DE102011109724A1

DE102011109724A1 - Faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil, Faser-Matrix-Halbzeug und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102011109724A1
Application number: DE102011109724A
Authority: DE
Inventors: Konrad Eipper
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-08-06
Filing date: 2011-08-06
Publication date: 2013-02-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil (10) bereit, das aus zumindest zwei Bauteilbereichen (11, 12) mit unterschiedlichen Eigenschaften und zumindest zwei Matrixmaterialien (7, 8) besteht, deren Zusammensetzungen sich zumindest hinsichtlich einer Komponente unterscheiden, wobei das Kunststoffverbundbauteil (10) zumindest eine Faserlage (10') umfasst, die sich kontinuierlich über die Bauteilbereiche (11, 12) erstreckt und jeder Bauteilbereich (11, 12) in einem Verbund mit jeweils einem der Matrixmaterialien (7, 8) vorliegt. Die zumindest eine Komponente, hinsichtlich derer sich die Zusammensetzungen der Matrixmaterialien (7, 8) unterscheiden, ist eine elektrisch leitende Komponente, die in einem Matrixmaterial (8) in einer Menge vorliegt, die dem mit dem Matrixmaterial (8) gebildeten Bauteilbereich (12) elektrische Leitfähigkeit verleiht. Ferner werden Verfahren und ein Faser-Matrix-Halbzeug (5) zum Herstellen des faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils (10) sowie ein Verfahren zum Herstellen des Faser-Matrix-Halbzeugs (5) offenbart.

Description

Die Erfindung betrifft ein faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil und Verfahren zum Herstellen desselben sowie ein Faser-Matrix-Halbzeug und dessen Herstellung.
Im Zuge der Leichtbauweise werden im Kraftfahrzeugbereich zunehmend Verbundbauteile aus Verstärkungsfasern in polymerer Matrix, auch in Sandwichbauweise mit einem Kernmaterial von geringer Dichte, eingesetzt.
Aus dem Stand der Technik ist die Herstellung von Verbund-Strukturbauteilen beispielsweise im RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding) bekannt, bei dem Fasern, Faserlagen in einen Formhohlraum des RTM-Werkzeugs eingelegt werden, in den ein aushärtbares polymeres Matrixmaterial eingespritzt wird. Alternativ dazu wird zur Herstellung von Verbund-Strukturbauteilen das SMC-Verfahren (Sheet-Moulding-Compound-Verfahren) eingesetzt, bei dem zunächst ein meist plattenförmiges Faser-Matrix-Halbzeug hergestellt wird, in dem die Fertigungskomponenten Verstärkungsfasern und Matrixmaterial, fertig vermischt vorliegen und aus dem beispielsweise nach Zuschnitt durch Fließpressen ein Bauteil geschaffen werden kann. Faserverbundwerkstoff-Sandwichbauteile können beispielsweise im RIM-Verfahren (Reaction Injection Moulding) hergestellt werden, indem Verstärkungslagen und eine Kernschicht in der vorgesehenen Reihenfolge in ein Formwerkzeug eingelegt und mit einem Matrixmaterial aufgefüllt werden.
Um in einem Bauteil Bereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften zu schaffen, ist beispielsweise aus der WO 2010/040359 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Polymerverbundbauteils durch Harzinfiltration bekannt, bei dem die Harzeigenschaften für verschiedene Bauteilbereiche modifiziert werden. Das dort geschaffene Bauteil ist insbesondere eine Windturbinenschaufel, deren Fußende hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften wie Bruchzähigkeit, Rissausbreitungsgeschwindigkeit und Steifigkeit optimiert ist. Zur Herstellung des Bauteils wird ein Verstärkungsmaterial wie Faserlagen in einem Formhohlraum angeordnet, der Harzeinlässe für zwei unterschiedliche Harze hat, die unterschiedliche mechanische Eigenschaften nach dem Aushärten aufweisen. Dabei werden beide Harze gleichzeitig in unterschiedliche Bereiche des Formhohlraums über die jeweiligen Einlässe zugeführt und die Harze in das Verstärkungsmaterial überführt, so dass sich die Harze zumindest teilweise in einem dritten Bereich des Formhohlraums mischen. Die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften können durch Zusätze erreicht werden, die einem der Harze zugesetzt werden.
Auch die DE 690 21 063 T2 bezieht sich auf ein Bauteil mit unterschiedlichen Matrixharzen. Daraus ist die Herstellung eines Kompositartikels mit einer Oberflächenbeschichtung aus einem Matrixsystem bekannt, die das sukzessive Einspritzen mehrerer Matrixmaterialsystemen in einem einzigen Formzyklus umfasst. Die dort beschriebene Form weist eine Membran als Teiler auf und schafft so benachbarte, getrennte Volumina, in die jeweils ein Matrixsystem eingespritzt und aushärten Gelassen wird. Eines der Volumina weist Verstärkungsmaterial zur Bildung der Grundstruktur des Kompositartikels auf, wobei das Einspritzen des Matrixsystems in das andere, zur Ausbildung der Oberflächenbeschichtung vorgesehene Volumen dieses Verstärkungsmaterial zwingt, sein gewünschtes Volumen einzunehmen. Die Teilermembran bildet einen ziemlich scharfen Übergang aus und lässt nur begrenzt Diffusion der Matrixsysteme zu.
Faserverbundbauteile weisen zwar eine ausreichende mechanische Festigkeit bei gegenüber anderen Werkstoffen reduziertem Gewicht auf, und sind daher äußerst zum Einsatz als Kraftfahrzeugbauteile geeignet, haben aber bislang gegenüber entsprechenden, aus Blech gefertigten Bauteilen noch gewisse Nachteile. Diese liegen in den Eigenschaften wie der beispielsweise geringeren Duktilität und insbesondere der geringen, wenn überhaupt vorhandenen elektrischen Leitfähigkeit, was sich im vorgesehenen Einsatzgebiet als Verkleidungsteil einer Kraftfahrzeugkarosserie nachteilig bei elektrostatischer Aufladung oder auch bei erforderlichen Blitzschutzmaßnahmen auswirkt. Eine metallische Karosserie hingegen bildet einen Faradayschen Käfig und schirmt den Insassen bei Gewitter elektrisch ab, falls es zu einem Blitzeinschlagereignis kommt.
Um Faserverbundbauteile entsprechend zu modifizieren ist etwa das Belegen der Bauteile mit Matten aus Kupfer bekannt, um elektrische Leitfähigkeit zu erhalten. Eine solche Kupfermatte kann auf ein vorimprägniertes Faser-Matrix-Halbzeug aufgelegt werden und gemeinsam mit diesem dem Formgebungs- und Härtprozess unterzogen werden. Allerdings zeichnet sich hierbei die Struktur der Kupfermatte stark an der Bauteiloberfläche ab und macht damit aufwändige Lackierungsschritte erforderlich. Ferner kann zusätzlich eine elektrisch leitende Beschichtung mittels eines Haftermittlers aufgebracht werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil, insbesondere ein faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil für ein Kraftfahrzeug, zu schaffen, das gezielt hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit modifizierte, im Bauteil integrierte Bereiche bereitstellt und einfach und mit möglichst wenigen Prozessschritten herstellbar ist
Diese Aufgabe wird durch ein faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen des Kunststoffverbundbauteils sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Herstellung eines solchen Kunststoffverbundbauteils zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Ferner werden ein Faser-Matrix-Halbzeug zum Herstellen des faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 9, ein Verfahren zur Herstellung des Faser-Matrix-Halbzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein Verfahren zur Herstellung des faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 11 offenbart.
Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils aus zumindest zwei Bauteilbereichen mit unterschiedlichen Eigenschaften umfasst zumindest zwei Matrixmaterialien, deren Zusammensetzungen sich zumindest hinsichtlich einer Komponente unterscheidenden. Das Kunststoffverbundbauteil weist eine oder mehrere Faserlagen auf, die eine kontinuierliche Phase aus Verstärkungsfasern innerhalb des Verbundwerkstoffverbundbauteils ergibt. Die kontinuierliche Phase der Verstärkungsfasern bzw. die zumindest eine Faserlage erstreckt sich dabei über die Bauteilbereiche durch das gesamte Bauteil. Innerhalb der Faserlage, bzw. der kontinuierlichen Phase kann der Fasergehalt variieren. Gegebenenfalls kann die Faserlage bzw. kontinuierliche Phase aus Verstärkungsfasern an einzelnen Stellen unterbrochen sein, so dass von Fasern unverstärkte Bereiche ausgebildet werden. Die ist beispielsweise zweckmäßig, wenn an diesen Stellen Bohrungen für Befestigungsteile vorgesehen sind, oder aus konstruktiven Gründen gezielt auf eine Faserverstärkung verzichtet werden soll.
Bei der Komponente, hinsichtlich derer sich die Zusammensetzungen der Matrixmaterialien zumindest unterscheiden, handelt es sich erfindungsgemäß um eine elektrisch leitende Komponente, die in einem der Matrixmaterialien in einer Menge vorliegt, die dem mit diesem Matrixmaterial gebildeten Bauteilbereich elektrische Leitfähigkeit verleiht. Damit wird ein Faserverbundkunststoffbauteil geschaffen, das die Vorteile des geringen Gewichts und der mechanischen Eigenschaften mit erwünschten elektrischen bzw. elektrostatischen Eigenschaften verbindet. Das Faserverbundkunststoffbauteil eignet sich damit besonders als Kraftfahrzeugbauteil, insbesondere auch für Karosseriebauteile, da die elektrisch leitfähigen Bauteilbereiche genügen, eine elektrische Abschirmung zum Schutz bei Blitzeinschlag bereitzustellen. Je nach Anordnung der elektrisch leitfähigen Bauteilbereiche kann durch die damit erzielte elektrostatische Aufladbarkeit auch eine Lackierung wie ein KTL-Schritt ermöglicht werden.
So können durch die in eines der Matrixmaterialien integrierte elektrisch leitende Komponente die Eigenschaften des Bauteils gezielt gesteuert werden
Anders als bei der Verwendung einer aufgelegten Kupfermatte oder angehafteten Beschichtung sind hier die elektrisch leitfähigen Bauteilbereiche vollkommen in das Bauteil integriert, da sich die Verstärkungsfaserlage auch durch diese Bereiche erstreckt. Dadurch werden ferner bei der Herstellung Prozessschritte eingespart und je nach Herstellungsvariante eine lackierfähige Oberfläche oder gegebenenfalls sogar bereits eingefärbte Oberfläche mit Class-A-Qualität bereitgestellt.
Generell können als Matrixmaterialien Systeme eingesetzt werden, deren Zusammensetzungen bis auf die elektrisch leitende Komponente und gegebenenfalls Hilfsstoffen zur Aufnahme der elektrisch leitenden Komponente in die Matrix gleich sind. Die Zusammensetzungen der Matrixmaterialien der verschiedenen Bauteilbereiche können sich allerdings auch hinsichtlich weiterer Komponenten unterscheiden. Dabei saute allerdings gewährleistet sein, dass sich die unterschiedlichen Matrixmaterialien im Zusammenfluss zwischen den Bauteilbereichen mischen können und ferner gemeinsam aushärten können, um so neben der kontinuierlichen Faserlage auch eine kontinuierliche Gesamtmatrix im Bauteil zu erhalten. Das Gemisch der Matrixmaterialien in der Grenzzone zwischen zwei Bauteilbereichen vermeidet dass eine scharfe Grenze zwischen den unterschiedlichen Matrixmaterialien vorliegt und bildet einen graduellen Übergang zwischen den unterschiedlichen Zusammensetzungen.
Bei der elektrisch leitenden Komponente, die von dem einen Matrixmaterial umfasst ist, kann es sich um elektrisch leitende Partikel, elektrisch leitende Fasern oder auch beides handeln. Die elektrisch leitenden Partikel bzw. die elektrisch leitenden Fasern können aus einem Metallmaterial oder einem Kohlenstoffmaterial bestehen. Auch kann die elektrisch leitende Komponente Partikel oder Fasern aus sowohl Metallmaterial als auch Kohlenstoffmaterial aufweisen. Geeignete Metallmaterialien umfassen beispielsweise, aber nicht ausschließlich Silber, Kupfer und Aluminium; als Kohlenstoffmaterial sind Graphit- oder Rußpartikel, Kohlenstofffasern und Kohlenstoffnanoröhren denkbar.
Die elektrisch leitende Komponente ist in dem Matrixmaterial in einer solchen Menge vorhanden, dass der damit gebildete Bauteilbereich eine elektrische Leitfähigkeit von zumindest 10³ S/m aufweist.
Werden elektrisch leitende Partikel als elektrisch leitende Komponente gewählt, so können diese eine Partikelgröße besitzen, die eine Viskositätssenkung des ungehärteten Matrixmaterials und damit eine bessere Verarbeitbarkeit und verbesserte Imprägnierung der Faserlage bereitstellt. Dazu bieten sich insbesondere sehr kleine Partikelgrößen an, so dass kostengünstig auch Ruß eingesetzt werden kann.
Ferner kann das erfindungsgemäße Kunststoffverbundbauteil mehr als einen elektrisch leitfähigen Bauteilbereich aufweisen, wobei die Matrixmaterialien dieser elektrisch leitfähigen Bauteilbereiche unterschiedliche Anteile an der elektrisch leitenden Komponente aufweisen können, so dass diese elektrisch leitfähigen Bauteilbereiche unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten haben.
Die unterschiedlichen Bauteilbereiche des faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils können einen Sandwichaufbau aus einer Kernschicht und zumindest einer Deckschicht bilden, wobei wenigstens eine der Schichten von einem elektrisch leitfähigen Bauteilbereich bereitgestellt wird.
Alternativ zu dem Sandwich kann ein Aufbau des Kunststoffverbundbauteils die Anordnung eines elektrisch leitfähigen Bauteilbereichs entlang dem Kunststoffverbundbauteil neben zumindest einem Bauteilbereich umfassen, der nicht die elektrisch leitende Komponente im Matrixmaterial umfasst. Ferner ist eine Kombination der beiden vorgenannten Varianten denkbar.
Die Einbringung der elektrisch leitenden Komponente bereits mit dem Matrixmaterial ermöglicht zudem die Optimierung des Herstellungsprozesses.
So kann das erfindungsgemäße faserverstärkte Kunststoffverbundbauteil gemäß einer Verfahrensvariante in einem RTM-Prozess hergestellt werden. Dazu wird ein Formwerkzeug verwendet, das einen der Form des Kunststoffverbundbauteils entsprechenden Formhohlraum aufweist, in den die Faserlage(n) eingelegt wird/werden. Nach Vorlage der zumindest zwei ungehärteten Matrixmaterialien, von denen einem die elektrisch leitfähige Komponente zugegeben wurde, so dass sich dessen Zusammensetzung zumindest hinsichtlich der elektrisch leitfähigen Komponente von der Zusammensetzung eines weiteren Matrixmaterials unterscheidet, wird das ungehärtete Matrixmaterial mit der elektrisch leitfähigen Komponente an zumindest einer Stelle in den Formhohlraum injiziert, die in einen Bereich des Formhohlraums mündet, der zur Ausbildung eines elektrisch leitfähigen Bauteilbereichs vorgesehen ist. Dort wird der entsprechende Bereich der Faserlage mit diesem Matrixmaterial imprägniert. Zuvor, zugleich oder danach wird das andere ungehärtete Matrixmaterial an zumindest einer weiteren Stelle in den Formhohlraum injiziert, die nun in einen Bereich des Formhohlraums mündet, der zur Ausbildung eines Bauteilbereichs vorgesehen ist, der nicht die elektrisch leitende Komponente umfasst. Auch dort wird der entsprechende Bereich der Faserlage mit dem Matrixmaterial imprägniert. Die Matrixmaterialien können an den Bauteilbereichsgrenzen in einer Grenzzone ineinander fließen und dabei ein Gemisch mit kontinuierlichem Übergang sowohl der Matrixzusammensetzung als auch der dadurch dem Bauteil in den jeweiligen Bereichen verliehenen Eigenschaften bilden.
Nach dem aushärten Lassen der Matrixmaterialien wird das Kunststoffverbundbauteil mit dem oder den elektrisch leitfähigen Bauteilbereichen erhalten und kann entformt werden.
Eine alternative Verfahrensvariante zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kunststoffverbundbauteils umfasst die Herstellung eines Faser-Matrix-Halbzeugs, das ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist.
Ein erfindungsgemäßes Faser-Matrix-Halbzeug besteht aus zumindest einer Faserlage und zumindest einem aushärtbaren Matrixmaterial. Zur Ausbildung der zumindest zwei Bauteilbereiche mit unterschiedlichen elektrischen bzw. elektrostatischen Eigenschaften weist das Faser-Matrix-Halbzeug zumindest zwei Faser-Matrix-Halbzeug-Abschnitte auf, von denen zumindest einer, der zur Ausbildung eines elektrisch leitfähigen Bauteilbereichs vorgesehen ist, ein ungehärtetes Matrixmaterial mit einer elektrisch leitfähigen Komponente aufweist, während zumindest ein zweiter Faser-Matrix-Halbzeug-Abschnitt keine elektrisch leitfähigen Komponenten in dem entsprechenden ungehärteten Matrixmaterial aufweist.
Ein solches Halbzeug kann erzeugt werden, indem zumindest zwei Teige aus Verstärkungsfasern und jeweils einem ungehärteten Matrixmaterial hergestellt werden, wobei einem der Matrixmaterialien oder auch erst einem der Teige die elektrisch leitfähige Komponente zugegeben wird. Bis auf diese elektrisch leitfähige Komponente kann es sich um das gleiche Matrixmaterial handeln; es können für die zwei Teige aber auch Matrixmaterialien verwendet werden, deren Zusammensetzungen sich noch weiter unterscheiden. Die zwei Teige unterscheiden sich also zumindest hinsichtlich der elektrisch leitfähigen Komponente. Diese Teige werden aneinander angrenzend und/oder schichtweise aufeinander angeordnet, woraufhin die angrenzend aneinander und/oder schichtweise aufeinander angeordneten Teige zu dem Faser-Matrix-Halbzeug pressgeformt werden.
Die Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils aus dem Faser-Matrix-Halbzeug umfasst dann das Zuschneiden des Faser-Matrix-Halbzeugs und Einlegen in ein Fliesspresswerkzeug, in dem das Halbzeug in Bauteilform gebracht wird. Die Teigabschnitte mit der elektrisch leitenden Komponente bilden nach dem aushärten Lassen der Matrixmaterialien die elektrisch leitfähigen Bauteilbereiche des Kunststoffverbundbauteils aus.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Seitenschnittansicht eines RTM-Werkzeugs zur Herstellung des erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils,
2a eine schematische Seitenschnittansicht eines erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils,
2b eine schematische Seitenschnittansicht eines weiteren erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils,
2c eine schematische Draufsicht auf ein weiteres erfindungsgemäßes faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil,
3 eine schematische Draufsicht auf ein Faser-Matrix-Halbzeug mit unterschiedlichen Abschnitten.
Bei dem erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoffverbundbauteil sind die Bauteileigenschaften in verschiedenen Bauteilbereichen innerhalb des Kunststoffverbundbauteils gezielt modifiziert, so dass das Bauteil bedarfsgerecht ausgelegt ist und Bauteilbereiche elektrisch leitfähig gestaltet werden können, um eine erwünschte elektrische Abschirmung und/oder elektrostatische Aufladbarkeit zu erzielen.
Alle Bauteilbereiche des Kunststoffverbundbauteils weises Verstärkungsfasern auf, die somit eine kontinuierliche sich durch das gesamte Bauteil erstreckende Faserlage bilden.
Ein erfindungsgemäßes Kunststoffverbundbauteil 10, wie in 2a–2c dargestellt, zeichnet sich durch zumindest zwei Bauteilbereiche 11, 12 mit unterschiedlichen elektrischen bzw. elektrostatischen Eigenschaften aus, wobei sich eine oder mehrere Faserlagen 10' (als Fasereinleger 10 in 1 oder als Verstärkungsfasern 10' in 3 zu sehen) über sämtliche Bauteilbereiche 11, 12 erstreckt. Die Faserlage 10' liegt im fertigen Kunststoffverbundbauteil im Verbund mit dem oder den Matrixmaterialien 7, 8 vor. Erfindungsgemäß weist das Kunststoffverbundbauteil 10 wenigstens einen Bauteilbereich 12 auf, der elektrisch leitfähig ist, was durch eine elektrisch leitende Komponente des Matrixmaterials 8 erlangt wird. Die elektrisch leitende Komponente liegt dabei in einer ausreichenden Menge vor, um den Bauteilbereich elektrisch leitfähig zu machen. Insbesondere sollte der Anteil der in dem Matrixmaterial verteilten elektrisch leitenden Komponente so hoch gewählt sein, dass eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 10³ S/m erreicht wird.
Die elektrisch leitende Komponente kann aus elektrisch leitenden Partikeln, elektrisch leitenden Fasern oder beidem bestehen. Die Partikeln und/oder Fasern können aus jeglichem elektrisch leitenden Material wie beispielsweise aus einem Metall- und/oder Kohlenstoffmaterial bestehen. Als Metallmaterial kommen etwa Silber, Kupfer, Aluminium in Frage. Kohlenstoffmaterialien umfassen Graphit, Ruß und Kohlenstoffnanoröhren.
Insbesondere durch letztere werden zusätzlich zu den elektrischen Eigenschaften auch noch die mechanischen Eigenschaften des Matrixmaterials modifiziert. Ferner kann bei der Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren schon eine äußerst geringe Zugabe von unter 0,1 Gew.-% ausreichen, den Bauteilbereich elektrisch leitfähig zu machen. Auch können die Kohlenstoffnanoröhren die Imprägnierung der Faserlage mit dem Matrixmaterial verbessern, was ebenfalls zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften führt. Die derart gebildeten elektrisch leitfähigen Bauteilbereiche weisen dann zudem eine erhöhte Festigkeit auf.
Verwendbare Partikelgrößen der elektrisch leitenden Komponente können sehr klein sein, und damit auch den kostengünstigen Einsatz von Ruß erlauben, durch dessen Zugabe nicht nur die elektrische Leitfähigkeit erhalten wird, sondern zudem die Verarbeitbarkeit des ungehärteten Matrixmaterials verbessert wird, indem dessen Viskosität gesenkt wird. Dies wirkt sich positiv in der Imprägnierung der Faserlage, der Formgebung und Verdichtung im Werkzeug zum Bauteil aus.
Die Zugabe der elektrisch leitenden Komponente im Matrixmaterial fördert eine homogene Verteilung derselben im vorgesehenen Bauteilbereich. Schließlich können durch den Einsatz von Matrixmaterialien mit unterschiedlichen Anteilen der elektrisch leitenden Komponente Bauteile mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit vorgesehen sein.
Das Bauteil 10 kann, wie in 2b im Schnitt dargestellt, als Sandwich aufgebaut sein, bei dem vorliegend die elektrisch nicht oder nur gering leitfähigen Bauteilbereiche 11 die Decklagen bilden, während der elektrisch leitende Bauteilbereich 12 die Kernlage bildet. Alternativ kann aber, anders als dargestellt, eine oder beide Deckschichten mit elektrischer Leitfähigkeit ausgebildet werden, während das Matrixmaterial der Kernschicht keine elektrisch leitende Komponente aufweist.
Alternativ zu einem als Sandwich konzipierten Bauteil können die Bauteilbereiche 11, 12 auch nebeneinander liegen, siehe 2a, 2c. Hierbei kann es sich bei den elektrisch nicht oder gering leitfähigen Bauteilbereichen 11 beispielsweise um Verbindungsbereiche des Bauteils 10 mit einem weiteren Bauteil, etwa einer Fahrzeugkarosserie handeln. 2c zeigt einen elektrisch leitfähigen Bauteilbereich 12, der sich netzartig über das Bauteil erstreckt.
Als Faserlage(n) 10' kommen Faseranordnungen wie Fasermatten, Gewebe, Geflechte, Gestricke oder Vliese, die aus kontinuierlichen oder nicht kontinuierlichen Einzelfasern, Rovings oder Faserbändern bestehen, in Frage. Dabei kann es sich auch um Hybridfasern oder Hybridfaseranordnungen aus verschiedenen Fasermaterialien handeln. Bei den Fasermaterialien kann es sich um die üblichen Verstärkungsfasern aus Glas, und Polymeren, beispielsweise Thermoplasten wie Polyamid, insbesondere Aramid handeln, aber auch Basalt-, Keramik- oder Naturfasern kommen in Frage. Die Fasern können beispielsweise unidirektional oder wechselseitig gewinkelt angeordnet sein. Werden leitende Fasermaterialien wie Kohlenstoff oder Metall für die Faserlage 10' verwendet, so werden Bauteilbereiche 12 mit erhöhter Leitfähigkeit und Bauteilbereiche 11 mit geringerer Leitfähigkeit geschaffen. Eventuell kann hier die Menge der eingesetzten elektrisch leitenden Komponente auch gesenkt werden, um Bauteilbereiche 12 mit der gewünschten elektrischen Leitfähigkeit zu erhalten.
Zur Ausbildung der Matrix in dem Bauteil 10 können für die Bauteilbereiche 11, 12 auch Matrixmaterialien verwendet werden, deren Zusammensetzungen sich nicht nur hinsichtlich der elektrisch leitenden Komponente unterscheiden. Während bei der Verwendung von Matrixmaterialien, die bis auf die elektrisch leitende Komponente gleich sind, in der Grenzzone 13 zwischen den zwei Bauteilbereichen 11, 12 eine graduelle Verarmung der elektrisch leitenden Komponente im Übergang von dem elektrisch leitfähigen Bereich 12 zu dem nicht oder nur gering leitfähigen Bereich 11 vorliegt, können sich die unterschiedlichen Matrixmaterialien in den Grenzzonen 13 zwischen den Bauteilbereichen 11, 12 so miteinander vermischen, dass auch ein gradueller Übergang zwischen den Zusammensetzungen der Matrixmaterialien vorliegt und ein fließender Übergang zwischen den Bauteilbereichen 11, 12 besteht.
In den Figuren sind Bauteile beispielhaft jeweils mit einem elektrisch leitfähigen Bereich neben den nicht oder nur gering leitfähigen Bereichen dargestellt, letztendlich können in einem Bauteil jedoch auch mehrere elektrisch leitfähige Bereiche vorgesehen sein, die durch die nicht oder nur gering leitfähigen Bereiche getrennt sind, oder wie in 2c skizziert, ein elektrisch leitfähiger Bereich 12, der durch mehrere Bereiche 11 unterbrochen ist. Der Anteil und die Art der elektrisch leitenden Komponente können bei Vorliegen mehrerer elektrisch leitfähiger Bereiche durchaus variieren. Ferner können auch mehr als zwei Matrixmaterialien eingesetzt werden. Werden drei oder mehr verschiedene Matrixmaterialien eingesetzt, ist dann auch eine Grenzzone denkbar, die nicht zwischen zwei Bereichen liegt, sondern auch an dem Zusammentreffen dreier Bereiche entstehen kann. Hier weist dann die Grenzzone ein Gemisch aller drei Matrixmaterialien auf.
Ein mögliches Herstellungsverfahren ist ein RTM-Verfahren, bei dem die Fasern, Faserlagen oder Faserhalbzeuge (sogenannte Prewovens oder Preformen) in den Formhohlraum des RTM-Werkzeugs eingelegt werden, in die das oder die aushärtbaren polymeren Matrixmaterialien eingespritzt werden, bei denen es sich häufig um elastomere oder duroplastische Reaktionsharze wie Epoxidharz, Polyester, Vinylester, Phenolharze, Acrylharze oder Polyurethanharze handelt, die aber auch eine thermoplastische Kunststoffschmelze sein können. Das Matrixmaterial wird mittels Kolben von einer meist beheizten Vorkammer über Verteilerkanäle in den Formhohlraum eingespritzt, infiltriert das Fasermaterial und härtet je nach Matrixmaterial unter Wärmezu- oder abfuhr und Druck aus. Um Lufteinschlüsse zu vermeiden, kann die Kavität vor dem Einspritzen evakuiert werden.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils 10 im RTM-Verfahren kann ein Werkzeug 20 mit mehreren Angüssen verwendet werden, wie es in 1 skizziert ist. In den zwischen der schließseitigen und angusseitigen Werkzeughälfte 21, 22 vorliegenden Formhohlraum 24 münden daher die Injektionsvorrichtungen 23 für die Matrixmaterialien 7, 8 an den Stellen 23a, 23b. Das ungehärtete Matrixmaterial 8 umfasst die elektrisch leitende Komponente und unterscheidet sich somit zumindest hinsichtlich dieser Komponente von dem Matrixmaterial 7. Die Injektionsstellen 23a, 23b liegen jeweils innerhalb eines Abschnitts des Formhohlraums 24, der jeweils zur Ausbildung der entsprechenden Bauteilbereiche 11, 12 vorgesehen ist. Nachdem der Fasereinleger 10' in den Formhohlraum 24 des Werkzeugs 20 eingelegt wurde, wird das Matrixmaterial 7, das keine elektrisch leitende Komponente enthält, das zur Ausbildung der Bauteilbereiche 11 ausgewählt ist, von den Injektionsvorrichtungen 23 an den bestimmten Stellen 23a in den Formhohlraum 24 eingespritzt und gleichzeitig wird das Matrixmaterial 8 mit der elektrisch leitenden Komponente, das zur Ausbildung des elektrisch leitfähigen Bereichs 12 ausgewählt ist, von der Injektionsvorrichtung 23 an der bestimmten Stellen 23b injiziert. Der Fasereinleger 10' wird in den Bauteilbereichen 11, 12 mit dem jeweiligen Matrixmaterial 7, 8 imprägniert, wobei die Matrixmaterialien 7, 8 in den Grenzzonen 13 zwischen den Bauteilbereichen 11, 12 zusammenfließen, sich mischen und miteinander verbinden.
Nach dem Aushärten der Matrixmaterialien 7, 8 ist das einstückige Verbundbauteil 10 mit dem elektrisch leitfähigen Bereich 12 und den nicht oder nur gering leitfähigen Bauteilbereichen 11 fertig gestellt. Natürlich können auf die genannte Weise einstückige Bauteile mit noch mehr Bauteilbereichen geschaffen werden. Allerdings ist in diesem Verfahren die Komplexität der Anordnung der verschiedenen Bauteilbereiche durch das Erfordernis der jeweiligen Angüsse beschränkt.
Werden als Matrixmaterialien Harzsysteme verwendet, so wird zum Aushärten die Temperatur in dem Formhohlraum 24 erhöht, wozu das Werkzeug 20 eine Heizeinrichtung 26 aufweisen kann, und Druck auf die imprägnierte Faseranordnung 10' ausübt, indem entsprechende, Pressdruck erzeugende Mittel der schließseitigen Werkzeughälfte 21 aktiviert werden.
Ferner kann ein Werkzeug zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils 10 Injektionsmittel vorsehen, die sich in den Formhohlraum 24 hinein erstrecken, um in einen dort eingelegten Fasereinleger 10' einzudringen. Diese können etwa zur Injektion eines der Matrixmaterialien 7, 8 in das Innere des Fasereinlegers 10' zur Bildung eines Sandwichkerns verwendet werden. 2b zeigt einen elektrisch leitfähigen Bereich 12 als Kernschicht, so dass hierfür das Matrixmaterial mit der elektrisch leitenden Komponente ins Innere des Fasereinlegers injiziert wird. Selbstverständlich kann mit dem Matrixmaterial, das die elektrisch leitende Komponente umfasst, auch eine oder beide Deckschichten geschaffen werden.
Die Herstellung von Sandwichbauteilen kann in einem dem RIM-Verfahren (Reaction Injection Moulding) ähnlichen Prozess erfolgen, allerdings werden hier nicht verschiedene Lagen wie Verstärkungslagen für Deckschichten und flächige Abstandslagen für eine Kernschicht in der vorgesehenen Reihenfolge in das Formwerkzeug eingelegt, sondern lediglich die komplette Faserlage(n) eingelegt, während die Deck- und Kernschichtbildung durch die Injektion der unterschiedlichen Matrixmaterialien erfolgt. Die Faserlagen ziehen sich also kontinuierlich durch Deck- und Kernschicht.
Generell kann zur Verminderung von ungewollten Lufteinschlüssen, auch abhängig von der gewählten Injektionsart, der Formhohlraum 24 nach dem Einlegen der Faseranordnung 10 und Schließen der Werkzeughälften 21, 22 vor der Injektion der Matrixmaterialien 7, 8 evakuiert werden. Dazu weist das Werkzeug 20 einen Entlüftungskanal 25 aus dem Formhohlraum 24 auf, der zu einer Vakuumpumpe 25a verläuft.
Duroplastische Matrixmaterialien können neben dem vernetzungsfähigen Harz Weichmacher, Füllstoffe, insbesondere mineralische Füllstoffe sowie Reaktionsmittel, Vernetzungsmittel, Additive zur Schwundreduktion, Inhibitoren, inerte Trennmittel, Farbstoffe, Flammschutzmittel, leitende Zusatzstoffe und Stabilisatoren umfassen.
Generell werden in RTM-Verfahren Harze bzw. Harzsysteme als zu injizierende Matrixmaterialien verwendet, die eine niedrige Viskosität besitzen, um den Strömungswiderstand beim Durchströmen der Form und der Faseranordnung gering zu halten, so dass kleinere Druckdifferenzen zum Füllen erforderlich sind. Üblicherweise bestehen Reaktionsharze für RTM-Verfahren, die als spezielle Injektionsharze angeboten werden, aus einer Harz- und Härterkomponente. Harzsysteme mit geringer Reaktivität können bereits vor der Injektion gemischt werden.
Zwar werden RTM-Verfahren üblicherweise mit Harzen als Matrixmaterialien durchgeführt, im Sinne der Erfindung sind aber auch thermoplastische Kunststoffe als Matrixmaterialien denkbar, die dann in geschmolzener Form mittels einer Extrudiervorrichtung in die Kavität mit dem Fasereinleger eingespritzt werden. Das Werkzeug kann für einen definierten Erstarrungsvorgang neben Heizeinrichtungen auch Kühleinrichtungen aufweisen. Generell können aber auch Werkzeuge zur Harzinjektion mit Kühleinrichtungen ausgestattet sein.
Alternativ zu dem RTM-Prozess kann für die Herstellung des Verbundbauteils ein Verfahren eingesetzt werden, das einen SMC-Prozess umfasst. Dabei werden generell die Fertigungskomponenten Verstärkungsfasern und Matrixmaterial, etwa Glasfasern und ein Reaktionsharz, angeteigt und in Form, etwa Platten- oder Folienform, gebracht, um so ein Faser-Matrix-Halbzeug zu schaffen, das dann beispielsweise nach Zuschnitt durch Fließpressen zum fertigen Bauteil weiterverarbeitet werden kann. Die Verstärkungsfasern liegen hier meist in Matten-, seltener in Gewebeform mit typischen Faserlängen zwischen 25 und 50 mm vor. Beim Pressen des SMCs zu dem fertigen Bauteil können auch Befestigungselemente in die Pressform eingelegt werden, wodurch SMCs besonders wirtschaftlich sind.
So kann das in 3 gezeigte Faser-Matrix-Halbzeug 5 in einem SMC-Prozess erhalten werden, das als plattenförmige teigartige Pressmasse in Folienform die Lage(n) Verstärkungsfasern 10' mit den aushärtbaren Matrixmaterialien 7, 8 in Faser-Matrix-Halbzeug-Abschnitten 1, 2 umfasst.
An den Grenzen zwischen den Abschnitten 1, 2 wird durch die Gemische 4 der mischbaren Matrixmaterialien 7, 8 jeweils die Grenz- bzw. Übergangszone 13 ausgebildet, in der auch ein Anteil der in dem Matrixmaterial 8 des Abschnitts 2 enthaltenen elektrisch leitenden Komponente in Richtung des hohlkörperfreien Abschnitts 1 abnimmt. Der Abschnitt 2 mit der elektrisch leitenden Komponente bildet während eines nachfolgenden Fertigungsschritts zu dem Bauteil den elektrisch leitfähigen Bauteilbereich 12 aus.
Ein aus dem Faser-Matrix-Halbzeug 5 beispielsweise in einem Fließpresswerkzeug erzeugtes Bauteil 10 kann so mit dem oder den elektrisch leitfähigen Bauteilbereichen 12 und den nicht oder nur gering leitfähigen Bereichen 11 bedarfsangepasst gestaltet werden, um etwa – zusammen mit weiteren Bauteilen einer Fahrzeugkarosserie – eine elektrische Abschirmung für die Insassen zum Schutz bei Blitzeinschlag zu schaffen, oder um dem Bauteil eine Bereichsweise Elektrostatisierbarkeit zu verleihen, die eine entsprechende Lackierung in diesem Bereich gestattet.
Es sind auch hier Bauteile denkbar, die aus dem Halbzeug geschaffen werden, bei denen drei oder mehr Bauteilbereiche mit unterschiedlichen elektrischen bzw. elektrostatischen Eigenschaften vorliegen. Dazu können dann auch entsprechend drei verschiedene Matrixharze respektive mit elektrtsch leitende Komponente und ohne eingesetzt werden, wobei auch hier Anteil und Art der elektrisch leitende Komponente variiert werden kann.
Um das erfindungsgemäße Faser-Matrix-Halbzeug 5, das in den Abschnitten 1, 2 Matrixmaterialien 7, 8 vorsieht, die sich zumindest hinsichtlich eine zugegebenen elektrisch leitende Komponente unterscheiden, herzustellen, werden durch Vermischen von Verstärkungsfasern 10' und Matrixmaterial 7, 8 zwei (oder gegebenenfalls auch mehr) Teige hergestellt, wobei entweder einem der Matrixmaterialien 7, 8 bereits die elektrisch leitende Komponente zugegeben wurde, oder diese erst einem Teig (oder gegebenenfalls auch mehreren Teigen) zugegeben werden, während zumindest ein Teig keine elektrisch leitende Komponente aufweist. Um das Faser-Matrix-Halbzeug 5 als plattenförmige Pressmasse in Folienform zu erhalten, werden die Teige aneinander angrenzend und/oder schichtweise aufeinander angeordnet. Die entsprechend der gewünschten Faser-Matrix-Halbzeug-Abschnitte 1, 2 angeordneten Teige werden dann zur Ausbildung des Faser-Matrix-Halbzeugs 5 meist in Folienform gepresst. Denkbar ist hier aber auch das Formpressen in eine andere, bauteilnahe Form. Mit dieser Verfahrensvariante sind durch die Anordnung der verschiedenen Teige zur Ausbildung der gewünschten Abschnitte für die Bauteilbereiche auch komplexere Gestaltungen der verschiedenen Bauteilbereiche möglich.
Zur Herstellung des faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils 10 aus dem Faser-Matrix-Halbzeug 5 wird dieses zunächst entsprechend zugeschnitten und in ein Fließpresswerkzeug eingelegt. Dort findet dann unter Temperaturbeaufschlagung, um das Matrixmaterial fließfähig zu machen, die Formgebung zum Bauteil und das Aushärten zu dem fertigen faserverstärkten Kunststoffverbundbauteil 10 statt.
Nach Aushärtung kann das geformte Bauteil aus dem Presswerkzeug entformt werden. Das Matrixmaterial des Faser-Matrix-Halbzeugs kann ferner als Additiv ein Trennmittel aufweisen, das dazu vorgesehen ist, bei dem genannten Pressprozess in dem heißem Presswerkzeug an die Oberfläche des Halbzeugs zu gelangen, um zu verhindern, dass das Matrixmaterial an den Werkzeugoberflächen der Presse anhaftet.
Gerade bei dieser Verfahrensvariante kannte durch die Verwendung von Matrixmaterialien, die entsprechende Additive zur Schrumpfreduktion enthalten, um einen Schrumpf kleiner –0,05% zu erreichen, auch schon eine lackierfähige Oberfläche des Bauteils mit Class-A-Qualität erhalten werden. Enthalten die Matrixmaterialien ferner Pigmente, so kann damit bereits ein endfertiges Bauteil erhalten werden. Auch im RTM-Verfahren isst sich unter Umständen eine Bauteiloberfläche mit entsprechender Güte erhalten, beispielsweise durch überschüssiges Matrixmaterial, das die Bauteiloberfläche überzieht. Wird ein Werkzeug verwendet, das ein In-Mould-Coating der Bauteiloberfläche zulässt, kann auch hier ein endfertiges Bauteil erhalten werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2010/040359 A1 [0004]
DE 69021063 T2 [0005]

Claims

Faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil (10) aus zumindest zwei Bauteilbereichen (11, 12) mit unterschiedlichen Eigenschaften und zumindest zwei Matrixmaterialien (7, 8), deren Zusammensetzungen sich zumindest hinsichtlich einer Komponente unterscheiden, wobei das Kunststoffverbundbauteil (10) zumindest eine Faserlage (10') oder kontinuierliche Phase aus Verstärkungsfasern umfasst, die sich über die Bauteilbereiche (11, 12) erstreckt und in den Bauteilbereichen (11, 12) in einem Verbund mit jeweils einem der Matrixmaterialien (7, 8) vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Komponente, hinsichtlich der sich die Zusammensetzungen der Matrixmaterialien (7, 8) unterscheiden, eine elektrisch leitende Komponente ist, die in einem Matrixmaterial (8) in einer Menge vorliegt, die dem mit dem Matrixmaterial (8) gebildeten Bauteilbereich (12) elektrische Leitfähigkeit verleiht.
Faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffbauteil einzelne Bereiche ohne Faserlage beziehungsweise ohne eine kontinuierliche Phase aus Verstärkungsfasern aufweist.
Faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Komponente elektrisch leitende Partikel, elektrisch leitende Fasern oder beides aus einem Metall- und/oder Kohlenstoffmaterial umfasst, wobei das Metallmaterial aus einer Gruppe umfassend Silber, Kupfer und/oder Aluminium, und das Kohlenstoffmaterial aus einer Gruppe umfassend Graphit, Ruß und/oder Kohlenstoffnanoröhren ausgewählt ist.
Faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilbereich (12) eine elektrische Leitfähigkeit von zumindest 10³ S/m aufweist.
Faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Partikel eine Partikelgröße aufweisen, die eine Viskositätssenkung des ungehärteten Matrixmaterials (8) bereitstellt.
Faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffverbundbauteil (10) zumindest zwei elektrisch leitfähige Bauteilbereiche (12) aufweist, deren Matrixmaterialien (8) unterschiedliche Anteile an der elektrisch leitenden Komponente aufweisen.
Faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffverbundbauteil (10) einen Sandwichaufbau mit einer Kernschicht und zumindest einer Deckschicht aufweist, wobei der elektrisch leitfähige Bauteilbereich (12) eine Deckschicht oder eine Kernschicht bildet, und/oder der elektrisch leitfähige Bauteilbereich (12) entlang dem Kunststoffverbundbauteil (10) neben zumindest einem Bauteilbereich (11) ohne die elektrisch leitende Komponente angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Formwerkzeugs (20) mit einem Formhohlraum (24) entsprechend einer Form des Kunststoffverbundbauteils (10) und Einlegen der zumindest einen Faserlage (10') in den Formhohlraum (24), – Bereitstellen von zumindest zwei ungehärteten Matrixmaterialien (7,8) und Zugeben der elektrisch leitfähigen Komponente zu einem ersten Matrixmaterial (8), dessen Zusammensetzung sich zumindest hinsichtlich der elektrisch leitfähigen Komponente von der Zusammensetzung eines zweiten Matrixmaterials (7) unterscheidet, – Injizieren des ersten ungehärteten Matrixmaterials (8), das die elektrisch leitfähige Komponente umfasst, an zumindest einer Stelle (23b) in den Formhohlraum (24), die in einen Bereich des Formhohlraums (24) mündet, der zur Ausbildung eines elektrisch leitfähigen Bauteilbereichs (12) vorgesehen ist, und Imprägnieren des entsprechenden Bereichs der Faserlage (10'), – Injizieren des zweite ungehärteten Matrixmaterials (8), das keine elektrisch leitfähige Komponente umfasst, an zumindest einer Stelle (23a) in den Formhohlraum (24), die in einen Bereich des Formhohlraums (24) mündet, der zur Ausbildung eines Bauteilbereichs (11) ohne die elektrisch leitende Komponente vorgesehen ist, und Imprägnieren des entsprechenden Bereichs der Faserlage (10'), – aushärten Lassen der Matrixmaterialien (7, 8) und Erhalten des Kunststoffverbundbauteils (10), wobei die elektrisch leitfähige Komponente des ausgehärteten Matrixmaterials (8) dem Bauteilbereich (12) die elektrische Leitfähigkeit verleiht.
Faser-Matrix-Halbzeug (5) zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Faser-Matrix-Halbzeug (5) aus zumindest einer Faserlage (10') und zumindest einem aushärtbaren Matrixmaterial (7, 8) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Faser-Matrix-Halbzeug (5) zur Ausbildung der zumindest zwei Bauteilbereiche (11, 12) zumindest zwei Faser-Matrix-Halbzeug-Abschnitte (1, 2) aufweist, von denen zumindest einer, der zur Ausbildung des elektrisch leitfähigen Bauteilbereichs (12) vorgesehen ist, ein aushärtbares Matrixmaterial (8) mit einer elektrisch leitfähigen Komponente aufweist, und zumindest ein zweiter Faser-Matrix-Halbzeug-Abschnitt (1, 2) keine elektrisch leitfähigen Komponente in dem aushärtbaren Matrixmaterial (7) aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Faser-Matrix-Halbzeugs (5) nach Anspruch 9, umfassend die Schritte: – Herstellen von zumindest zwei Teigen aus Verstärkungsfasern (10') mit zumindest zwei Matrixmaterialien (7, 8), von denen eines eine elektrisch leitfähige Komponente umfasst, so dass sich die zwei Teige zumindest hinsichtlich der elektrisch leitfähigen Komponente unterscheiden, – Anordnen der zumindest zwei Teige aneinander angrenzend und/oder schichtweise aufeinander zur Ausbildung der zumindest zwei Faser-Matrix-Halbzeug-Abschnitte (1, 2) und Pressformen der angrenzend und/oder schichtweise angeordneten Teige zu dem Faser-Matrix-Halbzeug (5).
Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils (10) unter Verwendung des Faser-Matrix-Halbzeugs (5) nach Anspruch 9, umfassend die Schritte: – Zuschneiden des Faser-Matrix-Halbzeugs (5) und Einlegen in ein Fliesspresswerkzeug, – Formen des Faser-Matrix-Halbzeugs (5) in dem Fliesspresswerkzeug zu dem Kunststoffverbundbauteil (10), dabei – aushärten Lassen des Matrixmaterials (7, 8) und Erhalten des Kunststoffverbundbauteils (10) mit dem zumindest einen elektrisch leitfähigen Bauteilbereich (12), der durch das ausgehärtete Matrixmaterial (8) mit der elektrisch leitfähigen Komponente bereitgestellt wird.