DE102020004247A1 - Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei welchem ein löslicher Formkern (9) mit Fasern umgeben wird und danach eine Matrix ausgehärtet wird, wonach der Formkern (9) aus dem Faserverbundkörper (5) entfernt wird. Bei einem Verfahren, mit welchem ein Faserverbundbauteil erzeugt wird, das möglichst überall in seiner Stabilität an die gestellten Anforderungen angepasst und trotzdem gewichtsoptimiert ist, wird der Formkern (9) in einem generativen Verfahren hergestellt, wobei der Formkern (9) derart aus unterschiedlichen Materialien (7, 11) gebildet wird, dass an Stellen des herzustellenden Faserverbundbauteils (1), die eine höhere Stabilität erfordern, ein unlösliches (11) und an Stellen, an denen eine geringere Stabilität erforderlich ist, ein lösliches Material (7) verwendet wird, und dass der Formkern (9) mit Fasern und einer Kunststoffmatrix umgeben wird, wobei anschließend die Kunststoffmatrix ausgehärtet wird und nach der Aushärtung das lösliche Material (7) des Formkerns (9) aus dem Faserverbundkörper (5) heraus gelöst wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei welchem ein löslicher Formkern mit Fasern umgeben wird und danach eine Matrix ausgehärtet wird, wonach der Formkern aus dem Faserverbundkörper entfernt wird.
  • Aus der DE 10 2011 113 200 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilknotens aus einem Faser-Kunststoff-Verbund bekannt, bei welchem ein löslicher Kern verwendet wird, der mit nassen oder trockenen Fasern umwickelt wird. Nach der Umwicklung wird eine ggf. nachträglich infiltrierte Matrix ausgehärtet, wonach der Kern mittels eines Solvenses aufgelöst und aus dem Faserverbundkörper ausgeschwemmt wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils anzugeben, mit welchem ein Faserverbundbauteil erzeugt wird, das möglichst überall in seiner Stabilität an die gestellten Anforderungen angepasst und trotzdem gewichtsoptimiert ist.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
  • Die Aufgabe ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass der Formkern in einem generativen Verfahren hergestellt wird, wobei der Formkern derart aus unterschiedlichen Materialien gebildet wird, dass an Stellen des herzustellenden Faserverbundbauteils, die eine höhere Stabilität erfordern, ein unlösliches und an Stellen, an denen eine geringere Stabilität erforderlich ist, ein lösliches Material verwendet wird, und dass der Formkern mit Fasern und einer Kunststoffmatrix umgeben wird, wobei anschließend die Kunststoffmatrix ausgehärtet wird und nach der Aushärtung das lösliche Material des Formkerns aus dem Faserverbundkörper heraus gelöst wird. Dies hat den Vorteil, dass der Formkern nur an den Positionen im Faserverbundkörper verbleibt, wo es die Stabilität des Faserverbundbauteils erfordert. Dadurch wird das Gewicht des Faserverbundbauteils reduziert. Der Formkern verbleibt nur an den Stellen, wo er hinsichtlich der Stabilität des Faserverbundbauteiles in dessen Endnutzung auch wirklich gebraucht wird und die Faserverbundschichten auf Abstand hält.
  • Vorteilhafterweise wird als generatives Verfahren ein 3D-Druckverfahren eingesetzt. Das 3D-Druckverfahren erlaubt einen hybriden Material-Strukturaufbau, z.B. einen SandwichAufbau des Formkerns, wodurch Eigenschaften des Faserverbundbauteils hinsichtlich Gewicht und Stabilität verbessert werden können.
  • In einer Ausgestaltung wird als lösliches Material ein Kunststoff verwendet. Kunststoff ist leicht, weist aber eine hohe Stabilität auf.
  • In einer Variante wird das lösliche Material des Formkerns ausgeschwemmt. Das Ausschwemmen stellt eine prozesstechnisch einfaches Verfahren dar.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigt:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei welchen ein Faserverbundbauteil 1 mit einem 3D-Druckverfahren im Sandwich - Aufbau hergestellt wird. Das Faserverbundbauteil 1 besteht aus einem aus Kunststoff bestehenden Formkern 3, welcher von einem Faserverbundkörper 5 vollständig umgeben ist (1a). Der Kunststoff des Formkerns 3 stellt ein lösliches Material 7 dar, welches nach dem Aushärten der Faserverbundkörpers 5 aus diesem ausgeschwemmt wird, wie in 1b gezeigt. Beispielsweise können als wasserlösliche Kunststoffe HIPS (High Impact Polystyrol) oder PVA (Polyvinylalkohol) verwendet werden,
  • Gemäß 1c besteht der Formkern 9 aus zwei unterschiedlichen Materialien, einerseits aus dem löslichen Kunststoffmaterial 7 und andererseits aus einem unlöslichen Kunststoffmaterial 11. Auch in diesem Fall wird das lösliche Kunststoffmaterial 7 nach dem Aushärten aus dem Faserverbundkörper 5 ausgeschwemmt. Das unlösliche Kunststoffmaterial 11 verbleibt aber innerhalb des Faserverbundkörpers 5. Durch die Anwendung des 3D-Druckverfahrens bei der Herstellung des Formkerns 9 wird das unlösliche Kunststoffmaterial genau an solchen Stellen im Faserverbundkörper 5 positioniert, wo es bei der Nutzung des fertiggestellten Faserverbundbauteiles 1 für dessen Stabilität im vorgesehenen Anwendungsfall sorgt.
  • 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
    • DE 102011113200 A1 [0002]

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei welchem ein löslicher Formkern (9) mit Fasern umgeben wird und danach eine Matrix ausgehärtet wird, wonach der Formkern (9) aus dem Faserverbundkörper (5) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkern (9) in einem generativen Verfahren hergestellt wird, wobei der Formkern (9) derart aus unterschiedlichen Materialien (7, 11) gebildet wird, dass an Stellen des herzustellenden Faserverbundbauteils (1), die eine höhere Stabilität erfordern, ein unlösliches (11) und an Stellen, an denen eine geringere Stabilität erforderlich ist, ein lösliches Material (7) verwendet wird, und dass der Formkern (9) mit Fasern und einer Kunststoffmatrix umgeben wird, wobei anschließend die Kunststoffmatrix ausgehärtet wird und nach der Aushärtung das lösliche Material (7) des Formkerns (9) aus dem Faserverbundkörper (5) heraus gelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als generatives Verfahren ein 3D-Druckverfahren eingesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als lösliches Material (7) ein Kunststoff verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das lösliche Material (7) des Formkerns (9) ausgeschwemmt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114261087A (zh) * 2021-12-23 2022-04-01 西安交通大学 连续纤维增强smp复合材料芯模3d打印及“抽丝”脱模方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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