WO2009135922A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung einer oberfläche eines faserverbundwerkstoffes - Google Patents

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WO2009135922A1
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fiber composite
hardness
fibers
ablation means
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Carsten Barlag
Timo Stoeven
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Airbus Operations Gmbh
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    • B24C3/322—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks for electrical components

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for treating a surface of a fiber composite material, in particular a carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • Fiber composites are materials that are reinforced by embedded fibers. Most commonly used are glass fiber reinforced plastics (GRP), carbon fiber reinforced plastics (CFRP) and aramid fiber reinforced plastics (AFK).
  • GRP glass fiber reinforced plastics
  • CFRP carbon fiber reinforced plastics
  • AFK aramid fiber reinforced plastics
  • the surfaces intended for further processing by gluing are conventionally first ground.
  • the fes- These fibers are damaged by the grinding process.
  • FIGS. 1A, 1B schematically show a surface treatment of a fiber composite material in which the fiber composite material is ground in a conventional manner.
  • fibers Fl, F2 are embedded in a plastic K of the fiber composite to impart a higher strength to the material.
  • the fibers F of the composite have a relatively high hardness and are relatively brittle.
  • the fibers F embedded in the plastic K of the composite have some waviness.
  • FIGS. 1A, 1B as the surface of the composite is abraded, some of the fibers embedded therein, such as the fiber F1 shown in FIGS. 1A, 1B, may be severed. With a severing of one or more fibers, the strength of the composite is reduced.
  • DE 103 025 94 A1 has proposed a method for the preparation of surfaces made of carbon-fiber-reinforced plastics for the further processing of load-bearing structural parts, in which the surface of the carbon-fiber reinforced plastic is treated with a blasting medium which uses sharp-edged corundum grains.
  • this method according to the prior art has the disadvantage that the corundum grains in the surface treatment of the composite material not only ablate the plastic, but also attack the brittle fibers thereby exposed. It can therefore also come with this, conventional methods of the prior art to a separation of fibers of the composite material.
  • the invention provides a method for treating a surface of a fiber composite containing fibers of a certain hardness, wherein the surface of the fiber composite is abraded with a Abtragungsstoff whose hardness is less than the hardness of the fibers contained in the fiber composite material and whose hardness is greater as the hardness of a plastic in which the fibers of the fiber composite material are embedded.
  • the ablation agent is irradiated onto the surface of the fiber composite material by means of a gaseous fluid.
  • the ablation agent is irradiated onto the surface of the fiber composite material by means of a liquid fluid.
  • the gaseous fluid is formed by air.
  • the liquid fluid is formed by water.
  • the ablation agent is thrown onto the surface of the fiber composite material.
  • the erosion agent is formed by urea resin.
  • the hardness of the ablation agent is 3 to 4 Mohs.
  • the surface of the fiber composite material is preferably prepared for bonding.
  • the grains of the ablation agent have a grain size of 0.10 to 1.80 mm.
  • the grains of the ablation agent have a particle size of 0.10 to 0.50 mm.
  • the fiber composite material is a carbon fiber reinforced plastic.
  • the fiber composite material is a glass fiber reinforced plastic.
  • the treated surface is blown off with compressed air to remove the ablation agent used.
  • an adhesive is applied to the treated surface of the fiber composite material and then a component is pressed.
  • the invention further provides a Abtragung ⁇ sch for treating a surface of a fiber composite material containing fibers having a certain hardness, wherein the Abtragungsffen abra- sivatively removes the surface of the fiber composite material and has a hardness which is lower than the hardness of the fibers contained in the fiber composite material and its hardness is greater than the hardness of a plastic in which the fibers of the fiber composite material are embedded.
  • the removal agent comprises urea resin.
  • the ablation agent consists of grains whose grain shapes are sharp-edged and irregular.
  • the grains of the ablation agent have a particle size of 0.10 to 1.80 mm.
  • the grains of the ablation agent have a particle size of 0.10 to 0.50 mm.
  • the Abtragungsstoff has a hardness between 3 and 4 Mohs.
  • the invention further provides an apparatus for treating a surface of a fiber composite material having the features specified in claim 20.
  • the invention provides a device for treating a surface of a fiber composite material containing fibers of a certain hardness, wherein on the surface a Abtragungsffen is directed, the hardness of which is less than the hardness of the fibers contained in the fiber composite material and whose hardness is greater than the hardness a plastic in which the fibers of the fiber composite material are embedded.
  • the ablation agent is irradiated by a jet device onto the surface of the fiber composite material by means of a gaseous or liquid fluid under pressure.
  • the ablation agent is thrown onto the surface of the fiber composite material by a spinner.
  • the ablation agent abrades a surface layer of the fiber composite material down to an adjustable depth without damaging fibers contained in the fiber composite material.
  • Fig. IA, IB are sectional views through a fiber composite material for illustrating a conventional grinding operation of the prior art for
  • 2A, 2B are sectional views through a fiber composite material for explaining the method according to the invention
  • Fig. 3 is a diagram for explaining the method according to the invention.
  • FIG. 4 shows a flow diagram for illustrating essential method steps for adhering a component to a fiber composite material.
  • a fiber composite material 1 to be treated by the method according to the invention consists of a plastic 2 in which fibers 3-1, 3-2 are embedded.
  • the fibers 3-1, 3-2 are high strength fibers which provide strength to the composite.
  • the fibers 3-1, 3-2 may, for example, be carbon fibers, the fibers being impregnated, for example, in resin.
  • the plastic 2 or the resin may be, for example, a thermoset.
  • the fibers are impregnated with the resin. Either this happens in layers, ie alternately resin and fiber mat, in a laminated composite or by tailored pre-impregnates, which harden at elevated temperature and elevated pressure in molds to form components.
  • the fiber composite material 1 shown in FIG. 2A may also be a glass fiber reinforced material Plastic GRP, or to trade an aramid fiber reinforced plastic AFK.
  • the plastic 2 in which the fibers 3-i are embedded has a specific hardness H K.
  • the embedded in the plastic 2 fibers 3-i also have a predetermined hardness H F.
  • a removal means 5 is blasted or spun onto a surface 4 of the fiber composite material 1.
  • This ablation means 5 contains a plurality of grains 5-1 to 5-5.
  • the surface 4 is abraded abradingly, since the ablation means 5 or the grains 5-i of the ablation medium 5 have a hardness H A which is greater than the hardness H K of the Plastic 2 in which the fibers 3-i of the fiber composite material 1 are embedded.
  • H A hardness of the Plastic 2 in which the fibers 3-i of the fiber composite material 1 are embedded.
  • the fiber composite material 1 is abraded abradingly by the ablation means 5.
  • the ablation agent 5 strike a fiber 3-i embedded in the plastic 2, they bounce off the fiber 3-i as shown in FIG. 2B.
  • the grain 5-3 of the ablation means 5 strikes an exposed fiber 3-1 embedded in the plastic 2.
  • a removal agent 5 is used whose hardness H A is less than the hardness H F of the fibers 3-i contained in the fiber composite material 1.
  • the removal means 5 has a hardness H A , which is greater than the hardness H ⁇ of the plastic 2, in which the fibers 3-i of the fiber composite material 1 are embedded.
  • the hardness HA of the ablation agent 5 is in a range between the hardness H K of the plastic matrix and the hardness H F of the fibers 3: HK ⁇ H A ⁇ Hp
  • the hardness H A of the ablation means is located 5 in a range between 3 to 4 Mohs.
  • the surface 4 'of the fiber composite material 1 formed is ready for further production steps, for example gluing of a component.
  • FIG. 4 shows production steps which use the method according to the invention for the treatment of a surface of a fiber composite material 1.
  • the original surface 4 of the fiber composite material 1 is abraded abradingly with a removal means 5 whose hardness H A is less than the hardness H F of the fibers 3 contained in the fiber composite material 1 and whose hardness H A is greater than the hardness H K a plastic 2 in which the fibers 3 of the composite material 1 are embedded.
  • the fibers 3 are for example carbon fibers.
  • the fibers 3 may also be glass fibers of a specific hardness. It is also possible that the fibers are aramid fibers of a certain hardness.
  • the hardness H A of the ablation means 5 used is thus selected as a function of the predetermined hardness H F of the fibers 3 embedded in the plastic 2.
  • the hardness H A of the ablation means 5 is selected as a function of the predetermined hardness H K of the plastic 2.
  • the depth or extent of the removal A is adjustable.
  • the treated surface 4 'of the fiber composite material 1 is blown off in a step S2 to remove the Abtragungsinitteis with compressed air.
  • a component to be bonded is pressed onto the adhesive-coated treated surface 4 ', which can be done at elevated temperature.
  • the removal means 5 is formed by urea resin, the grains 5-i of the removal means 5 having a particle size in a range from 0.10 to 1.80 mm, preferably in a range from 0.10 to 0.50 mm , lie.
  • the removal means 5 can be radiated onto the surface 4 of the fiber composite material 1 in step S 1 by means of a gaseous fluid.
  • This gaseous fluid is, for example, air.
  • the ablation means 5 can be irradiated onto the surface 4 of the fiber composite material 1 by means of a liquid fluid.
  • This fluid may be, for example, water.
  • the ablation medium 5 is spin-coated onto the surface of the fiber composite material 1 by a spinner.
  • the method illustrated in FIG. 4 may be carried out by a manufacturing apparatus having a device for treating a surface of a fiber composite material 1.
  • This device for treating a surface 4 of a fiber composite material has a unit which the surface 4 of the fiber composite material 1 establishes abrasion means 5 and radiates its hardness H A is less than the hardness H F of the fibers contained in the fiber composite material 1 3 and a hardness H A is greater than the hardness H ⁇ of a plastic material 2 in the fibers 3 of the fiber composite material 1 is embedded.
  • the ablation means 5 is located in a possible embodiment in a memory or container of the surface treatment device.
  • the latter contains a jet device which irradiates the ablation means 5 onto the surface 4 of the fiber composite material 1 by means of a fluid under pressure.
  • the pressure is preferably adjustable.
  • the fluid may be a gaseous or liquid fluid residing in a container of the surface treatment device.
  • the treatment device has a spinner device which hurls the ablation means 5 onto the surface 4 of the fiber composite material 1.
  • the surface treatment apparatus abrades a degraded surface layer of the fiber composite 1 to an adjustable depth without damaging the fibers 3 contained in the fiber composite material 1, since the hardness H A of the ablation agent 5 used is less than the hardness H F embedded in the fiber composite material 1 Fibers 3.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche (4') eines Faserverbundwerkstoffes (1), der Fasern (3) mit einer bestimmten Härte (HF) enthält, wobei die Oberfläche (4') des Faserverbundwerkstoffes (1) mit einem Abtragungsmittel (5) abrasiv abgetragen wird, dessen Härte (HA) geringer ist als die Härte (HF) der in dem Faserverbundwerkstoff (1) enthaltenen Fasern (3) und dessen Härte (HA) großer ist als die Härte (Hκ) eines Kunst-Stoffes (2) in dem die Fasern (3) des Faserverbundwerkstoffes (1) eingebettet sind.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes, insbesondere eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffes (CFK) .
Im Flugzeugbau werden zunehmend Faserverbundwerkstoffe eingesetzt. Faserverbundwerkstoffe sind Werkstoffe, die durch eingelagerte Fasern verstärkt sind. Am Häufigsten werden glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) , kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) und aramidfaserverstärkte Kunststoffe (AFK) eingesetzt.
Zum Ankleben von Bauelementen an kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe ist es notwendig die Oberfläche derartiger Faserverbundwerkstoffe zu behandeln. Beispielsweise müssen Klebe- flächen der Ober- und Unterschale an Tragflächen sorgfältig vorbehandelt werden, bevor sie zu einem fertigen Flügel verklebt werden.
Die im Flugbetrieb extrem belasteten Flugzeugteile dürfen nicht versagen. Klebestellen, die eine geringere Festigkeit aufweisen als der Grundstoff, können eine Ursache für die Schwächung eines Strukturteiles bilden.
Zur Vermeidung solcher Schwachstellen werden die für die Wei- terverarbeitung durch Kleben vorgesehenen Oberflächen herkömmlicherweise zunächst geschliffen. Beim Schleifen laminierter rauer Oberflächen besteht die Gefahr, dass die fes- tigkeitsbestiπunenden Fasern durch den Schleifprozess beschädigt werden.
Fig. IA, IB zeigen schematisch eine Oberflächenbehandlung ei- nes Faserverbundwerkstoffes bei dem der Faserverbundwerkstoff in herkömmlicher Weise geschliffen wird.
Wie in Fig. IA dargestellt, sind in einem Kunststoff K des Faserverbundwerkstoffes Fasern Fl, F2 eingebettet, um dem Werkstoff eine höhere Festigkeit zu verleihen. Die Fasern F des Verbundwerkstoffes weisen eine relativ hohe Härte auf und sind relativ spröde. Wie man in Fig. 1 erkennen kann, weisen die Fasern F, die in dem Kunststoff K des Verbundwerkstoffes eingebettet sind, eine gewisse Welligkeit auf. Wie in den Fig. IA, IB dargestellt, können beim Abschleifen der Oberfläche des Verbundwerkstoffes einige der darin eingebetteten Fasern, beispielsweise die in den Fig. IA, IB dargestellte Faser Fl, durchtrennt werden. Bei einer Durchtrennung von einer oder mehreren Fasern wird die Festigkeit des Verbundwerkstof- fes vermindert.
Beim Schleifen der Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes besteht somit die Gefahr, dass die festigkeitsbestimmenden Fasern durch den Schleifprozess beschädigt bzw. durchtrennt werden. Dies kann anhand einer Messung des Oberflächenwiderstandes festgestellt werden, da die Fasern in der Regel elektrisch leitfähig sind.
Es wurde daher in der DE 103 025 94 Al ein Verfahren zur Vor- bereitung von Oberflächen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunstoffen für die Weiterverarbeitung von tragenden Strukturteilen vorgeschlagen, bei der die Behandlung der Oberfläche des kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffes mit einem Strahlmittel erfolgt, das scharfkantiges Korundkorn verwen- det. Dieses Verfahren nach dem Stand der Technik hat allerdings den Nachteil, dass die Korundkörner bei der Oberflächenbehandlung des Verbundwerkstoffes nicht nur den Kunststoff abtragen, sondern auch die dabei freigelegten spröden Fasern angreifen. Es kann daher auch bei diesem, herkömmlichen Verfahren nach dem Stand der Technik zu einer Durchtrennung von Fasern des Verbundwerkstoffes kommen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ver- fahren und eine Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes zu schaffen, bei der die Festigkeit des Faserverbundwerkstoffes nicht beeinträchtig wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes, der Fasern mit einer bestimmten Härte enthält, wobei die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes mit einem Abtragungsmittel abrasiv abgetragen wird, dessen Härte geringer ist als die Härte der in dem Faserverbundwerkstoff enthaltenen Fasern und dessen Härte größer ist als die Härte eines Kunststoffes, in dem die Fasern des Faserverbundwerkstof- fes eingebettet sind.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abtragungsmittel mittel eines gasförmigen Fluids auf die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes aufgestrahlt.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abtragungsmittel mittels eines flüssigen Fluids auf die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes aufgestrahlt.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das gasförmige Fluid durch Luft gebildet. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das flüssige Fluid durch Wasser gebildet.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver- fahrens wird das Abtragungsmittel auf die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes geschleudert .
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abtragungsmittel durch Harnstoffharz ge- bildet.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Härte des Abtragungsmittel 3 bis 4 Mohs .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes vorzugsweise zum Verkleben vorbereitet.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Körner des Abtragungsmittels eine Korngröße von 0,10 bis 1,80 mm auf.
Bei einer möglichen bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens weisen die Körner des Abtragungsmittels eine Korngröße von 0,10 bis 0,50 mm auf.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Faserverbundwerkstoff ein kohlenstofffa- serverstärkter Kunststoff.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Faserverbundwerkstoff ein glasfaserverstärkter Kunststoff. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die behandelte Oberfläche zum Entfernen des eingesetzten Abtragungsmittels mit Druckluft abgeblasen.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die behandelte Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes ein Klebstoff aufgebracht und anschließend ein Bauteil angepresst .
Die Erfindung schafft ferner ein Abtragungεmittel zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes, der Fasern mit einer bestimmten Härte enthält, wobei das Abtragungsmittel die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes abra- siv abträgt und eine Härte aufweist, die geringer ist als die Härte der in dem Faserverbundwerkstoff enthaltenen Fasern und dessen Härte größer ist als die Härte eines Kunststoffes in dem die Fasern des Faserverbundwerkstoffes eingebettet sind.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ab- tragungsmittels weist das Abtragungsmittel Harnstoffharz auf.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abtragungsmittels besteht das Abtragungsmittel aus Körnern deren Kornformen scharfkantig und unregelmäßig sind.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abtragungεmittels weisen die Körner des Abtragungsmittels eine Korngröße von 0,10 bis 1,80 mm auf.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abtragungsmittels weisen die Körner des Abtragungsmittels eine Korngröße von 0,10 bis 0,50 mm auf.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ab- tragungsmittels weist das Abtragungsmittel eine Härte zwischen 3 und 4 Mohs auf. Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes mit den im Patentanspruch 20 angegebenen Merkmalen.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes, der Fasern mit einer bestimmten Härte enthält, wobei auf die Oberfläche ein Abtragungsmittel gerichtet wird, dessen Härte geringer ist als die Härte der in dem Faserverbundwerkstoff enthaltenen Fasern und dessen Härte größer ist als die Härte eines Kunststoffes, in dem die Fasern des Faserverbundwerkstoffes eingebettet sind.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Abtragungsmittel durch eine Strahleinrichtung auf die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes mittels eines gasförmigen oder flüssigen Fluides unter Druck aufgestrahlt.
Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Abtragungsmittel durch eine Schleudereinrichtung auf die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes geschleudert .
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung trägt das Abtragungsmittel eine Oberflächenschicht des Faserverbundwerkstoffes bis zu einer einstellbaren Tiefe abrasiv ab ohne in dem Faserverbundwerkstoff enthaltene Fasern zu beschädigen.
Im Weiteren werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. - 1 -
Es zeigen :
Fig. IA, IB Schnittansichten durch einen Faserverbundwerkstoff zur Darstellung eines herkömmlichen SchleifVorgangs nach dem Stand der Technik zur
Oberflächenbehandlung des Faserverbundwerkstoffes ;
Fig. 2A, 2B Schnittansichten durch einen Faserverbundwerk- Stoff zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ;
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4 ein Ablaufdiagrairan zur Darstellung wesentlicher Verfahrensschritte zum Ankleben eines Bauteils an einen Faserverbundwerkstoff.
Wie man aus Fig. 2A erkennen an, besteht ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnder Faserverbundwerkstoff 1 aus einem Kunststoff 2 in dem Fasern 3-1, 3-2 eingebettet sind. Die Fasern 3-1, 3-2 sind hochfeste Fasern, die dem Verbundwerkstoff Festigkeit verleihen. Bei den Fasern 3-1, 3-2 kann es sich beispielsweise um Kohlestofffasern handeln, wobei die Fasern beispielsweise in Harz imprägniert sind. Bei dem Kunststoff 2 beziehungsweise dem Harz kann es sich beispielsweise um einen Duromer handeln. Bei einem Faserverbundwerkstoff mit Kunststoffmatrix werden die Fasern mit dem Harz imprägniert. Entweder geschieht dies lagenweise, das heißt abwechselnd Harz- und Fasermatte, zu einem laminierten Verbund oder durch zugeschnittene Vorimprägnate, die bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Formen zu Bauteilen aushärten. Aufgrund unterschiedlicher Orientierung der Fasern 3-i können die Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffes 1 variieren. Bei dem in Fig. 2A dargestellten Faserverbundwerkstoff 1 kann es sich auch um einen glasfaserverstärkten Kunststoff GFK, oder um einen aramidfaserverstärkten Kunststoff AFK handeln. Der Kunststoff 2 in dem die Fasern 3-i eingebettet sind weist eine bestimmte Härte Hκ auf. Die in dem Kunststoff 2 eingebetteten Fasern 3-i weisen ebenfalls eine vorgegebene Härte HF auf.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es in Fig. 2A schematisch dargestellt ist, wird auf eine Oberfläche 4 des Faserverbundwerkstoffes 1 ein Abtragungsmittel 5 aufgestrahlt oder geschleudert. Dieses Abtragungsmittel 5 enthält eine Vielzahl von Körnern 5-1 bis 5-5. Durch das Auftreffen der Körner 5-i auf die Oberfläche 4 des Faserverbundwerkstoffes 1 wird die Oberfläche 4 abrasiv abgetragen, da das Abtragungsmittel 5 beziehungsweise die Körner 5-i des Abtragungsmittels 5 eine Härte HA aufweisen, die größer ist als die Härte Hκ des Kunststoffes 2 in dem die Fasern 3-i des Faserverbundwerkstoffes 1 eingebettet sind. Wie in den Fig. 2A, 2B dargestellt, wird ausgehend von der ursprünglichen Oberfläche 4 des Faserverbundwerkstoffes 1 bishin zu der Oberfläche 4 ' der Faserverbundwerkstoff 1 durch das Abtragungsmittel 5 abrasiv abgetragen. Sobald Körner des Abtragungsmittels 5 auf eine Faser 3-i treffen, die in dem Kunststoff 2 eingebettet ist, prallen sie an der Faser 3-i ab, wie in Fig. 2B dargestellt. Wie man aus Fig. 2B erkennen kann, trifft beispielsweise das Korn 5-3 des Abtragungsmittels 5 auf eine freigelegte in dem Kunststoff 2 eingebettete Faser 3-1.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Abtragungsmittel 5 eingesetzt, dessen Härte HA geringer ist als die Härte HF der in dem Faserverbundwerkstoff 1 enthaltenen Fasern 3-i. Gleichzeitig weist das Abtragungsmittel 5 eine Härte HA auf, die größer ist als die Härte Hκ des Kunststoffes 2, in dem die Fasern 3-i des Faserverbundwerkstoffes 1 eingebettet sind. Dies wird in dem Diagram gemäß Fig. 3 verdeutlicht. Die Härte HA des Abtragungsmittels 5 liegt in einem Bereich zwischen der Härte Hκ der Kunststoffmatrix und der Härte HF der Fasern 3 : HK < HA < Hp
Bei einer Ausführungsform liegt die Härte HA des Abtragungs- mittels 5 in einem Bereich zwischen 3 bis 4 Mohs .
Nach dem Abtragen einer bestimmten Menge des Faserverbundwerkstoffes 1 an dessen Oberfläche, beispielsweise einer Schicht von mehreren Mikrometern, ist die gebildete Oberflä- che 4 ' des Faserverbundwerkstoffes 1 bereit für weitere Fertigungsschritte, beispielsweise das Aufkleben eines Bauteils.
Fig. 4 zeigt Fertigungsschritte, die das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbund- Werkstoffes 1 einsetzen.
Zunächst wird in einem Schritt Sl die ursprüngliche Oberfläche 4 des Faserverbundwerkstoffes 1 abrasiv mit einem Abtragungsmittel 5 abgetragen dessen Härte HA geringer ist als die Härte HF der in dem Faserverbundwerkstoff 1 enthaltenen Fasern 3 und dessen Härte HA größer ist als die Härte Hκ eines Kunststoffes 2 in dem die Fasern 3 des Verbundwerkstoffes 1 eingebettet sind. Die Fasern 3 sind dabei beispielsweise Kohlestofffasern.
Alternativ kann es sich bei den Fasern 3 auch um Glasfasern einer bestimmten Härte handeln. Es ist auch möglich, dass es sich bei den Fasern um Aramidfasern einer bestimmten Härte handelt. Die Härte HA des verwendeten Abtragungsmittels 5 wird somit in Abhängigkeit von der vorbestimmten Härte HF der in dem Kunststoff 2 eingebetteten Fasern 3 selektiert. Darü- berhinaus wird die Härte HA des Abtragungsmittels 5 in Abhängigkeit von der vorgegebenen Härte Hκ des Kunststoffes 2 selektiert .
Bei einer möglichen Aus führungsform ist die Tiefe beziehungsweise der Umfang der Abtragung A, wie in Fig. 2B dargestellt, einstellbar. Sobald die abrasive Abtragung im Schritt Sl beendet ist, wird in einem Schritt S2 die behandelte Oberfläche 4' des Faserverbundwerkstoffes 1 zum Entfernen des Abtragungsinitteis mit Druckluft abgeblasen. In einem weiteren Schritt S3 wird z. B. Klebstoff auf die von dem Abtragungsmittel befreite Oberfläche 4 ' des Faserverbundwerkstoffes 1 aufgebracht .
In einem weiteren Schritt S4 wird ein aufzuklebendes Bauteil auf die mit Klebstoff beschichtete behandelte Oberfläche 4' gepresst, wobei dies unter erhöhter Temperatur erfolgen kann.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abtragungsmittel 5 durch Harnstoffharz gebildet, wobei die Körner 5-i des Abtragungsmittels 5 eine Korngröße in einem Bereich von 0,10 bis 1.80 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,10 bis 0,50 mm, liegen.
Das Abtragungsmittel 5 kann im Schritt Sl mittels eines gas- förmigen Fluids auf die Oberfläche 4 des Faserverbundwerkstoffes 1 aufgestrahlt werden. Bei diesem gasförmigen Fluid handelt es sich beispielsweise um Luft.
Alternativ kann das Abtragungsmittel 5 mittels eines flüssi- gen Fluids auf die Oberfläche 4 des Faserverbundwerkstoffes 1 aufgestrahlt werden. Bei diesem Fluid kann es sich beispielsweise um Wasser handeln.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante wird das Abtragungs- mittel 5 auf die Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes 1 durch eine Schleudereinrichtung aufgeschleudert .
Das in Fig. 4 dargestellt Verfahren kann durch eine Fertigungsvorrichtung ausgeführt werden, die eine Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes 1 aufweist. Diese Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche 4 eines Faserverbundwerkstoffes weist eine Einheit auf, die auf die Oberfläche 4 des Faserverbundwerkstoffes 1 ein Abtragungsmittel 5 richtet bzw. strahlt dessen Härte HA geringer ist als die Härte HF der in dem Faserverbundwerkstoff 1 enthaltenen Fasern 3 und dessen Härte HA größer ist als die Här- te Hκ eines Kunststoffes 2 in dem die Fasern 3 des Faserverbundwerkstoffes 1 eingebettet ist.
Das Abtragungsmittel 5 befindet sich dabei bei einer möglichen Ausführungsform in einem Speicher bzw. Behälter der Oberflächen-Behandlungsvorrichtung.
Bei einer Variante der erfindungsgemäßen Oberflächen- Behandlungsvorrichtung enthält diese eine Strahleinrichtung, welche das Abtragungsmittel 5 auf die Oberfläche 4 des Faser- Verbundwerkstoffes 1 mittels eines Fluids unter Druck aufstrahlt. Der Druck ist dabei vorzugsweise einstellbar. Bei dem Fluid kann es sich um ein gasförmiges oder flüssiges Fluid handeln, das sich in einem Behälter der Oberflächen- Behandlungsvorrichtung befindet.
Bei einer alternativen Ausführungsform weist die Behandlungsvorrichtung eine Schleudereinrichtung auf, die das Abtragungsmittel 5 auf die Oberfläche 4 des Faserverbundwerkstoffes 1 schleudert.
Die OberflächenbehandlungsVorrichtung trägt eine degradierte Oberflächenschicht des Faserverbundwerkstoffes 1 bis zu einer einstellbaren Tiefe abrasiv ab ohne die in dem Faserverbundwerkstoff 1 enthaltenen Fasern 3 zu beschädigen, da die Härte HA des verwendeten Abtragungsmittels 5 geringer ist als die Härte HF der in dem Faserverbundwerkstoff 1 eingebetteten Fasern 3.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Faserverbundwerkstoffes (1), der Fasern (3) mit einer bestimmten Härte (HF) enthält, wobei die Oberfläche (4) des Faserverbundwerkstoffes (1) mit einem Abtragungsinittel (5) abrasiv abgetragen wird, dessen Härte (HA) geringer ist als die Härte (HF) der in dem Faserverbundwerkstoff (1) enthaltenen Fasern (3) und dessen Härte (HA) größer ist als die Härte (Hκ) eines Kunststoffes (2) in dem die Fasern (3) des Faserverbund- Werkstoffes (1) eingebettet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abtragungsmittel (5) mittels eines gasförmigen oder flüssigen Fluids auf die Oberfläche (4) des Faser- Verbundwerkstoffes (1) aufgestrahlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , wobei das Fluid durch Luft oder durch Wasser gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abtragungsmittel (5) auf die Oberfläche (4) des Faserverbundwerkstoffes (1) geschleudert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das Abtragungsmittel (5) durch Harnstoffharz gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die Härte (HA) des Abtragungsmittels (5) drei bis vier Mohs beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die Oberfläche (4) des Faserverbundwerkstoffes (1) zum Verkleben oder Lackieren vorbereitet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei Körner (5-i) des Abtragungsmittels (5) eine Korngröße von 0,10 bis 1,80 mm aufweisen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Körner (5-i) des Abtragungsmittels (5) eine Korngröße von 0,10 bis 0,50 mm aufweisen.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei der Faserverbundwerkstoff (1) ein kohlestofffaser- verstärkter Kunststoff (CFK) ist oder ein glasfaserverstärkter Kunststoff ist.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, wobei die behandelte Oberfläche (4') des Faserverbundwerkstoffes (1) zum Entfernen des Abtragungsmittels (5) mit Druckluft (S2 ) abgeblasen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei auf die behandelte Oberfläche (41) des Faserverbundwerkstoffes (1) ein Klebstoff aufgebracht (S3) und ein Bauteil auf die behandelte Oberfläche gepresst (S4) wird.
13. 13. Abtragungsmittel (5) zur Behandlung einer Oberfläche (4) eines Faserverbundwerkεtoffes (1) , der Fasern (3) mit einer bestimmten Härte (HF) enthält, wobei das Abtragungsmittel (5) die Oberfläche (4) des Faserverbundwerkstoffes (4) abrasiv abträgt und eine Härte (HA) aufweist, die geringer ist als die Härte (HF) der in dem Faserverbundwerkstoff (1) enthaltenen Fasern (3) und dessen Härte (HA) größer ist als die Härte (Hκ) eines Kunststoffes (2), in dem die Fasern (3) des Faserverbundwerkstoffes (1) eingebettet sind.
14. Abtragungsmittel nach Anspruch 13, wobei das Abtragungsmittel (5) Harnstoffharz aufweist.
15. Abtragungsmittel nach Anspruch 13 und 14, wobei das Abtragungsmittel (5) aus Körnern (5-i) besteht, deren Kornformen scharfkantig und unregelmäßig sind, wobei die Körner (5-i) des Abtragungsmittels (5) eine Korngröße von 0,10 bis 1,80 mm aufweisen.
16. 16. Abtragungsmittel nach Anspruch 13 bis 14, wobei die Härte (HA) des Abtragungsmittels (5) drei bis vier Mohs beträgt.
17. Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche (4) eines Faserverbundwerkstoffes (1), der Fasern (3) mit einer bestimmten Härte (HF) enthält, wobei auf die Oberfläche (4) ein Abtragungsmittel (5) gerichtet wird, dessen Härte (HA) geringer ist als die Härte (HF) der in dem Faserverbundwerkstoff (1) enthaltenen Fasern (3) und dessen Härte (HA) größer ist als die Härte (Hκ) eines Kunststoffes (2) in den Fasern (3) des Faserverbundwerkstoffes (1) eingebettet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Abtragungsmittel (5) durch eine Strahleinrichtung auf die Oberfläche (4) des Faserverbundwerkstoffes (1) mittels eines gasförmigen oder flüssigen Fluids unter Druck aufgestrahlt wird. _ -^g _
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Abtragungsmittel (5) durch eine Schleudereinrichtung auf die Oberfläche (4) des Faserverbundwerkstoffes (1) geschleudert wird.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17 bis 19, wobei das Abtragungsmittel (5) eine degradierte Oberflächenschicht (4) des Faserverbundwerkstoffes (1) bis zu einer einstellbaren Tiefe abrasiv abträgt ohne in dem Faserverbundwerkstoff (1) enthaltene Fasern (3) zu beschädigen.
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