DE102016213128A1 - Verfahren zum Erwärmen eines Faser-Halbzeugs, Verfahren zur Verformung eines Faser-Halbzeugs sowie ein Verformungswerkzeug - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Erwärmen eines Faser-Halbzeugs (16) bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils ist beschrieben, bei dem ein Strom an ein zusätzlich in das Faser-Halbzeug (16) eingebrachtes, elektrisch leitfähiges Material (24) angelegt wird, sodass das elektrisch leitfähige Material (24) zumindest bereichsweise als Widerstandsheizung für das Faser-Halbzeug (16) fungiert. Ferner ist ein Verfahren zur Verformung eines Faser-Halbzeugs (16) sowie ein Verformungswerkzeug (10) beschrieben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen eines Faser-Halbzeugs bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils, ein Verfahren zur Verformung eines Faser-Halbzeugs bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils sowie ein Verformungswerkzeug.
  • Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Faser-Halbzeuge, die beispielsweise aus einem CFK-Werkstoff hergestellt sind, erwärmt werden müssen, bevor sie umgeformt werden können. Zur Erwärmung der Faser-Halbzeuge sind im Stand der Technik üblicherweise drei verschiedene Verfahren bekannt.
  • Hierbei handelt es sich unter anderem um eine Erwärmung des Faser-Halbzeugs mittels eines Strahlungsheizfelds wie einer Infrarotstrahlung. Das Faser-Halbzeug wird dabei so lange bestrahlt, bis das Faser-Halbzeug, insbesondere der Kern des Faser-Halbzeugs, eine bestimmte Temperatur erreicht hat, bei der sich das Faser-Halbzeug verformen lässt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass hierbei Probleme im Bereich von Materialanhäufung bzw. bei dicken Werkstücken auftreten. Insbesondere kann es bei einer derartigen Erwärmung des Faser-Halbzeugs dazu kommen, dass die Oberfläche des Faser-Halbzeugs verbrennt, bevor der Kern des Faser-Halbzeugs die benötigte Temperatur erreicht hat, bei der das Faser-Halbzeug verformbar ist.
  • Eine alternative Methode zur Erwärmung des Faser-Halbzeugs ist die Verwendung eines Umluftofens, bei dem das Faser-Halbzeug unter bestimmten vordefinierten Prozessparametern mittels Heißluft erhitzt wird, bis die gewünschte Umformtemperatur des Faser-Halbzeugs erreicht ist. Als nachteilig hat sich auch bei dieser Methode herausgestellt, dass die Oberfläche des Faser-Halbzeugs verbrennen kann.
  • Darüber hinaus sind die beiden oben genannten Verfahren energetisch ungünstig, da aufgrund von Konvektion bzw. Abstrahlung hohe Energieverluste auftreten.
  • Daher ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein weiteres Verfahren anzuwenden, mit dem deutlich höhere Wirkungsgrade erzielt werden können. Hierbei werden die einzelnen Fasern des Faser-Halbzeugs mittels eines angelegten Stroms erwärmt, wobei beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit der Kohlenstofffasern des Faser-Halbzeugs ausgenutzt wird. Die einzelnen Fasern des Faser-Halbzeugs wirken dann als eine Art Widerstandsheizung, über die das Faser-Halbzeug erwärmt wird, sodass es seine gewünschte Temperatur erreicht, bei der das Faser-Halbzeug umgeformt werden kann. Nachdem das Faser-Halbzeug durch Bestromung erwärmt worden ist, kann das Faser-Halbzeug in die gewünschte Form gebracht werden.
  • Die zuletzt genannte Methode hat jedoch einen beschränkten Anwendungsbereich, da hiermit nur Faser-Halbzeuge erwärmt werden können, die aus Fasern bestehen, welche eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
  • Darüber hinaus hat sich als nachteilig herausgestellt, dass bei allen genannten Verfahren zunächst das Faser-Halbzeug erwärmt wird und erst nach Erreichen der gewünschten Temperatur das Faser-Halbzeug in einem Umformwerkzeug weiterverarbeitet werden kann. Es sind also zwei getrennte Prozesse nötig, insbesondere in zwei unterschiedlichen Werkzeugen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen vereinfachten Umformprozess bereitzustellen, bei dem Faser-Halbzeuge in einfacher Weise umgeformt werden können, unabhängig davon, welche Fasern bzw. aus welchem Werkstoff die Fasern bestehen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Erwärmen eines Faser-Halbzeugs bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils gelöst, bei dem ein Strom an ein zusätzlich in das Faser-Halbzeug eingebrachtes, elektrisch leitfähiges Material angelegt wird, sodass das elektrisch leitfähige Material zumindest bereichsweise als Widerstandsheizung für das Faser-Halbzeug fungiert.
  • Der Grundgedanke der Erfindung ist es, dass über das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material auch Faser-Halbzeuge mittels Bestromung erwärmt werden können, die selbst aus Fasern bestehen, welche elektrisch nichtleitfähig sind. Die hohe Effizienz der Erwärmung mittels Bestromung kann somit auch auf Faser-Halbzeuge angewandt werden, welche ansonsten aufgrund des gewählten Faser-Halbzeugs über ein Strahlungsheizfeld bzw. einen Umluftofen erwärmt werden müssen, wobei hohe Energieverluste akzeptiert werden mussten. Somit ist ein Verfahren zur Erwärmung eines Faser-Halbzeugs bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils geschaffen, das es ermöglicht, Faser-Halbzeuge unabhängig von den verwendeten Fasern in effizienter Weise zu erwärmen, insbesondere unabhängig von den Werkstoffen der verwendeten Fasern.
  • Bei dem angelegten Strom kann es sich um einen Gleichstrom oder einen Wechselstrom handeln.
  • Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Faser-Halbzeug aus elektrisch nichtleitfähigen Fasern ausgebildet ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Faser-Halbzeug um ein Faser-Halbzeug handeln, das aus Glasfasern, Keramikfasern oder Naturfasern gebildet ist oder allgemein aus (an-)organischen Fasern, die elektrisch nichtleitfähig sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material Kohlenstofffasern, insbesondere recycelte Kohlenstofffasern. Hierdurch wird eine elektrische Leitfähigkeit in das ansonsten nichtleitfähige Faser-Halbzeug eingebracht, wobei die elektrisch leitfähigen Kohlenstofffasern gleichzeitig zur Verstärkung des Faserverbundbauteils beitragen. Die Kohlenstofffasern können in einem Vlies angeordnet sein, sodass der Bereich der elektrischen Leitfähigkeit in einfacher Weise über das Vlies eingestellt werden kann. Sofern es sich bei den Kohlenstofffasern um recycelte Kohlenstofffasern handelt, die beispielsweise als Abfallprodukt bei einer Herstellung eines Faser-Halbzeugs aus Kohlenstofffasern übrig bleiben, ist zudem eine hohe Wertschöpfung gewährleistet, da die als Abfallprodukte anzusehenden Kohlenstofffaserreste nun weiterverwendet werden können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material einen Papierwerkstoff, der einen ausreichend hohen Kohlenstoffanteil aufweist, sodass der Papierwerkstoff elektrisch leitfähig ist. Der Papierwerkstoff dient in analoger Weise zur Bereitstellung der elektrischen Leitfähigkeit des ansonsten elektrisch nichtleitfähigen Faser-Halbzeugs. Generell kann der Papierwerkstoff zusätzlich oder alternativ zu den Kohlenstofffasern vorgesehen sein.
  • Die Kohlenstofffasern bzw. der Papierwerkstoff stellen dementsprechend die leitfähige Komponente des Faser-Halbzeugs dar, die zusätzlich in das elektrisch nichtleitfähige Faser-Halbzeug eingebracht wird bzw. worden ist, um eine Bestromung des Faser-Halbzeugs zu ermöglichen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material nach der Herstellung des Faser-Halbzeugs eingebracht und/oder ist das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material bei der Herstellung des Faser-Halbzeugs eingebracht worden. Demnach kann das elektrisch leitfähige Material, welches zusätzlich in das Faser-Halbzeug eingebracht wird, direkt bei der Herstellung des Faser-Halbzeugs, also wenn die einzelnen Fasern bzw. Rovings des Faser-Halbzeugs zum Faser-Halbzeug zusammengefügt werden, eingebracht werden. Alternativ kann das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material nachträglich in das bereits vorhandene Faser-Halbzeug eingebracht werden, also als eine Art Vorprozess zur Erwärmung des Faser-Halbzeugs. Dies kann beispielsweise über Sticken oder Einschießen der elektrisch leitfähigen Materialien erfolgen. Sofern es sich bei dem zusätzlich eingebrachten, elektrisch leitfähigen Material um ein Vlies oder einen anderen großflächigen Körper handelt, so ist dieser bevorzugt bei der Herstellung des Faser-Halbzeugs eingebracht worden.
  • Insbesondere wird das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material ungleichmäßig verteilt in das Faser-Halbzeug eingebracht bzw. ist das zusätzlich, elektrisch leitfähige Material ungleichmäßig verteilt in das Faser-Halbzeug eingebracht worden, sodass unterschiedlich stark erwärmbare Bereiche gebildet werden. Hierdurch ist es möglich, dass das Faser-Halbzeug bei der Bestromung der leitfähigen Komponente lokal variabel erwärmt wird, insbesondere in Abhängigkeit der Verteilung des zusätzlich eingebrachten elektrisch leitfähigen Materials. Dementsprechend können bestimmte Bereiche, welche einer höheren Verformung unterliegen, stärker erwärmt werden, sodass das Risiko vermindert wird, dass materialschwächere Bereiche einer zu starken Erwärmung unterliegen. Dementsprechend werden Verbrennungen der Oberfläche des Faser-Halbzeugs vermieden, da die Bereiche unterschiedlich erwärmt werden.
  • Alternativ kann das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material kontinuierlich in das Faser-Halbzeug eingebracht werden bzw. eingebracht worden sein, sodass eine kontinuierliche Erwärmung des gesamten Faser-Halbzeugs erfolgt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Faser-Halbzeug im Wesentlichen vollständig verformt werden soll und das herzustellende Faserverbundbauteil und/oder das Faser-Halbzeug eine im Wesentlichen homogene Bauteilgeometrie aufweist. Bei einer lediglich lokalen Verformung des Faser-Halbzeugs ist es dagegen kostengünstiger, wenn das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material lediglich in dem Bereich eingebracht wird, der später verformt wird.
  • Generell ist es über das individuelle Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials möglich, auch komplexe Bauteilgeometrien des Faserverbundbauteils homogen erwärmen zu können bzw. bestimmte Bereiche der komplexen Bauteilgeometrie in gewünschter Weise erwärmen zu können.
  • Die Aufgabe wird zudem erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Verformung eines Faser-Halbzeugs bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils gelöst, bei dem das zuvor genannte Verfahren zum Erwärmen eines Faser-Halbzeugs mittels eines Verformungswerkzeugs durchgeführt wird, mit dem die Verformung des durch Stromfluss erwärmten Faser-Halbzeugs erfolgt. Demnach wird das Faser-Halbzeug gleichzeitig mittels Bestromung erwärmt und verformt. Dadurch wird ein Prozessschritt gegenüber den üblichen Verfahren eingespart, bei dem das Faser-Halbzeug zunächst erwärmt und anschließend verformt wird. Darüber hinaus muss das Faser-Halbzeug nicht von einem Werkzeug in ein anderes Werkzeug bzw. von einer Maschine in eine andere Maschine überführt werden, was zusätzlich Zeit kostet und zudem ein Risiko hinsichtlich der Produktqualität darstellt. Generell kann die Herstellungszeit des Faserverbundbauteils somit reduziert werden, was entsprechend die Herstellungskosten senkt. Das Faser-Halbzeug kann demnach in einfacher Weise in ein einziges Werkzeug gelegt werden, in dem es gleichzeitig erwärmt und umgeformt wird.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Strom an das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material bei einem Press- und/oder Umformprozess des Faser-Halbzeugs über ein Funktionselement des Verformungswerkzeugs angelegt, insbesondere über ein Greifelement und/oder über eine Elektrode, mit der das Faser-Halbzeug in Kontakt ist. Dasjenige Funktionselement, welches mit dem Faser-Halbzeug in Kontakt ist, sorgt gleichzeitig für die Verformung und die Erwärmung des Faser-Halbzeugs, da der zur Erwärmung des Faser-Halbzeugs benötigte Strom über das entsprechende Funktionselement an das Faser-Halbzeug angelegt wird, insbesondere an die leitfähige Komponente des Faser-Halbzeugs, also das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material.
  • Gemäß einem Aspekt weist das Verformungswerkzeug einen elektrischen Isolator an einer Anlagefläche auf, über die das Faser-Halbzeug mit dem Verformungswerkzeug in Kontakt steht, insbesondere wobei der Isolator aus einem Glasmaterial gebildet ist. Da das Verformungswerkzeug typischerweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist, wird über den zusätzlichen elektrischen Isolator sichergestellt, dass kein Kurzschluss entsteht, der einen Stromfluss in das Faser-Halbzeug verhindern würde. Bei dem elektrischen Isolator handelt es sich insbesondere um ein Glasvlies, das wahlweise fest mit der Anlagefläche gekoppelt ist oder auf diese aufgelegt werden kann, sofern dies nötig ist.
  • Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass das Verformungswerkzeug im Anschluss an den Press- und/oder Umformprozess gekühlt wird. Über die Kühlung des Verformungswerkzeugs wird das zuvor vom Verformungswerkzeug über Stromfluss erwärmte Faser-Halbzeug abgekühlt. Das Verformungswerkzeug erwärmt das Faser-Halbzeug, um dieses verformen zu können, und verformt dabei das Faser-Halbzeug gleichzeitig. Nach dem Verformungsprozess wird das Verformungswerkzeug lediglich abgekühlt, um das Faser-Halbzeug entsprechend zu kühlen. Demnach kann auf eine variotherme Temperierung des Verformungswerkzeugs verzichtet werden, wodurch sich Energie einsparen lässt, was zu einem entsprechend kostengünstigeren Herstellungsprozess des Faser-Halbzeugs bzw. des Faserverbundbauteils führt. Dies schlägt sich insbesondere bei einer Serienfertigung nieder.
  • Die Aufgabe wird zudem erfindungsgemäß durch ein Verformungswerkzeug zur Verformung eines Faser-Halbzeugs gelöst, insbesondere mittels eines Press- und/oder Umformprozesses, mit einer Anlagefläche, über die das Verformungswerkzeug mit dem Faser-Halbzeug in Kontakt steht, und wenigstens einem Funktionselement, das das Faser-Halbzeug kontaktiert, wobei die Anlagefläche einen elektrischen Isolator aufweist, der direkt am Faser-Halbzeug anliegt, und wobei das Funktionselement eine Elektrode umfasst, wobei das Funktionselement derart eingerichtet ist, dass ein Strom zumindest an die über das Funktionselement kontaktierte Stelle des Faser-Halbzeugs angelegt werden kann. Mit dem Verformungswerkzeug ist es somit möglich, dass das Faser-Halbzeug gleichzeitig verformt und erwärmt wird, indem ein Strom an das Faser-Halbzeug angelegt wird. Ein Kurzschluss bei der Bestromung des Faser-Halbzeugs wird vermieden, da die Anlagefläche des Verformungswerkzeugs mit einem elektrischen Isolator versehen ist, der zwischen dem Faser-Halbzeug und der Anlagefläche des Verformungswerkzeugs vorgesehen ist, bis auf einen Bereich des Funktionselements, über den das Faser-Halbzeug kontaktiert wird, um den Strom am Faser-Halbzeug anzulegen.
  • Weiter Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.
  • In der einzigen Figur ist eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verformungswerkzeugs 10 gezeigt, das einen Auflagetisch 12 und ein Funktionselement 14 umfasst, mit dem ein Faser-Halbzeug 16 kontaktiert wird. Das Funktionselement 14 ist in der gezeigten Darstellung als ein Greifelement an einem Roboterarm ausgebildet.
  • Das Verformungswerkzeug 10 weist zudem eine Anlagefläche 18 auf, auf die das Faser-Halbzeug 16 angeordnet wird, um mittels des Verformungswerkzeugs 10 verformt zu werden. Bei dem Verformungswerkzeug 10 kann es sich um eine Presse oder ähnliches handeln, wobei die hierzu benötigten Werkzeugteile aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.
  • Die Anlagefläche 18 ist mit einem elektrischen Isolator 20 versehen, der zwischen der Anlagefläche 18 und dem Faser-Halbzeug 16 angeordnet ist. Bei dem elektrischen Isolator 20 kann es sich um ein Glasmaterial handeln, das auf die Anlagefläche 18 aufgebracht ist, insbesondere ein Glasvlies. Es kann auch vorgesehen sein, dass der elektrische Isolator 20 nur bei Bedarf aufgelegt wird, weswegen er lösbar mit der Anlagefläche 18 gekoppelt ist.
  • Wie aus der 1 hervorgeht, weist das Faser-Halbzeug 16 einzelne Fasern 22 auf, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einige dargestellt sind. Die Fasern 22 können als Bündel bzw. Rovings zusammengefasst sein und so das Faser-Halbzeug 16 ausbilden.
  • Zudem umfasst das Faser-Halbzeug 16 ein zusätzlich eingebrachtes, elektrisch leitfähiges Material 24, das in der gezeigten Ausführungsform als ein Vlies ausgebildet ist.
  • Das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material 24 ist bereits bei der Herstellung des Faser-Halbzeugs 16 in das Faser-Halbzeug 16 eingebracht worden.
  • Alternativ oder ergänzend kann das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material 24 erst nach der Herstellung des Faser-Halbzeugs 16 in das Faser-Halbzeug 16 eingebracht werden, beispielsweise durch Sticken oder Einschuss von entsprechend elektrisch leitfähigen Materialien.
  • Dementsprechend kann elektrisch leitfähiges Material 24 in Form eines Vlies oder ähnlichem bereits bei der Herstellung des Faser-Halbzeugs 16 eingebettet werden und (optional) nachträglich weiteres elektrisch leitfähiges Material 24 in das bereits hergestellte Faser-Halbzeug 16 eingebracht werden.
  • Das Faser-Halbzeug 16 liegt über das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material 24 bzw. der elektrisch leitfähigen Komponente am Funktionselement 14 des Verformungswerkzeugs 10 an, sodass ein elektrischer Strom über das Funktionselement 14 am Faser-Halbzeug 16, insbesondere am zusätzlich eingebrachten, elektrisch leitfähigen Material 24 angelegt wird. Bei dem angelegten elektrischen Strom kann es sich um einen Gleichstrom oder einen Wechselstrom handeln.
  • Bei dem zusätzlich eingebrachten, elektrisch leitfähigen Material 24 kann es sich um Kohlenstofffasern, insbesondere recycelte Kohlenstofffasern, oder einen Papierwerkstoff handeln, der einen ausreichend hohen Kohlenstoffanteil aufweist, sodass der Papierwerkstoff elektrisch leitfähig ist.
  • Nachfolgend wird erläutert, wie die Verformung des Faser-Halbzeugs 16 mit dem Verformungswerkzeug 10 erfolgt.
  • Das Faser-Halbzeug 16 wird vom Funktionselement 14 des Verformungswerkzeugs 10 kontaktiert, wobei ein Strom an das Faser-Halbzeug 16 angelegt wird, sodass dieser durch das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material 24 fließt. Das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material 24 fungiert daraufhin als Widerstandsheizung für das Faser-Halbzeug 16 und erwärmt somit das Faser-Halbzeug 16 von innen.
  • Hierdurch ist sichergestellt, dass das Faser-Halbzeug 16 eine vordefinierte Temperatur erreicht, insbesondere der Kern des Faser-Halbzeugs 16, bei der das Faser-Halbzeug 16 leicht verformt werden kann.
  • Der Stromfluss, insbesondere die Stromstärke und die Dauer des Stromflusses, können so eingestellt werden, dass die vordefinierte Temperatur prozesstechnisch günstig erreicht wird.
  • Das als Greifelement ausgebildete Funktionselement 14 weist eine entsprechende Elektrode auf, sodass eine elektrische Kontaktierung des Faser-Halbzeugs 16 möglich ist, insbesondere der elektrisch leitfähigen Komponente des Faser-Halbzeugs 16.
  • Während des Stromflusses bzw. nach einer vordefinierten Zeitdauer beginnt das Verformungswerkzeug 10, das Faser-Halbzeug 16 wie vorgesehen zu verformen. Der Verformungsschritt findet insbesondere dann statt, wenn das Faser-Halbzeug 16 die vorbestimmte Temperatur erreicht hat, bei der das Faser-Halbzeug 16 leicht verformt werden kann.
  • Die Erwärmung und Verformung des Faser-Halbzeugs 16 erfolgt demnach in einem gemeinsamen Prozessschritt. Das Faser-Halbzeug 16 muss also nicht in ein anderes Werkzeug eingelegt werden, um es zu erwärmen bzw. zu verformen.
  • Nachdem das Faser-Halbzeug 16 vom Verformungswerkzeug 10 verformt worden ist, wird das Verformungswerkzeug 10 aktiv gekühlt, um das Faser-Halbzeug 16 indirekt zu kühlen, sodass es aushärtet. Eine variotherme Temperierung des Verformungswerkzeugs 10 ist aufgrund des elektrischen Erwärmens des Faser-Halbzeugs 16 im Verformungswerkzeug 10 nicht mehr nötig, wodurch eine hohe Wirtschaftlichkeit bei einer Serienfertigung möglich ist.
  • Generell kann das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material 24 in das Faser-Halbzeug 16 gleichmäßig bzw. kontinuierlich eingebracht werden bzw. eingebracht worden sein, sodass eine gleichmäßige und kontinuierliche Erwärmung des gesamten Faser-Halbzeugs 16 möglich ist.
  • Alternativ kann das zusätzlich eingebrachte, elektrisch leitfähige Material 24 so in das Faser-Halbzeug 16 eingebracht werden bzw. eingebracht worden sein, dass unterschiedlich stark erwärmbare Bereiche im Faser-Halbzeug 16 geschaffen werden. Hierdurch ist es möglich, dass eine lokal geregelte Wärmezufuhr in das Faser-Halbzeug 16 erfolgt, die insbesondere dann sinnvoll ist, wenn das Faser-Halbzeug 16 nur in bestimmten Bereichen verformt wird bzw. die Bauteilgeometrie kritische Stellen aufweist.
  • Generell lässt sich eine gezielte und individuell einstellbare Wärmezufuhr in das Faser-Halbzeug 16, erreichen, sodass auch komplexe Bauteilgeometrien des Faserverbundbauteils erwärmt werden können.
  • Anstelle des Greifelements kann das Funktionselement 14 auch ein Werkzeugteil des Verformungswerkzeugs 10 sein, über das das Faser-Halbzeug 16 entsprechend verformt wird. Das Funktionselement 14 weist in jedem Fall eine Elektrode auf, über die der Stromfluss ermöglich wird.
  • Aufgrund der zusätzlich eingebrachten, elektrisch leitfähigen Materialien 24 ist es möglich, dass Faser-Halbzeuge 16 in effizienter Weise verformt bzw. zunächst erwärmt werden können, auch wenn die Faser-Halbzeuge 16 aus elektrisch nichtleitfähigen Werkstoffen gebildet sind. Die Herstellungskosten des Faserverbundbauteils werden somit reduziert, da das Faser-Halbzeug 16 gleichzeitig erwärmt und verformt wird.
  • Aufgrund der gezielt geregelten Wärmeeinleitung ist zudem gewährleistet, dass keine Beschädigungen am Faser-Halbzeug 16 auftreten, beispielsweise Verbrennungen an der Oberfläche.
  • Insgesamt ist somit eine vereinfachte und kostengünstige Möglichkeit geschaffen, ein Faserverbundbauteil herzustellen.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Erwärmen eines Faser-Halbzeugs (16) bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei dem ein Strom an ein zusätzlich in das Faser-Halbzeug (16) eingebrachtes, elektrisch leitfähiges Material (24) angelegt wird, sodass das elektrisch leitfähige Material (24) zumindest bereichsweise als Widerstandsheizung für das Faser-Halbzeug (16) fungiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faser-Halbzeug (16) aus elektrisch nichtleitfähigen Fasern (22) ausgebildet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material (24) Kohlenstofffasern umfasst, insbesondere recycelte Kohlenstofffasern.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material (24) einen Papierwerkstoff umfasst, der einen ausreichend hohen Kohlenstoffanteil aufweist, sodass der Papierwerkstoff elektrisch leitfähig ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material (24) nach der Herstellung des Faser-Halbzeugs (16) eingebracht wird und/oder bei der Herstellung des Faser-Halbzeugs (16) eingebracht worden ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche, elektrisch leitfähige Material (24) ungleichmäßig verteilt in das Faser-Halbzeug (16) eingebracht wird bzw. eingebracht worden ist, sodass unterschiedlich stark erwärmbare Bereiche gebildet werden.
  7. Verfahren zur Verformung eines Faser-Halbzeugs (16) bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei dem das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mittels eines Verformungswerkzeugs (10) durchgeführt wird, mit dem die Verformung des durch Stromfluss erwärmten Faser-Halbzeugs (16) erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom an das zusätzlich eingebrachte elektrisch leitfähige Material (24) bei einem Press- und/oder Umformprozess des Faser-Halbzeugs (16) über ein Funktionselement (14) des Verformungswerkzeugs (10) angelegt wird, insbesondere über ein Greifelement und/oder über eine Elektrode, mit der das Faser-Halbzeug (16) in Kontakt ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungswerkzeug (10) einen elektrischen Isolator (20) an einer Anlagefläche (18) aufweist, über die das Faser-Halbzeug (16) mit dem Verformungswerkzeug (10) in Kontakt steht, insbesondere wobei der Isolator (20) aus einem Glasmaterial gebildet ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungswerkzeug (10) im Anschluss an den Press- und/oder Umformprozess gekühlt wird.
  11. Verformungswerkzeug (10) zur Verformung eines Faser-Halbzeugs (16), insbesondere mittels eines Press- und/oder Umformprozesses, mit einer Anlagefläche (18), über die das Verformungswerkzeug (10) mit dem Faser-Halbzeug (16) in Kontakt steht, und wenigstens einem Funktionselement (14), das das Faser-Halbzeug (16) kontaktiert, wobei die Anlagefläche (18) einen elektrischen Isolator (20) aufweist, der direkt am Faser-Halbzeug (16) anliegt, und wobei das Funktionselement (14) eine Elektrode umfasst, wobei das Funktionselement (14) derart eingerichtet ist, dass ein Strom zumindest an die über das Funktionselement (14) kontaktierte Stelle des Faser-Halbzeugs (16) angelegt werden kann.
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