestaltung wird das Faserverbundbauteil durch Nasspressen hergestellt. Hierzu wird das Faserhalbzeug bereits vor dem Schließen des Presswerkzeugs mit dem Matrixsystem versehen. Während des Schließvorgangs verteilt sich das vorab zugegebene Matrixsystem über die Werkzeugkavität und benetzt die Fasern des Faserhalbzeugs.In an alternative embodiment, the fiber composite component is produced by wet pressing. For this purpose, the semi-finished fiber product is provided with the matrix system before the pressing tool is closed. During the closing process, the pre-added matrix system is distributed over the tool cavity and wets the fibers of the semi-finished fiber product.
Wird das Faserverbundbauteil in einer Ausgestaltung aus Prepregs hergestellt, so erfolgt dies vorzugsweise in einem Prozess, bei dem ein Autoklav als Presswerkzeug verwendet wird.If the fiber composite component is made from prepregs in one embodiment, this is preferably done in a process in which an autoclave is used as a pressing tool.
Das verwendete Matrixsystem ist vorzugsweise ein reaktives Harzsystem, das neben dem Harz und einem Härter noch weitere Inhaltsstoffe beinhalten kann. Vorzugsweise beinhaltet das Matrixsystem weiterhin ein internes Trennmittel. Das Matrixsystem kann ein transparent aushärtendes Harzsystem. Das Matrixsystem ist zumindest so transluzent, dass die Sichtlage mitsamt der Faserstruktur im fertigen Faserverbundbauteil durch das Matrixmaterial hindurch sichtbar bleibt. Je nach gewünschtem Erscheinungsbild des Bauteils ist auch die Zugabe von Farbstoffen in das Matrixsystem denkbar.The matrix system used is preferably a reactive resin system, which can contain other ingredients in addition to the resin and a hardener. The matrix system preferably further contains an internal release agent. The matrix system can be a transparent curing resin system. The matrix system is at least so translucent that the visible layer together with the fiber structure in the finished fiber composite component remains visible through the matrix material. Depending on the desired appearance of the component, the addition of dyes to the matrix system is also conceivable.
Zur weiteren Steigerung der Nachhaltigkeit des Faserverbundbauteils ist es in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Matrixsystem auf einem nichterdölbasierten Kunststoff beruht. Insbesondere kann das Matrixsystem auf einem Bio-Harz beruhen, das beispielsweise aus pflanzlichen Ölen hergestellt werden kann. Ein derartiges Matrixsystem wird vorzugsweise mit einem Faserhalbzeug verarbeitet, das ausschließlich aus Naturfasern besteht. Insbesondere in dieser Kombination wird es möglich, Faserverbundbauteile herzustellen, die nur einen sehr geringen Beitrag zur CO2-Bilanz des Fahrzeugs beitragen.To further increase the sustainability of the fiber composite component, one embodiment provides that the matrix system is based on a non-petroleum-based plastic. In particular, the matrix system can be based on a bio-resin, which can be produced, for example, from vegetable oils. Such a matrix system is preferably processed with a semi-finished fiber product that consists exclusively of natural fibers. This combination in particular makes it possible to produce fiber composite components that make only a very small contribution to the vehicle's CO2 footprint.
In einer Ausgestaltung wird das Faserverbundbauteil weiterhin mit einer Decklackschicht versehen. Die Decklackschicht kann beispielsweise eine transparente Lackschicht sein oder durch eine farbige Lasur gebildet sein. Die Decklackschicht kann beispielsweise nach Entnahme des Faserverbundbauteils aus dem Presswerkzeug auflackiert werden. Vorzugsweise ist die Decklackschicht durch einen Mattlack gebildet. Die matte Oberfläche erhöht im Zusammenspiel mit der durch die Naturfasern und das Motiv erzielten Optik noch die hochwertige Anmutung des Faserverbundbauteils.In one embodiment, the fiber composite component is further provided with a top coat layer. The top coat layer can, for example, be a transparent lacquer layer or be formed by a colored glaze. The top coat layer can, for example, be painted on after the fiber composite component has been removed from the pressing tool. The top coat layer is preferably formed by a matt coat. The matt surface, in combination with the look achieved by the natural fibers and the motif, increases the high-quality appearance of the fiber composite component.
Alternativ kann das Faserverbundbauteil auch ohne zusätzliche Deckschicht und damit deckschichtfrei ausgebildet werden, wodurch die Nachhaltigkeit des Bauteils noch gesteigert werden kann.Alternatively, the fiber composite component can also be designed without an additional cover layer and thus without a cover layer, which can further increase the sustainability of the component.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von Bauteilen in Serienprozessen bis hin zur Großserie und damit für die Fahrzeugindustrie. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird mit dem Verfahren ein Fahrzeugbauteil hergestellt. Aufgrund der erzielbaren hochwertigen optischen Anmutung wird in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ein Exterieurbauteil hergestellt. Das Faserverbundbauteil kann insbesondere ein Karosseriebauteil sein, wie z.B. ein Fahrzeugdach oder eine Fahrzeugsäule, oder ein Karosserieanbauteil, wie z.B. eine Fahrzeugklappe oder -tür.The method according to the invention is particularly suitable for the production of components in series processes up to large series and thus for the vehicle industry. In a preferred embodiment, a vehicle component is produced using the method. Due to the high-quality visual appearance that can be achieved, an exterior component is produced in a particularly preferred embodiment. The fiber composite component can in particular be a body component, such as a vehicle roof or a vehicle pillar, or an attached body part, such as a vehicle lid or door.
In einem weiteren Aspekt wird ein Faserverbundbauteil in Fasersichtoptik angegeben mit einer mehrlagigen Faserverstärkung, die in ein Matrixsystem eingebettet ist. Die Faserverstärkung ist durch ein mehrlagiges Faserhalbzeug gebildet, das eine Lage von Naturfasern aufweist, die eine Sichtlage im Faserverbundbauteil bildet und mit einem Motiv versehen ist. Das Faserverbundbauteil kann vorzugsweise mit dem voranstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden und erzielt als solches dieselben technischen Wirkungen und Vorteile.In a further aspect, a fiber composite component is specified in fiber optic optics with a multi-layer fiber reinforcement that is embedded in a matrix system. The fiber reinforcement is formed by a multi-layer semi-finished fiber product that has a layer of natural fibers that forms a visible layer in the fiber composite component and is provided with a motif. The fiber composite component can preferably be produced using the method described above and as such achieves the same technical effects and advantages.
Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug angegeben mit einem wie voranstehend beschriebenen Faserverbundbauteil, wobei dieselben technischen Wirkungen und Vorteile erzielt werden wie zum Faserverbundbauteil beschrieben.Furthermore, a motor vehicle is specified with a fiber composite component as described above, with the same technical effects and advantages being achieved as described for the fiber composite component.
Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, gelten auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Faserverbundbauteil und Kraftfahrzeug sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.Features and details that are described in connection with the method also apply in connection with the fiber composite component and motor vehicle according to the invention and vice versa, so that reference is or can always be made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention.
Die Erfindung bietet einen neuen Ansatz zur Individualisierung von nachhaltigen Textilhalbzeugen für Faserverbundbauteile. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Herstellung von Faserverbundbauteilen mit außergewöhnlicher optischer Wirkung möglich. Besonders gut umsetzbar sind Logos und Schriftzüge bei großflächigen Motiven.The invention offers a new approach to individualizing sustainable textile semi-finished products for fiber composite components. The method according to the invention makes it possible to produce fiber composite components with an exceptional optical effect. Logos and lettering are particularly easy to implement with large motifs.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can be essential to the invention individually or in any combination. If the term “can” is used in this application, it refers to both the technical possibility and the actual technical implementation.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrensablaufs, -
2A eine Schnittansicht desFahrzeugbauteils aus 1 , -
2B eine Draufsicht aufdas Fahrzeugbauteil aus 1 , -
3 ein weiteres beispielhaftes Fahrzeugbauteil in einer Draufsicht, -
4 ein weiteres beispielhaftes Fahrzeugbauteil in einer Schnittansicht und -
5 ein beispielhaftes Kraftfahrzeug mitdem Fahrzeugbauteil aus 1 .
-
1 a schematic representation of an exemplary process sequence, -
2A a sectional view of thevehicle component 1 , -
2 B a top view of thevehicle component 1 , -
3 another exemplary vehicle component in a top view, -
4 another exemplary vehicle component in a sectional view and -
5 an exemplary motor vehicle with thevehicle component 1 .
Bei dem Verfahren wird zunächst ein Faserhalbzeug 10 bereitgestellt, das aus einem Stapel von mehreren Faserlagen gebildet ist und dessen Sichtlage als Sichtlage 12 im fertigen Faserverbundbauteil sichtbar sein wird. Die Sichtlage 12 ist aus Naturfasern gebildet und mit einem Motiv 20 versehen. Das Motiv 20 kann auf die Sichtlage aufgedruckt oder mittels Laserstrahlung dauerhaft in die Sichtlage eingearbeitet sein. Die Sichtlage kann vor oder nach dem Ausbilden des Stapels mit dem Motiv 20 versehen werden. Die restlichen Lagen des Faserhalbzeug können vorzugsweise ebenfalls aus Naturfasern gebildet sein oder aber Nicht-Naturfasern aufweisen und aus diesen bestehen. Das Motiv 20 kann sich über die gesamte Sichtlage oder nur ein Teil davon erstrecken. In
Das mit dem Motiv 20 versehene Faserhalbzeug 10 wird mit einem Matrixsystem 30 in einem temperierten Presswerkzeug 100 weiterverarbeitet. Das Presswerkzeug 100 beinhaltet eine Kavität, welche die Außenkontur des herzustellenden Faserverbundbauteils abbildet. Die Kavität wird durch die Innenwandung 112, 122 der Werkzeugteile 110 und 120 begrenzt.The
Bevorzugt wird das Verfahren als RTM-Verfahren durchgeführt. Hierzu wird zunächst das Faserhalbzeug 10 in die Kavität des Werkzeugs 100 eingelegt.The process is preferably carried out as an RTM process. For this purpose, the
Das Werkzeug 100 wird geschlossen und es wird ein aushärtbares Matrixsystem 30, z.B. ein mit Härter versetztes Epoxidharz, mittels eines nicht dargestellten Einfüllsystems unter Druck in das geschlossene Werkzeug 100 injiziert. Dort durchtränkt das Matrixsystem 30 das Faserhalbzeug 10. Nach dem Aushärten kann das Faserverbundbauteil 1 entnommen werden.The tool 100 is closed and a
Das Faserverbundbauteil 1 kann auch im Nasspressverfahren hergestellt werden oder als Prepreg bereitgestellt und im Autoklaven zum Faserverbundbauteil weiterverarbeitet werden.The
Das Motiv 20 auf dem Faserhalbzeug 10 soll im fertigen Faserverbundbauteil 1 sichtbar sein. Deshalb wird es im Presswerkzeug 100 so platziert, dass die Sichtlage 12 mit dem Motiv 20 auf der späteren Sichtseite des Faserverbundbauteils angeordnet ist. Das Faserhalbzeug 10 liegt im fertigen Faserverbundbauteil 1 dann als Faserverstärkung 10' vor.The
Die Größe und Form des Motivs kann variieren um unterschiedliche Wirkungen oder Effekte zu erzeugen. Beispielsweise kann das Motiv als Streifen über die gesamte Bauteilbreite oder -länge reichen oder es kann ein Motiv verwendet werden, welches sich über die gesamte Bauteilfläche erstreckt.The size and shape of the motif can vary to create different effects or effects. For example, the motif can extend as a strip over the entire component width or length, or a motif can be used that extends over the entire component surface.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1, 1A, 1B1, 1A, 1B
- FaserverbundbauteilFiber composite component
- 22
- Sichtseitevisible side
- 33
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 1010
- FaserhalbzeugSemi-finished fiber product
- 10'10'
- FaserverstärkungFiber reinforcement
- 1212
- Sichtlage des FaserhalbzeugsVisible position of the semi-finished fiber product
- 2020
- Motivmotive
- 3030
- MatrixsystemMatrix system
- 4040
- DecklackschichtTop coat
- 100100
- PresswerkzeugPress tool
- 110, 120110, 120
- WerkzeugteileTool parts
- 112, 122112, 122
- Innenwandunginner wall
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102022116284.2A DE102022116284A1 (en) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | Method for producing a fiber composite component in fiber optic optics and fiber composite component in fiber optic optics and motor vehicle with the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE102022116284.2A DE102022116284A1 (en) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | Method for producing a fiber composite component in fiber optic optics and fiber composite component in fiber optic optics and motor vehicle with the same |
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|---|---|
| DE102022116284A1 true DE102022116284A1 (en) | 2024-01-04 |
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ID=89167561
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| DE102022116284.2A Pending DE102022116284A1 (en) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | Method for producing a fiber composite component in fiber optic optics and fiber composite component in fiber optic optics and motor vehicle with the same |
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-
2022
- 2022-06-29 DE DE102022116284.2A patent/DE102022116284A1/en active Pending
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