EP4377074A1 - Fibre composite component and production method - Google Patents

Fibre composite component and production method

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EP4377074A1
EP4377074A1 EP21751567.5A EP21751567A EP4377074A1 EP 4377074 A1 EP4377074 A1 EP 4377074A1 EP 21751567 A EP21751567 A EP 21751567A EP 4377074 A1 EP4377074 A1 EP 4377074A1
Authority
EP
European Patent Office
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fiber
fiber bundle
composite material
matrix composite
component
Prior art date
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Pending
Application number
EP21751567.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fabian Koester
Thomas Bilinski
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.)
Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Original Assignee
Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
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 Schunk Kohlenstofftechnik GmbH filed Critical Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
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Abstract

The invention relates to a production method for a fibre composite component and to a fibre composite component, especially for a vehicle or the like, wherein the fibre composite component (11) is formed from a matrix composite (14) and a support structure (12), wherein the matrix composite is formed from chopped fibres and a curable resin, wherein the support structure is formed from at least one fibre bundle (13) of continuous fibres, wherein a multitude of slablike layers are formed from the matrix composite and introduced into a component mould together with the plastically deformable fibre bundle and cured to give the fibre composite component, wherein the fibre bundle is cohesively bonded to the matrix composite.

Description

Faserverbundbauteil und Verfahren zur Herstellung Fiber composite component and method for manufacturing
Die Erfindung betrifft ein Faserverbundbauteil, ein Verfahren zur Her stellung eines Faserverbundbauteils und eine Konfektioniervorrichtung zur Ausführung des Verfahrens, wobei das Faserverbundbauteil aus einem Matrix-Verbundwerkstoff und eine Stützstruktur ausgebildet wird, wobei der Matrix-Verbundwerkstoff aus Schnittfasern und einem härtba ren Harz ausgebildet wird, wobei die Stützstruktur aus zumindest einem Faserbündel aus Endlosfasern ausgebildet wird. The invention relates to a fiber composite component, a method for producing a fiber composite component and a manufacturing device for carrying out the method, the fiber composite component being formed from a matrix composite material and a support structure, the matrix composite material being formed from cut fibers and a hardenable resin, wherein the support structure is formed from at least one fiber bundle of continuous fibers.
Faserverbundbauteile werden regelmäßig im Fahrzeugbau verwendet, wo sie für verschiedenste Anwendungen, beispielsweise als Tisch einer Kabinenausstattung eines Flugzeugs oder als Lenker an einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, um ein Bauteilgewicht zu reduzieren. Das Faserverbundbauteil kann aus einem Matrix-Verbund werkstoff, der aus Schnittfasern, wie beispielsweise Glasfasern, einem vernetzungsfähigen Harz und Füllstoffen bestehen kann, und einer Stützstruktur ausgebildet sein. Die Stützstruktur kann beispielsweise durch ein Metallteil oder ein weiteres Faserverbundbauteil höherer Festigkeit ausgebildet sein, und wird mit dem Matrix-Verbundwerkstoff zu dem Faserverbundbauteil verklebt. Die Verklebung erfolgt in einer Bauteilform durch Aushörten des Harzes mittels Wärmezufuhr. Derartige Faserverbundbauteile werden regelmäßig zur Substitution von Metallbau teilen mit dem Ziel einer Gewichtsreduktion eingesetzt. Große Stückzah len entsprechender Fertigerzeugnisse können besonders kostengünstig durch die Verwendung einer Bauteilform hergestellt werden. Fiber composite components are regularly used in vehicle construction, where they are used for a wide variety of applications, for example as a table in a cabin interior of an aircraft or as a link on the undercarriage of a motor vehicle, in order to reduce the weight of a component. The fiber composite component can be made of a matrix composite material, which can consist of chopped fibers, such as glass fibers, a crosslinkable resin and fillers, and a support structure. The support structure can be formed, for example, by a metal part or another fiber composite component of higher strength, and is connected to the matrix composite material bonded to the fiber composite component. Bonding takes place in a component mold by curing the resin using heat. Such fiber composite components are regularly used to replace metal components with the aim of reducing weight. Large numbers of corresponding finished products can be produced particularly inexpensively by using a component mold.
Bei derartigen Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen wird u. a. zwischen einem Verpressen von Prepreg-Materialien oder einer Pressmasse in der Bauteilform unterschieden. Da aus Gründen der Herstellungskosten die Matrix-Verbundwerkstoffe mit Schnittfasern verwendet werden, ist zur Erzielung der gewünschten Festigkeit des Faserverbundbauteils die Einlage einer Stützstruktur unerlässlich. Bei dem SMC-Verfahren (Sheet-Molding-Compound) kann eine Stützstruktur als ein Vorprodukt zwischen Lagen eines Matrix-Verbundwerkstoffes, welcher aus Schnittfasern und einem härtbaren Harz besteht, angeordnet und in der Bauteilform verpresst werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der DE 10 2016 205 014 B4 beschrieben. Nachteilig ist hier, dass die Stützstruktur zunächst ausgebildet und zusammen mit den Lagen des Matrixverbundwerkstoffs in der Bauteilform angeordnet werden muss. Bei dem BMC-Verfahren (Bulk-Molding-Compound) liegt der Matrix-Verbundwerkstoff in Form einer Pressmasse aus Schnittfasern und Harz vor. Beispielsweise ist aus der DE 10 2013 223 519 Al ein Verfahren bekannt, bei dem ein sogenannter Vorformling aus Endlosfa sern ausgebildet wird, an dem nachfolgend eine Pressmasse aus einem Harz mit ungerichteten Fasern angebracht wird. Beides wird zusammen in einer Bauteilform verpresst und ausgehärtet, wobei der Vorformling dann mit der Pressmasse infiltriert wird. Hierbei können die Endlosfa sern des Vorformlings von der Pressmasse weggedrückt werden. In such methods for the production of fiber composite components u. distinguishes between pressing prepreg materials or a molding compound in the component form. Since the matrix composite materials with cut fibers are used for reasons of manufacturing costs, the insertion of a support structure is essential to achieve the desired strength of the fiber composite component. In the SMC process (Sheet-Molding-Compound), a support structure can be arranged as a preliminary product between layers of a matrix composite material, which consists of cut fibers and a curable resin, and pressed in the component form. Such a method is described, for example, in DE 10 2016 205 014 B4. The disadvantage here is that the support structure must first be formed and arranged in the component mold together with the layers of the matrix composite material. In the BMC process (Bulk-Molding-Compound), the matrix composite material is in the form of a molding compound made of cut fibers and resin. For example, a method is known from DE 10 2013 223 519 A1 in which a so-called preform is formed from endless fibers, to which a molding compound made from a resin with non-directional fibers is then applied. Both are pressed together in a component mold and cured, with the preform then being infiltrated with the molding compound. Here, the Endlosfa fibers of the preform can be pushed away from the molding compound.
Prinzipiell kann eine Stützstruktur aus einem Faserbündel ausgebildet werden, welches an stark belasteten Stellen des Faserverbundbauteils entsprechend einer Lastrichtung angeordnet wird. Da eine lose Einlage eines Faserbündels im Rahmen einer Großserienherstellung eines Faser verbundbauteils nicht wirtschaftlich ist, kann, wie bereits aus der DE 10 2016 205 014 B4 bekannt, eine im Wesentlichen starre Stützstruk tur ausgebildet werden. Weiter ist es auch bekannt Endlosfasern mittels eines TFP-Verfahrens (Tailored-Fiber-Placement) mit einem flächigen Textil zu vernähen und dieses dann in die betreffende Bauteilform einzulegen. Allerdings muss dann ein entsprechender Zuschnitt des Trägermaterials erfolgen, da dieses zusammen mit den Endlosfasern bzw. Faserbündeln in die Bauteilform lagerichtig eingelegt werden muss. Dieses Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils ist daher vergleichsweise kostenintensiv. Darüber hinaus wird eine Bauteilstruktur des Faserverbundbauteils durch die Einlage des flächigen Textils ge schwächt, da dieses eine Vermischung der Schnittfasern des Matrix-Ver bundwerkstoffs verhindert, sodass das Faserverbundbauteil hinsichtlich seiner Festigkeit entsprechend stabiler konstruiert werden muss, wodurch sich ein Bauteilgewicht erhöht. In principle, a support structure can be formed from a fiber bundle, which is arranged at heavily loaded points of the fiber composite component according to a load direction. Since a loose insert of a fiber bundle in the context of large-scale production of a fiber composite component is not economical, a substantially rigid support structure can be formed, as is already known from DE 10 2016 205 014 B4. Furthermore, it is also known to sew continuous fibers to a flat textile by means of a TFP method (tailored fiber placement) and then to insert this into the relevant component form. However, the carrier material then has to be cut to size accordingly, since it has to be inserted into the component mold in the correct position together with the endless fibers or fiber bundles. This method for producing a fiber composite component is therefore comparatively expensive. In addition, a component structure of the fiber composite component is weakened by the insertion of the flat textile, since this prevents the cut fibers of the matrix composite material from mixing, so that the fiber composite component must be designed to be correspondingly more stable in terms of its strength, which increases the component weight.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, eine Konfektioniervorrichtung zur Ausführung des Verfahrens und ein Faserverbundbauteil vorzuschlagen, das bzw. die eine kostengünstige Herstellung in großer Stückzahl bei gleichzeitig hohen Festigkeitseigenschaften ermöglicht. The object of the invention is therefore to propose a method for producing a fiber composite component, a packaging device for carrying out the method and a fiber composite component which enables cost-effective production in large numbers with high strength properties at the same time.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1, eine Konfektioniervorrichtung mit den Merkmalen des An spruchs 15 und ein Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des An spruchs 16 gelöst. This object is achieved by a method with the features of claim 1, a manufacturing device with the features of claim 15 and a fiber composite component with the features of claim 16.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Faserver bundbauteils, insbesondere für ein Fahrzeug oder dergleichen, wird das Faserverbundbauteil aus einem Matrix-Verbundwerkstoff und einer Stützstruktur ausgebildet, wobei der Matrix-Verbundwerkstoff aus Schnittfasern und einem härtbaren Harz ausgebildet wird, wobei die Stützstruktur aus zumindest einem Faserbündel aus Endlosfasern ausge- bildet wird, wobei eine Mehrzahl von plattenförmigen Lagen aus dem Matrix-Verbundwerkstoff ausgebildet und zusammen mit dem plastisch verformbaren Faserbündel in einer Bauteilform eingebracht und zu dem Faserverbundbauteil ausgehärtet werden, wobei das Faserbündel mit dem Matrix-Verbundwerkstoff stoffschlüssig verbunden wird. In the method according to the invention for producing a fiber composite component, in particular for a vehicle or the like, the fiber composite component is formed from a matrix composite material and a support structure, the matrix composite material being formed from cut fibers and a curable resin, the support structure being formed from at least one fiber bundles made of endless fibers is formed, with a plurality of plate-shaped layers being formed from the matrix composite material and introduced together with the plastically deformable fiber bundle in a component mold and cured to form the fiber composite component, the fiber bundle being bonded to the matrix composite material.
Das Faserbündel aus Endlosfasern bildet demnach die Stützstruktur aus, die erst durch das Aushärten des Harzes formstabil wird. Die Stützstruk tur muss daher nicht schon vor dem Einlegen in die Bauteilform formsta bil ausgebildet werden und kann noch bis zur Aushärtung verformt werden. Das Faserbündel aus Endlosfasern kann dann zusammen mit den plattenförmigen Lagen des Matrix-Verbundwerkstoffs nach Bedarf, angepasst an den jeweiligen Lastfall, in der Bauteilform angeordnet werden. Die plattenförmigen Lagen bestehen aus Schnittfasern und dem härtbaren Harz, sodass der Matrix-Verbundwerkstoff besonders kosten günstig ist. Das Harz kann beispielsweise durch Pressen und Wärmeein wirkung in der Bauteilform leicht ausgehärtet werden. Das Faserbündel wird dabei auf zumindest der einen Lage des Matrix-Verbundwerkstoffs angeordnet. Bei der Verwendung des Matrix-Verbundwerkstoffs in Form von Lagen kommt es im Gegensatz zu Pressmassen zu keiner wesentli chen Verformung des eingelegten Faserbündels aus Endlosfasern beim Pressen in der Bauteilform. Auch kann auf einen textilen Träger für das Faserbündel verzichtet werden, sodass eine innige Verbindung der Schnittfasern über die einzelnen Lagen hinweg beim Pressen und Aushär ten ausgebildet wird. Das Faserverbundbauteil kann daher, im Vergleich zu Faserverbundbauteilen mit textilen Zwischenlagen, stabiler ausgebil det, und folglich materialsparender dimensioniert werden. Insgesamt wird so eine kostengünstige Herstellung von Faserverbundbauteilen in großen Stückzahlen möglich. The fiber bundle of endless fibers forms the support structure, which only becomes dimensionally stable once the resin has hardened. The support structure therefore does not have to be made dimensionally stable before it is placed in the component mold and can still be deformed until it has hardened. The fiber bundle made of continuous fibers can then be arranged in the component shape together with the plate-shaped layers of the matrix composite material as required, adapted to the respective load case. The sheet-like layers consist of cut fibers and the hardenable resin, so that the matrix composite material is particularly economical. The resin can be easily cured in the component mold, for example by pressing and applying heat. The fiber bundle is arranged on at least one layer of the matrix composite material. When using the matrix composite material in the form of layers, in contrast to molding compounds, there is no significant deformation of the inserted fiber bundle made of continuous fibers during pressing in the component form. A textile carrier for the fiber bundle can also be dispensed with, so that the cut fibers are intimately bonded across the individual layers during pressing and curing. Compared to fiber composite components with textile intermediate layers, the fiber composite component can therefore be designed to be more stable and consequently be dimensioned to save material. Overall, this makes it possible to produce fiber composite components in large quantities at low cost.
Das plastisch verformbare Faserbündel kann vor dem Einbringen in die Bauteilform an zumindest einer Lage, bevorzugt an mehreren Lagen des Matrix-Verbundwerkstoffs angebracht werden. Das plastisch verformbare Faserbündel kann demnach an zumindest einer Lage des Matrix-Verbund werkstoffs fixiert werden. Danach kann dann die betreffende Lage in die Bauteilform eingelegt werden. Dadurch wird eine einfachere Anordnung des Faserbündels aus den Endlosfasern an der plattenförmigen Lage aus dem Matrix-Verbundwerkstoff möglich. Durch das Anbringen des plas tisch verformbaren Faserbündels an der Lage aus dem Matrix-Verbund werkstoff kann dann auch sichergestellt werden, dass es zu keiner Ver schiebung des Faserbündels bei einer Handhabung der betreffenden Lage kommt und sich das Faserbündel stets in der in der Bauteilform abschlie- ßend vorgesehenen Position befindet. Dies ermöglicht es auch Lagen mit Faserbündeln vorzukonfektionieren, bevor diese Lagen in die Bauteil form eingelegt werden. The plastically deformable fiber bundle can be attached to at least one layer, preferably to several layers, of the matrix composite material before it is introduced into the component mold. The plastically deformable Fiber bundles can therefore be fixed to at least one layer of the matrix composite material. After that, the layer in question can then be inserted into the component mold. This enables a simpler arrangement of the fiber bundle made of the continuous fibers on the plate-shaped layer made of the matrix composite material. By attaching the plastically deformable fiber bundle to the layer made of the matrix composite material, it can then also be ensured that there is no displacement of the fiber bundle when the relevant layer is handled and that the fiber bundle is always in the final shape of the component. ßend intended position is located. This also makes it possible to pre-assemble layers with fiber bundles before these layers are inserted into the component form.
Die Lagen können zusammen mit dem plastisch verformbaren Faserbün del in einer Stapelanordnung in die Bauteilform eingebracht werden. Prinzipiell ist es möglich ein Faserverbundbauteil alleine mit einer Lage aus dem Matrix-Verbundwerkstoff herzustellen. Um ein Faserverbund bauteil mit einem größeren Querschnitt oder auch einer komplexen Geometrie herzustellen, kann es vorgesehen sein, eine Mehrzahl von Lagen zusammen mit plastisch verformbaren Faserbündeln in einem Stapel aus diesen plattenförmigen Lagen anzuordnen. Der Stapel derThe layers can be introduced into the component mold in a stack arrangement together with the plastically deformable fiber bundle. In principle, it is possible to produce a fiber composite component with just one layer of the matrix composite material. In order to produce a fiber composite component with a larger cross-section or a complex geometry, provision can be made for arranging a plurality of layers together with plastically deformable fiber bundles in a stack of these plate-shaped layers. The stack of
Lagen kann dabei in der Bauteilform ausgebildet werden. Alternativ kann der Stapel auch außerhalb der Bauteilform ausgebildet, und dann in die Bauteilform eingelegt werden. Je nach Geometrie des Faserverbundbau teils können die Lagen unterschiedlich groß und mit voneinander abwei- chenden Konturen ausgebildet sein und sich in der Stapelanordnung vollständig oder auch nur teilweise überdecken. Layers can be formed in the shape of the component. Alternatively, the stack can also be formed outside of the component mold and then inserted into the component mold. Depending on the geometry of the fiber composite component, the layers can be of different sizes and have different contours and can overlap completely or only partially in the stacked arrangement.
Nachfolgende Abfolge von Schritten kann im Rahmen des Verfahrens zur Herstellung des Faserverbundbauteils ausgeführt werden: a) Anbringen des plastisch verformbaren Faserbündels an einer Bahn des Matrix-Verbundwerkstoffs, b) Abtrennen einer Mehrzahl von plattenförmigen Lagen aus der Bahn des Matrix-Verbundwerkstoffs einschließlich zumindest einer Lage mit dem angebrachten Faserbündel, oder a) Abtrennen einer Mehrzahl von plattenförmigen Lagen aus einer Bahn des Matrix-Verbundwerkstoffs, b) Anbringen des plastisch verformbaren Faserbündels an zumindest einer Lage der Mehrzahl von Lagen des Matrix-Verbundwerkstoffs, und c) Einbringen der Mehrzahl von Lagen in die Bauteilform, d) Aushärten des Matrix-Verbundwerkstoffs zusammen mit dem Faser bündel zu dem Faserverbundbauteil. The following sequence of steps can be carried out as part of the method for producing the fiber composite component: a) attaching the plastically deformable fiber bundle to a web of the matrix composite material, b) Separating a plurality of plate-shaped layers from the web of matrix composite material including at least one layer with the attached fiber bundle, or a) Separating a plurality of plate-shaped layers from a web of matrix composite material, b) Attaching the plastically deformable fiber bundle to at least one layer of the plurality of layers of the matrix composite material, and c) introducing the plurality of layers into the component mold, d) curing the matrix composite material together with the fiber bundle to form the fiber composite component.
Die Bahn des Matrix-Verbundwerkstoffs kann in Art eines Halbfabrikats, beispielsweise auf einer Rolle, zur Weiterverarbeitung verwendet wer- den. Dabei können zunächst die plattenförmigen Lagen, die zur Herstel lung des Faserverbundbauteils erforderlich sind, von der Bahn, durch beispielsweise Schneiden, mit der für die jeweilige Lage vorgesehenen Kontur abgetrennt werden. Nachfolgend kann das Faserbündel aus Endlosfasern an der dafür vorgesehenen Lage angebracht werden, bevor die Lagen in die Bauteilform eingelegt werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zunächst das Faserbündel aus Endlosfasern an der Bahn des Matrix-Verbundwerkstoffs angebracht bzw. fixiert wird, bevor die Lagen von der Bahn abgetrennt bzw. ausgeschnitten werden. Dabei kann dann auch das Faserbündel zumindest abschnittsweise durchtrennt werden. So ist es gegebenenfalls auch möglich, das Faserbündel in einem einzelnen Arbeitsschritt an mehreren Lagen anzubringen. The web of matrix composite material can be used for further processing in the form of a semi-finished product, for example on a roll. The plate-shaped layers that are required for the production of the fiber composite component can first be separated from the web, for example by cutting, with the contour provided for the respective layer. The fiber bundle of continuous fibers can then be attached to the intended layer before the layers are inserted into the component mold. Alternatively, it can also be provided that the fiber bundle made of endless fibers is first attached or fixed to the web of the matrix composite material before the layers are separated or cut out from the web. The fiber bundle can then also be severed at least in sections. It is also possible, if necessary, to attach the fiber bundle to several layers in a single work step.
Das Faserbündel kann so angeordnet werden, dass der Matrix-Verbund werkstoff das Faserbündel vollständig umgibt. Alleine der Matrix-Ver- bundwerkstoff bildet dann eine äußere Gestalt des Faser-Verbundbauteils aus. Dadurch wird es auch möglich die Stützstruktur durch den Matrix- Verbundwerkstoff vollständig bei einer äußeren Einwirkung auf das Fa serverbundbauteil zu schützen bzw. abzuschirmen. Das Faserverbundbau- teil kann dadurch besonders robust gegen äußere Beschädigungen ausge bildet werden. The fiber bundle can be arranged in such a way that the matrix composite material completely surrounds the fiber bundle. The Matrix Ver- composite material then forms the outer shape of the fiber composite component. This also makes it possible to completely protect or shield the support structure with the matrix composite material in the event of an external impact on the fiber composite component. As a result, the fiber composite component can be designed to be particularly robust against external damage.
Das Faserbündel kann in Form eines oder mehrerer Streifen, Linien oder in einer Struktur an zumindest einer Lage, bevorzugt an mehreren Lagen des Matrix-Verbundwerkstoffs angebracht werden. Die Anordnung des Faserbündels in Form von Streifen, Linien oder in einem bestimmten Muster ermöglicht die einfache Anpassung des Faserbündels an einen Lastfall des Faserverbundbauteils. Dadurch können auch Endlosfasern eingespart und ein Gewicht des Faserverbundbauteils reduziert werden.The fiber bundle can be attached in the form of one or more strips, lines or in a structure to at least one layer, preferably to a plurality of layers, of the matrix composite material. The arrangement of the fiber bundle in the form of strips, lines or in a specific pattern enables the fiber bundle to be easily adapted to a load case of the fiber composite component. As a result, endless fibers can also be saved and the weight of the fiber composite component can be reduced.
Je nach Lastfall kann durch die Anordnung des bzw. der Faserbündel an mehreren Lagen des Matrix-Verbundwerkstoffs eine räumliche Stütz struktur ausgebildet werden. Depending on the load case, a three-dimensional support structure can be formed by arranging the fiber bundle(s) on several layers of the matrix composite material.
Das Faserbündel kann mittels Sticken, Schmelzkleber, lokale Erwärmung des Harzes des Matrix-Verbundwerkstoffs oder Anheften an der Lage des Matrix-Verbundwerkstoffs angebracht werden. So kann vorgesehen sein, dass das Faserbündel mittels eines TFP-Verfahrens (Tailored-Fiber- Placement) an der Lage durch Sticken fest fixiert wird. Somit kann einerseits eine innige Verbindung der Endlosfasern mit den Schnittfasern hergestellt und andererseits auf eine Verwendung textiler Lagen bzw. Zwischenlagen, die eine Verbindung von Schnittfasern benachbarter Lagen aus dem Matrix-Verbundwerkstoff unterbrechen würden, verzich tet werden. Auch wird dann dadurch eine sehr genaue Positionierung des Faserbündels in der Bauteilform, unabhängig von einer Handhabung der plattenförmigen Lagen, möglich. Auf besondere Zuschnitte von textilen Lagen kann ebenfalls verzichtet werden. Alternativ kann das Faserbündel auch mittels eines Schmelzklebers an der plattenförmigen Lage fixiert werden. Weiter ist es auch möglich, das Harz des Matrix-Verbundwerk- Stoffs im Bereich des auf der Lage angeordneten Faserbündels zu erwär men, um das Harz zumindest teilweise in diesem Bereich zu verfestigen und so das Faserbündel zu fixieren. Auch kann ein Anheften des Faser bündels an der Lage vorgesehen sein, dadurch dass Druck auf das Faser bündel, beispielsweise mit einer Rolle, ausgeübt wird. Die Fixierung kann abschnittsweise entlang des Verlaufs des Faserbündels oder auch vollständig mit den zuvor genannten Verfahren erfolgen. The fiber bundle may be attached to the matrix composite sheet by stitching, hot melt adhesive, localized heating of the matrix composite resin, or tacking. Provision can thus be made for the fiber bundle to be firmly fixed to the layer by embroidering using a TFP method (tailored fiber placement). Thus, on the one hand, an intimate connection of the continuous fibers with the cut fibers can be produced and, on the other hand, the use of textile layers or intermediate layers, which would interrupt a connection of cut fibers of adjacent layers of the matrix composite material, can be dispensed with. A very precise positioning of the fiber bundle in the component form is then also possible as a result, independently of the handling of the plate-shaped layers. Special cuts of textile layers can also be dispensed with. Alternatively, the fiber bundle can also be fixed to the sheet-like layer by means of a hot-melt adhesive. Furthermore, it is also possible to use the resin of the matrix composite To heat fabric in the area of the fiber bundle arranged on the layer in order to at least partially solidify the resin in this area and thus fix the fiber bundle. The fiber bundle can also be attached to the layer by exerting pressure on the fiber bundle, for example with a roller. The fixation can take place in sections along the course of the fiber bundle or also completely with the aforementioned methods.
Das Faserbündel kann aus zumindest einem plastisch verformbaren Faserverbund aus Endlosfasern ausgebildet werden. Unter einem Faser verbund wird ein aus Endlosfasern ausgebildeter Faden, ein Seil, ein Gelege oder dergleichen verstanden, bei dem Faserbündel aus Endlosfa sern in Art eines Fadensystems miteinander verbunden sind. Der Faser verbund besteht dann aus einer Mehrzahl von Faserbündeln aus Endlosfa sern. Durch die Ausbildung eines Faserverbundes aus den Endlosfasern kann eine höhere Zugfestigkeit und eine einfachere gerichtete Anordnung der Endlosfasern an der Lage ermöglicht werden. The fiber bundle can be formed from at least one plastically deformable fiber composite made of endless fibers. A fiber composite is understood as meaning a thread made of endless fibers, a rope, a scrim or the like, in which fiber bundles made of endless fibers are connected to one another in the manner of a thread system. The fiber composite then consists of a plurality of fiber bundles of endless fibers. By forming a fiber composite from the endless fibers, a higher tensile strength and a simpler, oriented arrangement of the endless fibers on the layer can be made possible.
Folglich kann der Faserverbund aus textilen Fasern und/oder unidirektio- nalen Fasern ausgebildet werden. Consequently, the fiber assembly can be formed from textile fibers and/or unidirectional fibers.
Als Faserbündel kann ein mit Harz imprägniertes Faserbündel verwendet werden. Das Faserbündel muss daher nicht in der Bauteilform mit dem Harz des Matrixverbundwerkstoffs imprägniert werden. Das imprägnierte Faserbündel leicht durch Sticken oder Anheften an der Lage des Matrix- Verbundwerkstoffs angebracht werden. As the fiber bundle, a resin-impregnated fiber bundle can be used. The fiber bundle therefore does not have to be impregnated with the resin of the matrix composite material in the component form. The impregnated fiber bundle can be readily attached to the matrix composite sheet by stitching or tacking.
Weiter kann ein mit Glasfasern oder Kohlenstofffasern ausgebildetes Faserbündel und/oder ein Matrix-Verbundwerkstoff mit diesen Fasern verwendet werden. Die Schnittfasern bzw. das Faserbündel kann aus verschiedenen organischen oder anorganischen Fasern ausgewählt wer den. Als Fasern können z. B. Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfa- sern, Basaltfasern, oxidische Fasern und auch Metallfasern eingesetzt werden. Dadurch kann die Stützstruktur sowie auch der Matrix-Verbund- Werkstoff auf den erforderlichen Lastfall bezüglich Leichtbau optimiert werden. Um ein besonders kostengünstiges Faserverbundbauteil zu erhal ten, kann dieses vollständig aus Glasfasern ausgebildet werden. Furthermore, a fiber bundle formed with glass fibers or carbon fibers and/or a matrix composite material with these fibers can be used. The cut fibers or the fiber bundle can be selected from various organic or inorganic fibers. As fibers z. B. carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, basalt fibers, oxidic fibers and also metal fibers can be used. As a result, the support structure as well as the matrix composite Material can be optimized for the required load case with regard to lightweight construction. In order to obtain a particularly cost-effective fiber composite component, it can be made entirely of glass fibers.
Das Faserbündel kann in einer räumlich orientierten Stützstruktur des Faserverbundbauteils angeordnet werden, die an einen Lastfall des Faserverbundbauteils angepasst sein kann. Das Faserbündel kann dem nach in oder an dem Faserverbundbauteil so angeordnet sein, dass ein von der Verwendung des Faserverbundbauteils abhängiger Lastfall berücksichtigt wird, derart, dass ein Großteil der auf das Faserverbund bauteil einwirkenden Kräfte in die Stützstruktur bzw. das Faserbündel eingeleitet wird. So kann Matrix-Verbundwerkstoff eingespart und ein Gewicht des Faserverbundbauteils reduziert werden. Wenn das Faserbün del aus Endlosfasern an der plattenförmigen Lage fixiert wird kann die räumliche Orientierung des Faserbündels gezielt festgelegt bzw. vorbe stimmt werden, um die mechanischen Eigenschaften des Faserverbund bauteils vorteilhaft zu beeinflussen. Die Schnittfasern des Matrix-Ver bundwerkstoffs können für sich allein, zumindest in einer Ebene der Lage, homogen verteilt sein. The fiber bundle can be arranged in a spatially oriented support structure of the fiber composite component, which can be adapted to a load case of the fiber composite component. The fiber bundle can then be arranged in or on the fiber composite component in such a way that a load case dependent on the use of the fiber composite component is taken into account, such that a large part of the forces acting on the fiber composite component is introduced into the support structure or the fiber bundle. In this way, matrix composite material can be saved and the weight of the fiber composite component can be reduced. When the fiber bundle made of endless fibers is fixed to the sheet-like layer, the spatial orientation of the fiber bundle can be specifically defined or predetermined in order to advantageously influence the mechanical properties of the fiber composite component. The cut fibers of the composite matrix material can be distributed homogeneously on their own, at least in one plane of the layer.
Der Matrix-Verbundwerkstoff kann ein Faser-Matrix-Halbzeug, insbe sondere ein Sheet-Molding-Compound (SMC) sein. Das Faser-Matrix- Halbzeug kann auch als plattenförmige, teigartige Pressmasse aus duro plastischen Reaktionsharzen und Schnittfasern vorliegen. Alle Kompo nenten des Matrix-Verbundwerkstoffs können dabei bereits vollständig vorgemischt und verarbeitungsfertig vorliegen. Vorzugsweise kann ein SMC-LP mit hoher Oberflächengüte Verwendung finden, da dann gege benenfalls eine Bearbeitung einer Oberfläche des Faserverbundbauteils oder auch eine Lackierung derselben vollständig entfallen kann. Dieses Faser-Matrix-Halbzeug kann besonders einfach durch Heisspressen in der Bauteilform verarbeitet werden. The matrix composite material can be a fiber matrix semi-finished product, in particular a sheet molding compound (SMC). The fiber matrix semi-finished product can also be in the form of a sheet-like, dough-like molding compound made from duroplastic reaction resins and cut fibers. All of the components of the matrix composite material can already be completely premixed and ready for processing. An SMC-LP with a high surface quality can preferably be used, since then, if necessary, machining a surface of the fiber composite component or painting the same can be completely dispensed with. This fiber matrix semi-finished product can be processed particularly easily by hot pressing in the component form.
Das Faserverbundbauteil kann so ausgebildet werden, dass es einen Faseranteil von > 35, vorzugsweise > 50 Volumenprozent aufweist. Dies ist dann besonders vorteilhaft, wenn sich entsprechend der vorgesehenen Verwendung des Faserverbundbauteils ein höherer Anteil an Fasern be sonders günstig auf dessen Eigenschaften auswirkt. Auch ist das Faser verbundbauteil dann besonders leicht im Verhältnis zum Volumen aus bildbar. Die Schnittfasern können eine Faserlänge von 5 bis 50 mm aufweisen. Bevorzugt weisen die Schnittfasern eine Faserlänge von 20 bis 50 mm auf. Wenn die Schnittfasern keine bestimmte räumliche Orientierung aufweisen, wird es möglich den Matrix-Verbundwerkstoff in die Bauteilform in Form der plattenförmigen Lagen einzulegen, ohne eine besondere Ausrichtung der Lagen berücksichtigen zu müssen. The fiber composite component can be designed in such a way that it has a fiber content of >35, preferably >50 percent by volume. This is particularly advantageous if, in accordance with the intended use of the fiber composite component, a higher proportion of fibers has a particularly favorable effect on its properties. The fiber composite component can then also be formed particularly easily in relation to the volume. The cut fibers can have a fiber length of 5 to 50 mm. The cut fibers preferably have a fiber length of 20 to 50 mm. If the cut fibers do not have a specific spatial orientation, it becomes possible to insert the matrix composite material into the component mold in the form of plate-shaped layers without having to take into account a special orientation of the layers.
Ein Verpressen des Matrix-Verbundwerkstoffs der Stückstruktur kann in der Bauteilform bei einem Druck von 80 Bar bis 150 Bar, insbesondere zwischen 90 Bar und 110 Bar und bei einer Temperatur zwischen 125 °C und 150 °C, insbesondere zwischen 130 °C und 140 °C erfolgen. The matrix composite material of the piece structure can be pressed in the component mold at a pressure of 80 bar to 150 bar, in particular between 90 bar and 110 bar and at a temperature of between 125° C. and 150° C., in particular between 130° C. and 140° C done.
Die erfindungsgemäße Konfektioniervorrichtung ist zur zumindest teilweisen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, wobei die Konfektioniervorrichtung eine Befestigungseinrichtung zum Anbringen eines plastisch verformbaren Faserbündels an einer Bahn des Matrix-Verbundwerkstoffs und eine Schneideinrichtung zum Abtrennen von plattenförmigen Lagen aus der Bahn umfasst, wobei eine relativ zu der Bahn bewegbare Bearbeitungseinheit die Befestigungseinrichtung und die Schneideinrichtung ausbildet. The assembly device according to the invention is designed for at least partially carrying out the method according to the invention, the assembly device comprising a fastening device for attaching a plastically deformable fiber bundle to a web of the matrix composite material and a cutting device for separating plate-shaped layers from the web, with a relative to the web movable processing unit forms the fastening device and the cutting device.
Wenn der Matrix-Verbundwerkstoff in Form einer Bahn vorliegt kann diese Bahn beispielsweise von einer Haspel abgerollt und mittels der Konfektioniervorrichtung zu plattenförmigen Lagen weiterverarbeitet werden. Mittels der Befestigungseinrichtung der Konfektioniervorrich tung wird dann das plastisch verformbare Faserbündel an der Bahn angebracht. Dies kann beispielsweise mittels Sticken, Schmelzkleber, lokale Erwärmung des Harzes des Matrix-Verbundwerkstoffes oder Anheften an der Bahn erfolgen. Dem nachfolgend werden mittels der Schneideinrichtung der Konfektioniervorrichtung aus der Bahn platten- förmige Lagen ausgeschnitten bzw. von der Bahn abgetrennt. Diese La gen sind vollständig oder zumindest teilweise bereits mit dem Faserbün del verbunden. Die Lagen können in einem nachfolgenden Arbeitsschritt, welcher nicht mit der Konfektioniervorrichtung durchgeführt werden muss, in einer Bauteilform eines Faserverbundbauteils angeordnet werden. Optional kann vorgesehen sein, dass die Konfektioniervorrich tung eine entsprechende Handhabungseinrichtung und die Bauteilform umfasst. Dadurch dass die Befestigungseinrichtung und die Schneidein richtung in der Bearbeitungseinheit, die relativ zu der Bahn bewegbar ist, integriert sind, können die zuvor beschriebenen Arbeitsschritte an der Bahn ausgeführt werden, ohne dass eine Handhabung der Bahn, beispielsweise ein Verbringen an eine weitere Maschine, erforderlich wäre. Mit der Konfektioniervorrichtung ist es daher möglich Faserver bundbauteile noch schneller und kostengünstiger herzustellen. If the matrix composite material is in the form of a web, this web can be unrolled from a reel, for example, and further processed into sheet-like layers by means of the packaging device. The plastically deformable fiber bundle is then attached to the web by means of the fastening device of the assembly device. This can be done, for example, by means of stitching, hot-melt adhesive, localized heating of the resin of the matrix composite, or tacking to the web. Subsequently, by means of the cutting device of the packaging device, slabs are cut from the web shaped layers are cut out or separated from the web. These layers are fully or at least partially already connected to the fiber bundle. The layers can be arranged in a component form of a fiber composite component in a subsequent work step, which does not have to be carried out with the assembly device. Optionally, it can be provided that the packaging device includes a corresponding handling device and the component shape. Because the fastening device and the cutting device are integrated in the processing unit, which can be moved relative to the web, the work steps described above can be carried out on the web without the web having to be handled, for example brought to another machine were. With the assembly device, it is therefore possible to produce composite fiber components even faster and more cost-effectively.
Weitere Ausführungsformen einer Konfektioniervorrichtung ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Verfahrensanspruch 1 zurückbezogenen Unteransprüche. Further embodiments of a packaging device result from the feature descriptions of the dependent claims which refer back to method claim 1 .
Das erfindungsgemäße Faserverbundbauteil, insbesondere für ein Fahr zeug oder dergleichen, ist aus einem Matrix-Verbundwerkstoff und einer Stützstruktur ausgebildet, wobei der Matrix-Verbundwerkstoff aus Schnittfasern und einem härtbaren Harz ausgebildet ist, wobei die Stützstruktur aus zumindest einem Faserbündel aus Endlosfasern ausge bildet ist, wobei eine Mehrzahl von aus dem Matrix-Verbundwerkstoff ausgebildeten plattenförmigen Lagen zusammen mit dem plastisch verformbaren Faserbündel in einer Bauteilform zu dem Faserverbundbau teil ausgehärtet sind, wobei das Faserbündel mit dem Matrix-Verbund werkstoff stoffschlüssig verbunden ist. The fiber composite component according to the invention, in particular for a vehicle or the like, is made from a matrix composite material and a support structure, the matrix composite material being made from cut fibers and a curable resin, the support structure being formed from at least one fiber bundle made from endless fibers, wherein a plurality of plate-shaped layers formed from the matrix composite material are cured together with the plastically deformable fiber bundle in a component mold to form the fiber composite component, wherein the fiber bundle is materially bonded to the matrix composite material.
Zu den vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Faserverbund bauteils wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Faserverbundbauteils erge ben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Verfahrensan spruchs 1 zurückbezogenen Einteransprüche. For the advantageous effects of the fiber composite component according to the invention, reference is made to the description of the advantages of the method according to the invention. Further advantageous embodiments of the fiber composite component result from the feature descriptions of the individual claims relating back to the method claim 1 .
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 Eine Ausführungsform einer Tischplatte eines Flugzeugti sches in einer Seitenansicht; Fig. 1 shows an embodiment of a table top of a Flugzeugti cal in a side view;
Fig. 2 eine Draufsicht der Tischplatte; 2 is a plan view of the tabletop;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Stapelanordnung von plattenförmigen Lagen; 3 shows a schematic representation of a stack arrangement of plate-shaped layers;
Fig. 4 eine Teilschnittansicht eines Faserverbundbauteils; 4 shows a partial sectional view of a fiber composite component;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrensablaufs. 5 shows a flow chart of a method sequence.
Eine Zusammenschau der Fig. 1 und 2 zeigt eine Tischplatte 10 einer Flugzeuginnenausstattung, die aus einem Faserverbundbauteil 11 ausge bildet ist. Das Faserverbundbauteil 11 weist eine Stützstruktur 12 aus einem Faserbündel 13 aus Endlosfasern, die hier nur andeutungsweise dargestellt sind, auf. Ein Matrix-Verbundwerkstoff 14, der aus hier nicht dargestellten Schnittfasern bzw. Glasschnittfasern, und einem gehärteten Harz ausgebildet ist, umgibt das Faserbündel 13 vollständig, sodass sich das Faserbündel 13 im inneren der Tischplatte 10 befindet. Insbesondere wurde das Faserverbundbauteil 11 durch Anordnung des plastisch ver formbaren Faserbündels 13 zusammen mit dem in plattenförmigen Lagen vorliegenden Matrix-Werkstoff 14 in einer hier nicht dargestellten Bauteilform angeordnet und durch nachfolgende Aushärtung des Matrix- Verbundwerkstoffs 14 innerhalb der Bauteilform ausgebildet. Die Stütz struktur 12 ist im Wesentlichen so ausgebildet, dass einem Lastfall des Faserverbundbauteils 11 Rechnung getragen wird. So weist die Tisch- platte 10 zwei Finnen 15 auf, an denen sie in einer nicht dargestellten Führung einer Galley eingesetzt und entlang von Seitenkanten 16 in die Führung eingeschoben und herausgezogen werden kann. A synopsis of FIGS. 1 and 2 shows a table top 10 of an aircraft interior, which is formed out of a fiber composite component 11. The fiber composite component 11 has a support structure 12 made of a fiber bundle 13 made of endless fibers, which are only shown here in outline. A matrix composite material 14 , which is formed from chopped fibers or chopped glass fibers (not shown here) and a hardened resin, completely surrounds the fiber bundle 13 , so that the fiber bundle 13 is located inside the tabletop 10 . In particular, the fiber composite component 11 was arranged in a component mold (not shown here) by arranging the plastically deformable fiber bundle 13 together with the matrix material 14 present in sheet-like layers and was formed by subsequent curing of the matrix composite material 14 within the component mold. The support structure 12 is essentially designed in such a way that a load case of the fiber composite component 11 is taken into account. Thus the table Plate 10 has two fins 15 on which it can be inserted in a guide of a galley (not shown) and pushed into the guide and pulled out along side edges 16 .
Eine Zusammenschau der Fig. 3 und 4 zeigt zwei Verfahrensschritte zur Herstellung eines Faserverbundbauteils 17. Die Fig. 3 zeigt hier eine Teilschnittansicht eines Stapels 18 welcher aus plattenförmigen Lagen 19 aus einem Matrix-Verbundwerkstoff 20 aus hier nicht näher ersichtli chen Schnittfasern und einem härtbaren Harz gebildet ist. An den Lagen 19 ist zumindest abschnittsweise ein Faserbündel 21 aus hier nicht näher dargestellten Endlosfasern durch Sticken angebracht. Die jeweiligen Faserbündel 21 verlaufen hier linienförmig in Richtung der Schnittan sicht und sind an verschiedenen Positionen an den Lagen 19 durch das Sticken fixiert. Nach dem Einbringen bzw. Anordnen des Stapels 18 in eine hier nicht näher dargestellten Bauteilform werden die Lagen 19 unter Einwirkung von Temperatur und Druck gefügt, sodass das in der Fig. 4 in einer abschnittsweisen Schnittdarstellung dargestellte Faserver bundbauteil 17 ausgebildet wird. Die Faserbündel 21 befinden sich nun im Inneren des Faserverbundbauteils 17 und die Lagen 19 sind innig miteinander verbunden, sodass im Wesentlichen keine Grenzfläche zwischen den Lagen 19 ausgebildet ist und die Schnittfasern bezogen auf eine Dicke D des Bauteils homogen verteilt sind. Das Faserverbundbau teil bedarf keiner weiteren maschinellen Bearbeitung, da es in der Bauteilform als Fertigteil ausgebildet wurde. A synopsis of FIGS. 3 and 4 shows two process steps for the production of a fiber composite component 17. FIG. 3 shows a partial sectional view of a stack 18 which consists of plate-shaped layers 19 made of a matrix composite material 20 made of cut fibers and a hardenable resin is formed. At least in sections, a fiber bundle 21 made of endless fibers, not shown in detail here, is attached to the layers 19 by embroidery. The respective fiber bundles 21 run linearly in the direction of the sectional view and are fixed at different positions on the layers 19 by the embroidery. After inserting or arranging the stack 18 in a component mold not shown here, the layers 19 are joined under the action of temperature and pressure, so that the fiber composite component 17 shown in FIG. 4 in a sectional representation in sections is formed. The fiber bundles 21 are now located inside the fiber composite component 17 and the layers 19 are intimately connected to one another, so that essentially no boundary surface is formed between the layers 19 and the cut fibers are distributed homogeneously in relation to a thickness D of the component. The fiber composite part does not require any further machining, since it was designed as a finished part in the component form.
Die Fig. 5 zeigt beispielhaft einen möglichen Verfahrensablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Faserverbundbauteils. In einem ersten Verfahrensschritt 22 wird ein plastisch verformbares Faserbündel aus Endlosfasern an einem Matrix-Verbundwerkstoff aus Schnittfasern und einem härtbaren Harz, welcher in Form einer Bahn vorliegt, mittels Sticken fixiert. In einem zweiten Verfahrensschritt 23 erfolgt ein Zu schnitt der Bahn, sodass von der Bahn plattenförmige Lagen des Matrix- Verbundwerkstoffs abgetrennt werden. Die plattenförmigen Lagen weisen dabei zumindest teilweise das plastisch verformbare Faserbündel aus Endlosfasern auf. In einem dritten Verfahrensschritt 24 werden die plattenförmigen Lagen in einem Stapel angeordnet, wobei der Stapel so ausgebildet wird, dass er einer abschließenden Geometrie des Faserver- bundbauteils angenähert ist. In einem vierten Verfahrensschritt 25 wird der Stapel in eine Bauteilform bzw. ein Presswerkzeug eingelegt. In einem fünften Verfahrensschritt erfolgt ein Pressen des Stapels in der Bauteilform, wobei unter Einwirkung von Temperatur das Harz des Matrix-Verbundwerkstoffs ausgehärtet wird. Das bzw. die Faserbündel werden so mit dem Matrix-Verbundwerkstoff stoffschlüssig verbunden, insbesondere auch dadurch, dass das Faserbündel mit dem Harz bei dem Pressen infiltriert wird. Das Faserbündel bildet dann eine starre Stütz struktur innerhalb bzw. an dem Faserverbundbauteil aus. Abschließend kann das fertige Faserverbundbauteil aus der Bauteilform entnommen werden. FIG. 5 shows an example of a possible process sequence of a method for producing a fiber composite component. In a first method step 22, a plastically deformable fiber bundle made of continuous fibers is fixed by means of embroidery to a matrix composite material made of cut fibers and a hardenable resin, which is in the form of a web. In a second method step 23, the web is cut to size, so that plate-shaped layers of the matrix composite material are separated from the web. The plate-like layers have at least partially the plastically deformable fiber bundle made of endless fibers. In a third method step 24, the plate-shaped layers are arranged in a stack, the stack being formed in such a way that it approximates a final geometry of the fiber composite component. In a fourth method step 25, the stack is placed in a component mold or a pressing tool. In a fifth method step, the stack is pressed in the component form, with the resin of the matrix composite material being cured under the action of temperature. The fiber bundle or bundles are thus firmly bonded to the matrix composite material, in particular also because the fiber bundle is infiltrated with the resin during the pressing. The fiber bundle then forms a rigid support structure inside or on the fiber composite component. Finally, the finished fiber composite component can be removed from the component mold.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (11 , 17), insbesondere für ein Fahrzeug oder dergleichen, wobei das Faserver- bundbauteil aus einem Matrix-Verbundwerkstoff (14, 20) und einer1. A method for producing a fiber composite component (11, 17), in particular for a vehicle or the like, wherein the fiber composite component consists of a matrix composite material (14, 20) and a
Stützstruktur (12) ausgebildet wird, wobei der Matrix-Verbundwerk stoff aus Schnittfasern und einem härtbaren Harz ausgebildet wird, wobei die Stützstruktur aus zumindest einem Faserbündel (13, 21) aus Endlosfasern ausgebildet wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Mehrzahl von plattenförmigen Lagen (19) aus dem Matrix- Verbundwerkstoff ausgebildet und zusammen mit dem plastisch ver formbaren Faserbündel in eine Bauteilform eingebracht und zu dem Faserverbundbauteil ausgehärtet werden, wobei das Faserbündel mit dem Matrix-Verbundwerkstoff stoffschlüssig verbunden wird. Support structure (12) is formed, the matrix composite material being formed from cut fibers and a hardenable resin, the support structure being formed from at least one fiber bundle (13, 21) made from endless fibers, characterized in that a plurality of plate-shaped layers (19 ) formed from the matrix composite material and introduced together with the plastically deformable fiber bundle in a component mold and cured to form the fiber composite component, the fiber bundle being bonded to the matrix composite material.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das plastisch verformbare Faserbündel (13, 21) vor dem Einbrin gen in die Bauteilform an zumindest einer Lage (19), bevorzugt an mehreren Lagen des Matrix-Verbundwerkstoffs (14, 20) angebracht wird. 2. Method according to claim 1, characterized in that the plastically deformable fiber bundle (13, 21) is attached to at least one layer (19), preferably to several layers, of the matrix composite material (14, 20) before it is introduced into the component mold .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (19) zusammen mit dem plastisch verformbaren Faser- bündel (13, 21) in einer Stapelanordnung (18) in die Bauteilform ein gebracht werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the layers (19) together with the plastically deformable fiber bundle (13, 21) in a stack arrangement (18) are brought into the component form.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nachfolgende Abfolge von Schritten ausgeführt wird: a.) Anbringen des plastisch verformbaren Faserbündels (13, 21) an einer Bahn des Matrix-Verbundwerkstoffs (14, 20), b.) Abtrennen einer Mehrzahl von plattenförmigen Lagen (19) aus der Bahn des Matrix-Verbundwerkstoffs einschließlich zumindest einer Lage mit dem angebrachten Faserbündel, oder a.) Abtrennen einer Mehrzahl von plattenförmigen Lagen (19) aus ei ner Bahn des Matrix-Verbundwerkstoffs (14, 20), b.) Anbringen des plastisch verformbaren Faserbündels (13, 21) an zumindest einer Lage der Mehrzahl von Lagen des Matrix-Verbund- Werkstoffs, und c.) Einbringen der Mehrzahl von Lagen in die Bauteilform, d.) Aushärten des Matrix-Verbundwerkstoffs zusammen mit dem Fa serbündel zu dem Faserverbundbauteil (11, 17). 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the following sequence of steps is carried out: a.) attaching the plastically deformable fiber bundle (13, 21) to a web of the matrix composite material (14, 20), b.) separating a plurality of plate-shaped layers (19) from the web of matrix composite material including at least one layer with the attached fiber bundle, or a.) Separating a plurality of plate-shaped layers (19) from a web of matrix composite material (14, 20) b.) attaching the plastically deformable fiber bundle (13, 21) to at least one layer of the plurality of layers of the matrix composite material, and c.) introducing the plurality of layers into the component mold, d.) curing the matrix composite material together with the fiber bundle to the fiber composite component (11, 17).
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel (13, 21) so angeordnet wird, dass der Matrix- Verbundwerkstoff (14, 20) das Faserbündel vollständig umgibt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fiber bundle (13, 21) is arranged so that the matrix composite material (14, 20) completely surrounds the fiber bundle.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel (13, 21) in Form eines oder mehrerer Streifen, Linien oder in einer Struktur an zumindest einer Lage (19), bevorzugt an mehreren Lagen des Matrix-Verbundwerkstoffs (14, 20)angebracht wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fiber bundle (13, 21) in the form of one or more strips, lines or in a structure on at least one layer (19), preferably on several layers of the matrix composite material (14 , 20) is attached.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel (13, 21) mittels Sticken, Schmelzkleber, lokale Erwärmung des Harzes des Matrix-Verbundwerkstoffs (14, 20) oder Anheften an der Lage (19) des Matrix-Verbundwerkstoffs angebracht wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fiber bundle (13, 21) by means of embroidery, hot melt adhesive, local heating of the resin of the matrix composite material (14, 20) or tacking to the sheet (19) of the matrix composite material is attached.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel (13, 21) aus zumindest einem plastisch ver- formbaren Faserverbund aus Endlosfasern ausgebildet wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fiber bundle (13, 21) is formed from at least one plastically deformable fiber composite of endless fibers.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbund aus textilen Fasern und/oder unidirektionalen Fasern ausgebildet wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that the fiber composite is formed from textile fibers and/or unidirectional fibers.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Faserbündel (13, 21) ein mit Harz imprägniertes Faserbündel verwendet wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a fiber bundle impregnated with resin is used as the fiber bundle (13, 21).
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Glasfasern oder Kohlenstofffasern ausgebildetes Faser bündel (13, 21) und/oder ein Matrix-Verbundwerkstoff (14, 20) ver wendet wird. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a fiber bundle (13, 21) formed with glass fibers or carbon fibers and/or a matrix composite material (14, 20) is used.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel (13, 21) in einer räumlich orientierte Stütz struktur (12) des Faserverbundbauteils (11, 17) angeordnet wird, die an einen Lastfall des Faserverbundbauteils angepasst ist. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fiber bundle (13, 21) is arranged in a spatially oriented support structure (12) of the fiber composite component (11, 17) which is adapted to a load case of the fiber composite component.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrix-Verbundwerkstoff (14, 20) ein Faser-Matrix-Halb- zeug, insbesondere ein Sheet Molding Compound (SMC) ist. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the matrix composite material (14, 20) is a fiber matrix semi-finished product, in particular a Sheet Molding Compound (SMC).
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundbauteil (11, 17) so ausgebildet wird, dass es einen Faseranteil von > 35, vorzugsweise > 50 Volumenprozent auf weist. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fiber composite component (11, 17) is formed so that it has a fiber content of> 35, preferably> 50 percent by volume.
15. Konfektioniervorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Konfektioniervorrichtung eine Befestigungseinrichtung zum Anbringen eines plastisch verform- baren Faserbündels (13, 21) an einer Bahn des Matrix-Verbundwerk stoffs (14, 20) und eine Schneideinrichtung zum Abtrennen von plat tenförmigen Lagen (19) aus der Bahn umfasst, wobei eine relativ zu der Bahn bewegbare Bearbeitungseinheit die Befestigungseinrichtung und die Schneideinrichtung ausbildet. 15. Manufacturing device for carrying out the method according to one of the preceding claims, wherein the manufacturing device has a fastening device for attaching a plastically deformable bare fiber bundle (13, 21) on a web of the matrix composite material (14, 20) and a cutting device for separating plate-shaped layers (19) from the web, wherein a processing unit movable relative to the web comprises the fastening device and the cutting device trains.
16. Faserverbundbauteil (11, 16), insbesondere für ein Fahrzeug oder dergleichen, wobei das Faserverbundbauteil aus einem Matrix-Ver bundwerkstoff (14, 20) und einer Stützstruktur (12) ausgebildet ist, wobei der Matrix-Verbundwerkstoff aus Schnittfasern und einem härtbaren Harz ausgebildet ist, wobei die Stützstruktur aus zumindest einem Faserbündel (13, 21) aus Endlosfasern ausgebildet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Mehrzahl von aus dem Matrix-Verbundwerkstoff ausgebil deten plattenförmigen Lagen (19) zusammen mit dem plastisch ver- formbaren Faserbündel in einer Bauteilform zu dem Faserverbund bauteil ausgehärtet sind, wobei das Faserbündel mit dem Matrix-Ver bundwerkstoff stoffschlüssig verbunden ist. 16. Fiber composite component (11, 16), in particular for a vehicle or the like, the fiber composite component being formed from a matrix composite material (14, 20) and a support structure (12), the matrix composite material being made from cut fibers and a curable resin is formed, wherein the support structure is formed from at least one fiber bundle (13, 21) made of continuous fibers, characterized in that a plurality of plate-shaped layers (19) formed from the matrix composite material are formed together with the plastically deformable fiber bundle in a component form are cured to form the fiber composite component, with the fiber bundle being bonded to the matrix composite material.
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DE102014215964A1 (en) * 2014-08-12 2016-02-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing an SMC component provided with a unidirectional fiber layer
DE102015113688A1 (en) * 2015-08-18 2017-02-23 Airbus Operations Gmbh Method for producing a component
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