DE3815064C2

DE3815064C2 -

Info

Publication number: DE3815064C2
Application number: DE3815064A
Authority: DE
Inventors: Erwin 3501 Fuldabrueck De Brunnhofer
Original assignee: Technoform Caprano and Brunnhofer GmbH and Co KG
Current assignee: Technoform Caprano and Brunnhofer GmbH and Co KG
Priority date: 1988-05-04
Filing date: 1988-05-04
Publication date: 1990-02-15
Also published as: DE3815064A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Kunststoff, welches Beanspruchungsbe reiche und Zonen reduzierter Beanspruchung und insbes. in den Beanspruchungsbereichen eine Spannungsverteilung mit Vorzugsrichtung der Zugspannungen aufweist, wobei die Beanspruchungsbereiche des Bauteils ermittelt und unter Berücksichtigung der Beanspruchungsbereiche sowie der Zonen reduzierter Beanspruchung ein Legeplan erstellt wird und wobei Abschnitte aus einem Strang aus formbarem Kunststoff, der in Strangrichtung erhöhte Werte der Zug festigkeit aufweist, nach Maßgabe dieses Legeplans zu sammengelegt und unter Anwendung von Druck und Wärme stoffschlüssig vereinigt werden. - Die Begriffe Bean spruchungsbereiche und Spannungsverteilung beziehen sich auf die Beanspruchungen, die das Bauteil bei bestimmungs gemäßer Verwendung aufzunehmen hat.

Bei dem aus der US-PS 35 74 040 bekannten gattungsge mäßen Verfahren wird das Bauteil in einem Arbeitsgang hergestellt. Dabei werden Strangabschnitte aus einem formbaren Grundstoff mit Bewehrungsfasern nach einem vorgegebenen Legeplan positioniert und sofort unter An wendung von Druck und Wärme stoffschlüssig zu dem Bau teil vereinigt. Insofern handelt es sich um ein einstu figes Verfahren. Es ist anwendbar zur Herstellung von Bauteilen mit einfacher Formgebung. Ferner ist es be kannt, zur Herstellung laminierter Kunststoffbauteile, beispielsweise zur Herstellung von U-Trägern, Kunstoff laminate über einen Kern oder einen Dorn aufzutragen (EP 01 47 872 A2). An sich bekannt ist schließlich auch die Verwendung von thermoplastischen Kunststoffen mit Faserbewehrung zur Herstellung von Kunststoffbauteilen (EP 01 67 377 A2).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß Bauteile mit komplizierter Geometrie herstellbar sind, wobei die Festigkeitswerte des Materials an die Span nungsverteilung im Bauteil angepaßt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Legeplan für ein im wesentlichen ebenes Vorformteil, welches nach Maßgabe der Beanspruchungsbereiche des Bau teils Zonen unterschiedlicher Zugfestigkeit aufweist, aufgestellt wird, daß Strangabschnitte aus einer thermo plastischen Matrix mit eingelagerten Fremdfasern und/oder aus molekülorientierten thermoplastischen Polymerwerk stoffen nach Maßgabe des Legeplans zusammengelegt und stoffschlüssig zu dem Vorformteil vereinigt werden und daß das Vorformteil danach unter Anwendung von Druck und/oder Wärme zu dem Bauteil geformt wird. - Insoweit handelt es sich bei der Erfindung um ein zweistufiges Verfahren. Das Vorformteil stellt ein Vorprodukt dar, welches zwischengelagert und zu anderen Verarbeitungs stätten transportiert werden kann. Dieses Vorprodukt ist jedoch bezüglich der Zugfestigkeit nach Maßgabe der Be anspruchungen eingerichtet, die das Fertigbauteil aufzu nehmen hat. Das Ablegeprogramm berücksichtigt die in Strangrichtung erhöhten Werte der Zugfestigkeit, aber auch die Tatsache, daß häufig nur bereichsweise erhöhte Zugfestigkeit erforderlich ist. Bei der Weiterverarbei tung des Vorformteils treten häufig Fließvorgänge auf, die ebenfalls von vornherein bei der Gestaltung und Aus legung des Vorformteils berücksichtigt werden.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3. So ist die stoff schlüssige Vereinigung der Strangabschnitte nur bereichs weise oder punktweise erforderlich, weil die endgültige Formgebung im Zuge der Weiterverarbeitung erfolgt, und zwar unter Thermoplastifizierung zu beliebigen geome trischen Formen, beispielsweise zu geschlossenen Platten, Schalen im statischen Sinne und dgl. Für spezielle Bau teile mit hohen Anforderungen in bezug auf die mechanische Belastbarkeit bei gleichzeitig geringer Wanddicke empfiehlt es sich, den Strang beim Ablegen mit variabler Zugspannung zu verlegen. Im Rahmen der Erfindung liegt es, beim Zusammenlegen der Strangabschnitte zum Bauteil fixierende Maßnahmen, beispielsweise an Knotenpunkten, zusätzlich zu verwirklichen. Es versteht sich, daß bei Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Ab legen auch in mehreren Schichten gearbeitet werden kann und daß die Strangabschnitte sowohl nebeneinander als auch sich überkreuzend verlegt werden können.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß erfin dungsgemäß Bauteile des eingangs beschriebenen Aufbaus auf sehr einfache Weise hergestellt werden können, und zwar unter Verwendung bekannter und bewährter Ausgangs produkte. Das hergestellte Bauteil besitzt nach Maßgabe der Spannungsverteilung unterschiedliche Zugfestigkeit.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein sehr einfaches Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schema tischer Darstellung

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Vorformteil,

Fig. 2 die Ansicht eines Bauteils, welches durch weitere Formung des Vorformteils der Fig. 1 hergestellt worden ist und

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 2.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 3 entnimmt man ein Bauteil aus thermoplastischem Kunststoff, welches Beanspruchungsbereiche 2 und Zonen 3 reduzierter Beanspruchung aufweist. Die Beanspruchungsbereiche 2 sind in den Figuren besonders schraffiert. Bei dem fertigen Bauteil 1 mag es sich um ein U-Profil handeln, welches so belastet wird, wie es in der Fig. 2 dargestellt wur de (Balken auf zwei Stützen). Dadurch entstehen im unteren Bereich Zugspannungen mit einer Vorzugsrichtung, die in Fig. 2 in Längsrichtung des dargestellten Gegen standes verlaufen.

Bei der Herstellung des in den Fig. 2 und 3 dargestellten Gegenstandes wurden zunächst die Beanspruchungsbereiche 2 des Bauteils 1 ermittelt, in denen die schon beschrie benen Zugspannungen auftreten. Dann wurde unter Be rücksichtigung der Beanspruchungsbereiche 2 sowie der Zonen 3 reduzierter Beanspruchungen ein Legeplan aus mehreren Abschnitten eines Stranges 4 hergestellt. Man entnimmt aus der Fig. 1, daß in dem einfach gewählten Ausführungsbeispiel der Legeplan vorgibt, daß Abschnitte eines Stranges 4 zueinander parallel und in gerader Richtung verlegt werden, wobei mit einer ebenen Ablege form 5 gearbeitet wird. Die Abschnitte des Stranges 4 wurden nach Maßgabe des Legeplans zu einem ebenen Vor formteil 7 zusammengelegt, wie es die Fig. 1 erkennen läßt. Die nebeneinanderliegenden Strangbereiche wurden miteinander durch Anwendung von Druck und Wärme stoff schlüssig vereinigt. Dort, wo die Zugspannungen auftre ten, befinden sich Strangabschnitte, die durch Molekular orientierung oder Bewehrungsfasern 6 in Längsrichtung eine erhöhte Zugfestigkeit aufweisen. Das ebene Vorform teil 7 wurde danach unter Anwendung von Druck und Wärme in einer nicht gezeichneten Form zu dem in den Fig. 2 und 3 gezeichneten U-Profil weitergeformt. Es versteht sich, daß das Vorformteil 7 der Fig. 1 auch aus mehreren Lagen von Strängen 4 aus thermoplastifiziertem Kunststoff auf gebaut werden kann und daß diese Stränge 4 nicht notwen digerweise parallel zueinander verlaufen. Sie können sich vielmehr auch überkreuzen und in mehreren Schichten ange ordnet sein.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Kunst stoff, welches Beanspruchungsbereiche und Zonen reduzier ter Beanspruchung und insbes. in den Beanspruchungsbe reichen eine Spannungsverteilung mit Vorzugsrichtung der Zugspannungen aufweist, wobei die Beanspruchungsbereiche des Bauteils ermittelt und unter Berücksichtigung der Beanspruchungsbereiche sowie der Zonen reduzierter Be anspruchung ein Legeplan erstellt wird und wobei Ab schnitte aus einem Strang aus formbarem Kunststoff, der in Strangrichtung erhöhte Werte der Zugfestigkeit auf weist, nach Maßgabe dieses Legeplans zusammengelegt und unter Anwendung von Druck und Wärme stoffschlüssig ver einigt werden, dadurch gekennzeich net, daß der Legeplan für ein im wesentlichen ebenes Vorformteil, welches nach Maßgabe der Beanspruchungsbe reiche des Bauteils Zonen unterschiedlicher Zugfestigkeit aufweist, aufgestellt wird, daß Strangabschnitte aus einer thermoplastischen Matrix mit eingelagerten Fremd fasern und/oder aus molekülorientierten thermoplastischen Polymerwerkstoffen nach Maßgabe des Legeplans zusammen gelegt und stoffschlüssig zu dem Vorformteil vereinigt werden und daß das Vorformteil danach unter Anwendung von Druck und/oder Wärme zu dem Bauteil geformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Strängen gearbeitet wird, die nach Maßgabe der Span nungsverteilung in Strangrichtung unterschiedliche Werte der Zugfestigkeit aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Strangabschnitte nur bereichsweise oder punktweise stoffschlüssig vereinigt werden.