DE19923480A1

DE19923480A1 - Halbzeug aus Polymeren sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19923480A1
Application number: DE1999123480
Authority: DE
Inventors: Helmut Walter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-23

Abstract

Ein Halbzeug (10) für sogenannte Organobleche besteht aus einer verstärkten Platte (12) aus Polymer. Diese Platte (12) ist mit einem Gelege oder einem Gewebe verstärkt und weist mindestens ein weiteres Teil (14, 16, 18) aus Polymer auf. Die Platte (12) und das mindestens eine Teil (14, 16, 18) werden durch einen Arbeitsvorgang unter Wärmeeinfluß miteinander verbunden und gleichzeitig auch umgeformt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbzeug für sogenannte Organobleche, bestehend aus einer verstärkten Platte aus Polymer sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeuges als sogenanntes Organoblech.

Bekannte Halbzeuge sind sogenannte Organobleche. Diese sind vorkonsolidierte mit Endlosfasern verstärkte (Gewebe oder Gelege) Polymerplatten. Diese Polymerplatten können durch Erwärmen geschmolzen und in gewünschter Weise umgeformt werden. Dabei hat dieses Halbzeug den Vorteil, daß es durch seine Verstärkung durch Endlosfasern sehr gute mechanische Eigenschaften aufweist.

Nachteilig ist allerdings dabei der geringe Umformungsgrad, der schlechter ist als derjenige eines tiefgezogenen Metallblechs, beispielsweise Aluminiumblechs.

Weitere bekannte Halbzeuge bestehen aus kurz- bzw. langfaserverstärkten Polymeren, welche in einem Fließ-Preß-Verfahren (z. B. SMC oder GMT) umgeformt werden. Mit dieser Halbzeugart lassen sich komplexe Bauteile mit Rippen, unterschiedlichen Materialstärken und Krafteinleitungen herstellen.

Dabei werden die mechanischen Eigenschaften des Bauteils maßgeblich durch die Fasern bestimmt, also durch das Fasermaterial, durch die Faserqualität, durch die Faserlänge und auch durch den Faservolumenanteil.

Da die Fasern kürzer und der Faservolumenanteil geringer ist als bei dem oben angegebenen Organoblech, sind die erreichbaren mechanischen Werte deutlich schlechter.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Halbzeug der eingangs genannten Art anzugeben, das stets eine hohe Festigkeit aufweist und gleichzeitig einfach herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei dem Halbzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platte aus einem mit einem Gelege oder Gewebe verstärkten Polymer besteht, daß auf der Platte mindestens ein weiteres Teil aus Polymer angeordnet ist und daß die Platte und das mindestens eine Teil durch einen Arbeitsvorgang unter Wärmeeinfluß miteinander verbunden und umgeformt sind.

Vorteilhafterweise besteht dabei die Platte aus einem Polymer, das mit Endlosfasern verstärkt ist.

Ferner ist es möglich, daß mindestens eine Teil mit kurzen und/oder langen Fasern zu verstärken.

Hinsichtlich der Recyclingfähigkeit ist es vorteilhaft, wenn sowohl die Platte als auch das mindestens eine Teil das gleiche Polymer als Matrixwerkstoff aufweisen.

Es können auch mehrere Teile an dem Halbzeug angebracht werden, z. B. Rippen, Ösen, und Krafteinleitungen.

Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das die Herstellung von hochfesten Halbzeugen als sogenannte Organobleche aus Kunststoff ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einer aus einem mit einem Gelege oder Gewebe verstärkten Polymer bestehenden Platte eine aus Polymer bestehende Masse, die mit kurzen und/oder langen Fasern verstärkt ist, aufgetragen wird, das beides vor dem Auftragen oder nach dem Auftragen erwärmt wird und daß gleichzeitig oder anschließend ein Preßvorgang durchgeführt wird, um die Platte umzuformen und gleichzeitig dabei aus der Masse mindestens ein weiteres Teil auszuformen.

Dabei kann die Platte mit Endlosfasern verstärkt sein, während das mindestens eine Teil mit kurzen und/oder langen Fasern verstärkt sein kann.

Aus Gründen der Recyclingfähigkeit ist es zweckmäßig, wenn sowohl die Platte als auch das mindestens eine Teil das gleiche Polymer als Matrixwerkstoff aufweisen.

Es können auch mehrere Teile dabei ausgeformt werden, z. B. Rippen, Ösen und Krafteinleitungen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.

Es zeigen:

Fig. 1 eine aus Polymer bestehende Platte, auf der eine aus Polymer bestehende fließfähige Masse aufgetragen ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Presse zur Herstellung der gewünschten Formen des Halbzeuges; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des fertig hergestellten Halbzeugs.

Anhand der Fig. 1 bis 3 wird nunmehr das Herstellungsverfahren eines Halbzeuges 10 und das Halbzeug selbst näher erläutert.

Um dieses Halbzeug 10 herzustellen, wird auf einer mit gewünschten Abmessungen versehenen Platte 12, die aus einem mit Endlosfasern verstärkten Polymer besteht, mindestens eine fließfähige Masse aufgetragen, die aus einem Polymer besteht, das mit kurzen und/oder langen Fasern verstärkt ist.

Anschließend wird diese Anordnung erhitzt, um eine Umformung zu ermöglichen, die mittels einer Presse durchgeführt wird.

Die Presse, die im Querschnitt in Fig. 2 gezeigt ist, weist dabei eine unten befindliche Matrize 20 auf, auf die ein Stempel 22 zu bewegbar ist. Dieser Stempel 22 enthält dabei entsprechende Negativformen zum Ausformen von mindestens einem Teil. Dieses Teil kann entweder eine Rippe, eine Öse oder eine Kraftanleitung sein. Es können aber auch gleichzeitig mehrere Teile 14, 16 und 18 bei diesem Preßvorgang ausgebildet werden. Das durch diesen Preßvorgang hergestellte Halbzeug 10 ist in perspektivischer Ansicht in Fig. 3 dargestellt. Dabei weist die Platte 12 eine leicht gekrümmte Form auf. Des weiteren enthält diese Platte 12 in diesem Falle zwei Rippen 14, eine Öse 16 sowie eine Kraftanleitung 18.

Die Erfindung stellt ein Halbzeug zur Verfügung, welches aus mit Endlosfaser verstärktem Polymer und einer fließfähigen Masse, einem kurz- bzw. langfaserverstärkten Polymer, besteht. Das Organoblech wird dabei in eine einfache Geometrie geformt und hat die Aufgabe, die auftretenden Lasten aufzunehmen. Die fließfähige Masse hat die Aufgabe, Rippen, Ösen, Verdickungen und Kraftanleitungen auszuformen. Dadurch werden die guten Eigenschaften beider in der Einleitung genannten Halbzeugarten miteinander vereinigt. Des weiteren weist das erfindungsgemäße Halbzeug gute mechanische Eigenschaften und gleichzeitig einen hohen Integrationsgrad auf.

Claims

1. Halbzeug (10) für sogenannte Organobleche, bestehend aus einer verstärkten Platte (12) aus Polymer, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12) aus einem mit einem Gelege oder Gewebe verstärkten Polymer besteht, daß auf der Platte (12) mindestens ein weiteres Teil (14, 16, 18) aus Polymer angeordnet ist, und daß die Platte (12) und das mindestens eine Teil (14, 16, 18) durch einen Arbeitsvorgang unter Wärmeeinfluß miteinander verbunden und umgeformt sind.

2. Halbzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12) mit Endlosfasern verstärkt ist.

3. Halbzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Teil (14, 16, 18) mit kurzen und/oder langen Fasern verstärkt ist.

4. Halbzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Platte (12) als auch das mindestens eine Teil (14, 16, 18) das gleiche Polymer als Matrixwerkstoff aufweisen.

5. Halbzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teile, z. B. Rippen (14), Ösen (16) und Kraftanleitungen (18), vorhanden sind.

6. Verfahren zur Herstellung eines Halbzeuges (10) als sogenanntes Organoblech, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer aus einem mit einem Gelege oder Gewebe verstärkten Polymer bestehenden Platte (12) eine aus Polymer bestehende Masse, die mit kurzen und/oder langen Fasern verstärkt ist, aufgetragen wird, daß beides vor dem Auftragen oder nach dem Auftragen erwärmt wird und daß gleichzeitig oder anschließend ein Preßvorgang durchgeführt wird, um die Platte (12) umzuformen und gleichzeitig dabei aus der Masse mindestens ein weiteres Teil (14, 16, 18) auszuformen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12) mit Endlosfasern verstärkt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Teil (14, 16, 18) mit kurzen und/oder langen Fasern verstärkt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Platte (12) als auch das mindestens eine Teil (14, 16, 18) das gleiche Polymer als Matrixwerkstoff aufweisen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teile, z. B. Rippen (14), Ösen (16) und Kraftanleitungen (18), ausgebildet werden.