WO2018162595A1 - Method for producing a fibre-reinforced component - Google Patents

Method for producing a fibre-reinforced component Download PDF

Info

Publication number
WO2018162595A1
WO2018162595A1 PCT/EP2018/055669 EP2018055669W WO2018162595A1 WO 2018162595 A1 WO2018162595 A1 WO 2018162595A1 EP 2018055669 W EP2018055669 W EP 2018055669W WO 2018162595 A1 WO2018162595 A1 WO 2018162595A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fiber material
preform
component
unidirectionally oriented
strand
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/055669
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
André Rochus HIEBELER
Original Assignee
Grob Aircraft Se
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 Grob Aircraft Se filed Critical Grob Aircraft Se
Priority to EP18712518.2A priority Critical patent/EP3582956A1/en
Publication of WO2018162595A1 publication Critical patent/WO2018162595A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/081Combinations of fibres of continuous or substantial length and short fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/345Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/347Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation combined with compressing after the winding of lay-ups having a non-circular cross-section, e.g. flat spiral windings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/564Winding and joining, e.g. winding spirally for making non-tubular articles

Definitions

  • the unidirectionally oriented fiber material strand is at least part of a fiber-plastic composite semifinished product or in the course of the process becomes a plastic composite semifinished product.
  • the, for example, cord-like unidirectionally oriented fiber material strand is initially equipped with little or no resin and thereafter, during the arrangement of the unidirectionally oriented strand of fiber material in the stencil coated with resin or sprayed and thus undergoes a Generalaushärtung that this material also developed into a semi-finished plastic composite.
  • the compacting tool is equipped with fixing means, which interact with the force-introducing and / or force-transmitting elements of the preform during compacting and so during compacting the position of the forces niein and / or force-conducting elements to each other fix.
  • This improvement achieves that, ideally, the spatial structure, but at least the mutual position of the force-introducing and / or force-transmitting elements, is also at the desired position even after the preform has been connected to the random fiber material, thus ensuring high process reliability.
  • a threaded bushing, bearing shell, bearing point, insert, ball bearing, eye or bolt ie all possible force-absorbing points in such a mechanical system, count among the force-introducing and / or force-conveying elements.
  • the unidirectionally oriented fiber material strand in the finished component heterogeneous (this means the expert understands a disparate features of the component with the unidirectional fiber strand, ie, there are volume ranges that do not include fiber strand) is arranged. Since also the lasttop Vietnamese Load of the component usually in the component is not specifically the same, that is homogeneous, the distribution of the unidirectionally oriented fiber material strand in the component is heterogeneous. A homogeneous structure of the component would be given, for example, if the same material composition existed in each room volume of the component.
  • the preform is sufficiently intrinsically stable, it is stored at a storage location.
  • the invention further comprises a fiber-reinforced, torque or torque transmitting component with force application and Kraftaus effetsticianen, wherein the component has a support structure which is filled by a Ausfachmaterial, wherein the support structure is formed by one, along straight and curved portions extending, unidirectional oriented fiber material rialstrang and the Ausfachmaterial is Wirrfasermaterial. It is clear that the support structure described here was created by the preform as described.
  • Such a depository is also to be understood as a point of introduction or a point of discharge.
  • a component is characterized in particular by the fact that it has at least two force introduction or Kraftaus effetsus. It should be noted that it is the object of such a component according to the invention to transmit forces or torques between two mechanical units, that is such a component according to the invention undergoes a significant mechanical load by applying force.
  • Fig. 1 in a plan view of the unidirectionally aligned
  • Fig. 2a in a plan view of the template produced
  • Fig. 2b is a side view of Figure 2a
  • Fig. 3 in a side view of the inherently stable preform, which is inserted in a lower part of a compacting tool, after a second step of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a side view of the intrinsically stable preform which is inserted into a compacting tool, wherein the compacting tool is now closed by an upper part in order to surround the preform with random fiber material, according to a third step of the method according to the invention
  • Fig. 5 in a plan view of the preform after a first
  • Fig. 6 in a plan view of the component according to the invention
  • the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals and therefore, if not appropriate, will not be described again.
  • the disclosures contained in the entire description are mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or identical component names transferable.
  • the position information selected in the description such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and are to be transferred to a new position analogous to the new situation.
  • individual features or combinations of features from the illustrated and described different embodiments may represent for themselves, inventive or inventive solutions.
  • FIG. 1 shows the cord-like unidirectionally oriented fiber material strand 1, which is prepared and stored for the production of the preform. This is, for example meandering reproached, but can be stored differently.
  • the cord-like unidirectionally oriented fiber material strand is inserted in a first step of the method in a template, not shown.
  • the fiber material strand 1 is arranged along straight 10 and bent 11 sections.
  • An essential advantage of the proposal according to the invention lies in the fact that the cord-like unidirectionally oriented fiber material strand 1 can be arbitrarily arranged in space and thus optimally adapted to the load-topological properties of the finished component to be formed.
  • the fiber material strand 1 is formed endless or quasiendlos.
  • FIG. 2 a shows the finished preform 2, which is already equipped with a plurality of force-conducting elements 20, 21, 22 (force-feeding or outgoing from the component).
  • Figure 2b shows a side view of the preform 2, this is not only two-dimensional, but in the embodiment shown here, three-dimensional, so has a curvature.
  • this preform 2 is surrounded by random fiber material, for this purpose the preform 2 is placed in a compacting tool 3, more precisely in the lower part 30 of the compacting tool 3.
  • the compacting tool 3 has a plurality of support pins 4, 4 a, 4 b, which support the edge of the preform 2 and ensure that the preform 2 is spaced from the tool base 33.
  • the space between the preform 2 and the tool base 33 is then filled in the next processing step with the random fiber material 14 and pressed with the preform 2, so compacted.
  • the compacting tool 3 is skilfully connected with its top surface. Part 31 closed, this closing movement is indicated by the arrow 32. It is noteworthy that the tool roof 34 on the top of the preform 2 of these is somewhat objectionable, because even this space will then be filled by the fiber material 14.
  • Both the lower part 30 and the upper part 31 of the compacting tool 3 each have a plurality of feed channels 5 for the random fiber material 14.
  • the random fiber material 14 preferably BMC
  • the random fiber material 14 is fed into the tool interior via the feed channels 5 pressed and so pressed the preform 2 with the random fiber material 14. It is clear that there are several different variants in the prior art for pressing over the preform 2 with the randomizer material 14 (BMC or SMC material), which are equivalent here.
  • FIG. 6 shows the finished component 8 whose body is dominated by the random fiber material 14 as a filler material, but has corresponding injection-molded webs (here also made of random fiber material 14) which form in the region of the unidirectionally oriented fiber material strand 1 which results in the supporting structure.
  • the finished component 8 is used as a handlebar, which is rotatably mounted on the bearing 21, (for example, on a shaft or bolt) and is acted upon at the bearing 20 with a force that pivots this handlebar in the clockwise direction about the bearing 21 and so also the second bearing 22 pivoted in the clockwise direction.
  • the second bearing 22 another mechanical element, for example, a lever or rod is connected, which then forwards this force.
  • the preform 2 must first sufficiently stable that this position stable (in particular based on the arrangement of the bearings 20, 21, 22 to each other) can be removed from the template and further processed or stored after its production.
  • a post-processing step can then take place in which, for example, the injection card are removed or the component is sandblasted.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a fibre-reinforced, force-transmitting component. The method comprises the sequence of the following steps: arranging unidirectionally oriented fibrous material, which is at least part of a fibre-plastic composite semifinished product, in relation to a preform according to the main force directions in the component, in such a way that the unidirectionally oriented fibrous material absorbs the main forces in the finished component; at least partially surrounding the preform with random-fibre material that is at least part of a fibre-plastic composite semifinished product; and hardening the preform together with the random-fibre material.

Description

"Verfahren für die Herstellung eines faserverstärkten Bauteils"  "Method for the production of a fiber-reinforced component"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines faserverstärkten, Kräfte übertragenden Bauteils. The invention relates to a method for the production of a fiber-reinforced, forces-transmitting component.
Im Stand der Technik sind faserverstärkte Kunststoffe oder Faserverbundkunststoffe hinlänglich bekannt. Es handelt sich hierbei um einen Werkstoff, der aus Verstärkungsfasern und einer Kunststoff- matrix (zum Beispiel einem Kunstharz) besteht. Es ist auch bekannt, Bauteile, die überwiegend in einer Vorzugsrichtung beansprucht werden, als Faserverbundkunststoff-Bauteile zu realisieren, bei welchen unidirektional ausgerichtetes Fasermaterial, wel- ches zumindest Teil eines Faser-Kunststoffverbund-Halbzeuges ist, eingesetzt wird. In the prior art, fiber-reinforced plastics or fiber composite plastics are well known. This is a material consisting of reinforcing fibers and a plastic matrix (for example a synthetic resin). It is also known to realize components, which are claimed predominantly in a preferred direction, as fiber composite plastic components, in which unidirectionally oriented fiber material, wel- At least part of a fiber-plastic composite semifinished product is used.
Aus der DE 10 2015 101 564 ist ein Verfahren zum Herstellen faserverstärkter Kunstharzmaterialien bekannt. Bei diesem Stand der Technik werden ununterbrochene Fasern, die nicht weiter vorbereitet oder verändert sind, in einem Bearbeitungsschritt mit faserverstärkten Harzelement verpresst. Mit einem solchen Verfahren werden zum Beispiel Motorhauben für Fahrzeuge hergestellt. From DE 10 2015 101 564 a method for producing fiber-reinforced synthetic resin materials is known. In this prior art, uninterrupted fibers which are not further prepared or changed are pressed in a fiber reinforced resin element processing step. For example, hoods for vehicles are manufactured with such a method.
Ähnliches ist auch aus der DE 10 2014 215 964 bekannt. Hier wird ein Verfahren zum Herstellen eines mit einem unidirektionalen Fasergelege versehenen SMC Bauteil beschreiben. Dabei wird das un- idirektionale , flächige Fasergelege zunächst auf die Bauteilform zugeschnitten und dann in einem Preformwerkzeug in eine eigene stabile Raumform gebracht. Hernach wird es in einem zweiten Schritt mit einem ungerichteten SMC-Halbzeug verpresst. The same is also known from DE 10 2014 215 964. Here will be described a method of manufacturing a SMC device provided with a unidirectional fiber web. In the process, the unidirectional, flat fiber layer is first cut to the shape of the component and then placed in a preform mold in its own stable spatial form. Afterwards it is pressed in a second step with a non-directional SMC semi-finished product.
Dieser Stand der Technik nutzt die erhebliche Gewichtsreduktion durch den Einsatz des faserverstärkten Kunstharzmaterials aus. This prior art exploits the significant weight reduction through the use of the fiber reinforced synthetic resin material.
Ausgehend von diesem Stand der Technik hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Lösung für die Herstellung von gewichtsreduzierten und Kräfte bzw. Drehmomente übertragenden Bauteile zu entwickeln. Solche Bauteile würden zum Beispiel im Flugzeugbau Verwendung finden. Based on this prior art, the invention has taken on the task of developing a solution for the production of weight-reduced and transmitting forces or torques components. Such components would be used for example in aircraft.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren für die Herstellung eines faserverstärkten, Kräfte bzw. Drehmomente übertragenden Bauteils vor, das durch die Abfolge folgender Schritte gekennzeichnet ist: To achieve this object, the invention proposes a method for the production of a fiber-reinforced component transmitting forces or torques, which is characterized by the sequence of the following steps:
Anordnung von einem unidirektional ausgerichtetem Fasermaterialstrang in oder an einer Schablone zu einem Vorformling der- art, dass der Fasermaterialstrang entlang gerader und gebogener Abschnitte angeordnet wird, eine Raumstruktur bildet und somit der Fasermaterialstrang im fertigen, Kräfte übertragenden Bauteil die Hauptkräfte aufnimmt. Arrangement of a unidirectionally oriented fiber material strand in or on a template to form a preform of the art, that the fiber material strand is arranged along straight and curved sections, forming a spatial structure and thus the fiber material strand in the finished, forces-transmitting component receives the main forces.
Der Vorformling wird mit Wirrfasermaterial, welches zumindest Teil eines Faser-Kunststoffverbund-Halbzeuges ist oder wird, zumindest teilweise umgeben. The preform is at least partially surrounded by random fiber material, which is or will be at least part of a fiber-plastic composite semi-finished product.
Gemeinsames Aushärten des Vorformling mit dem Wirrfasermaterial . Joint hardening of the preform with the random fiber material.
Im Stand der Technik (sowohl bei Bauteilen aus Metall wie auch aus KunststoffVerbundwerkstoffen) ging eine höhere mechanische Stabilität des Bauteils mit einem höheren Bauteilgewicht einher. Der Pfiff der Erfindung liegt darin, dass ein Weg gefunden wurde, wie die üblicherweise einander widersprechenden Aufgaben von geringem Bauteilgewicht einerseits und hoher mechanischer Belastung andererseits in einem Bauteil und einem Herstellungsverfahren für ein solches Bauteil kombiniert werden können. In the prior art (both components made of metal as well as plastic composite materials) was a higher mechanical stability of the component associated with a higher component weight. The trick of the invention is that a way has been found, as the usually conflicting tasks of low component weight on the one hand and high mechanical stress on the other hand can be combined in a component and a manufacturing method for such a component.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht dabei in einem ersten Schritt die Herstellung eines Vorformlings vor. Der Vorformling bildet im fertigen Bauteil quasi das Skelett bzw. die Tragstruktur, und wird auf die Lastaufgabe des Bauteiles optimal angepasst. Dies geschieht zum Beispiel dadurch, dass die Kräftebelastung des Bauteiles ermittelt wird und dann eine ausreichende Ausstattung des fertigen Bauteiles mit dem unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang an den wichtigen und richtigen Bereichen des Bauteiles vorgesehen wird. So wird zum Beispiel bei der Konstruktion des Bauteiles die Lasttopologie , also die Lastverteilung, die im Einsatz des Bauteiles im Bauteil zu erwarten ist bzw. benötigt wird, aufgenommen bzw. ermittelt (zum Beispiel mit Methoden der Bauteilauslegung mit Hilfe der finiten Elemente Methode) und entsprechend dieser ermittelten Lasttopologie dann der Vorformling entworfen, der dann in dem beschriebenen Herstellungsverfahren als erster Schritt realisiert wird. The method according to the invention provides for the production of a preform in a first step. The preform forms in the finished component, so to speak, the skeleton or the support structure, and is optimally adapted to the load application of the component. This happens, for example, in that the force load of the component is determined and then sufficient equipment of the finished component with the unidirectionally oriented fiber material strand is provided at the important and correct areas of the component. For example, in the construction of the component, the load topology, ie the load distribution that is to be expected or required in the component during use of the component, is recorded or determined (for example with methods of component design using the finite element method) and corresponding this determined load topology then designed the preform, which is then realized in the described manufacturing process as a first step.
Charakteristisch ist dabei, dass der unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstrang nicht flächig, sondern entlang von Kraftlinien oder -Kurven, gegebenenfalls mit geraden und/oder gebogenen Abschnitten, angeordnet wird. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren schlägt daher die Herstellung von komplexen, Kräfte bzw. Momente übertragenden Bauteile vor, wobei da zunächst nur der unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstrang entsprechend optimal orientiert und ausgerichtet in der Schablone, gegebenenfalls noch mit weiteren, die Kraftleitung betreffenden Elemente (siehe unten) , angeordnet wird. It is characteristic that the unidirectionally oriented fiber material strand is not arranged flat, but along lines of force or curves, optionally with straight and / or bent sections. The method proposed according to the invention therefore proposes the production of complex components which transmit forces or moments, wherein initially only the unidirectionally oriented fiber material strand optimally orientates and aligns in the template, optionally with further elements relating to the force line (see below), is arranged.
Vorzugsweise wird das vorbeschriebene Verfahren in der beschriebenen Abfolge, also genau in dieser Reihenfolge durchgeführt. Preferably, the method described above in the sequence described, that is performed exactly in this order.
Der im ersten Schritt zu bildende Vorformling beschreibt daher zumindest eine Raumstruktur, d. h. er bildet eine zwei- oder bevorzugt dreidimensionale körperliche Struktur oder Einheit, die nach ihrer Herstellung ausreichend dauerhaft und stabil ist, um aus der Schablone herausgenommen werden zu können und dann in einem zweiten, dem ersten Schritt nachfolgenden Bearbeitungsschritt, mit dem Wirrfasermaterial verbunden und fertiggestellt zu werden. The preform to be formed in the first step therefore describes at least one spatial structure, i. H. it forms a two-dimensional or preferably three-dimensional physical structure or unit which, after its manufacture, is sufficiently durable and stable to be able to be removed from the template and then connected to the fiberglass material and finished in a second processing step following the first step become.
Somit löst das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher wie aber auch in flexibler Weise die eingangs gestellte Aufgabe und erlaubt die Herstellung eines gewichtsreduzierten, bzw. gewichtsoptimierten aber lasttopologisch optimal angepassten Bauteiles. Thus, the method according to the invention solves the problem posed in the beginning in a simple as well as in a flexible manner, and allows the production of a weight-reduced or weight-optimized but topologically optimally adapted component.
Der Anwendungsbereich dieses Verfahrens ist dabei sehr variabel, da die Gestaltung des Vorformlings grundsätzlich sehr variabel möglich ist und eine Vielzahl unterschiedlichster Raumstrukturen realisierbar ist. The scope of this method is very variable, since the design of the preform in principle very variable is possible and a variety of different spatial structures can be realized.
Dabei kombiniert das erfindungsgemäße Verfahren in geschickter Weise die Eigenschaften des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrangs mit den Eigenschaften des Wirrfasermaterials. Wie bereits beschrieben, ist das unidirektional ausgerichtete Fasermaterial verantwortlich für die Aufnahme der Kräfte in Hauptkraftrichtung. Das Wirrfasermaterial hingegen besitzt aufgrund seiner Struktur die Eigenschaft, Kräfte in beliebige Richtungen und somit auch Querkräfte aufzunehmen. Hierbei ist natürlich auch klar, dass die Höhe der Querkräfte deutlich geringer ist wie die der Hauptkräfte. Sowohl das unidirektional ausgerichtete Fasermaterial wie auch das Wirrfasermaterial sind oder werden zumindest Teil eines Faser-Kunststoffverbund-Halbzeuges . Das Faser-Kunststoffverbund- Halbzeug besteht dabei aus einem Faseranteil und einem Harz, zum Beispiel Polyester-, Epoxid- oder Vinylesterharz , gegebenenfalls umfasst das Halbzeug auch noch weitere Füll- oder Zuschlagstoffe. Dabei ist es bekannt, dieses Halbzeug als industriell vorgemischte oder vorbereitete Produkte einzusetzen. Die Erfindung umfasst aber auch die Variante, dass die Bestandteile des Halbzeuges erst bei der Herstellung des Bauteiles (bzw. der Vorformlings) zusammen kommen und erst dann das Halbzeug bilden bzw. werden. Beide Varianten gehören zur Erfindung. The method according to the invention skillfully combines the properties of the unidirectionally oriented fiber material strand with the properties of the random fiber material. As already described, the unidirectionally oriented fiber material is responsible for absorbing the forces in the main force direction. On the other hand, the fiber material, due to its structure, has the property of absorbing forces in any direction and thus also of lateral forces. Of course, it is also clear that the height of the lateral forces is significantly lower than that of the main forces. Both the unidirectionally oriented fiber material and the random fiber material are or will at least be part of a fiber-plastic composite semifinished product. The fiber-plastic composite semi-finished product consists of a fiber content and a resin, for example polyester, epoxy or vinyl ester resin, optionally the semi-finished product also includes other fillers or additives. It is known to use this semi-finished as industrially premixed or prepared products. However, the invention also includes the variant that the components of the semi-finished product only come together during the production of the component (or the preform) and then form or become the semi-finished product. Both variants are part of the invention.
Ein Vorteil liegt darin, dass in geschickter Weise die jeweiligen Kunststoffkomponenten der beiden verschiedenen Faser-Kunststoff- verbund-Halbzeuge zusammenwirken, wobei die beiden Halbzeuge ja nicht gleichzeitig, sondern hintereinander verarbeitet werden, da aus dem unidirektional ausgerichteten Fasermaterial, welches zumindest Teil eines Faser-Kunststoffverbund-Halbzeuges ist oder wird, zunächst ein Vorformling gebildet wird, der dann später, zumindest anschließend, gegebenenfalls auch in einer anderen Umgebung, mit dem Wirrfasermaterial weiterverarbeitet wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als un- idirektional ausgerichtetes Fasermaterial, insbesondere schnurartige Rovinge, imprägnierte oder vorimprägnierte Rovinge, imprägnierte oder vorimprägnierte Filamentbündel , Towpreg oder Slit tape vorgesehen ist. One advantage is that the respective plastic components of the two different fiber-plastic composite semifinished products interact in a skilful manner, whereby the two semi-finished products are not processed simultaneously but one behind the other, since at least part of a fiber material is formed from the unidirectionally oriented fiber material. Plastic composite semifinished product is or will, first a preform is formed, which is then later, at least subsequently, optionally also in a different environment, further processed with the random fiber material. In an advantageous embodiment, it is provided that as unidirectionally oriented fiber material, in particular cord-like rovings, impregnated or pre-impregnated rovings, impregnated or pre-impregnated filament bundles, Towpreg or slit tape is provided.
Als Roving wird ein Bündel, Strang oder Multifilamentgarn aus parallel angeordneten Filamenten (Endlosfasern) bezeichnet. Am häufigsten werden Filamente aus Glas, Aramid, Basalt Kohlenstoff o- der andere Stoffe zu Rovings zusammengefasst . Roving is a bundle, strand or multifilament yarn made of parallel filaments (continuous fibers). Filaments made of glass, aramid, basalt carbon or other substances are most commonly grouped into rovings.
Es ist bekannt, Filamentbündel oder Rovinge zu imprägnieren, gegebenenfalls auch so vorbereitet zur Verfügung zu stellen. Allgemein werden solche vorimprägnierte Fasern „Prepregs" genannt. Prepregs sind mit Reaktionsharzen vorimprägnierte Faser-Matrix-Halbzeuge, die unter Temperatur und Druck ausgehärtet werden. Die Reaktions- harze bestehen aus einer meist hochviskosen, jedoch noch nicht po- lymerisierten duroplastischen Kunststoffmatrix . It is known to impregnate filament bundles or rovings, optionally also to provide them prepared. In general, such pre-impregnated fibers are called "prepregs." Prepregs are prepreg-impregnated fiber-matrix semifinished products which are cured under temperature and pressure, the reaction resins consisting of a usually highly viscous but not yet polymerized thermoset plastic matrix.
Es ist aber auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit trockenen, insbesondere schnurartigen Halbzeugen anzuwenden. However, it is also possible to use the method according to the invention with dry, in particular cord-like semi-finished products.
Bevorzugt besteht der unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstrang aus einem Bündel von Langfaser- oder Endlosfasermaterial. Als Langfasermaterial wird dabei ein Fasermaterial mit einer Länge von mindestens 50 mm, 70 mm, 90 mm oder 120 mm angesehen. Geschickter Weise können die Längen des Fasermaterials auch auf die Dimensionen des Bauteils bestimmt werden. Bevorzugt können die Langfasern eine mittlere (oder Mindest-) Faserlänge aufweisen, die zwischen 50% und 150%, vorzugsweise zwischen 70% und 100%, einer Diagonallänge des herzustellenden Bauteils entspricht. Endlosfasermaterial kann dabei hierzu eine deutlich höhere mittlere Faserlänge aufweisen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Begriff Fasermaterialstrang auch Anordnungen mit Einzelfasern um- fasst, dies ist hierzu äquivalent im Sinne der Beschreibung. The unidirectionally oriented fiber material strand preferably consists of a bundle of long fiber or continuous fiber material. As long fiber material is considered a fiber material with a length of at least 50 mm, 70 mm, 90 mm or 120 mm. Clever way, the lengths of the fiber material can also be determined on the dimensions of the component. The long fibers may preferably have an average (or minimum) fiber length which corresponds to between 50% and 150%, preferably between 70% and 100%, of a diagonal length of the component to be produced. Endlosfasermaterial can this purpose have a significantly higher average fiber length. For completeness, it should be mentioned that the The term fiber material strand also includes arrangements with individual fibers, this is equivalent to this in the sense of the description.
Geschickter Weise ist vorgesehen, dass der Fasermaterialstrang als Endlosmaterial oder Quasi -Endlosmaterial angeordnet wird. Unter Quasi -Endlosmaterial wird die abschnittsweise Hintereinander- anordnung von Fasermaterialstrangstücken beschrieben, was mechanisch zu ähnlichen Stabilitäten führt. Clever way is provided that the fiber material strand is arranged as a continuous material or quasi-endless material. Under quasi-endless material, the sectioned arrangement of fiber material extrudates is described in sections, which leads to similar stabilities mechanically.
Ein wesentlicher Vorzug dieses Vorschlages zur Ausgestaltung des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstranges liegt darin, dass dieses schnurartige Halbzeug (als trockenes, feuchtes oder vorimprägniertes Halbzeug) zur Bildung von beliebigen Raumstrukturen im Raum beliebig positioniert, insbesondere gelegt werden kann. Dabei kann der Vorformling durch eine entsprechende Erhöhung der parallel gelegten Fasermaterialstränge in einfacher Weise mit einer höheren mechanischen Stabilität ausgestattet werden. Einfache Verarbeitung und hohe Flexibilität zeichnen diesen Vorschlag aus. Er kann dabei sowohl händisch, wie auch automatisiert ausgeführt werden. An essential advantage of this proposal for the design of the unidirectionally oriented fiber material strand is that this cord-like semi-finished product (as a dry, damp or pre-impregnated semi-finished) can be arbitrarily positioned to form any spatial structures in space, in particular. In this case, the preform can be easily equipped with a higher mechanical stability by a corresponding increase in the parallel laid fiber material strands. Simple processing and high flexibility characterize this proposal. It can be executed both manually and automatically.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Anordnung von unidirektional ausgerichtetem Fasermaterial an oder in einem formunterstützenden Werkzeug erfolgt. Im ersten Teil des Verfahrens ist vorgesehen, dass aus dem unidirektional ausgerichteten Fasermaterial zunächst ein Vorformling gebildet wird. Dabei umfasst der Vorschlag auch die Variante, dass aus dem unidirektional ausgerichteten Fasermaterial zunächst ein Vorprodukt in einem anderen, formunterstützenden Werkzeug (zum Beispiel einer Schablone, die der Formgebung des Vorformlings dient) hergestellt wird und dann der so produzierte Vorformling an einen anderen Ort/in eine andere Form zum Verbinden mit dem Wirrfasermaterial gebracht wird. Dieses formunterstützende Werkzeug besitzt dabei zum Beispiel Stifte, Pins, Auflagen oder Ähnliches, um das Materi- al in der gewünschten, lastgerechten Form zu positionieren. Dabei kann das unidirektional ausgerichtete Fasermaterial in ein formunterstützendes oder formgebendes Werkzeug eingelegt werden oder an ein formunterstützendes Werkzeug angeordnet werden. Furthermore, it is advantageously provided in the proposal that the arrangement of unidirectionally oriented fiber material takes place on or in a mold-supporting tool. In the first part of the method, it is provided that a preform is first formed from the unidirectionally oriented fiber material. The proposal also includes the variant that from the unidirectionally oriented fiber material first a precursor in another mold-supporting tool (for example, a template that serves the shaping of the preform) is produced and then the preform thus produced to another place / in another form is brought to connect to the random fiber material. This form-supporting tool has, for example, pins, pins, pads or the like in order to al in the desired, load-conform form. In this case, the unidirectionally oriented fiber material can be inserted into a mold-supporting or shaping tool or arranged on a mold-supporting tool.
Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass der Vorformling sich dabei bis zu einem eigenstabilen Vorformling weiterentwickelt, um ihn dann aus dem formunterstützenden Werkzeug sicher und zuverlässig zu entnehmen, und gegebenenfalls auch zwischenzulagern. Advantageously, it is provided that the preform evolves to an inherently stable preform to then safely and reliably remove it from the mold-supporting tool, and possibly also to temporarily store.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass der unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstrang beim Anordnen in der Schablone zumindest abschnittsweise gespannt wird. Zum einen wird dadurch der Verbrauch an Fasermaterialstrang reduziert und gleichzeitig auch die Bauteilgröße optimiert. Da die nach dem Verfahren hergestellten Bauteile oftmals auf Zug beansprucht werden ist eine gespannte Anordnung des Fasermaterialstranges für eine effektive, verschleißfreie Kraftübertragung sehr günstig. Erreicht wird dies bei dem Herstellungsverfahren dadurch, dass der Fasermaterialstrang zum Beispiel bei einem ersten krafteinleitenden Element durch einen ersten Greifer gehalten, also fixiert wird und der zweite Greifer, der auch den Fasermaterialstrang fördert, den Strang klemmt und so bei einer Bewegung dieses zweiten Greifers ein Spannen des Stranges erfolgt. Insbesondere erreicht der Zug eine exakte gerade Ausrichtung des Fasermaterialstrangs oder der Fasermaterialstränge. Dies ist sehr günstig für die Lastaufnahme und den Kraftfluss. Furthermore, it is advantageously provided in the proposal that the unidirectionally oriented fiber material strand is stretched at least in sections during placement in the template. On the one hand, this reduces the consumption of fiber material strand and at the same time optimizes the component size. Since the components produced by the process are often claimed to train a strained arrangement of the fiber material strand for an effective, wear-free power transmission is very low. This is achieved in the manufacturing method in that the fiber material strand is held, for example, in a first force-introducing element by a first gripper, that is fixed and the second gripper, which also promotes the fiber material strand, the strand and thus arrives during a movement of this second gripper Clamping the strand is done. In particular, the train achieves an exact straight alignment of the fiber strand of material or fiber strands. This is very favorable for the load bearing and the power flow.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass bei der Anordnung des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstranges kraftleitende Elemente wie z.B. ein/e Gewindebuchse, Lagerschale, Lagerstelle, Insert, Kugellager, Öse oder Bolzen mit dem unidirektional ausgerichteten Fasermaterial angeordnet werden. Geschickter Weise werden diese kraft (ein- oder aus) leitenden Elemente mit dem unidirektional ausgerichteten Fasermaterial verbunden, zum Beispiel von diesen umschlungen (zumindest teil- oder mehrfachumschlungen) oder eingebunden, um eine möglichst effektive Kraftein- und -ausleitung in das Fasermaterialstranges zu erreichen. Das fertige Bauteil wird mit den kraftleitenden Elementen an den entsprechenden kraftübertragenden Mechanismus angeschlossen. Durch die Integration der kraftleitenden Elemente in die Auslegung und Anordnung des unidi- rektional ausgerichteten Fasermaterialstranges wird der Kraftweg optimiert . Furthermore, it is provided that in the arrangement of the unidirectionally oriented fiber material strand force-conducting elements such as a / e threaded bushing, bearing shell, bearing, insert, ball bearings, eyelet or bolts are arranged with the unidirectionally oriented fiber material. Cleverly, these force (on or off) conducting elements with the unidirectional connected fiber material, for example, by these entwined (at least partially or Mehrfachschlange) or integrated, in order to achieve the most effective force introduction and -ausleitung in the fiber material strand. The finished component is connected with the force-conducting elements to the corresponding force-transmitting mechanism. By integrating the force-conducting elements into the design and arrangement of the unidirectionally oriented fiber material strand, the force path is optimized.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass die Anordnung des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstranges händisch oder maschinell automatisiert, z.B. mit einem Roboter erfolgt. Gerade der seil- bzw. schnurartige Fasermaterialstrang wird durch einen Roboter, der mit einer entsprechenden Fördervorrichtung für den Fasermaterialstrang ausgestattet ist, in effektiver und beliebiger Weise angeordnet. In a preferred embodiment of the proposal, it is provided that the arrangement of the unidirectionally oriented fiber material strand is automatically or automatically automated, e.g. done with a robot. Especially the rope or string-like fiber material strand is arranged by a robot, which is equipped with a corresponding conveyor for the fiber material strand, in an effective and arbitrary manner.
Geschickter Weise ist vorgesehen, dass nach der Anordnung des un- idirektional ausgerichteten Fasermaterials ein Anhärten, ein Aushärten oder ein Kompaktieren des Vorformlings erfolgt. Hierdurch entsteht ein eigenstabiler Vorformling. Der Prozess des Anhärterns oder Aushärtens ergibt sich dabei durch das eingesetzte Harz. Beim Kompaktieren erfolgt ein Verdichtungs- bzw. Verpressungsschritt , der auch bei der Bildung des Vorformlings optional einsetzbar ist. Cleverly, it is provided that after the arrangement of the unidirectionally oriented fiber material, a hardening, curing or compacting of the preform takes place. This creates an intrinsically stable preform. The process of hardening or curing results from the resin used. During compacting, a compression or compression step takes place, which can also be used optionally in the formation of the preform.
Ein Anhärten kann zum Beispiel auch durch ein Gefrieren erfolgen, hierbei wird der angeordnete Vorformling so weit abgekühlt, bis die Flüssigkeitsbestandteile im Harz kristallisieren und so eine feste Struktur ergeben. Ziel dieses Schrittes und der hierbei vorgeschlagenen Varianten ist dabei, nach dem Anordnen einen ausreichend eigenstabilen Vorformling zur Verfügung zu stellen, der aus der Schablone entnehmbar ist, hernach gegebenenfalls gelagert und dann in das Kompaktierwerkzeug eingelegt zu werden oder in einem anders gestalteten zweiten Schritt mit dem Wirrfasermaterial zu verbinden . For example, hardening can also be achieved by freezing, in which case the preform arranged is cooled until the liquid constituents in the resin crystallize to give a solid structure. The aim of this step and the proposed variants in this case is to provide after arranging a sufficiently inherently stable preform available that can be removed from the template, then optionally stored and then inserted into the compacting or in one differently designed second step to connect the fiber material.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist daher vorgesehen, dass der Vorformling, bevor er aus der Schablone entnommen wird, gefroren oder teilausgehärtet wird. In a preferred embodiment of the proposal, it is therefore provided that the preform, before it is removed from the template, frozen or partially cured.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass nach dem Anordnen des unidirek- tional ausgerichteten Fasermaterialstrangs ein eigenstabiler Vorformling entsteht. Furthermore, it is provided that after the arrangement of the unidirectionally oriented fiber material strand, an intrinsically stable preform is produced.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der gebildete Vorformling in der Schablone verbleibt bis dessen Raumstruktur eine ausreichende Eigenstabilität aufweist. In a further advantageous embodiment, it is provided that the preform formed remains in the template until its spatial structure has sufficient intrinsic stability.
Geschickter Weise ist vorgesehen, dass nachdem der Vorformling mit Wirrfasermaterial umgeben ist, Vorformling und Wirrfasermaterial derart kompaktiert werden, dass das Wirrfasermaterial in den un- idirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang und/oder zwischen die unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstränge des Vor- formlings eindringt. Es wurde bereits angeführt, dass der Vorformling aus eine Mehrzahl von parallel angeordneten unidirektional ausgerichteten Fasermaterialsträngen gebildet sein kann. Das Kompaktieren ist ein Verpressen bei welchen zum einen unerwünschte Luftblasen aus dem Verbundwerkstoff herausgedrückt werden und zum anderen auch ein form- und Stoffschlüssiger Verbund zwischen den beiden Materialien (Wirrfasermaterial und Fasermaterialstränge) hergestellt wird. Erreicht wird dies dadurch, dass die Harzbasis oder -Matrix des fließfähigen Wirrfasermaterials in dem unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang und/oder zwischen die unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstränge des Vorform- lings eindringt. Im Ergebnis wird so ein hochstabiles Bauteil erreicht . Als ein Wirrfasermaterial im Sinne dieser Erfindung wird ein Halbzeug verstanden, dass aus vernetzungsfähigen Harzen und Fasern besteht. Die Fasern bestehen zum Beispiel aus Glas, Aramid, Basalt, Kohlenstoff oder andere Stoffen. Als Harz kommt zum Beispiel Polyester-, Epoxid- oder Vinylesterharz in Betracht. Die jeweiligen Kombinationen sind dem Fachmann bekannt. Die Fasern können Kurzoder Langfasern sein, daher beträgt die Länge der Fasern von wenigen Millimeter bis 5 cm und mehr. Die genauen Dimensionen hängen natürlich von dem Bauteiltyp ab. Charakteristisch für das Wirrfasermaterial ist, dass die Anordnung der Fasern im Wirrfasermaterial räumlich homogen also nicht unidirektional ist. It is envisaged that, after the preform is surrounded by random fiber material, the preform and random fiber material are compacted in such a way that the random fiber material penetrates into the unidirectionally oriented fiber material strand and / or between the unidirectionally oriented fiber material strands of the preform. It has already been stated that the preform can be formed from a plurality of unidirectionally oriented fiber material strands arranged in parallel. The compacting is a pressing in which on the one hand unwanted air bubbles are pressed out of the composite material and on the other hand, a positive and cohesive bond between the two materials (fiberglass material and fiber material strands) is produced. This is achieved by the fact that the resin base or matrix of the flowable random fiber material penetrates into the unidirectionally oriented fiber material strand and / or between the unidirectionally oriented fiber material strands of the preform. As a result, such a highly stable component is achieved. As a random fiber material in the context of this invention, a semifinished product is understood that consists of crosslinkable resins and fibers. The fibers consist for example of glass, aramid, basalt, carbon or other substances. As the resin is, for example, polyester, epoxy or vinyl ester resin into consideration. The respective combinations are known to the person skilled in the art. The fibers may be short or long fibers, therefore, the length of the fibers is from a few millimeters to 5 cm and more. The exact dimensions of course depend on the type of component. Characteristic of the random fiber material is that the arrangement of the fibers in the random fiber material is spatially homogeneous, ie not unidirectional.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Wirrfasermaterial eine fließfähige, Reaktionsharze und Fasern beinhaltende Pressmasse, wie zum Beispiel Sheet Molding Compound (SMC) oder Bulk Molding Compound (BMC) vorgesehen ist, und das unidirektional ausgerichtete Faserstrangmaterial mit der Pressmasse in einer Form, zum Beispiel einem Kompaktierwerkzeug, einem Presswerkzeug oder ähnlichem umpresst wird. In a further preferred embodiment it is provided that a flowable, reactive resins and fibers containing molding compound, such as Sheet Molding Compound (SMC) or Bulk Molding Compound (BMC) is provided as a random fiber material, and the unidirectionally oriented fiber strand material with the molding compound in a mold , For example, a compacting tool, a pressing tool or the like is pressed.
BMC wird dabei als pressbares, fließ- oder spritzfähiges Halbzeug, zum Beispiel als Sack- oder Kübelware zur Verfügung gestellt. BMC is thereby made available as a pressable, flowable or sprayable semifinished product, for example as sack or bucket goods.
SMC liegt als Plattenware vor. SMC is available as a plate product.
BMC wie auch SMC werden bevorzugt in einem Heißpressverfahren mit dem unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang verarbeitet. BMC as well as SMC are preferably processed in a hot pressing process with the unidirectionally oriented fiber material strand.
Es ist dabei zum Beispiel vorgesehen, das der teilausgehärtete Vorformling mit der, die Fasern beinhalteten Pressmasse, zusammen ausgehärtet wird und sich dabei der Teil der nichtabgebundenen bzw. polymerisierten Moleküle der Kunststoffmatrix des Vorform- lings sich in geschickter Weise mit den Molekülen der Pressmasse verbinden und so einen homogenen Übergang zwischen diesen beiden unterschiedlichen Halbzeugen ergibt. Die vorbeschriebene Pressmasse ist als fertig einsetzbares Halbzeug im industriellen Maßstab zu beziehen. Natürlich ist bei diesem Schritt auch ein Kompaktieren vorsehbar. For example, it is provided that the partially cured preform is cured together with the molding compound containing the fibers and the part of the non-bonded or polymerized molecules of the plastic matrix of the preform is skillfully connected to the molecules of the molding compound and so a homogeneous transition between these two different semi-finished results. The above-described molding compound is available as a ready-to-use semi-finished product on an industrial scale. Of course, compacting is also foreseeable at this step.
Alternativ ist vorgesehen, dass das Wirrfasermaterial als eine mit einer Kunststoffmatrix ausgestattete oder ausstattbare gewebeartige Fasermatte vorgesehen ist, die insbesondere auf die Abmessungen des Bauteils bzw. des Vorformlings konfektioniert wird. Dieser Vorschlag hat den Vorteil, dass auch komplexe Bauteile mit einer optimalen Kombination von lastübertragenden Elementen und Querkraft übertragenden Elementen ausgestattet werden können. Auch hier gibt es die Lösung, dass der Faser-Matrix-Verbund erst beim Konfektionieren hergestellt wird, also die Fasermatte beim Einlegen bzw. Verbinden mit dem Vorformling mit dem Harz getränkt wird oder dass vorimprägnierte Fasermatten eingesetzt werden. Alternatively, it is provided that the random fiber material is provided as a fabric-like fiber mat equipped or endowable with a plastic matrix, which is in particular fabricated to the dimensions of the component or of the preform. This proposal has the advantage that even complex components can be equipped with an optimal combination of load-transferring elements and lateral force-transmitting elements. Again, there is the solution that the fiber-matrix composite is produced only during assembly, so the fiber mat is soaked in the insertion or bonding with the preform with the resin or that pre-impregnated fiber mats are used.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Umgeben des Vorformlings mit Wirrfasermaterial in das Wirrfasermaterial mindestens ein krafteinleitendes oder kraftausleitendes Elemente, wie z.B. Gewindebuchsen, Inserts, Ösen oder Bolzen angeordnet wird. Der Vorschlag ist in Bezug auf die Anordnung des kraftleitenden Elementes sehr flexibel. Dieses kann, wie bereits beschrieben, in dem unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang oder auch im Wirrfasermaterial angeordnet sein. In a further preferred embodiment it is provided that when surrounding the preform with random fiber material in the random fiber material at least one force-introducing or kraftausleitendes elements, such as. Threaded bushings, inserts, grommets or bolts is arranged. The proposal is very flexible with respect to the arrangement of the force-conducting element. This can, as already described, be arranged in the unidirectionally oriented fiber material strand or else in the random fiber material.
Es ist natürlich auch möglich, dass in dem Bereich des Bauteils, wo primär Querkräfte aufgenommen werden, entsprechende kraftleitende Elemente wie Gewindebuchsen usw. vorgesehen sind, die geschickter Weise in das Wirrfasermaterial eingebettet werden. It is of course also possible that in the region of the component, where primarily transverse forces are absorbed, corresponding force-conducting elements such as threaded bushes, etc. are provided, which are cleverly embedded in the random fiber material.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass das Wirrfasermaterial den Vorformling beidseitig umschließt oder das Wirrfasermaterial den Vorformling nur teilumschließt. Dieser Verfahrensschritt ist so- wohl mit SMC-, wie auch mit BMC-Material möglich. Nun weist das BMC-Material aber eine grundsätzlich bessere Fließfähigkeit (es eignet sich zum Beispiel für ein Spritzgießen) auf, weswegen sich BMC-Material für diesen Verfahrensschritt besser eignet. Das SMC- Material wird beispielsweise nur einseitig an dem Vorformling angeordnet und der Vorformling liegt in dem Press- bzw. Kompaktier- werkzeug dann einseitig an und bleibt nach dem Verbund mit dem Wirrfasermaterial unbedeckt und daher sichtbar. Wird der Vorformling nur teilumschlossen beeinträchtigt dies gegebenenfalls nicht die mechanische Stabilität, die ja durch den Vorformling definiert ist. Eine solche Variante spart aber Gewicht! Advantageously, it is provided that the random fiber material surrounds the preform on both sides or that the random fiber material only partially encloses the preform. This process step is probably with SMC as well as with BMC material possible. Now, however, the BMC material has a fundamentally better flowability (it is suitable, for example, for injection molding), which is why BMC material is better suited for this process step. The SMC material is arranged, for example, only on one side of the preform and the preform is then in the press or Kompaktier- tool on one side and remains uncoated after the bond with the random fiber material and therefore visible. If the preform is only partially enclosed, this may not affect the mechanical stability, which is defined by the preform. But such a variant saves weight!
Wie bereits ausgeführt ist als Wirrfasermaterial sowohl BMC- wie auch SMC-Material einsetzbar. Die Verfahrensführung ist daher mit Blick auf den Einsatz des Halbzeuges, mit Blick auf das zu realisierende Bauteil und mit Blick auf eine effiziente Herstellung sehr variabel . As already stated, both BMC and SMC material can be used as random fiber material. The procedure is therefore very variable with regard to the use of the semifinished product, with a view to the component to be realized and with a view to efficient production.
So ist zum Beispiel in einer ersten Variante vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Wirrfasermaterials vor dem Vorformling in das Kompaktierwerkzeug eingelegt wird. So ist zum Beispiel das Auslegen des plattenartigen SMC-Materials in dem Kompaktierwerkzeug (dem Press- bzw. Fügewerkzeug) vor dem Vorformling günstig. For example, in a first variant it is provided that at least part of the random fiber material is inserted into the compacting tool before the preform. For example, laying out the plate-like SMC material in the compacting tool (the pressing or joining tool) in front of the preform is favorable.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass, nachdem der Vorformling in das Kompaktierwerkzeug eingelegt wurde, das Wirrfasermaterials in das Kompaktierwerkzeug eingelegt wird. Es ist zum Beispiel vorgesehen, dass das Wirrfasermaterial den Vorformling hernach bedeckt, dies kann zum Beispiel auch bei noch geöffnetem Kompaktierwerkzeug erfolgen, wobei zum Beispiel SMC- oder auch BMC-Material eingesetzt wird. Furthermore, it is advantageously provided in the proposal that, after the preform has been inserted into the compacting tool, the random fiber material is inserted into the compacting tool. It is provided, for example, that the random fiber material covers the preform afterwards, this can also be done, for example, with the compacting tool still open, using, for example, SMC or also BMC material.
Es ist auch vorgesehen, dass sich der Vorformling vor dem Kompak- tieren/Verpressen zwischen zwei SMC- und/oder BMC-Schichten befin- det natürlich ist auch eine Kombination von SMC-und BMC-Material von der Erfindung umfasst. Es sind zum Beispiel folgende Prozessfolgen möglich: It is also envisaged that the preform would be sandwiched between two SMC and / or BMC layers prior to compacting / compression. Of course, a combination of SMC and BMC material is also included in the invention. For example, the following process sequences are possible:
1. Einlegen von SMC-Material in das Kompaktierwerkzeug - Einlegen des Vorformling in das Kompaktierwerkzeug - Einlegen von BMC- Material in das Kompaktierwerkzeug und auf den Vorformling 1. Loading SMC material into the compaction tool - Loading the preform into the compaction tool - Loading BMC material into the compaction tool and preform
2. Einlegen von BMC-Material in das Kompaktierwerkzeug - Einlegen des Vorformling in das Kompaktierwerkzeug - Einlegen von SMC- Material in das Kompaktierwerkzeug und auf den Vorformling 2. Loading BMC material into the compaction tool - Loading the preform into the compaction tool - Loading SMC material into the compaction tool and onto the preform
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Wirrfasermaterial in das Kompaktierwerkzeug eingespritzt wird. Hierfür wird bevorzugt BMC-Wirrfasermaterial eingesetzt. Dieser Vorschlag erlaubt eine hochautomatisierte Fertigung. In an advantageous embodiment, it is provided that the random fiber material is injected into the compacting tool. For this purpose, preferably BMC-Wirrfasermaterial is used. This proposal allows a highly automated production.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass das Kompaktieren, insbesondere Verpressen des Vorformlings mit dem Wirrfasermaterial zu einem Bauteil derart erfolgt, dass sich die Raumstruktur des Vorformlings durch die Kompaktierung nicht, nicht wesentlich, oder unter Berücksichtigung der Kompak- tierungskräfte geplant verändert. In a preferred embodiment of the proposal, it is provided that the compacting, in particular pressing of the preform with the random fiber material into a component takes place in such a way that the spatial structure of the preform does not change, not significantly, or under consideration of the compacting forces, due to the compaction.
Oftmals sind in den Vorformling bereits kraftleitenden Elemente wie Ösen, Bolzen usw. eingearbeitet. Deren Lage in dem Vorformling ist geschickter Weise bereits final, d.h. diese Anordnung ändert sich auch im fertigen Bauteil nicht. Nun wird bei der Herstellung der Vorformling mit dem Wirrfasermaterial umpresst, es wirkt natürlich eine Prozesskraft während des Kompaktierung auch auf den Vorformling, wobei die Verfahrensteuerung so ist, dass keine Änderungen der Raumstruktur des Vorformlings auftreten oder auftretende Änderungen tolerabel sind bzw. sogar bei der Bauteilplanung mit berücksichtigt werden. So wird zum Beispiel eine entsprechende Schrumpfung oder Längendehnung, die beim Kompaktieren auftreten kann, bei der Bauteilplanung und Konstruktion mit berücksichtigt. Often, already in the preform force-conducting elements such as eyelets, bolts, etc. are incorporated. Its location in the preform is cleverly already final, ie this arrangement does not change in the finished component. Now, in the manufacture of the preform is pressed with the random fiber material, of course, it acts a process force during compaction on the preform, the process control is such that no changes in the spatial structure of the preform occur or changes occurring are tolerable or even in component planning to be taken into account. So for example, a corresponding Shrinkage or elongation that can occur during compaction, taken into account in the component planning and design.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die jeweiligen Kunststoffkomponenten des unidirektional ausgerichteten Fasermaterial aufweisenden Faser-Kunststoff -Verbundes und des Wirrfasermaterial aufweisenden Faser-Kunststoff -Verbundes zueinander chemisch kompatibel sind. Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass ausschließlich identische Kunststoff -Matrix-Systeme in den beiden verschiedenen Halbzeugen eingesetzt werden, sondern es reicht bereits aus, dass die eingesetzten Kunststoff -Matrix-Systeme ausreichend chemisch kompatibel zueinander sind, um eine kraftüberleitende und/oder formgebende Struktur in den Kunststoffmatrix zu erreichen. Advantageously, it is provided that the respective plastic components of the unidirectionally oriented fiber material having fiber-plastic composite and the fiberglass material comprising fiber-plastic composite are chemically compatible with each other. The invention is not limited to the fact that only identical plastic matrix systems are used in the two different semi-finished products, but it is already sufficient that the plastic matrix systems used are sufficiently chemically compatible with each other to a kraftüberleitende and / or shaping To achieve structure in the plastic matrix.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass das gemeinsame Aushärten des Vorformlings mit dem Wirrfasermaterial unter Steuerung der Temperatur und /oder des Drucks, insbesondere als Funktion der Zeit erfolgt. Diese Parameter werden auch zur Steuerung des An- bzw. Aushärtprozesses für den Vorform- ling eingesetzt. Furthermore, it is advantageously provided in the proposal that the co-curing of the preform with the random fiber material takes place under control of the temperature and / or the pressure, in particular as a function of time. These parameters are also used to control the tempering process for the preform.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang zumindest Teil eines Faser-Kunststoff- verbund-Halbzeuges ist oder im Verlaufe des Verfahrens ein Kunststoffverbund-Halbzeug wird. Hierunter ist zu verstehen, dass der zum Beispiel schnurartige unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang zunächst ohne oder nur mit wenig Harz ausgestattet ist und hernach, während der Anordnung des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrangs in der Schablone mit Harz bestrichen oder besprüht wird und so eine Teilaushärtung erfährt, die dieses Material auch in ein Kunststoffverbund-Halbzeug weiterentwickelt . In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Kompaktierwerkzeug mit Fixiermitteln ausgestattet ist, die mit den kräfteein- und/oder kräfteausleitenden Elementen des Vorform- lings während des Kompaktieren zusammenwirken und so während des Kompaktierens die Lage der kräfteein- und/oder kräfteausleitenden Elemente zueinander fixieren. Furthermore, it is provided that the unidirectionally oriented fiber material strand is at least part of a fiber-plastic composite semifinished product or in the course of the process becomes a plastic composite semifinished product. This is to be understood that the, for example, cord-like unidirectionally oriented fiber material strand is initially equipped with little or no resin and thereafter, during the arrangement of the unidirectionally oriented strand of fiber material in the stencil coated with resin or sprayed and thus undergoes a Teilaushärtung that this material also developed into a semi-finished plastic composite. In a further preferred embodiment, it is provided that the compacting tool is equipped with fixing means, which interact with the force-introducing and / or force-transmitting elements of the preform during compacting and so during compacting the position of the forces einein and / or force-conducting elements to each other fix.
Diese Verbesserung erreicht, dass im Idealfall die Raumstruktur, mindestens aber die gegenseitige Lage der kräfteein- und/oder kräfteausleitenden Elemente auch nach dem Verbinden des Vorform- ling mit dem Wirrfasermaterial an der gewünschten Position ist und so eine hohe Prozesssicherheit hergestellt ist. Zu den kräfteein- und/oder kräfteausleitenden Elemente zählt dabei zum Beispiel ein/e Gewindebuchse, Lagerschale, Lagerstelle, Insert, Kugellager, Öse oder Bolzen, also alle möglichen kraftaufnehmenden Punkte in einem solchen mechanischen System. This improvement achieves that, ideally, the spatial structure, but at least the mutual position of the force-introducing and / or force-transmitting elements, is also at the desired position even after the preform has been connected to the random fiber material, thus ensuring high process reliability. For example, a threaded bushing, bearing shell, bearing point, insert, ball bearing, eye or bolt, ie all possible force-absorbing points in such a mechanical system, count among the force-introducing and / or force-conveying elements.
Des Weiteren ist günstiger Weise vorgesehen, dass das gemeinsame Aushärten des Vorformlings mit dem Wirrfasermaterial in oder außerhalb des Kompaktierwerkzeuges erfolgt. Wenn das fertig gepress- te, kompaktierte Bauteil ausreichend stabil ist, gegebenenfalls also zuerst teilausgehärtet ist, dann kann dieses bereits aus dem Kompaktierwerkzeug entnommen werden und dieses für die Produktion des nächsten Bauteiles wieder verwendet werden. Es ist klar, dass es umgekehrt gerade bei fragilen Anwendungen günstig ist, dass der Aushärteprozess komplett in dem Kompaktierwerkzeug erfolgt und erst das fertig ausgehärtete Bauteil entnommen wird. Furthermore, it is advantageously provided that the co-curing of the preform with the random fiber material takes place in or outside the compacting tool. If the finished pressed, compacted component is sufficiently stable, if appropriate, therefore partially hardened at first, then this can already be removed from the compacting tool and used again for the production of the next component. It is clear that, conversely, it is particularly favorable for fragile applications that the curing process takes place completely in the compacting tool and only the finished cured component is removed.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass der unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstrang in dem fertigen Bauteil heterogen (hierunter versteht der Fachmann eine ungleichartige Ausstattung des Bauteils mit dem unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstrang, d. h. , es gibt Volumenbereiche, die beinhalten kein Fasermaterialstrang) angeordnet wird. Da auch die lasttopologische Belastung des Bauteiles in der Regel im Bauteil nicht spezifisch gleich, also homogen ist, ist auch die Verteilung des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstranges im Bauteil heterogen. Ein homogener Aufbau des Bauteiles wäre zum Beispiel dann gegeben, wenn im jeden Raumvolumen des Bauteils die gleiche Materialzusammensetzung bestünde. Advantageously, it is provided that the unidirectionally oriented fiber material strand in the finished component heterogeneous (this means the expert understands a disparate features of the component with the unidirectional fiber strand, ie, there are volume ranges that do not include fiber strand) is arranged. Since also the lasttopologische Load of the component usually in the component is not specifically the same, that is homogeneous, the distribution of the unidirectionally oriented fiber material strand in the component is heterogeneous. A homogeneous structure of the component would be given, for example, if the same material composition existed in each room volume of the component.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass zumindest Abschnitte des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrangs so angeordnet werden, dass sie sich im fertigen Bauteil am Bauteilrand konzentrieren. Die vorgeschriebene heterogene Verteilung des Fasermaterialstrangs führt bevorzugt dazu, dass der Bauteilrand verstärkt wird, an dem bekanntermaßen auch oftmals die höchsten Belastungen auftreten. Furthermore, it is advantageously provided in the proposal that at least portions of the unidirectionally oriented fiber material strand are arranged so that they concentrate in the finished component at the edge of the component. The prescribed heterogeneous distribution of the fiber material strand preferably leads to the component edge being reinforced, at which, as is known, often the highest loads occur.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass Teile des Fasermaterialstrangs zumindest abschnittsweise parallelverlaufend angeordnet werden. Durch eine solche Anordnung wird die Armierung einfach verstärkt und eine höhere Kraftaufnahme erreicht . In a preferred embodiment of the proposal, it is provided that parts of the fiber material strand are arranged parallel to each other at least in sections. By such an arrangement, the reinforcement is simply reinforced and achieved a higher power consumption.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Verfahren durch die Abfolge folgender Schritte gekennzeichnet ist: In an advantageous embodiment, it is provided that the method is characterized by the sequence of the following steps:
Anordnung von einem unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang in oder an einer Schablone zu einem Vorformling derart, dass der Fasermaterialstrang entlang gerader und gebogener Abschnitte angeordnet wird, eine Raumstruktur bildet und somit der Fasermaterialstrang im fertigen, Kräfte übertragenden Bauteil die Hauptkräfte aufnimmt, Arrangement of a unidirectionally oriented fiber material strand in or on a template into a preform such that the fiber material strand is arranged along straight and curved sections, forms a spatial structure and thus the fiber material strand absorbs the main forces in the finished, force-transmitting component,
Verbleib des so gebildeten Vorformlings in der Schablone bis dessen Raumstruktur eine ausreichende Eigenstabilität aufweist . Entnahme des eigenstabilen Vorformlings aus der Schablone Fate of the preform thus formed in the template until its spatial structure has sufficient inherent stability. Removal of the intrinsically stable preform from the template
Einlegen des Vorformlings, bevorzugt auf Stiften gelagert, in ein Kompaktierwerkzeug, Inserting the preform, preferably mounted on pins, in a compacting tool,
Der Vorformling wird mit Wirrfasermaterial, welches zumindest Teil eines Faser-Kunststoffverbund-Halbzeuges ist oder wird, zumindest teilweise umgeben, The preform is at least partially surrounded by random fiber material, which is or is at least part of a fiber-plastic composite semi-finished product,
Kompaktieren, insbesondere Verpressen des Vorformlings mit dem Wirrfasermaterial zu einem Bauteil derart, dass sich die Raumstruktur des Vorformlings durch die Kompaktierung nicht, nicht wesentlich, oder unter Berücksichtigung der Kompaktierungs- kräfte geplant verändert, Compacting, in particular compression of the preform with the fiber material to a component such that the spatial structure of the preform by the compaction is not, not significantly, or changed taking into account the Kompaktierungs- forces changed,
Verbleib des so gebildeten Bauteils in dem Kompaktierwerkzeug bis das Bauteil eine ausreichende Eigenstabilität aufweist. Fate of the component thus formed in the compacting tool until the component has sufficient inherent stability.
Gemeinsames Aushärten des Vorformlings mit dem Wirrfasermaterial in oder außerhalb des Kompaktierwerkzeuges . Joint hardening of the preform with the random fiber material in or outside of the compacting tool.
Alternativ ist zusätzlich vorgesehen, dass nachdem der Vorformling ausreichend eigenstabil ist, dieser an einem Lagerplatz gelagert wird. Vorzugsweise wird das vorbeschriebene Verfahren in der beschriebenen Abfolge, also genau in dieser Reihenfolge durchgeführt . Alternatively, it is additionally provided that after the preform is sufficiently intrinsically stable, it is stored at a storage location. Preferably, the method described above in the sequence described, that is performed exactly in this order.
Des Weiteren umfasst die Erfindung ein faserverstärktes, Kräfte bzw. Drehmomente übertragendes Bauteil mit Krafteinleitung- und Kraftausleitungspunkten, wobei das Bauteil eine Tragstruktur aufweist, welche von einem Ausfachmaterial ausgefüllt ist, wobei die Tragstruktur gebildet ist von einem, entlang gerader und gebogener Abschnitte verlaufenden, unidirektional ausgerichteten Fasermate- rialstrang und das Ausfachmaterial Wirrfasermaterial ist. Es ist klar, dass die hier beschriebene Tragstruktur durch den Vorform- ling, wie beschrieben, entstanden ist. The invention further comprises a fiber-reinforced, torque or torque transmitting component with force application and Kraftausleitungspunkten, wherein the component has a support structure which is filled by a Ausfachmaterial, wherein the support structure is formed by one, along straight and curved portions extending, unidirectional oriented fiber material rialstrang and the Ausfachmaterial is Wirrfasermaterial. It is clear that the support structure described here was created by the preform as described.
Als Ausfachmaterial wird dabei das, in einer ersten Phase auch modellierbare, dann in einer zweiten Phase aushärtende Material verstanden, dass die Freiräume zwischen den unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang oder -Stränge ausfüllt. As Ausfachmaterial is understood that in a first phase also modelable, then curing in a second phase material that fills the spaces between the unidirectionally oriented fiber material strand or strands.
Charakteristisch ist, dass das erfindungsgemäße Bauteil bevorzugt eine Mehrzahl von Krafteinleitungs- und/oder Kraftausleitungspunk- te aufweist. Oftmals wird ein erfindungsgemäßes Bauteil auch als schwenkbarer Hebel eingesetzt, das bedeutet, das Bauteil besitzt neben dem Krafteinleitungs- und/oder Kraftausleitungspunkte eine Lagerstelle und ist um diese Lagerstelle verschwenkbar. An dieser Lagerstelle befindet sich dabei bevorzugt auch bereits ein Kugellager, das bei dem Herstellprozess des Bauteiles gleich mit integriert wird. Im Sinne dieser Beschreibung ist auch diese Lagerstelle ein Krafteinleitungs- und/oder Kraftausleitungspunkt . It is characteristic that the component according to the invention preferably has a plurality of force introduction and / or Kraftausleitungspunk- te. Often an inventive component is also used as a pivotable lever, which means that the component has in addition to the force introduction and / or Kraftausleitungspunkte a bearing point and is pivotable about this bearing point. At this bearing is preferably already a ball bearing, which is integrated with the manufacturing process of the component with the same. For the purposes of this description, this bearing is also a point of introduction and / or force.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der mindestens ein Krafteinlei - tungs- und/oder Kraftausleitungspunkt von dem Fasermaterialstrang zumindest teilweise oder mehrfach umschlungen ist. Furthermore, it is provided that the at least one force introduction and / or force extraction point is wrapped at least partially or multiply by the fiber material strand.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Bauteil nicht nur eine von einem Vorformling herrührende Tragstruktur, sondern zwei oder mehrere Tragstrukturen aufweist. Diese Tragstrukturen sind bevorzugt auch als Vorformlinge im Sinne dieser Anmeldung gestaltet und werden in den gemeinsamen Vorgang mit dem Wirrfasermaterial verbunden. Insofern kann das vorbeschriebene Verfahren in gleicher Weise eingesetzt werden nur dass statt einem Vorformling zwei oder mehrere Vorformlinge eingesetzt werden. Geschickter Weise ist vorgesehen, dass als Krafteinleitungs- oder Kraftausleitungspunkt ein/e Gewindebuchse, Lagerschale, Lagerstelle, Insert, Kugellager, Öse oder Bolzen vorgesehen ist. Gerade wenn ein solches Bauteil als Schwenkhebel verwendet wird ist eine Lagerstelle vorgesehen, um die der Schwenkhebel drehbar gelagert angeordnet ist. Auch eine solche Lagerstelle ist als Krafteinlei - tungs- oder Kraftausleitungspunkt zu verstehen. Ein solches Bauteil zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, dass es mindestens zwei Krafteinleitungs- bzw. Kraftausleitungspunkte aufweist. Dabei ist zu beachten, dass es die Aufgabe eines solchen Bauteils gemäß der Erfindung ist, Kräfte bzw. Drehmomente zwischen zwei mechanischen Einheiten zu übertragen, also ein solches erfindungsgemäßes Bauteil eine erhebliche mechanische Belastung durch Kraftbeaufschlagung erfährt. In a further preferred embodiment, it is provided that the component has not only one of a preform originating support structure, but two or more support structures. These support structures are preferably designed as preforms in the context of this application and are connected in the common process with the random fiber material. In this respect, the method described above can be used in the same way except that instead of a preform two or more preforms are used. Clever manner is provided as a force application or Kraftausleitungspunkt a / a threaded bush, bearing shell, bearing, insert, ball bearing, eye or bolt is provided. Especially when such a component is used as a pivot lever, a bearing point is provided around which the pivot lever is rotatably mounted. Such a depository is also to be understood as a point of introduction or a point of discharge. Such a component is characterized in particular by the fact that it has at least two force introduction or Kraftausleitungspunkte. It should be noted that it is the object of such a component according to the invention to transmit forces or torques between two mechanical units, that is such a component according to the invention undergoes a significant mechanical load by applying force.
Des Weiteren umfasst die Erfindung auch die Verwendung eines Bauteiles wie beschrieben oder eines Bauteiles, das nach einem Verfahren nach den Ansprüchen wie beschrieben hergestellt ist für die Übertragung von Kräften oder Drehmomenten. Furthermore, the invention also includes the use of a component as described or a component made by a method according to the claims as described for the transmission of forces or torques.
In diesem Zusammenhang wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf das Bauteil beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aber auch Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der Formulierung des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung, das bedeutet, nur im Bezug auf das Verfahren genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale können auch im Rahmen der Ansprüche, die auf das Bauteil gerichtet sind, berücksichtigt und beansprucht werden und zählen ebenfalls zur Offenbarung. In this context, it should be noted in particular that all features and properties described in relation to the component but also methods are mutatis mutandis transferable with respect to the formulation of the method according to the invention and applicable in the sense of the invention and as disclosed. The same also applies in the opposite direction, that is, only in terms of the method mentioned, structural so device-like features can be considered and claimed within the scope of the claims that are directed to the component and also count to the disclosure.
Auch wird darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf das Bauteil oder dem Verfahren beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aber auch Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der Formulierung der erfindungsgemäßen Verwendung übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. It should also be pointed out that all features and properties described in relation to the component or the method, but also procedures, also apply mutatis mutandis to the formulation transferable to the use according to the invention and can be used according to the invention and be regarded as co-disclosed.
In den Zeichnungen ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen: In the drawings, the invention is shown schematically in particular in one embodiment. Show it:
Fig. 1 in einer Draufsicht der unidirektional ausgerichtete Fig. 1 in a plan view of the unidirectionally aligned
Fasermaterialstrang vor einer Anordnung in einer Schablone als Sequenz vor dem Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens  Fiber strand before placement in a template as a sequence before the start of the process according to the invention
Fig. 2a in einer Draufsicht der in der Schablone hergestellte Fig. 2a in a plan view of the template produced
Vorformling nach einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens  Preform after a first step of the method according to the invention
Fig. 2b eine Seitenansicht nach Figur 2a Fig. 2b is a side view of Figure 2a
Fig. 3 in einer Seitenansicht der eigenstabile Vorformling, der in ein Unterteil eines Kompaktierwerkzeuges eingelegt ist, nach einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 3 in a side view of the inherently stable preform, which is inserted in a lower part of a compacting tool, after a second step of the method according to the invention
Fig. 4 in einer Seitenansicht der eigenstabile Vorformling, der in ein Kompaktierwerkzeug eingelegt ist, wobei das Kompaktierwerkzeug nunmehr durch ein Oberteil verschlossen ist, um den Vorformling mit Wirrfasermaterial zu umgeben, nach einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens 4 shows a side view of the intrinsically stable preform which is inserted into a compacting tool, wherein the compacting tool is now closed by an upper part in order to surround the preform with random fiber material, according to a third step of the method according to the invention
Fig. 5 in einer Draufsicht der Vorformling nach einem ersten Fig. 5 in a plan view of the preform after a first
Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens  Step of the method according to the invention
Fig. 6 in einer Draufsicht das erfindungsgemäße Bauteil In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen. Fig. 6 in a plan view of the component according to the invention In the figures, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals and therefore, if not appropriate, will not be described again. The disclosures contained in the entire description are mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or identical component names transferable. Also, the position information selected in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and are to be transferred to a new position analogous to the new situation. Furthermore, individual features or combinations of features from the illustrated and described different embodiments may represent for themselves, inventive or inventive solutions.
In der Figurensequenz nach Figur 1, 2a, 2b, 3 und 4 sind die Hauptschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt . In the figure sequence of Figure 1, 2a, 2b, 3 and 4, the main steps of the method according to the invention are shown schematically.
Figur 1 zeigt den schnurartigen unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang 1, welcher für die Herstellung des Vorformlings vorbereitet und vorgehalten ist. Dieser ist zum Beispiel mäander- förmig vorgehalten, kann aber beliebig anders gelagert sein. FIG. 1 shows the cord-like unidirectionally oriented fiber material strand 1, which is prepared and stored for the production of the preform. This is, for example meandering reproached, but can be stored differently.
Der schnurartig unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstrang wird in einem ersten Schritt des Verfahrens in eine nicht dargestellte Schablone eingelegt. Günstiger Weise wird dabei der Fasermaterialstrang 1 entlang gerader 10 und gebogener 11 Abschnitte angeordnet. Ein wesentlicher Vorzug des erfindungsgemäßen Vorschlages liegt darin, dass der schnurartig unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstrang 1 im Raum beliebig angeordnet werden kann und so auch den lasttopologischen Eigenschaften des zu bildenden fertigen Bauteils optimal angepasst werden kann. Vorzugsweise ist dabei der Fasermaterialstrang 1 endlos oder quasiendlos ausgebildet . In Figur 2a ist der fertige Vorformling 2 gezeigt, der bereits mit mehreren kraftleitenden (aus dem Bauteil kraftein- oder ausleitenden) Elemente 20, 21, 22 ausgestattet ist. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese als Lagerschalen, Ösen oder Lagerstellen vorgesehen. Geschickter Weise ist der schnurartig unidi- rektional ausgerichtete Fasermaterialstrang 1 um diese Elemente herum gewickelt, um so eine optimale Kraftein- und -Auskopplung in den Vorformling 2 aber auch dann das fertige Bauteil 8 zu erreichen . The cord-like unidirectionally oriented fiber material strand is inserted in a first step of the method in a template, not shown. Favorably, the fiber material strand 1 is arranged along straight 10 and bent 11 sections. An essential advantage of the proposal according to the invention lies in the fact that the cord-like unidirectionally oriented fiber material strand 1 can be arbitrarily arranged in space and thus optimally adapted to the load-topological properties of the finished component to be formed. Preferably, the fiber material strand 1 is formed endless or quasiendlos. FIG. 2 a shows the finished preform 2, which is already equipped with a plurality of force-conducting elements 20, 21, 22 (force-feeding or outgoing from the component). In the embodiment shown here, these are provided as bearing shells, eyelets or bearings. Cleverly, the cordless unidirectional aligned fiber strand 1 is wound around these elements, so as to achieve an optimal force input and output into the preform 2 but also the finished component 8.
Figur 2b zeigt eine Seitenansicht des Vorformlings 2, diese ist nicht nur zweidimensional, sondern in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel auch dreidimensional ausgebildet, weist also eine Wölbung auf . Figure 2b shows a side view of the preform 2, this is not only two-dimensional, but in the embodiment shown here, three-dimensional, so has a curvature.
Sobald der Vorformling 2 ausreichend eigenstabil ist, hierzu wurden im oberen Teil verschiedene Möglichkeiten aufgeführt, kann dieser aus der Schablone entnommen und gegebenenfalls gleich weiterverarbeitet oder zwischengelagert werden. As soon as the preform 2 is sufficiently intrinsically stable, various possibilities have been listed in the upper part, this can be taken from the template and optionally further processed immediately or temporarily stored.
Im nächsten Schritt ist dieser Vorformling 2 mit Wirrfasermaterial zu umgeben, hierzu wird der Vorformling 2 in ein Kompaktierwerk- zeug 3, genau genommen in das Unterteil 30 des Kompaktierwerkzeu- ges 3 eingelegt. Das Kompaktierwerkzeug 3 besitzt mehrere Auflagestifte 4,4a, 4b, welche den Rand des Vorformlings 2 unterstützen und dafür sorgen, dass der Vorformling 2 von dem Werkzeugboden 33 beabstandet ist. Der Raum zwischen dem Vorformling 2 und dem Werkzeugboden 33 wird dann im nächsten Bearbeitungsschritt mit dem Wirrfasermaterial 14 ausgefüllt und mit dem Vorformling 2 ver- presst, also kompaktiert. In the next step, this preform 2 is surrounded by random fiber material, for this purpose the preform 2 is placed in a compacting tool 3, more precisely in the lower part 30 of the compacting tool 3. The compacting tool 3 has a plurality of support pins 4, 4 a, 4 b, which support the edge of the preform 2 and ensure that the preform 2 is spaced from the tool base 33. The space between the preform 2 and the tool base 33 is then filled in the next processing step with the random fiber material 14 and pressed with the preform 2, so compacted.
Bevor allerdings das Einfüllen des Wirrfasermaterials 14 erfolgt wird geschickter Weise das Kompaktierwerkzeug 3 mit seinem Ober- teil 31 verschlossen, diese Schließbewegung ist mit dem Pfeil 32 angedeutet. Bemerkenswert ist, dass auch das Werkzeugdach 34 auf der Oberseite des Vorformling 2 von diesen etwas beanstandet ist, denn auch dieser Raum wird dann durch das Wirrfasermaterial 14 ausgefüllt werden. However, before the filling of the random fiber material 14 is carried out, the compacting tool 3 is skilfully connected with its top surface. Part 31 closed, this closing movement is indicated by the arrow 32. It is noteworthy that the tool roof 34 on the top of the preform 2 of these is somewhat objectionable, because even this space will then be filled by the fiber material 14.
Sowohl das Unterteil 30 wie auch das Oberteil 31 des Kompaktier- werkzeuges 3 besitzen je eine Mehrzahl von Zuführkanälen 5 für das Wirrfasermaterial 14. Sobald das Kompaktierwerkzeug 3 zuverlässig und fest verschlossen ist wird das Wirrfasermaterial 14 (vorzugsweise BMC) über die Zuführkanäle 5 in das Werkzeuginnere gepresst und so der Vorformling 2 mit dem Wirrfasermaterial 14 umpresst. Es ist klar, dass es für das Umpressen des Vorformlings 2 mit dem Wirrfassermaterial 14 (BMC- oder SMC-Material ) im Stand der Technik mehrere verschiedene Varianten gibt, die hier äquivalent einsetzbar sind. Both the lower part 30 and the upper part 31 of the compacting tool 3 each have a plurality of feed channels 5 for the random fiber material 14. Once the compacting tool 3 has been reliably and firmly closed, the random fiber material 14 (preferably BMC) is fed into the tool interior via the feed channels 5 pressed and so pressed the preform 2 with the random fiber material 14. It is clear that there are several different variants in the prior art for pressing over the preform 2 with the randomizer material 14 (BMC or SMC material), which are equivalent here.
Dabei ist dem Fachmann klar, dass natürlich bei einer solchen Herstellung in dem Kompaktierwerkzeug 3 auch Entlüftungskanäle vorgesehen sind. Über diese Entlüftungskanäle kann die von dem einfließenden Verfassermaterial verdrängte Luft entweichen. It is clear to those skilled in the art that, of course, in such a production in the Kompaktierwerkzeug 3 also venting channels are provided. The air displaced by the inflowing authoring material can escape via these venting channels.
Figur 6 zeigt das fertige Bauteil 8, dessen Korpus von dem Wirrfasermaterial 14 als Ausfachmaterial dominiert ist, aber entsprechende angespritzte Stege (hier auch aus Wirrfasermaterial 14) 15 besitzt, die sich im Bereich des unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstranges 1, welches die Tragstruktur ergibt, ausbilden. FIG. 6 shows the finished component 8 whose body is dominated by the random fiber material 14 as a filler material, but has corresponding injection-molded webs (here also made of random fiber material 14) which form in the region of the unidirectionally oriented fiber material strand 1 which results in the supporting structure.
Figur 5 zeigt den Vorformling 2. Mit 97, 98 und 99 sind Teile der Schablone angedeutet, um die die geraden 10 und gebogenen 11 Abschnitte des unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstranges 1 gelegt sind und von diesen Schablonenteilen 97, 98 und 99 geführt sind, bis diese durch einen Anhärtprozess oder Ähnliches ausreichend eigenstabil ist, um aus der Schablone entnommen zu werden. Im Endbereich bzw. Eckbereichen des Vorformlings 2, und natürlich am fertigen Bauteil 8 finden sich kraftleitenden (aus dem Bauteil kraftein- oder ausleitenden) Elemente 20, 21,22, hier zum Beispiel Lagerösen. Typischerweise wird das fertige Bauteil 8 als Lenker verwendet, der an der Lagerstelle 21 drehbar gelagert ist, (zum Beispiel auf einer Welle oder Bolzen) und an der Lagerstelle 20 mit einer Kraft beaufschlagt wird, die diesen Lenker in Uhrzeigerrichtung um die Lagerstelle 21 verschwenkt und so auch die zweite Lagerstelle 22 in Uhrzeigerrichtung verschwenkt. An der zweiten Lagerstelle 22 ist ein weiteres mechanisches Element, zum Beispiel ein Hebel oder Stange angeschlossen, die dann diese Kraft weiterleitet . Figure 5 shows the preform 2. With 97, 98 and 99 parts of the template are indicated, around which the straight 10 and bent 11 sections of the unidirectionally oriented fiber material strand 1 are laid and are guided by these template parts 97, 98 and 99, until they pass through a hardening process or the like is sufficiently intrinsically stable to be taken out of the stencil. In the end region or corner regions of the preform 2, and of course on the finished component 8 are force-conducting (force from the component or diverting) elements 20, 21,22, here for example bearing lugs. Typically, the finished component 8 is used as a handlebar, which is rotatably mounted on the bearing 21, (for example, on a shaft or bolt) and is acted upon at the bearing 20 with a force that pivots this handlebar in the clockwise direction about the bearing 21 and so also the second bearing 22 pivoted in the clockwise direction. At the second bearing 22 another mechanical element, for example, a lever or rod is connected, which then forwards this force.
Es ist klar, dass der Vorformling 2 erst ausreichend stabil sein muss, dass dieser positionsstabil (insbesondere bezogen auf die Anordnung der Lagerstellen 20, 21, 22 zueinander) nach seiner Herstellung aus der Schablone entnommen und weiterverarbeitet oder gelagert werden kann. It is clear that the preform 2 must first sufficiently stable that this position stable (in particular based on the arrangement of the bearings 20, 21, 22 to each other) can be removed from the template and further processed or stored after its production.
Abschließend kann dann noch ein Nachbearbeitungsschritt erfolgen, bei welchen zum Beispiel die Spritzgarte entfernt werden oder das Bauteil sandgestrahlt wird. Finally, a post-processing step can then take place in which, for example, the injection card are removed or the component is sandblasted.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes. The claims now filed with the application and later are without prejudice to the attainment of further protection.
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt. Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart. If, on closer examination, in particular also of the relevant prior art, it emerges that one or the other feature is favorable for the purpose of the invention, but not decisive, then it is of course already desired to formulate such a feature , in particular in the main claim, no longer having. Such a sub-combination is also covered by the disclosure of this application. It should further be noted that the embodiments and variants of the invention described in the various embodiments and shown in the figures can be combined with one another as desired. Here, one or more features are arbitrarily interchangeable. These feature combinations are also disclosed with.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten RückbeZiehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. The referenced in the dependent claims refer back to the further development of the subject of the main claim by the features of the respective subclaim. However, these are not to be understood as a waiver of obtaining independent, objective protection for the features of the dependent claims.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden, beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen. Features which have been disclosed only in the description or also individual features from claims which comprise a plurality of features can at any time be taken over as being of essential importance for the purpose of differentiation from the prior art in the independent claim (s), even then, if such features have been mentioned in connection with other features, or achieve particularly favorable results in connection with other features.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Verfahren für die Herstellung eines faserverstärkten, Kräfte bzw. Drehmomente übertragenden Bauteils, gekennzeichnet durch die Abfolge folgender Schritte: 1. A process for the production of a fiber-reinforced, torque or torque transmitting component, characterized by the sequence of the following steps:
- Anordnung von einem unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang in oder an einer Schablone zu einem Vorform- ling derart, dass der Fasermaterialstrang entlang gerader und gebogener Abschnitte angeordnet wird, eine Raumstruktur bildet und somit der Fasermaterialstrang im fertigen, Kräfte übertragenden Bauteil die Hauptkräfte aufnimmt. Arrangement of a unidirectionally oriented fiber material strand in or on a template into a preform such that the fiber material strand is arranged along straight and curved sections, forms a spatial structure and thus the fiber material strand absorbs the main forces in the finished, force-transmitting component.
- Der Vorformling wird mit Wirrfasermaterial, welches zumindest Teil eines Faser-Kunststoffverbund-Halbzeuges ist oder wird, zumindest teilweise umgeben, The preform is at least partially surrounded by random fiber material which is or will be at least part of a fiber-plastic composite semifinished product,
- gemeinsames Aushärten des Vorformlings mit dem Wirrfasermaterial . - co-curing of the preform with the random fiber material.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang insbesondere schnurartige Rovinge, imprägnierte oder vorimprägnier- te Rovinge, imprägnierte oder vorimprägnierte Filamentbün- del, Towreg oder Slit tape vorgesehen ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that as a unidirectionally oriented fiber material strand, in particular cord-like rovings, impregnated or preimpregnated Roving, impregnated or pre-impregnated Filamentbün- del, Towreg or slit tape is provided.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anordnung des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrangs mindestens ein kraftleitendes Element wie z.B. ein/e Gewindebuchse, Lagerschale, Lagerstelle, Insert, Kugellager, Öse oder Bolzen mit oder in dem unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang angeordnet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the arrangement of the unidirectionally oriented strand of fiber material, at least one force-conducting element, such as e.g. a threaded bushing, bearing shell, bearing, insert, ball bearing, eyelet or bolt is arranged with or in the unidirectionally oriented fiber material strand.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstrang beim Anordnen in der Schablone zumindest abschnittsweise gespannt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the unidirectionally oriented fiber material strand is stretched at least partially when arranged in the template.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling, bevor er aus der Schablone entnommen wird, gefroren oder teilausgehärtet wird und/oder nach der Anordnung des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrangs ein Anhärten, ein Aus-härten oder ein Kompaktieren des Vorformling erfolgt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the preform, before it is removed from the stencil, is frozen or partially cured and / or after the arrangement of unidirectionally oriented fiber material strand hardening, curing or compacting of the preform he follows.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anordnen des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrangs ein eigenstabiler Vorformling entsteht und/oder der gebildete Vorformling in der Schablone verbleibt bis dessen Raumstruktur eine ausreichende Eigenstabilität aufweist. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after arranging the unidirectionally oriented fiber material strand, an inherently stable preform is formed and / or the formed preform remains in the template until the spatial structure has sufficient inherent stability.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem der Vorformling mit Wirrfasermaterial umgeben ist, Vorformling und Wirrfasermaterial derart kompaktiert werden, dass das Wirrfasermaterial in den unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang und/ oder zwischen die unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstränge des Vorformlings eindringt und/oder beim Umgeben des Vorformlings mit Wirrfasermaterial in das Wirrfasermaterial mindestens ein kraft-einleitendes oder kraft- ausleitendes Elemente, wie z.B. ein/e Gewindebuchse, Lagerschale, Lagerstelle, Insert, Kugellager, Öse oder Bolzen angeordnet wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the preform is surrounded with random fiber material, preform and random fiber material are compacted such that the random fiber material in the unidirectionally oriented fiber material strand and / or between the unidirectionally oriented fiber material strands of the preform penetrates and / or when surrounding the preform with random fiber material in the random fiber material at least one force-inducing or kraftleitleitendes elements, such as a / a threaded bush, bearing shell, bearing, insert, ball bearing, eye or bolt is arranged.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirrfasermaterial den Vorformling beidseitig umschließt oder das Wirrfasermaterial den Vorformling nur teilumschließt und/oder zumindest ein Teil des Wirrfasermaterials vor dem Vorformling in das Kompaktierwerkzeug eingelegt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the random fiber material surrounds the preform on both sides or the random fiber material partially encloses the preform and / or at least a portion of the random fiber material is inserted before the preform in the compacting tool.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem der Vorformling in das Kompaktierwerkzeug eingelegt wurde, das Wirrfasermaterial in das Kompaktierwerkzeug eingelegt wird und/oder Wirrfasermaterial in das Kompaktierwerkzeug eingespritzt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the preform has been inserted into the compacting, the random fiber material is inserted into the compacting and / or random fiber material is injected into the compacting tool.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompaktieren, insbesondere Ver- pressen des Vorformlings mit dem Wirrfasermaterial zu einem Bauteil derart erfolgt, dass sich die Raumstruktur des Vorformlings durch die Kompaktierung nicht, nicht wesentlich, oder unter Berücksichtigung der Kompaktierungskräfte geplant verändert und/oder Kompaktierwerkzeug mit Fixiermittel ausgestattet ist, die mit den kräfteein- und/oder kräf- teausleitenden Elemente des Vorformling während des Kompakttieren zusammenwirken und so während des Kompakttieren die Lage der kräfteein- und/oder kräfteausleitenden Elemente zueinander fixieren. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Aushärten des Vorformlings mit dem Wirrfasermaterial in oder außerhalb des Kom- paktierwerkzeuges erfolgt und/oder der unidirektional ausgerichtete Fasermaterialstrang in dem fertigen Bauteil heterogen angeordnet wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the compacting, in particular compression of the preform with the random fiber material to a component is such that the spatial structure of the preform by the compaction not, not significantly, or taking into account the Kompaktierungskräfte planned changed and / or compacting tool is equipped with fixing, which cooperate with the force einein and / or Kräferteusleitleitenden elements of the preform during compacting and so fix the position of the force einein and / or force-conducting elements to each other during compacting. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the co-curing of the preform with the random fiber material takes place in or outside the compacting tool and / or the unidirectionally oriented fiber material strand is arranged heterogeneously in the finished component.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Abschnitte des unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrangs so angeordnet werden, dass sie sich im fertigen Bauteil am Bauteilrand konzentrieren . Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least portions of the unidirectionally oriented fiber material strand are arranged so that they concentrate in the finished component at the edge of the component.
Verfahren für die Herstellung eines faserverstärkten, Kräfte übertragenden Bauteils, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Abfolge folgender Schritte: Process for the production of a fiber-reinforced, force-transmitting component, in particular according to one of the preceding claims, characterized by the sequence of the following steps:
Anordnung von einem unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang in oder an einer Schablone zu einem Vorform- ling derart, dass der Fasermaterialstrang entlang gerader und gebogener Abschnitte angeordnet wird, eine Raumstruktur bildet und somit der Fasermaterialstrang im fertigen, Kräfte übertragenden Bauteil die Hauptkräfte aufnimmt, Arrangement of a unidirectionally oriented fiber material strand in or on a template into a preform such that the fiber material strand is arranged along straight and curved sections, forms a spatial structure and thus the fiber material strand absorbs the main forces in the finished, force-transmitting component,
-Verbleib des so gebildeten Vorformlings in der Schablone bis dessen Raumstruktur eine ausreichende Eigenstabilität aufweist . - Keep the thus formed preform in the template until its spatial structure has sufficient inherent stability.
Entnahme des eigenstabilen Vorformlings aus der Schablone Removal of the intrinsically stable preform from the template
- Einlegen des Vorformlings, bevorzugt auf Stiften gelagert, in ein Kompaktierwerkzeug, - Der Vorformling wird mit Wirrfasermaterial, welches zumindest Teil eines Faser-Kunststoffverbund-Halbzeuges ist oder wird, zumindest teilweise umgeben, Inserting the preform, preferably mounted on pins, into a compacting tool, The preform is at least partially surrounded by random fiber material which is or will be at least part of a fiber-plastic composite semifinished product,
- Kompaktieren, insbesondere Verpressen des Vorformlings mit dem Wirrfasermaterial zu einem Bauteil derart, dass sich die Raumstruktur des Vorformlings durch die Kompaktierung nicht, nicht wesentlich, oder unter Berücksichtigung der Kompaktierungskräfte geplant verändert, Compacting, in particular pressing of the preform with the random fiber material into a component in such a way that the spatial structure of the preform is not changed by the compaction, not substantially, or planned with consideration of the compaction forces,
- Verbleib des so gebildeten Bauteils in dem Kompaktierwerk- zeug bis das Bauteil eine ausreichende Eigenstabilität auf- weist . - the component thus formed remains in the compacting tool until the component has sufficient intrinsic stability.
- Gemeinsames Aushärten des Vorformlings mit dem Wirrfasermaterial in oder außerhalb des Kompaktierwerkzeuges - Joint curing of the preform with the random fiber material in or outside the Kompaktierwerkzeuges
14. Faserverstärktes, Kräfte übertragendes Bauteil mit Krafteinleitung- und Kraftausleitungspunkten (20, 21, 22), wobei das Bauteil (8) eine Tragstruktur aufweist, welche, von einem Ausfachmaterial ausgefüllt ist, wobei die Tragstruktur gebildet ist von einem, entlang gerader und gebogener Abschnitte (10, 11) verlaufenden, unidirektional ausgerichteten Fasermaterialstrang (1) und das Ausfachmaterial Wirrfasermaterial (14) ist. 14. Fiber-reinforced, force-transmitting component with force application and force delivery points (20, 21, 22), wherein the component (8) has a support structure, which is filled by a Ausfachmaterial, wherein the support structure is formed by one, along straight and curved Section (10, 11) extending, unidirectionally oriented fiber strand of material (1) and the Ausfachmaterial Wirrfasermaterial (14).
15. Verwendung eines Bauteiles nach Anspruch 14 oder eines Bauteiles, das nach einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13 hergestellt ist für die Übertragung von Kräften oder Drehmomenten . 15. Use of a component according to claim 14 or a component which is produced by a method according to claims 1 to 13 for the transmission of forces or torques.
PCT/EP2018/055669 2017-03-10 2018-03-07 Method for producing a fibre-reinforced component WO2018162595A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18712518.2A EP3582956A1 (en) 2017-03-10 2018-03-07 Method for producing a fibre-reinforced component

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017105199 2017-03-10
DE102017105199.6 2017-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018162595A1 true WO2018162595A1 (en) 2018-09-13

Family

ID=61750078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/055669 WO2018162595A1 (en) 2017-03-10 2018-03-07 Method for producing a fibre-reinforced component

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3582956A1 (en)
AR (1) AR111267A1 (en)
DE (1) DE102018105280A1 (en)
WO (1) WO2018162595A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020081577A1 (en) * 2018-10-15 2020-04-23 Arris Composites Inc. Method and apparatus for composite rib and rib-and-sheet molding

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018210119A1 (en) 2018-06-21 2019-12-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fiber composite body and method for producing a fiber composite body
DE102018117471A1 (en) * 2018-07-19 2020-01-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Fiber composite component for use in the motor vehicle sector and method for producing such a fiber composite component
DE102018126998A1 (en) * 2018-10-29 2020-04-30 Boge Elastmetall Gmbh Process for producing a handlebar or handlebar body from continuous fiber reinforced plastic
DE102019204427B4 (en) * 2019-03-29 2023-12-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for producing fiber-reinforced plastic components
DE102022125975A1 (en) * 2022-10-07 2024-04-18 Holy Technologies Gmbh Fiber-reinforced and recyclable structural component and process for its provision

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1568473A1 (en) * 2004-02-14 2005-08-31 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Process and apparatus for producing a plastic part reinforced by continuous fibers and plastic part reinforced with continuous fibers
DE102011000105A1 (en) * 2010-02-01 2011-08-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Aichi-ken A method of forming a prepreg part from a continuous filament
DE102015101564A1 (en) 2014-03-19 2015-09-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Process for producing fiber-reinforced synthetic resin materials
DE102014215964A1 (en) 2014-08-12 2016-02-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing an SMC component provided with a unidirectional fiber layer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1568473A1 (en) * 2004-02-14 2005-08-31 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Process and apparatus for producing a plastic part reinforced by continuous fibers and plastic part reinforced with continuous fibers
DE102011000105A1 (en) * 2010-02-01 2011-08-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Aichi-ken A method of forming a prepreg part from a continuous filament
DE102015101564A1 (en) 2014-03-19 2015-09-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Process for producing fiber-reinforced synthetic resin materials
DE102014215964A1 (en) 2014-08-12 2016-02-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing an SMC component provided with a unidirectional fiber layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020081577A1 (en) * 2018-10-15 2020-04-23 Arris Composites Inc. Method and apparatus for composite rib and rib-and-sheet molding
US11059239B2 (en) 2018-10-15 2021-07-13 Arris Composites Inc. Method and apparatus for composite rib and rib-and-sheet molding

Also Published As

Publication number Publication date
EP3582956A1 (en) 2019-12-25
DE102018105280A1 (en) 2018-09-13
AR111267A1 (en) 2019-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018162595A1 (en) Method for producing a fibre-reinforced component
EP2492074B1 (en) Method for producing a leaf spring as fibre compound component
DE102005059933B4 (en) Flechttechnisch manufactured fiber composite component
EP1985465B1 (en) Spoke, wheel and method for manufacturing a spoke, in particular for bicycles
EP3374167B1 (en) Method for manufacturing a fibre-reinforced vehicle component
EP2511084B1 (en) Fibre-reinforced plastic node element and method for producing and using same
WO1999052703A1 (en) Structural component consisting of fibre-reinforced thermoplastic plastic
EP0158623A1 (en) Process for producing a fibre reinforced plastics leaf spring
DE102013014032A1 (en) Component made of fiber composite material and method for its production
EP0531840B1 (en) Method for producing fibre reinforced plastic moulding and moulding produced by this method
EP3212388A1 (en) Production of a plurality of different fiber composite components for high volumes in a continuous process
EP3418465A1 (en) Method for producing a textile reinforced building material component and clamping device for same
WO2017211904A1 (en) Method for producing an at least partially contoured, fibre reinforced plastic profile, a contoured, fibre reinforced plastic profile and its use
EP3071395A1 (en) Fibre-plastic composite component and method for producing a fibre-plastic composite component, in particular a body component for a motor vehicle
DE102008011658A1 (en) Method for manufacturing fiber reinforced plastic component, involves producing fiber preform of fibers, with which fibers at crossing area are over-crossed
DE10326422A1 (en) Fiber reinforced plastic profile with internal ribs manufacturing process involves wrapping cores in fiberous material, placing the cores together and wrapping again around the combined profile
AT512563A2 (en) Fiber material blank and method for producing a fiber composite material component
EP3165428B1 (en) Node structure for a vehicle body, method for its preparation and car body with at least one node structure
WO2018024667A1 (en) Method for producing a three-dimensional, multi-layer fibre composite part
DE10253300A1 (en) Fiber reinforced composite material for highly loaded structural elements incorporates at least in certain sections a layer of carbon fibers running parallel to the load paths
DE102008046006A1 (en) Belt-like composite material manufacturing method for rotor blade of wind turbine, involves covering thread filament for complete soaking of stretched filament and concluding consolidation of composite material by resin infusion process
DE102016223321B4 (en) Process for manufacturing a link, and link and wheel suspension
DE102019128272B4 (en) Process for the production of a lightweight component formed from a bar structure
DE102010023669B4 (en) Continuous fiber composite components, as well as methods for manufacturing continuous fiber composite components
DE102011107512B4 (en) Ductile CFRP structure

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18712518

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018712518

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018712518

Country of ref document: EP

Effective date: 20191010