• 专利附录
  • 专利说明
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  • 类似技术
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Verfahrenzur herstellung eines Faserverbundhalbzeugs für die Herstellung eines hohlen Kunststoffteilsmit folgenden Schritten:- Herstellen eines Kunststoffteilkerns,dessen Außenkontur imwesentlichen der Innenkontur des herzustellenden Kunststoffteilsentspricht;- Anordnen eines Zusatzkerns zumindest in einemTeilbereich der Außenkonturdes Kunststoffteilkerns, wobei der Kunststoffteilkern und der daranangeordnete Zusatzkern einen Flechtkern bilden;- Herstelleneines Geflechts durch Umflechten des Flechtkerns mit Fasermaterial;-Entfernen des Zusatzkerns von dem Kunststoffteilkern und- Anlegendes Geflechts an den Kunststoffteilkern, wobei im Bereich des vondem Kunststoffteilkern entfernten Zusatzkerns aus dem Geflecht mindestensein von dem Kunststoffteilkern abstehender Geflechtbereich geformt wird.
    公开号:DE102004028075A1
    申请号:DE102004028075
    申请日:2004-06-09
    公开日:2005-12-29
    发明作者:Hanno Pfitzer
    申请人:Bayerische Motoren Werke AG；
    IPC主号:B29C70-46
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einesFaserverbundhalbzeugs gemäß den Merkmalendes Patentanspruches 1.
    [0002] Beider Konstruktion und beim Bau von Fahrzeugkomponenten ist stetsdas Bauteilgewicht eine limitierende Randbedingung. Bei intelligentem Leichtbaukommen neben Stahl auch andere Materialien, wie Aluminium oder Magnesium,zum Einsatz. Seit geraumer Zeit werden auch die Einsatzmöglichkeitenvon faserverstärktenKunststoffen erforscht, sowohl fürKarossierieaußenhautteilewie auch für Strukturteilebzw. Komponenten des Karosseriegerippes. Aufgrund ihres geringenGewichts und ihrer hohen Steifigkeit erscheinen Kunststoffbauteile,die mit Kohlefasern verstärktsind, sehr aussichtsreich. Die Kohlefasern sind in den Kunststoffeingespritzt und bilden eine Verstärkungs- bzw. Versteifungsmatrix.Die Kohlefasern könnenin vielfältigerWeise vorliegen, beispielsweise in Form eines Gewebes, in Form einesMultiaxialgeleges, in Form eines kettverstärkten, unidirektionalen Halbzeugs,in Form eines Gewirks, in Form eines Gestricks etc.
    [0003] Für die Herstellungeines faserverstärkten Kunststoffteilsmuss zunächstaus dem Fasermaterial eine "Preform" hergestellt werden,die dem herzustellenden Bauteil im wesentlichen entspricht und die dannin einem speziellen Spritzwerkzeug mit einem Harz-Härtergemischumspritzt wird, wodurch sich ein Kunststoffbauteil ergibt.
    [0004] Abgesehenvon rein flächigenBauteilen, wie z.B. Fahrzeugdächern,weisen viele Bauteile, insbesondere Strukturkomponenten von Fahrzeugen, "Anschlussstücke" bzw. Flanschstücke auf,an denen die Bauteile mit anderen Bauteilen verbunden werden bzw.die zur Halterung anderer Bauteile, wie z.B. Schläuche, Kabel,Scharniere etc. vorgesehen sind. Wenn man derartige komplexe Bauteileaus Kunststoff herstellen möchte,so müssenauch die Anschlussteile bzw. Anschlussflansche vor dem Spritzvorgangaus dem Fasermaterial nachgebildet werden, um eine hinreichendeFestigkeit der Anschlussteile bzw. Anschlussflansche zu erreichen.Hierbei ist zu beachten, dass Kohlefasern praktisch nahezu nichtlängendehnbarsind. Füreine optimale Bauteilfestigkeit sollten die Kohlefasern des Preformteils aberauch nicht zu lang bzw. zu verschlungen sein, sondern möglichstgestreckt im Preformteil vorliegen.
    [0005] Aufgabeder Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundhalbzeugsanzugeben, das fürdie spätereHerstellung eines hohlen Kunststoffteils mit einem Anschlussstück odermit mehreren Anschlussstückenbzw. Anschlussflanschen geeignet ist.
    [0006] DieseAufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. VorteilhafteAusgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zuentnehmen.
    [0007] Für die Herstellungeines hohlen Kunststoffteils, das an seiner Außenseite ein oder mehrere Anschlussstücke bzw.einen oder mehrere Anschlussflansche aufweist, muss zunächst einFaserverbundhalbzeug hergestellt werden, das eine dem Kunststoffteilim wesentlichen entsprechende Form hat, d.h. das insbesondere bereitsdas bzw. die Anschlussstückebzw. Anschlussflansche aufweist.
    [0008] Für die Herstellungeines solchen Faserverbundhalbzeugs wird zunächst ein erstes "Kernteil" benötigt, dasim folgenden als „Kunststoffteilkern" bezeichnet wird.Die Außenkonturdes Kunststoffteilkerns entspricht dabei im wesentlichen der Innenkonturdes herzustellenden Kunststoffteils. Gemäß der Erfindung wird zusätzlich zudem Kunststoffteilkern ein zweiter Kern verwendet, der im folgendenals „Zusatzkern" bezeichnet wird.Der Zusatzkern wird an der Außenkonturdes Kunststoffteilkerns angeordnet. Der Kunststoffteilkern und derZusatzkern zusammen bilden ein Kernelement, das im folgenden als „Flechtkern" bezeichnet wird.
    [0009] Dieeigentliche Herstellung des Faserverbundhalbzeugs erfolgt durch "Umflechten" des Flechtkernsmit Fasermaterial. Der Begriff "Umflechten" ist sehr bereitzu verstehen und nicht auf eine bestimmte "Textilstruktur" festgelegt. Der Begriff Umflechtenumfasst insbesondere ein Flechten im engeren Sinne, aber auch dieHerstellung eines Gewebes, eines Gewirks, eines Gestricks sowieanderer textiler Strukturen. Stellvertretend für sämtliche denkbaren textilenStrukturen werden in der folgenden Beschreibung sowie in den Patentansprüchen dieBegriffe „Umflechten", „Geflecht" bzw. „Flechten" verwendet.
    [0010] Nachdem Umflechten des durch den Kunststoffteilkern und den Zusatzkerngebildeten Flechtkerns, wird der Zusatzkern von dem Kunststoffteilkern,d.h. aus dem "Geflecht" entfernt. Anschließend wirddas Geflecht an den Kunststoffteilkern angelegt. Dies kann beispielsweisedurch Glattstreichen von Hand erfolgen. In dem Bereich, in dem während des Flechtvorgangsder Zusatzkern angeordnet war, liegt nach Entfernen des Zusatzkernsein "Überschuss" an Geflecht vor.Das überschüssige Geflechtwird z.B. durch Glattstreichen von Hand oder mittels eines Werkzeugsin die Form des Anschlussteils bzw. des Anschlussflansches gebracht.
    [0011] Während derKunststoffteilkern im wesentlichen der Innenkontur des herzustellendenKunststoffteils entspricht, braucht der Zusatzkern nicht eine festvorgegebene Form zu haben. Wesentlich ist jedoch, dass der Zusatzkernso ausgebildet ist, dass das Geflecht eine hinreichende Faserlänge für die Herstellungdes bzw. der gewünschtenAnschlussflansche aufweist. Mit dem Zusatzkern wird also eine "Geflechtreserve" erreicht, die geradeso groß ist, dassdaraus der bzw. die gewünschtenAnschlussflansche geformt werden können. Die Geometrie des Zusatzkernsist so ausgelegt, dass die Abwickellängen des Geflechts exakt denspäterenFaserlängen desFaserverbundhalbzeugs entsprechen.
    [0012] Nacheiner Weiterbildung der Erfindung wird das Geflecht vor dem Entfernendes Zusatzkerns in Übergangsbereichenzwischen dem Kunststoffteilkern und dem Zusatzkern an dem Kunststoffteilkern fixiert.Dies kann z.B. durch Kleben mit einem doppelseitigen Klebeband odermit einem Klebevlies erfolgen. Das Klebeband bzw. das Klebevlieskann bereits vor Beginn des Flechtvorgangs auf den Kunststoffteilkernaufgeklebt werden. Das Klebeband bzw. Klebevlies hat den Zweck,dass das Geflecht nach dem Entfernen des Zusatzkerns nicht auf demKunststoffteilkern verrutscht, sondern ordnungsgemäß positioniertbleibt.
    [0013] DerKunststoffteilkern kann aus unterschiedlichen Materialien hergestelltwerden. Geeignete Materialien sind insbesondere Wachs oder Formsand. Geeignetsind aber auch viele andere Materialien. Bei dem Zusatzkern kannes sich beispielsweise um einen aus einem Folienmaterial hergestelltenluftdichten, aufblasbaren Körperhandeln. Währenddes Flechtvorgangs ist der Zusatzkörper aufgeblasen. Zum Entnehmendes Zusatzkerns wird das im Zusatzkern enthaltene Gas bzw. die darinenthaltene Luft abgelassen. Alter nativ dazu kann der Zusatzkern auchaus einem Kunststoffschaum hergestellt sein. Geeignet hierfür ist insbesondereexpandiertes Polystyrol, das auch unter dem Markennamen "Styropor" bekannt ist.
    [0014] Imfolgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Eszeigen
    [0015] 1 – 4 verschiedeneSchritte bei der Herstellung eines Faserverbundhalbzeugs; und
    [0016] 5 einAusführungsbeispieleines Faserverbundhalbzeugs mit im wesentlichen kreiszylindrischemQuerschnitt und einem plattenförmigen Flansch.
    [0017] Die 1 – 4 zeigenin schematischer Darstellung einzelne Schritte bei der Herstellungeines Faserverbundhalbzeugs 1. Zunächst wird ein Kunststoffteilkern 1 hergestellt,dessen Außenkontur imwesentlichen der Innenkontur eines herzustellenden Faserverbundhalbzeugs 2 entspricht.Der Kunststoffteilkern kann beispielsweise aus Wachs oder aus Formsandhergestellt werden. Ferner wird ein Zusatzkern 3 hergestellt,der außenan dem Kunststoffteilkern 1 angeordnet wird. Der Zusatzkern 3 kann beispielsweiseein aufblasbarer Folienkern sein. Alternativ dazu kann es sich auchum einen Kunststoffschaumkern, insbesondere um einen Kern aus expandiertemPolystyrol handeln. Bei dem hier gezeigten sehr einfachen Ausführungsbeispielsind sowohl der Kunststoffteilkern 1 als auch der Zusatzkern 3 quaderförmig. DerKunststoffteilkern 1 und der Zusatzkern 3 zusammenbilden einen "Flechtkern".
    [0018] Wennder Flechtkern bereit steht, wird mit einem Fasermaterial, z.B.mit Kohlefasern der Flechtkern umflochten, wodurch man das Faserverbund halbzeug 2 erhält. Beidem Geflecht kann es sich um ein Gewebe, um ein Gewirk, um ein Gestrickoder um eine andere textile Struktur handeln.
    [0019] Nachdem Flechtvorgang wird der Zusatzkern entfernt. Um zu verhindern,dass nach dem Entfernen des Zusatzkerns das Faserverbundhalbzeug 2 aufdem Kunststoffteilkern 1 verrutscht, wurde vor dem Flechtenauf dem Kunststoffteilkern 1 im Übergangsbereich zwischen demKunststoffteilkern 1 und dem Zusatzkern 3 eindoppelseitiges Klebevlies 4, 5 aufgebracht, dassicherstellt, dass das Faserverbundhalbzeug 2 an dem Kunststoffteilkern 1 haften bleibt.
    [0020] Nachdem Entfernen bzw. Herausziehen des Zusatzkerns 3 wird,wie in 3 dargestellt, das Faserverbundhalbzeug 2 mittelseines Werkzeugs 6 oder von Hand an den Kunststoffteilkern 1 angelegt bzw.glattgestrichen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Faserverbundhalbzeug 2 so glattgestrichen und gefaltet, dass sich im unteren Bereich des Faserverbundhalbzeugs 2 einplattenförmiger "Geflechtflansch 7" bildet.
    [0021] Dasin 4 gezeigte Faserverbundhalbzeug 2 stelltein "Preformteil" dar, das nun inein Spritzwerkzeug eingebracht werden kann und mit Kunststoff, insbesonderemit einem Harz-Härter-Gemischumspritzt werden kann, wodurch sich ein faserverstärktes Kunststoffteilergibt. Nach dem Umspritzen des Faserverbundhalbzeugs 2 wirdder Kunststoffteilkern 1 entfernt, so dass sich ein hohles faserverstärktes Kunststoffteilergibt. Das Kunststoffteil entspricht in seiner Form im wesentlichendem in 4 gezeigten Faserverbundhalbzeugs, d.h. es weisteinen im wesentlichen rechteckförmigenRohrbereich und einen im wesentlichen plattenförmigen Flanschbereich auf.Da der plattenförmigeFlanschbereich 7 einstückigmit dem rechteckförmigenBereich des Faserverbundhalbzeugs verbunden ist, und nicht, wiebeim Stand der Technik, nachträglichangeformt wird, ergibt sich eine vergleichsweise hohe Festigkeitdes Flanschbereichs 7.
    [0022] Dasin den 1 – 4 gezeigteAusführungsbeispielist lediglich ein äußerst schematisiert dargestelltesAusführungsbeispiel,das das Grundprinzip der Erfindung erläutert. Selbstverständlich können auchwesentlich komplexere Bauteile mit einer Vielzahl von Flanschenbzw. Anschlussstücken aufdiese Weise hergestellt werden.
    [0023] 5 zeigtein Faserverbundhalbzeug 2, das die Form eines Kreisrohrzylindersmit einem plattenförmigenFlansch 7 hat und das ebenfalls nach den in den 1 – 4 beschriebenenVerfahren durch Umflechten eines durch einen Kunststoffkern undeinen Zusatzkern gebildeten Flechtkerns hergestellt wurde. Nachdem Umflechten des Flechtkerns wurde der Zusatzkern entfernt unddas Faserverbundhalbzeug 2 in die in 5 gezeigteForm umgeformt.
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundhalbzeugs(2) fürdie Herstellung eines hohlen Kunststoffteils mit folgenden Schritten: – Herstelleneines Kunststoffteilkerns (1), dessen Außenkonturim wesentlichen der Innenkontur des herzustellenden Kunststoffteilsentspricht; – Anordneneines Zusatzkerns (3) zumindest in einem Teilbereich derAußenkonturdes Kunststoffteilkerns (1), wobei der Kunststoffteilkern(1) und der daran angeordnete Zusatzkern (3) einenFlechtkern bilden; – Herstelleneines Geflechts durch Umflechten des Flechtkerns (1, 3)mit Fasermaterial; – Entfernendes Zusatzkerns (3) von dem Kunststoffteilkern (1)und – Anlegendes Geflechts an den Kunststoffteilkern (1) wobei im Bereichdes von dem Kunststoffteilkern (1) entfernten Zusatzkernsaus dem Geflecht mindestens ein von dem Kunststoffteilkern abstehenderGeflechtbereich (7) geformt wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fasermaterialzumindest teilweise aus Kohlefasern besteht.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Bereichdes von dem Kunststoffteilkern (1) entfernten Zusatzkern(3) aus dem Geflecht mindestens ein von dem Kunststoffteilkern(1) abstehender flanschartiger Geflechtbereich (7)geformt wird, der bei dem herzustellenden Kunststoffteil einen Flanschdes Kunststoffteils verstärkt.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Geflechtnach dem Entfernen des Zusatzkerns (3) auf dem Kunststoffteilkern(1) glatt gestrichen und im Bereich des entfernten Zusatzkerns(3) zu einem von dem Kunststoffteilkern (1) abstehenden flanschartigenGeflechtbereich gefaltet wird, der bei dem herzustellenden Kunststoffteileinen Flansch des Kunststoffteils verstärkt.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Geflechtvor dem Entfernen des Zusatzkerns in Übergangsbereichen zwischendem Kunststoffteilkern (1) und dem Zusatzkern (3)an dem Kunststoffteilkern (1) fixiert wird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Fixierung durchKleben erfolgt.
    [7] Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Fixierungdurch eine doppelseitige Klebefolie bzw. durch ein doppelseitigesKlebevlies erfolgt, die bzw. das vor dem Umflechten auf den Kunststoffteilkern (1)aufgebracht wird.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kunststoffteilkern(1) aus einem wachsartigen Material hergestellt wird.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kunststoffteilkern(1) aus Formsand hergestellt wird.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Zusatzkernein aus einem Folienmaterial hergestellter aufblasbarer Körper ist,wobei der Körperwährenddes Umflechtens aufgeblasen ist und vor dem Entfernen des ZusatzkernsFluid aus dem Körperabgelassen wird.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Zusatzkernaus einem Kunststoffschaum hergestellt ist.
    [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11, wobeider Zusatzkern aus expandiertem Polystyrol besteht.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004028075B4|2015-10-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-29| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2011-06-09| R409| Internal rectification of the legal status completed|
    2011-08-18| R409| Internal rectification of the legal status completed|
    2011-09-27| R409| Internal rectification of the legal status completed|
    2011-09-27| R074| Re-establishment allowed|
    2011-10-06| R005| Application deemed withdrawn due to failure to request examination|Effective date: 20110609 |
    2011-12-01| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110219 |
    2015-06-30| R016| Response to examination communication|
    2015-08-13| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2016-07-02| R020| Patent grant now final|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004028075.4A|DE102004028075B4|2004-06-09|2004-06-09|Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundhalbzeugs|DE102004028075.4A| DE102004028075B4|2004-06-09|2004-06-09|Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundhalbzeugs|
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