WO2012000670A2 - Verfahren zur herstellung einer verstärkungsstruktur - Google Patents

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WO2012000670A2
WO2012000670A2 PCT/EP2011/003228 EP2011003228W WO2012000670A2 WO 2012000670 A2 WO2012000670 A2 WO 2012000670A2 EP 2011003228 W EP2011003228 W EP 2011003228W WO 2012000670 A2 WO2012000670 A2 WO 2012000670A2
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fiber bundle
reinforcing structure
force
plastic component
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Norbert Dräbing
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Weberit-Werke Dräbing Gmbh
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    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/543—Fixing the position or configuration of fibrous reinforcements before or during moulding

Definitions

  • the invention is based on a method for producing a reinforcing structure according to the preamble of claim 1.
  • Such reinforcing structures are conventionally used in that they are placed, for example, in an injection mold and molded with a plastic material.
  • the injection-molded component produced has a significantly improved load-bearing capacity due to the reinforcing structure.
  • This object is achieved by a method for producing a reinforcing structure for a plastic component, wherein a fiber bundle is placed along lines of force on a holding means. In a subsequent step, the fiber bundle is fastened on the holding means.
  • This object is further achieved by a method for producing a fiber-reinforced plastic component, by a device for producing a plastic component having a reinforcing structure, by a plastic component with a reinforcing structure and by a holding means for holding a reinforcing structure in a plastic component.
  • the method according to the invention for producing a reinforcing structure for a plastic component has the advantage over the prior art that the fiber bundles can be laid along lines of force and thereby optimal shaping of the reinforcing structure is also possible in the direction perpendicular to the main plane of extension.
  • a three-dimensional reinforcing structure is produced whose thickness is no longer limited to a few millimeters as in the case of conventional methods, but rather that extends as a whole
  • Plastic component can extend its entire extent in all three spatial directions.
  • the shaping are advantageously set no limits; In principle, any shape can be produced by the method according to the invention.
  • a plastic component in the sense of this invention is a component which is made of a plastic material.
  • the plastic component is produced, for example, by injection molding (also called injection molding), with an injection molding machine of the respective material, preferably a
  • Thermoplastic material plasticized in an injection unit and injected into an injection mold.
  • the cavity, the cavity, of the tool determines the shape and the surface structure of the finished injection-molded component.
  • other production methods are also possible, such as, for example, injection-compression molding, pressing or impregnation, it also being possible to use other materials, for example thermosets or resins.
  • a bundle of fibers in the sense of this invention is a bundle of filaments, wherein the bundle is preferably embedded in a plastic matrix.
  • the fiber bundle preferably has glass fibers, carbon fibers and / or diamond fibers.
  • the plastic matrix used is preferably thermoplastics.
  • Force lines in the sense of this invention represent the force flow in the plastic component at a predetermined load such as tension or pressure. Force lines are determined, for example, with finite element methods.
  • Holding means in the sense of this invention are any means that hold the fiber bundle in any way in a position along lines of force.
  • the fiber bundle is in the sense of this invention attached to the holding means, if the fiber bundle can not be brought out of position, for example, by an injection molding process.
  • the fiber bundle is glued to the holding means.
  • the matrix material of the fiber bundle is fused, that the fiber bundle is laid along lines of force on the holding means and that the matrix material cohesively connects to the holding means during solidification.
  • the matrix material of a fiber bundle is melted, that the fiber bundle is brought into a position along lines of force and that the fiber bundle is held in position until solidification of the matrix material.
  • the matrix material of the fiber bundle is melted, that the fiber bundle is brought into a position along lines of force and that the fiber bundle is solidified with a refrigerant, so that the fiber bundle is held in position.
  • the holding means is made of a plastic material.
  • the holding means is produced in a process step of a plastic material and after the solidification of the holding means, the fiber bundle is brought into a position along lines of force and placed on the holding means. This can advantageously be done generating the holding means and the laying of the fiber bundle along lines of force on the holding means in two successive steps in the same tool. After laying the fiber bundle on the generated holding means, the fiber bundle is preferably bonded to the holding means in a material-locking manner, wherein preferably an adhesive is used or more preferably the holding means and the matrix material at a contact point
  • the holding means is positively connected to the matrix material.
  • the matrix material of the fiber bundle is used as the production material for the holding means, whereby advantageously the production is substantially simplified.
  • the holding means is made from the fiber bundle by first bringing the holding means into position and holding it until the holding means has solidified. As a result, the production is further simplified.
  • the holding means itself is arranged along lines of force, so that the holding means fulfills both the function of holding the fiber bundle and also contributes significantly to the strength of the finished plastic component.
  • Another object of the present invention is a method for producing a plastic structure having a reinforcing structure, wherein in a first step, the reinforcing structure by a retaining means in a End position is maintained, wherein the end position largely corresponds to the position of the reinforcing structure in the plastic component, wherein in a second step, the reinforcing structure and the holding means are coated with a Kunststoffbauteil-, the holding means is firmly bonded to the plastic material. It is preferably provided that the retaining means remains in the plastic component.
  • the reinforcing structure is arranged along lines of force.
  • the holding means is made of a fiber-reinforced plastic material.
  • Another object of the present invention is an apparatus for producing a plastic structure having a reinforcing structure, wherein the device has a holding means for holding the reinforcing structure in an end position, wherein the end position largely corresponds to the position of the reinforcing structure in the injection molding, wherein the device for sheathing the reinforcing structure and the holding means is configured with a plastic material, wherein the holding means is integrally connected to the plastic material. It is preferably provided that the retaining means remains in the plastic component. It is preferably provided that the reinforcing structure is arranged along lines of force. It is preferably provided that the holding means is made of a fiber-reinforced plastic material.
  • a further subject of the present invention is a plastic component with a reinforcing structure, wherein the plastic component has a holding means for holding the reinforcing structure in a position along lines of force, wherein the reinforcing structure and the holding means are coated with a plastic material, wherein the holding means is integrally connected to the plastic material. It is preferably provided that the holding means is made of a fiber-reinforced plastic material.
  • Another object of the present invention is a holding means for holding a reinforcing structure in a plastic component in a position along lines of force, wherein the holding means cohesively with the
  • Another object of the present invention is a device for
  • the device for positioning pins is configured, wherein the positioning of the pins is preferably controlled by CNC, wherein the pins are configured to receive fiber bundles.
  • the holding means can advantageously be positioned in a specific area at any desired position (x, y) and at any desired height (z) during the laying process.
  • any desired fiber structure can be created with a device on the laying machine.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a plastic component according to the invention according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows the plastic component according to the invention from FIG. 1 with load vectors or force vectors and FIGS
  • Figure 3 is a schematic representation of a reinforcing structure according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a plastic component 100 according to the invention according to an exemplary embodiment.
  • the plastic component is preferably produced by means of an injection molding process.
  • the injection-molded component 100 has two recesses 101 and 102 which run vertically through the injection-molded component 100. These recesses (attachment eyes) 101 and 102 serve for example for receiving two shafts.
  • the injection-molded component 100 is loaded, for example, by pulling parallel to the longitudinal axis of the injection-molded component 100.
  • Such particularly loaded components are particularly conceivable in the automotive sector, for example in damping systems. men, brake pedals or chassis elements.
  • the injection-molded component 100 can be produced in a weight-optimized manner in the region 103 by virtue of its tapering contour.
  • FIG. 2 schematically shows the injection molding component 100 according to the invention from FIG. 1 with load vectors or force vectors shown schematically, as they are in the case of FIG. 1
  • FIG. 3 schematically shows a reinforcement structure 304 according to the invention, wherein the reinforcement structure 304 comprises a fiber bundle 302, a holding means 300 and a connection point 301.
  • the fiber bundle 302 is arranged in the form of an 8.
  • the positioning of the fiber bundle takes place, for example, mechanically by means of "lost" holding means or by means of tools, wherein thermal and / or chemical processes are also possible.
  • the fiber bundle is placed on a plurality of holding means 300, wherein the holding means 300 is connected at connection or contact points 301 with the fiber bundle.
  • Dashed lines indicate structures (for example, sleeves) for generating the recesses.
  • the recess can be taken into account in a simple manner, by simply placing the fiber bundle 302 around the later recess.
  • an optimal adaptation of the reinforcement structure 304 to the force vectors 200 illustrated in FIG. 2 can take place.
  • the fiber bundle in particular a prepreg, is received in a fiber bundle receptacle.
  • Fiber bundle receptacle moves with respect to the tool with the holding means or the fiber bundle receptacle is fixed and the tool is moved with respect to the fiber bundle receptacle.
  • the fiber bundle is fused in the fiber bundle receptacle by a heating means. Thereafter, the fiber bundle receptacle is raised until the holding means is reached and the fiber bundle is placed on the holding means. After some time frozen the fiber bundle again and connects cohesively with the holding means. Thereafter, the fiber bundle is moved to the next holding means and fixed there again.
  • each form of the reinforcing structure can be generated flexibly.

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsstruktur (304) für ein Kunststoffbauteil (100), wobei ein Faserbündel (302) entlang von Kraftlinien auf ein Haltemittel (300) gelegt wird und das Faserbündel (302) am Haltemittel (300) befestigt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Herstellung einer Verstärkunasstruktur
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsstruktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Verstärkungsstrukturen werden herkömmlicherweise dafür verwendet, dass sie beispielsweise in ein Spritzgusswerkzeug gelegt werden und mit einem Kunststoffmaterial umspritzt werden. Das erzeugte Spritzgussbauteil weist durch die Verstärkungsstruktur eine erheblich verbesserte Belastbarkeit auf.
Herkömmliche Verstärkungsstrukturen werden dadurch hergestellt, dass Faserstrukturen als Gewebe, Gestricke, Gelege oder als Kombinationen dieser Strukturen mit Kunststoff ummantelt werden. Diese Composites oder Prepregs werden überlicherweise durch Hitze und Druck in die gewünschte Form gebracht. Es ist bekannt, dass sie auch in Spritzgussformen eingebracht werden, um sie in ein Formteil einzugießen. Ein Nachteil dieser herkömmlichen Verfahren ist, dass diese Prepregs nur flächig hergestellt werden können, sodass auch Verstärkungsmaterial in nicht benötigten Bereichen angeordnet ist und dass bei einer Verformung der Prepregs die Verstärkungsfasern nicht den Kraftlinien folgen.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren von Verstärkungsstrukturen zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Offenbarung der Erfindung
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsstruktur für ein Kunststoffbauteil, wobei ein Faserbündel entlang von Kraftlinien auf ein Haltemittel gelegt wird. In einem darauffolgenden Schritt wird das Faserbündel auf dem Haltemittel befestigt. Weiterhin gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines eine Verstärkungsstruktur aufweisenden Kunststoffbauteils, durch ein Kunststoffbauteilmit einer Verstärkungsstruktur und durch ein Haltemittel zur Halterung einer Verstärkungsstruktur in einem Kunststoffbauteil.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsstruktur für ein Kunststoffbauteilhat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Faserbündel entlang von Kraftlinien gelegt werden können und dadurch eine optimale Formgebung der Verstärkungsstruktur auch in Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene möglich ist. Dadurch wird eine dreidimensionale Verstärkungsstruktur erzeugt, deren Dicke nicht mehr wie bei herkömmlichen Verfahren auf wenige Millimeter begrenzt ist, sondern die sich im gesamten
Kunststoffbauteilin seiner gesamten Ausdehnung in allen drei Raumrichtungen erstrecken kann. Der Formgebung sind vorteilhaft kaum Grenzen gesetzt; prinzipiell kann jede Form mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt werden.
Ein Kunststoffbauteilim Sinne dieser Erfindung ist ein Bauteil, das aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist. Das Kunststoffbauteil wird beispielsweise im Spritzgussverfahren (auch Spritzgießverfahren genannt) hergestellt, wobei mit einer Spritzgießmaschine der jeweilige Werkstoff, bevorzugt ein
Thermoplastmaterial, in einer Spritzeinheit plastifiziert und in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird. Der Hohlraum, die Kavität, des Werkzeugs bestimmt die Form und die Oberflächenstruktur des fertigen Spritzgussbauteils. Es sind aber auch andere Herstellverfahren möglich, wie beispielsweise Spritzprägen, Pressen oder Tränken, wobei auch andere Materialien wie z.B. Duroplaste oder Harze eingesetzt werden können. Ein Faserbündel im Sinne dieser Erfindung ist ein Bündel aus Endlosfasern (Filamenten), wobei das Bündel bevorzugt in einer Kunststoffmatrix eingebettet ist. Bevorzugt weist das Faserbündel Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Ara- midfasern auf. Bevorzugt werden als Kunststoffmatrix Thermoplaste verwendet. Weiterhin werden als Kunststoffmatrix (ungehärtete)Duroplasten oder auch Harze auf Epoxidharzbasis oder auf Vinylesterbasis verwendet.
Kraftlinien im Sinne dieser Erfindung stellen den Kraftfluss im Kunststoffbauteil bei einer vorgegeben Belastung wie beispielsweise Zug oder Druck dar. Kraftlinien werden beispielsweise mit Finite-Elemente-Verfahren bestimmt.
Haltemittel im Sinne dieser Erfindung sind jegliche Mittel, die das Faserbündel in irgendeiner Weise in einer Position entlang von Kraftlinien halten. Das Faserbündel ist im Sinne dieser Erfindung befestigt am Haltemittel, wenn das Faserbündel auch beispielsweise durch einen Spritzgussvorgang nicht aus seiner Position gebracht werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Faserbündel mit dem Haltemittel verklebt wird. Gemäß einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Matrixmaterial des Faserbündels angeschmolzen wird, dass das Faserbündel entlang von Kraftlinien auf das Haltemittel gelegt wird und dass sich das Matrixmaterial beim Erstarren mit dem Haltemittel stoffschlüssig verbindet.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung oder gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Matrixmaterial eines Faserbündels angeschmolzen wird, dass das Faserbündel in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und dass das Faserbündel bis zur Erstarrung des Matrixmaterials in der Position gehalten wird. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass ganz auf Haltemittel verzichtet werden kann oder dass zumindest nach dem Erstarren des Faserbündels das Haltemittel entfernt werden kann, und dass dennoch die gewünschte Position entlang von Kraftlinien erzeugt werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Matrixmaterial des Faserbündels angeschmolzen wird, dass das Faserbündel in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und dass das Faserbündel mit einem Kältemittel erstarrt wird, sodass das Faserbündel in der Position gehalten wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine erste Mehrzahl von Faserbündeln in einer Haupterstreckungsebene nebeneinander gelegt wird und dass eine zweite Mehrzahl an Faserbündeln in Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene auf die erste Mehrzahl an Faserbündeln gelegt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Haltemittel aus einem Kunststoffmaterial gefertigt wird. Bevorzugt wird das Haltemittel in einem Verfahrensschritt aus einem Kunststoffmaterial erzeugt und nach dem Erstarren des Haltemittels wird das Faserbündel in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und auf das Haltemittel gelegt. Dadurch können vorteilhaft das Erzeugen der Haltemittel und das Legen des Faserbündels entlang von Kraftlinien auf das Haltemittel in zwei Aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten im selben Werkzeug erfolgen. Nach dem Legen des Faserbündels auf das erzeugte Haltemittel wird das Faserbündel bevorzugt stoffschlüssig mit dem Haltemittel verbunden, wobei bevorzugt ein Klebemittel verwendet wird oder weiter bevorzugt das Haltemittel und das Matrixmaterial an einer Kontaktstelle
angeschmolzen werden. Beim Erstarren des Haltemittels und des Matrixmaterials an der Kontaktstelle wird das Haltemittel formschlüssig mit dem Matrixmaterial verbunden. Bevorzugt wird als Herstellungsmaterial für das Halterungsmittel das Matrixmaterial des Faserbündels verwendet, wodurch vorteilhaft die Herstellung wesentlich vereinfacht wird. Bevorzugt wird das Haltemittel aus dem Faserbündel hergestellt, indem zunächst das Haltemittel in Position gebracht wird und solange gehalten wird, bis das Haltemittel erstarrt ist. Dadurch wird die Herstellung weiter vereinfacht. Bevorzugt wird das Haltemittel selbst entlang von Kraftlinien angeordnet, sodass das Haltemittel sowohl die Funktion des Haltens des Faserbündels erfüllt als auch wesentlich zur Festigkeit des fertigen Kunststoffbauteils beiträgt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines eine Verstärkungsstruktur aufweisenden Kunststoffbauteils , wobei in einem ersten Schritt die Verstärkungsstruktur durch ein Haltemittel in einer Endposition gehalten wird, wobei die Endposition weitgehend der Position der Verstärkungsstruktur im Kunststoffbauteilentspricht, wobei in einem zweiten Schritt die Verstärkungsstruktur und das Haltemittel mit einem Kunststoffbauteil- ummantelt werden, das Haltemittel stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Haltemittel im Kunststoffbauteilverbleibt. Bevorzugt wird die Verstärkungstruktur entlang von Kraftlinien angeordnet. Bevorzugt wird das Haltemittel aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines eine Verstärkungsstruktur aufweisenden Kunststoffbauteils , wobei die Vorrichtung ein Haltemittel zur Halterung der Verstärkungsstruktur in einer Endposition aufweist, wobei die Endposition weitgehend der Position der Verstärkungsstruktur im Spritzgussbauteil entspricht, wobei die Vorrichtung zur Ummantelung der Verstärkungsstruktur und des Haltemittels mit einem Kunststoffmaterial konfiguriert ist, wobei das Haltemittel stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Haltemittel im Kunststoffbauteilverbleibt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur entlang von Kraftlinien angeordnet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Haltemittel aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kunststoffbauteilmit einer Verstärkungsstruktur, wobei das Kunststoffbauteilein Haltemittel zur Halterung der Verstärkungsstruktur in einer Position entlang von Kraftlinien aufweist, wobei die Verstärkungsstruktur und das Haltemittel mit einem Kunststoffmaterial ummantelt sind, wobei das Haltemittel stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Haltemittel aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Haltemittel zur Halterung einer Verstärkungsstruktur in einem Kunststoffbauteilin einer Position entlang von Kraftlinien, wobei das Haltemittel stoffschlüssig mit dem
Kunststoffbauteilverbindbar ist. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur
Herstellung eines Haltemittels, wobei die Vorrichtung zur Positionierung von Stif- ten konfiguriert ist, wobei die Positionierung der Stifte bevorzugt durch CNC steuerbar ist, wobei die Stifte zur Aufnahme von Faserbündeln konfiguriert sind. Dadurch kann vorteilhaft das Haltemittel beim Legevorgang in einer bestimmten Fläche an jeder gewünschten Lage (x, y) und in jeder beliebigen Höhe (z) positi- oniert werden. Somit ist es möglich, dass mit einer Vorrichtung an der Legemaschine jede gewünschte Faserstruktur erzeugt werden kann.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kunststoff bauteilgemäß einer beispielhaften Ausführungsform,
Figur 2 das erfindungsgemäße Kunststoffbauteilaus Fig. 1 mit schematisch dargestellten Belastungs- bzw. Kraftvektoren und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäße Verstärkungsstruktur.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal be- nannt bzw. erwähnt.
Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kunststoffbauteil 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Kunststoffbauteil wird bevorzugt mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt. Es sind aber auch andere Herstel- lungsverfahren möglich. Das Spritzgussbauteil 100 weist zwei Aussparungen 101 und 102 auf, die senkrecht durch das Spritzgussbauteil 100 verlaufen. Diese Aussparungen (Befestigungsaugen) 101 und 102 dienen beispielsweise der Aufnahme von zwei Wellen. Insbesondere im verjüngten Bereich 103 wird das Spritzgussbauteil 100 beispielsweise durch Zug parallel zur Längsachse des Spritzgussbauteils 100 belastet. Solche besonders belasteten Bauteile sind insbesondere denkbar im Automobilbereich, beispielsweise bei Dämpfungssyste- men, Bremspedalen oder bei Fahrwerkelementen. Das Spritzgussbauteil 100 ist durch seine verjüngende Kontur im Bereich 103 gewichtsoptimiert herstellbar.
Figur 2 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Spritzgussbauteil 100 aus Fig. 1 mit schematisch dargestellten Belastungs- bzw. Kraftvektoren, wie sie bei der
Verwendung des Bauteils beispielsweise in einem Fahrwerkelement auftreten können. Die Kraftvektoren im Bereich 200 sind beispielsweise von links oben nach rechts unten angeordnet. Figur 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Verstärkungsstruktur 304, wobei die Verstärkungsstruktur 304 ein Faserbündel 302, ein Haltemittel 300 und eine Verbindungsstelle 301. Das Faserbündel 302 ist in Form einer 8 angeordnet. Durch diese "Achterbahn"-artige Anordnung ist es möglich, das Faserbündel genau entlang einer Kraftlinie anzuordnen, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dar- gestellt ist. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass der Faserbündelverlauf im fertigen Kunststoffbauteil exakt entlang vom Kraftverlauf bei Belastung angeordnet werden kann. Die Positionierung des Faserbündels erfolgt beispielsweise mechanisch über "verlorene" Haltemittel oder werkzeugtechnisch, wobei auch thermische und/oder chemische Verfahren möglich sind. Das Faserbündel wird auf eine Vielzahl an Haltemitteln 300 gelegt, wobei das Haltemittel 300 an Ver- bindungs- oder Kontaktstellen 301 mit dem Faserbündel verbunden ist. Gestrichelt angedeutet sind Strukturen (beispielsweise Hülsen) zur Erzeugung der Ausnehmungen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf einfache Weise die Ausnehmung berücksichtigt werden, indem einfach das Faserbündel 302 um die spätere Ausnehmung herum gelegt werden kann. Weiterhin kann im Bereich 303 eine optimale Anpassung der Verstärkungsstruktur 304 an die in Fig. 2 dargestellten Kraftvektoren 200 erfolgen.
Zur Erzeugung dieser Verstärkungsstruktur wird das Faserbündel, insbesondere ein Prepreg, in einer Faserbündelaufnahme aufgenommen. Entweder wird die
Faserbündelaufnahme in Bezug auf das Werkzeug mit dem Haltemittel bewegt oder die Faserbündelaufnahme steht fest und das Werkzeug wird in Bezug auf die Faserbündelaufnahme bewegt. In einem Ausführungsbeispiel wird das Faserbündel in der Faserbündelaufnahme durch ein Heizmittel angeschmolzen. Danach wird die Faserbündelaufnahme angehoben, bis das Haltemittel erreicht ist und das Faserbündel wird auf das Haltemittel gelegt. Nach einiger Zeit erstarrt das Faserbündel wieder und verbindet sich stoffschlüssig mit dem Haltemittel. Danach wird das Faserbündel weiter zum nächsten Haltemittel bewegt und dort wieder befestigt. Dadurch ist flexibel jede Form der Verstärkungsstruktur erzeugbar.
- Bezugszeichenliste
100 Kunststoffbauteil
101 , 102 Ausnehmungen
103 verjüngter Bereich
200 Kraftlinien
300 Haltemittel
301 Verbindungsstelle
302 Faserbündel
303 Faserbündel im besonders belasteten Bereich
304 Verstärkungsstruktur

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsstruktur (304) für ein Kunst- stoffbauteil (100) , dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserbündel (302) entlang von Kraftlinien auf ein Haltemittel (300) gelegt wird und das Faserbündel (302) am Haltemittel (300) befestigt wird.
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial des Faserbündels (302) angeschmolzen wird, dass das Faserbündel (302) entlang von Kraftlinien auf das Haltemittel (300) gelegt wird und dass sich das Matrixmaterial beim Erstarren mit dem Haltemittel (300) stoffschlüssig verbindet.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel (302) mit dem Haltemittel (300) verklebt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial eines Faserbündels (302) angeschmolzen wird, dass das Faserbündel (302) in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und dass das Faserbündel (302) bis zur Erstarrung des Matrixmaterials in der Position gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial des Faserbündels (302) angeschmolzen wird, dass das Faserbündel (302) in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und dass das Faserbündel (302) mit einem Kältemittel erstarrt wird, sodass das Faserbündel (302) in der Position gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Mehrzahl von Faserbündeln in einer Haupterstre- ckungsebene nebeneinander gelegt werden und dass eine zweite Mehrzahl an Faserbündeln in Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene auf die erste Mehrzahl an Faserbündeln gelegt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Kunststoffmaterial ein Haltemittel (300) erzeugt wird, dass ein Faserbündel (302) in eine Position entlang von Kraftlinien gebracht wird und auf das Haltemittel (300) gelegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel (302) stoffschlüssig mit dem Haltemittel (300) verbunden wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial für die Haltemittel (300) als Matrixmaterial für das Faserbündel (302) verwendet wird.
10. Verfahren zur Herstellung eines eine Verstärkungsstruktur (304) aufweisenden Kunststoffbauteils (100), wobei in einem ersten Schritt die Verstärkungsstruktur (304) durch ein Haltemittel (300) in einer Endposition gehalten wird, wobei die Endposition weitgehend der Position der Verstärkungsstruktur (304) im Kunststoffbauteil (100)entspricht, wobei in einem zweiten Schritt die Verstärkungsstruktur (304) und das Haltemittel (300) mit einem Kunst- stoffmaterial ummantelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) im Kunststoffbauteil (100)verbleibt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (304) entlang von Kraftlinien angeordnet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt wird.
14. Vorrichtung zur Herstellung eines eine Verstärkungsstruktur (304) aufweisenden Kunststoffbauteils (100), wobei die Vorrichtung ein Haltemittel (300) zur Halterung der Verstärkungsstruktur (304) in einer Endposition aufweist, wobei die Endposition weitgehend der Position der Verstärkungsstruktur (304) im Kunststoffbauteil (100)entspricht, wobei die Vorrichtung zur Um- mantelung der Verstärkungsstruktur (304) und des Haltemittels (300) mit einem Kunststoffmaterialkonfiguriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) stoffschlüssig mit dem Kunststoffbauteil (100) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) im Kunststoffbauteil (100)verbleibt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (304) entlang von Kraftlinien angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt ist.
18. Kunststoffbauteil (100)mit einer Verstärkungsstruktur (304), wobei das
Kunststoffbauteil (100)ein Haltemittel (300) zur Halterung der Verstärkungsstruktur (304) in einer Position entlang von Kraftlinien aufweist, wobei die Verstärkungsstruktur (304) und das Haltemittel (300) mit einem Kunststoffmaterial ummantelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial verbunden ist.
19. Kunststoffbauteil (100)nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt ist.
20. Haltemittel (300) zur Halterung einer Verstärkungsstruktur (304) in einem Kunststoffbauteil (100)in einer Position entlang von Kraftlinien, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (300) stoffschlüssig mit dem Kunststoffbauteil (100)verbindbar ist.
21. Vorrichtung zur Herstellung eines Haltemittels nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Positionierung von Stiften konfiguriert ist, wobei die Positionierung der Stifte bevorzugt durch CNC steuerbar ist, wobei die Stifte zur Aufnahme von Faserbündeln konfiguriert sind.
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