DE10253300A1 - Faserverstärkter Verbundkunststoff zur Herstellung von Strukturbauteilen, Strukturbauteile aus einem derartigen Verbundkunststoff sowie Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Strukturbauteilen - Google Patents

Abstract

Es werden ein faserverstärkter Verbundkunststoff zur Herstellung von hochbelastbaren Strukturbauteilen, ein derartiges Strukturbauteil sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung vorgeschlagen, wobei ein Matrix-Material (2) auf Kunststoffbasis vorgesehen ist, welches mit Glasfasern (3) verstärkt ist, wobei mindestens bereichsweise eine Schicht von Kohlenstofffasern (4) vorgesehen ist und die Kohlenstofffasern (4) parallel zu Lastpfaden des Bauteils (5) entsprechend der jeweiligen Bauteilstruktur (1) ausgerichtet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft einen faserverstärkten Verbundkunststoff zur Herstellung von hochbelastbaren Strukturbauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen im Fahrzeug- und Flugzeugbau, Strukturbauteile, die aus einem derartigen Verbundwerkstoff hergestellt sind sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
• Die Herstellung von Strukturbauteilen, worunter insbesondere hochbelastbare Teile mit einer im Wesentlichen flächigen, jedoch zumindest bereichsweise strukturierten, das heißt dreidimensionalen Form zu verstehen sind, erfordert bisher das Verwenden von aufwändigen Herstellungstechniken und relativ teuren Materialien. So sind beispielsweise Leichtmetalle für die Herstellung von derartigen Bauteilen bekannt wie zum Beispiel Magnesium, die über Gießverfahren in die entsprechende Form gebracht werden.
• Es besteht bei solchen Bauteilen ein Zielkonflikt zwischen einem möglichst geringen Gewicht und einer möglichst hohen, mechanischen Steifigkeit und Festigkeit entsprechend den jeweiligen Belastungsanforderungen. Die hierfür üblicherweise verwendeten Leichtmetalle oder Leichtmetalllegierungen sind kostenintensiv nicht nur hinsichtlich der verwendeten Materialien, sondern auch aufgrund der Metall-Gusswerkzeuge. Es besteht daher ein erhebliches Bedürfnis, hochbelastbare Struk turbauteile bei geringeren Kosten als bisher herstellen zu können.
• Bemühungen in dieser Hinsicht haben dazu geführt, dass Faserverbundwerkstoffe zur Herstellung von Strukturbauteilen eingesetzt wurden. Faserverbundwerkstoffe, wie zum Beispiel thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe, die mit Glasfasergelegen verstärkt sind, werden seither verwendet, um belastungsoptimierte Bauteile bei einem relativ geringen Gewicht auf möglichst einfache Weise herzustellen. Beispielsweise Stoßfänger oder Ersatzradmulden von Kraftfahrzeugen werden so aus willkürlich orientierten oder gerichteten Endlosfasermatten und thermoplastischen Kunststoffen hergestellt. Die Ausrichtung bzw. Orientierung der Verstärkungsglasfasern im Endprodukt kann hier jedoch nur geringfügig kontrolliert werden, denn die Art und Weise der Bereitstellung von Glasfasern in Form von Glasfasergelegen oder Gewirken erschwert eine gerichtete bzw. spezifisch orientierte Einbringung der jeweiligen Verstärkungsfasern in den Kunststoff.
• Weiterhin hat sich bei diesen auch als GFK bezeichneten, glasfaserverstärkten Kunststoffen als nachteilig erwiesen, dass der maximalen Belastbarkeit von Strukturbauteilen aus derartigem Verbundkunststoff relativ enge Grenzen gesetzt sind.
• Die Erfindung hat demgegenüber zur Aufgabe, einen Verbundkunststoff, ein Strukturbauteil aus einem derartigen faserverstärkten Kunststoff sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, welche das Realisieren von hinsichtlich ihrer Belastbarkeit optimierten kunststoffbasierten, faserverstärkten Bauteilen ermöglichen, bei gleichzeitiger Reduzierung der Herstellungskosten.
• Diese Aufgabe wird durch einen faserverstärkten Verbundwerkstoff mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, ein Strukturbauteil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 sowie durch ein Verfahren mit den Schritten gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
• Gemäß der Erfindung ist der faserverstärkte Verbundkunststoff zur Herstellung von Strukturbauteilen mit einer gegebenen Bauteilstruktur mit einem Matrixmaterial auf Kunststoffbasis versehen, welches mit anorganischen Fasern, insbesondere Glasfasern oder Kohlefasern verstärkt ist und mindestens bereichsweise eine Schicht von Kohlenstofffasern aufweist, wobei die Kohlenstofffasern parallel zu den Lastpfaden des Bauteils entsprechend der jeweiligen Bauteilstruktur ausgerichtet sind. Auf diese Weise wird eine kombinierte Faserverstärkung mit Glasfasern unter spezifischer Einbringung von Kohlenstofffasern bereitgestellt: Die anorganischen Fasern, welche willkürlich orientiert sein können oder nicht, werden gezielt mit den kostenintensiven Kohlenstofffasern in mehreren Verstärkungsschichten derart kombiniert, dass die Kohlenstofffasern zum einen ausgerichtet sind entlang bzw. parallel zu den Hauptbelastungspfaden oder Lastpfaden eines Bauteils, das heißt den Hauptbelastungsrichtungen einer mechanischen Belastung. Andererseits werden sie so lediglich bereichsweise im erforderlichen Ausmaß eingebracht.
• In der Regel werden die anorganischen Fasern aus Kostengründen in Form von Glasfasern eingesetzt werden, weshalb im Folgenden in diesem Zusammenhang vereinfachend von Glasfasern gesprochen wird.
• Hierdurch können die Kohlenstofffasern entsprechend einer spezifischen Aufgabe, nämlich der lokalen Verstärkung lediglich an den erforderlichen Stellen, verwendet werden. Die relativ kostenintensiven Kohlenstofffasern werden so optimal eingesetzt. Die Glasfasern, welche gleichermaßen als Verstärkungsmaterial in dem Verbundkunststoff eingebracht sind, sind ebenfalls zur Verstärkung des Bauteils vorgesehen, jedoch in einem geringeren Ausmaß als die Kohlenstofffasern. Die Glasfasern haben des Weiteren die Aufgabe, die Kohlenstofffasern. an ihrem vorbestimmten Ort innerhalb der Struktur zu halten. Des Weiteren dienen sie einer letztendlichen Formgebung des Verbundkunststoffes zur Herstellung der Bauteile. Gegenüber vorbekannten derartigen Strukturbauteilen aus gegossenem Leichtmetall, wie zum Beispiel Aluminium, Magnesium oder Magnesiumlegierungen, ist ein derartiger faserverstärkter Verbundkunststoff weniger kostenintensiv. Dennoch können hohe Belastungen, wie sie beispielsweise bei Karosseriebauteilen im Kraftfahrzeugbau, wie Seitenaufprallschutzstreben oder dergleichen, erforderlich sind, realisiert werden. Die kombinierte Verwendung von im Wesentlichen willkürlich orientierten Glasfasern und gezielt ausgerichteten bzw. orientierten Kohlenstofffasern in ein und demselben Kunststoffmaterial bzw. Matrixmaterial ermöglicht eine Optimierung hinsichtlich der Belastungsgrenzen von Bauteilen.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Glasfasern im Wesentlichen als willkürlich orientierte, mattenartige Struktur vorgesehen und die Kohlenstofffasern in Form von gezielt orientierten Streifen von Kohlenstofffasern zur Verstärkung der mechanischen Belastbarkeit. Faserstrukturen aus Glasfasern, die im Wesentlichen willkürlich orientiert sind, können in sogenannten Matten oder Pressmassen als mit Harz imprägnierte Halbzeuge bereitgestellt werden, die aufgrund ihrer vielfältigen Verwendung in der Kunststofftechnologie kostengünstig sind. Derartige Glasfaserstrukturen werden daher im Folgenden vereinfachend Glasfaser genannt.
• Die im Verhältnis dazu recht kostenintensiven Kohlenstofffasern werden vorzugsweise in Form von gezielt orientierten Streifen bereitgestellt, wodurch möglichst wenig Kohlenstofffasern für eine maximale Verstärkungswirkung verwendet werden. Auch sie können als gegebenenfalls mit Harz imprägnierte Halbzeuge in einer bestimmten Einheitsform bereitgestellt werden. Die zur Imprägnierung verwendeten, mit Füllern und Zusatzstoffen versehenen Harze können so formuliert sein, dass sie miteinander kompatibel sind, d. h. insbesondere sich.. miteinander verbinden. Die kostenmäßige und gewichtsbezogene Optimierung von Strukturbauteilen ist somit verbessert.
• Die Glasfasern und die Kohlenstofffaserstreifen können beide mit Harz (gegebenenfalls zusätzlich mit Füllstoff und Zusatzstoffen) imprägniert sein. Als Glasfasermaterial kann ein SMC-Material (sheet molding compount) oder GMT-Material (Glas material reinforced thermoplastic) herangezogen werden.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kohlenstofffasern in dem Verbundkunststoff bereichsweise und gezielt entsprechend den späteren Belastungen des Bauteils eingebettet. Ähnlich zu gerippeartigen Bauweisen, wie sie in der Natur und insbesondere in der Botanik bekannt sind, kann so über streifenweise Kohlenstofffaserverstärkungen ein Strukturbauteil gezielt entsprechend den jeweiligen Belastungsanforderungen verstärkt werden. Die Verwendung des relativ teuren Kohlenstoffmaterials ist auf ein Minimum reduziert.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Schichten von Glasfasern vorgesehen, welche die Kohlenstofffasern zwischen sich einschließen. Dieser sandwichartige Aufbau des Verbundkunststoffwerkstoffes ermöglicht eine sichere Fixierung der gezielt ausgerichteten Kohlenstofffasern, da die beidseitig sie einschließenden Glasfaserschichten schon einen gewissen Halt bieten. Die beidseitige Umschließung der ausgerichteten Kohlenstofffasern mit Glasfasern weist auch Vorteile hinsichtlich der Formstabilität der Strukturbauteile auf. Die Glasfasern haben nämlich die Eigenschaft, eine gewisse Formstabilität nach Warmpress-Formgebungsverfahren beizubehalten. Hierdurch wird die Beibehaltung der äußeren Form des Strukturbauteils sicher gewährleistet.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausrichtung und die Anordnung der Kohlenstofffasernentsprechend von biologischen Wachstumsprinzipien zur Verstärkung der Strukturbauteile mit minimalem Einsatz von Kohlenstofffasern realisiert. Unter biologischen Wachstumsprinzipien ist die spannungsoptimierte Formgebung von Strukturen, wie zum Beispiel Verästelungen von Versteifungen in Blättern oder bei Gerippen von Lebewesen, zu verstehen. Die Kohlenstofffasern sind demnach entsprechend von spezifischen Belastungssituationen oder -pfaden angeordnet und in ihrem Verlauf ausgerichtet. Die Verwendung von Kohlenstofffasern ist auf ein Minimum reduziert.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Matrixmaterial ein duroplastischer Kunststoff, ein Harz, wie zum Beispiel ein Polyester- oder Epoxydharz, oder ein thermoplastischer Kunststoff. Die Verwendung von auf kontrollierte Weise fließfähigen Kunststoffmaterialien weist Vorteile hinsichtlich ihrer Verbindung bzw. Einbettung der Verstärkungsschichten aus Glasfasern und Kohlenstofffasern auf.
• Strukturbauteile mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 haben den Vorteil, dass sie gegenüber den bisher bekannten Bauteilen aus Leichtmetall erhebliche Kosteneinsparungspotentiale bereitstellen. Nicht nur die Einsparung bei der Herstellung für derartige Bauteile ist aufgrund der niedrigeren Werkzeugkosten erheblich, sondern auch die gezielte Optimierung von belastungsbezogenen Eigenschaften dieser Bauteile ermöglicht vollständig neue Konzepte in der Realisierung von belastungskritischen Teilen, beispielsweise im Fahrzeugbau bei einem Seitenaufprallschutz innerhalb der Fahrzeugtür. Weitere Anwendungen sind beispielsweise versteifenden Bauteile wie Kofferraummulden oder Kofferraum- bzw. Tanktrennwände. Die Bauweise aus Verbundwerkstoffen auf der Basis von kohlenfaser- und glasfaserverstärkten Kunststoffen bietet hier erhebliche Vorteile auch hinsichtlich der Formgebung und der Wiederverwertbarkeit der Materialien.
• Das Verfahren zur Herstellung von hochbelastbaren Strukturbauteilen aus einem Kunststoffverbundwerkstoff gemäß den Schritten des Anspruchs 8 sieht das Verwenden eines Kunststoff-Matrixmaterials vor, welches durch Glasfasern verstärkt ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens bereichsweise gezielt ausgerichtete Kohlenstofffasern verwendet werden, die entsprechend von Lastpfaden des Bauteils im belasteten Zustand ausgerichtet sind. Hierdurch können die Glasfasern eine generelle Versteifung des Bauteils bewirken, wohingegen die spezifische Belastungserhöhung, das heißt die mechanische Widerstandsfähigkeit gegen ein Verformen, spezifisch an den entsprechenden Bauteilbereichen durch die Kohlenstofffaserverstärkung, die mittels ausgerichteter Kohlenstofffasern verwirklicht ist, realisiert werden.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die ausgerichteten Kohlenstofffasern zwischen zwei Schichten von im Wesentlichen willkürlich ausgerichteten Glasfaserschichten eingebettet. Die Ausrichtung, Anordnung und der Halt der Kohlenstofffasern werden hierdurch auch im Verlaufe des Formgebungsprozesses gewährleistet, indem die Kohlenstofffasern durch ein kontrolliertes Fließen im Wesentlichen parallel zu den C-Fasern der willkürlich ausgerichteten Glasfaserschicht in der gewollten Position gehalten werden. Die Bauteilformgebung unter Verwendung eines kunststoffbasierten Matrixmaterials ist optimiert, da das fließfähige glasfaserverstärkte Material den Formgebungsprozess, z. B. zur Bildung von Rippen oder anderen geometrischen Merkmalen beidseitig der Kohlenstoffverstärkungsstrebe begünstigen.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden streifenförmige Kohlenstofffasern parallel zu den Hauptbelastungspfaden des jeweiligen Bauteils bzw. der jeweiligen Bauteilstruktur eingelegt. Die Verwendung von streifenförmigen Kohlenstofffasern, welche entlang der Längsrichtung der Streifen ausgerichtete Kohlenstofffasern aufweisen, ermöglicht es, die Kosten der Herstellung zu reduzieren. Die Streifen können in Form von mit Matrixmaterialimprägnierten Halbzeugen vorab hergestellt werden und müssen lediglich auf eine entsprechende Länge geschnitten und in die jeweilige Form eines Formpresswerkzeuges eingelegt werden.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Glasfasern und die Kohlenstofffasern durch Formpressen umformt. Nach dem Einlegen der jeweiligen Verstärkungsfaserstrukturen kann so durch einen einzigen Herstellungsschritt das Strukturbauteil in seiner Form und mit optimierter mechanischer Verstärkung hergestellt werden. Das Fließverhalten des Glasfasermaterials (beispielsweise SMC) kann das Ausformen komplexer Geometrien, beispielsweise Rippen begünstigen.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Glasfasermaterial zugeschnitten im Wesentlichen entsprechend der Bauteilform, das heißt dem Bauteilumfang, anschließend werden streifenförmige, ausgerichtete Kohlenstofffasern entlang dem Hauptbelastungspfad des herzustellenden Bauteils eingelegt, anschließend wird eine zweite Schicht von Glasfasern mit der Zuschnittsform des herzustellenden Bauteils eingelegt, die gesamte sandwichartige Faserverstärkungsstruktur (Preform, umfassend Glasfasermaterial und Kohlenstoffstreifen) wird in der Form zusammengepresst (Formpressen).
• Auf diese Weise kann eine beliebige Bauteilgeometrie mit optimierten Faserverstärkungen hergestellt werden. Die derart hergestellten Bauteile weisen relativ hohe Belastungsgrenzen auf, ähnlich zu denjenigen, welche durch umständliche und kostenintensive Metallgießverfahren mit Leichtmetallen bzw. Leichtmetalllegierungen bisher hergestellt werden.
• Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.
• In den 1 bis 3 sind die Schritte eines Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung vereinfacht dargestellt.
• In einem ersten Schritt wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Zuschnitt aus Glasfasern 3 im Wesentlichen entsprechend der späteren Bauteilgeometrie 1 des herzustellenden Strukturbauteils 5 bereitgestellt. Die letztendliche Bauteilstruktur 1 ist in 1 mit gestrichelten Linien dargestellt, und die Glasfasern 3 sind in Form eines Zuschnittes vorgesehen, der etwas kleiner in den Außenabmessungen ist als das letztendlich herzustellende Bauteil 1.
• Anschließend werden, wie es in 2 dargestellt ist, Verstärkungsstreifen aus Kohlenstofffasern 4 eingelegt, die bereichsweise entsprechend den jeweiligen Belastungen des herzustellenden Strukturbauteils 5 vorgesehen werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Streifen von ausgerichteten, das heißt gezielt orientierten Kohlenstofffasern 4 in einer Längsrichtung vorgesehen, die durch einen im Wesentlichen rechtwinklig dazu angeordneten dritten Streifen von Verstärkungs-Kohlenstofffasern 4 kreuzförmig überlagert werden. Die Hauptbelastungspfade dieses Strukturbauteils 4 sind demnach entlang der beiden Längsstreifen von Kohlenstofffasern 4 und in geringerem Ausmaße im rechten Winkel dazu entlang dem quer verlaufenden Streifen von Kohlenstofffasern 4. Während die Glasfasern 3 beispielsweise in Form eines Geleges mit im Wesentlichen willkürlich orientierten Glasfasern (beispielsweise ein SMC-Material) bereitgestellt werden, sind die Streifen von Kohlenstofffasern 4 mit Fasern versehen, welche im Wesentlichen parallel zueinander, das heißt gezielt ausgerichtet, orientiert sind. Die Glasfaserstruktur, welche in Form eines Geleges, eines Gewirkes oder einfach in einer mattenförmigen Endlosware bereitgestellt werden kann, dient der generellen Verstärkung des Strukturbauteils 5 und einer Einbindung bzw. Lagefixierung der streifenförmigen Kohlenstofffasern 4.
• Des Weiteren dienen die Glasfasern bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dazu, eine letztendliche Formgebung und Formstabilität dem Strukturbauteil 5 zu bieten. Anschließend zu dem in 2 dargestellten Zustand wird eine entsprechend der 1 zugeschnittene zweite Glasfasermatte 3 auf die eingelegten Streifen von Kohlenstofffasern 4 aufgelegt. Dies ergibt eine sandwichartige Verstärkungsstruktur, die beispielsweise in einer – in der Figur nicht dargestellten – Pressform bereitgestellt wird. Die letztendliche Formgebung des Strukturbauteils erfolgt vorzugsweise durch Zusammenpressen von zwei Formhälften, zwischen welchen der so gebildete Verbundwerkstoff gepresst wird. Es ergibt sich ein Strukturbauteil, wie es in 3 schematisch in einer Draufsicht dargestellt ist. Die Hauptbelastungspfade bzw. -richtungen des beispielhaft in den Figuren dargestellten Strukturbauteils 5 sind in 3 mittels der Pfeile eingezeichnet. Die streifenförmigen Kohlenstofffasern sind entsprechend diesen Hauptbelastungspfaden des Bauteils 5 angeordnet. Selbstverständlich können die Kohlenstofffasern auch in Form von flächigen Verstärkungsbereichen oder über eine gesamte Längsausdehnung eines jeweiligen Strukturbauteils auf einem Seitenbereich vorgesehen sein. Das in 3 dargestellte Strukturbauteil 5 ist in Form einer sandwichartigen Verstärkungsstruktur aus einer Schicht Glasfasern 3, drei jeweiligen Streifen von Kohlenstofffasern 4 und einer darüber wiederum aufgelegten Schicht von Glasfasern 3 bereitgestellt, die beispielsweise durch einen duromeren oder thermoplastischen Kunststoff 2 vorimprägniert oder umgossen werden. Die gesamte derart geformte Verbundstruktur wird in einem entsprechenden Formwerkzeug beispielsweise unter Formpressen in die gewünschte Bauteilstruktur 1 gebracht und nach einem Aushärten der Kunsstoffmatrix herausgenommen.
• Selbstverständlich können auch mehrere Schichten von Kohlenstofffasern 4, die entsprechend Belastungs- oder Beanspruchungsrichtungen ausgerichtet sind, sowie mehrere Schichten von Glasfasern oder lediglich eine einzige Schicht von Glasfasern vorgesehen sein.
• Grundsätzlich ist es auch möglich Glasfasern und Kohlefasern (im Wesentlichen frei von Harz und Füllstoffen) entsprechend der 1 bis 3 in einem Formgebungswerkzeug anzuordnen und anschließend bei geschlossenem Werkzeug mit Harz zu imprägnieren. Dies geschieht analog dem an sich bekannten RTM-Verfahren (resin-transfer-molding)
• Alle in der vorhergehenden Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Erfindungsmerkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger technischer Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (13)

1. Faserverstärkter Verbundkunststoff zur Herstellung von hochbelastbaren Strukturbauteilen (5), insbesondere von Karosseriebauteilen im Fahrzeug- und Flugzeugbau, einer gegebenen Bauteilstruktur (1) mit einem Matrixmaterial (2) auf Kunststoffbasis, welches mit anorganischen Fasern, insbesondere Glasfasern oder Kohlefasern (3) verstärkt ist. dadurch gekennzeichnet, dass mindestens bereichsweise eine Schicht von Kohlenstofffasern (4) vorgesehen ist und dass die Kohlenstofffasern (4) parallel zu Lastpfaden des Bauteils entsprechend der jeweiligen Bauteilstruktur (1) ausgerichtet sind.
2. Verbundkunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasern (3) als im Wesentlichen willkürlich orientierte, mattenartige Struktur vorgesehen sind und dass die Kohlenstofffasern (4) in Form von gezielt ausgerichteten Streifen von Kohlenstofffasern zur Verstärkung der mechanischen Belastbarkeit vorgesehen sind.
3. Verbundkunststoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstofffasern (4) gezielt bereichsweise in dem Kunststoff (2) eingebettet sind entsprechend den späteren Belastungen des Bauteils (5).
4. Verbundkunststoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schichten von Glasfasern (3) vorgesehen sind, welche die Kohlenstofffasern (4) zwischen sich einschließen.
5. Verbundkunststoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung und Ausrichtung der Kohlenstofffasern (4) entsprechend biologischen Wachstumsprinzipien zur Verstärkung des Bauteils (5) mit minimalem Einsatz von Kohlenstofffasern (4) realisiert sind.
6. Verbundkunststoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial (2) ein duroplastischer Kunststoff, ein Harz oder ein thermoplastischer Kunststoff ist.
7. Strukturbauteil aus faserverstärktem Kunststoff, gekennzeichnet durch einen Verbundkunststoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Verfahren zur Herstellung von Strukturbauteilen (5), insbesondere von hochbelastbaren Karosseriebauteilen eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kunststoff-Matrixmaterial (2), welches durch Glasfasern (3) verstärkt wird, gekennzeichnet durch mindestens bereichsweises Vorsehen von gezielt ausgerichteten Kohlenstofffasern (4) entsprechend von Lastpfaden des Bauteils (5) im belasteten Zustand.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Einbetten der ausgerichteten Kohlenstofffasern (4) zwischen zwei Schichten von im Wesentlichen willkürlich ausgerichteten Glasfaserstrukturen (3).
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfaserstrukturen in Form von SMC-Materialien oder GMT-Materialien ausgestaltet sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch Einlegen von streifenförmigen Kohlenstofffasern (4) parallel zu den Hauptspannungspfaden des jeweiligen Bauteils (5).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch Umformen der Glasfasern (3) und der Kohlenstofffasern (4) durch Formpressen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch Zuschneiden der Glasfaserstruktur (3), im Wesentlichen entsprechend der Bauteilform des herzustellenden Strukturbauteils (5); Aufbringen von streifenförmigen, gezielt ausgerichteten Kohlenstofffasern (4) auf oder zwischen mindestens eine Glasfaserstruktur zu einer sandwichartigen Preform, Einlegen der Preform in eine Formwerkzeug; Pressen der Preform zur Bauteilformgebung.