DE102020201609A1 - Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, Bauteilverbund und Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils - Google Patents

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Abstract

Um ein Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils bereitzustellen, mittels welchem ein faserverstärktes Kunststoffbauteil besonders einfach, kostengünstig und zuverlässig funktionalisierbar, insbesondere mit einem Funktionselement verbindbar, ist, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, welches eine Faseranordnung aus Verstärkungsfasern umfasst; Bereitstellen eines Funktionselements, welches einen Grundkörper umfasst; wobei in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil durch Bewegen eines Dornelements relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil eine Öffnung geschaffen wird, wobei Verstärkungsfasern der Faseranordnung des faserverstärkten Kunststoffbauteils beim Schaffen der Öffnung mittels eines Verdrängungselements verdrängt werden, wobei das Funktionselement durch das Bewegen des Dornelements relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil in die Öffnung eingebracht wird, und wobei der Grundkörper des in die Öffnung eingebrachten Funktionselements komprimiert wird und das Funktionselement durch Komprimieren des Grundkörpers umgeformt und kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil verbunden wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils.
  • Verfahren zum Funktionalisieren von faserverstärkten Kunststoffbauteilen sind beispielsweise aus folgenden Dokumenten bekannt: DE 10 2014 205 896 A1 , DE 10 2014 102 024 A1 , DE 10 2013 200 776 A1 , DE 10 2016 001 401 A1 und EP 2 492 069 A1 .
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils bereitzustellen, mittels welchem ein faserverstärktes Kunststoffbauteil besonders einfach, kostengünstig und zuverlässig funktionalisierbar, insbesondere mit einem Funktionselement verbindbar, ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das Verfahren umfasst vorzugsweise Folgendes:
    • Bereitstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, welches eine Faseranordnung aus Verstärkungsfasern umfasst;
    • Bereitstellen eines Funktionselements, welches einen Grundkörper umfasst; wobei in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil durch Bewegen eines Dornelements relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil eine Öffnung geschaffen wird, wobei Verstärkungsfasern der Faseranordnung des faserverstärkten Kunststoffbauteils beim Schaffen der Öffnung mittels eines Verdrängungselements verdrängt werden,
    • wobei das Funktionselement durch das Bewegen des Dornelements relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil in die Öffnung eingebracht wird,
    • und wobei der Grundkörper des in die Öffnung eingebrachten Funktionselements komprimiert wird und das Funktionselement durch Komprimieren des Grundkörpers umgeformt und kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil verbunden wird.
  • Mittels eines mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil kraft- und/oder formschlüssig verbundenen Funktionselements sind vorzugsweise Kräfte und/oder Drehmomente in das faserverstärkte Kunststoffbauteil einleitbar.
  • Kräfte sind mittels des Funktionselements insbesondere flächig in das faserverstärkte Kunststoffbauteil einleitbar.
  • Das Dornelement wird beim Schaffen der Öffnung vorzugsweise in einer axialen Richtung bewegt.
  • Verstärkungsfasern der Faseranordnung des faserverstärkten Kunststoffbauteils werden beim Schaffen der Öffnung vorzugsweise quer, insbesondere senkrecht, zu der axialen Richtung, d. h. insbesondere in einer radialen Richtung, verdrängt.
  • Insbesondere wird das Funktionselement bei dem Schaffen der Öffnung und/oder unmittelbar nach dem Schaffen der Öffnung in die Öffnung in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil eingebracht.
  • Unter einem Verdrängen von Verstärkungsfasern wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere verstanden, dass Verstärkungsfasern der Faseranordnung in einem die Öffnung umgebenden Bereich im Wesentlichen nicht durchtrennt werden. Vorzugsweise werden beim Verdrängen von Verstärkungsfasern ungefähr 90 % bis ungefähr 95 % der Verstärkungsfasern in einem die Öffnung umgebenden Randbereich zur Seite geschoben.
  • Vorzugsweise kann durch Verdrängen der Verstärkungsfasern beim Herstellen der Öffnung erreicht werden, dass in der Faseranordnung des faserverstärkten Kunststoffbauteils ein Kraftfluss durch die Verstärkungsfasern erhalten bleiben kann.
  • Günstig kann es sein, wenn durch Verdrängen der Verstärkungsfasern eine Faserdichte in einem die Öffnung umgebenden Randbereich erhöht werden kann.
  • Der Grundkörper des Funktionselements wird beim Bewegen des Dornelements relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil insbesondere axial, d. h. in Richtung einer Längsachse des Grundkörpers, komprimiert und durch das axiale Komprimieren des Grundkörpers umgeformt.
  • Die Öffnung in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil ist insbesondere eine Durchtrittsöffnung.
  • Das Funktionselement wird insbesondere mittels des Dornelements und/oder durch das Dornelement in der Öffnung platziert.
  • Das Funktionselement wird durch Umformen desselben vorzugsweise in einer axialen Richtung und/oder in einer radialen Richtung kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil verbunden.
  • Unter einer axialen Richtung wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere eine parallel zu einer Längsachse des Grundkörpers des Funktionselements verlaufende Richtung verstanden.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil umfasst vorzugsweise ferner ein Matrixmaterial, in welches die Faseranordnung eingebettet ist.
  • Das Matrixmaterial des faserverstärkten Kunststoffbauteils ist vorzugsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
  • Wenn das Matrixmaterial ein thermoplastisches Kunststoffmaterial ist, ist das faserverstärkte Kunststoffbauteil vorzugsweise warmumformbar.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass das Matrixmaterial Polyamid umfasst oder durch dieses gebildet wird.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn das Matrixmaterial ein duroplastisches Kunststoffmaterial ist.
  • Die Faseranordnung bildet vorzugsweise eine Verstärkungslage in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil.
  • Günstig kann es sein, wenn die Faseranordnung des faserverstärkten Kunststoffbauteils ein Fasergewebe, ein Fasergelege und/oder ein Fasergewirke umfasst oder durch dieses gebildet ist.
  • Günstig kann es insbesondere sein, wenn das faserverstärkte Kunststoffbauteil ein Organoblech ist.
  • Vorzugsweise kann ein Organoblech mittels des Funktionselements besonders einfach funktionalisiert werden.
  • Die Verstärkungsfasern der Faseranordnung sind vorzugsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Aramidfasern.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil ist vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Kunststoffbauteil, ein kohlenstofffaserverstärktes Kunststoffbauteil und/oder ein aramidfaserverstärktes Kunststoffbauteil.
  • Die Verstärkungsfasern sind insbesondere Endlosfasern.
  • Unter Endlosfasern werden im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere Verstärkungsfasern mit einer Länge von mindestens ungefähr 50 mm verstanden.
  • Vorzugsweise wird der Grundkörper des Funktionselements durch axiales Komprimieren des Grundkörpers plastisch verformt, insbesondere in einem Umformungsbereich des Grundkörpers.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass beim Komprimieren des Funktionselements durch plastisches Verformen und/oder Verpressen des Funktionselements ein Hinterschneidungsabschnitt des Funktionselements gebildet wird, welcher das faserverstärkte Kunststoffbauteil hinterschneidet.
  • Der Hinterschneidungsabschnitt hinterschneidet das faserverstärkte Kunststoffbauteil insbesondere quer, vorzugsweise senkrecht, zu einer Längsachse des Grundkörpers des Funktionselements.
  • Der Hinterschneidungsabschnitt des Funktionselements wird vorzugsweise durch plastisches Verformen eines Umformungsbereichs des Grundkörpers des Funktionselements oder durch plastisches Verformen des Umformungsbereichs und eines Abstandsbereichs des Grundkörpers des Funktionselements gebildet.
  • Vorzugsweise wird das faserverstärkte Kunststoffbauteil nach dem axialen Komprimieren des Grundkörpers des Funktionselements zwischen einem Kragenabschnitt des Grundkörpers des Funktionselements und dem Hinterschneidungsabschnitt eingeklemmt.
  • Der Kragenabschnitt und der durch plastisches Verformen des Umformungsbereichs gebildete Hinterschneidungsabschnitt bilden vorzugsweise einen Klemmbereich, in welchem das faserverstärkte Kunststoffbauteil eingeklemmt ist.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Funktionselements durch Zusammenfahren zweier Werkzeughälften axial komprimiert wird.
  • Das Funktionselement wird insbesondere zwischen zwei Werkzeughälften eines Formgebungswerkzeugs umgeformt, insbesondere zwischen einem Stempelelement und einem Matrizenelement.
  • Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper des Funktionselements zwischen zwei Werkzeughälften verpresst wird, insbesondere zwischen zwei Werkzeughälften eines Formgebungswerkzeugs.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass der Grundkörper des Funktionselements mit einer Presskraft von mindestens ungefähr 25 kN und/oder von höchstens ungefähr 100 kN zwischen den zwei Werkzeughälften verpresst wird.
  • Vorzugsweise wird der Grundkörper des Funktionselements mit einer Presskraft im Bereich von ungefähr 25 kN bis ungefähr 100 kN, beispielsweise mit einer Presskraft von ungefähr 60 kN, zwischen den zwei Werkzeughälften verpresst.
  • Insbesondere liegt der Grundkörper des Funktionselements beim Komprimieren desselben jeweils an einander abgewandten Werkzeugwandungen der zwei Werkzeughälften an.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil beim Schaffen der Öffnung und/oder beim Einbringen des Funktionselements in die Öffnung und/oder beim axialen Komprimieren des Grundkörpers des Funktionselements umgeformt wird.
  • Günstig kann es sein, wenn das faserverstärkte Kunststoffbauteil beim Komprimieren des Funktionselements in einem Formgebungswerkzeug umgeformt wird. Insbesondere wird das faserverstärkte Kunststoffbauteil dabei formanpassend an eine Werkzeugwandung von Werkzeughälften des Formgebungswerkzeugs angelegt.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil wird vorzugsweise beim Schließen oder Zusammenfahren der Werkzeughälften umgeformt.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Funktionselements einen Kragenabschnitt, einen Abstandsbereich und einen Umformungsbereich umfasst, wobei der Kragenabschnitt und der Umformungsbereich an einander abgewandten Endbereichen des Abstandsbereichs angeordnet sind.
  • Günstig kann es sein, wenn der Abstandsbereich des Funktionselements vor dem Verbinden des Funktionselements mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil in einer parallel zu einer Längsachse des Grundkörpers verlaufenden Richtung eine Länge aufweist, welche an eine Materialstärke des faserverstärkten Kunststoffbauteils angepasst ist.
  • Insbesondere ist die Länge des Abstandsbereichs vor dem Verbinden des Funktionselements mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil höchstens ungefähr 5 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 10 %, größer als die Materialstärke des faserverstärkten Kunststoffbauteils.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn die Länge des Abstandsbereichs vor dem Verbinden des Funktionselements mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil höchstens ungefähr 5 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 10 %, kleiner als die Materialstärke des faserverstärkten Kunststoffbauteils ist.
  • Vorzugsweise kann somit erreicht werden, dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil zwischen einem Kragenabschnitt des Grundkörpers des Funktionselements und dem Hinterschneidungsabschnitt eingeklemmt wird.
  • Beim axialen Komprimieren des Funktionselements wird der Umformungsbereich vorzugsweise plastisch verformt und bildet einen Hinterschneidungsabschnitt, welcher das faserverstärkte Kunststoffbauteil quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längsachse des Funktionselements hinterschneidet.
  • Das Funktionselement wird beim axialen Komprimieren desselben vorzugsweise derart plastisch verformt, dass der Kragenabschnitt, der Abstandsbereich und/oder der Hinterschneidungsabschnitt zumindest näherungsweise vollständig an dem faserverstärkten Kunststoffbauteil anliegen.
  • Insbesondere werden der Kragenabschnitt und der Hinterschneidungsabschnitt an eine Ober- und/oder an eine Unterseite des faserverstärkten Kunststoffbauteils angelegt.
  • Vorzugsweise wird der Abstandsbereich ferner an die Öffnung in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil angelegt.
  • Günstig kann es sein, wenn der Umformungsbereich in einer parallel zu einer Längsachse des Grundkörpers verlaufenden Richtung eine Länge umfasst, welche mindestens ungefähr 10 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 20 %, einer Länge des Abstandsbereichs des Grundkörpers beträgt.
  • Vorzugsweise umfasst der Umformungsbereich in einer parallel zu einer Längsachse des Grundkörpers verlaufenden Richtung eine Länge, welche höchstens ungefähr 60 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 50 %, einer Länge des Abstandsbereichs des Grundkörpers beträgt.
  • Vorzugsweise kann durch eine derartige Länge des Umformungsbereichs beim axialen Komprimieren des Funktionselements ein Hinterschneidungsabschnitt hergestellt werden, welcher quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längsachse des Funktionselements eine ausreichende Breite aufweist, so dass insbesondere ein Herausziehen des Funktionselements aus der Öffnung in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil verhindert werden kann.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Verstärkungsfasern der Faseranordnung des faserverstärkten Kunststoffbauteils beim Schaffen der Öffnung mittels eines Verdrängungsabschnitts verdrängt werden, welcher das Verdrängungselement umfasst und sich ausgehend von dem Verdrängungselement quer zu einer Bewegungsrichtung des Dornelements erweitert.
  • Das Verdrängungselement bildet insbesondere ein freies Ende des Verdrängungsabschnitts.
  • Der Verdrängungsabschnitt ist insbesondere im Wesentlichen konisch ausgebildet.
  • Günstig kann es sein, wenn der Verdrängungsabschnitt im Wesentlichen kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  • Der Verdrängungsabschnitt ist beispielsweise ein gleichseitiger Kegel oder ein Konus.
  • Ein Öffnungswinkel eines kegelförmigen Verdrängungsabschnitts liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 15° bis ungefähr 40°. Beispielsweise beträgt ein Öffnungswinkel des kegelförmigen Verdrängungsabschnitts ungefähr 25°.
  • Günstig kann es sein, wenn der Verdrängungsabschnitt im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Verdrängungsabschnitt an dem Dornelement oder an dem Funktionselement angeordnet ist.
  • Insbesondere umfasst entweder das Dornelement oder das Funktionselement den Verdrängungsabschnitt.
  • Günstig kann es sein, wenn der Verdrängungsabschnitt am Verdrängungselement einen Radius im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis 2 mm, beispielsweise im Bereich von 0,25 mm bis 0,5 mm, aufweist.
  • Vorzugsweise kann mit einem besonders kleinen Radius des Verdrängungsabschnitts am Verdrängungselement erreicht werden, dass Verstärkungsfasern der Faseranordnung des faserverstärkten Kunststoffbauteils möglichst effektiv verdrängt werden können.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn der Verdrängungsabschnitt am Verdrängungselement einen vergleichsweise großen Radius aufweist, so dass ein Verschleiß des Verdrängungsabschnitts am Verdrängungselement reduziert werden kann.
  • Vorzugsweise kann durch Anordnen des Verdrängungsabschnitts an dem Funktionselement ein Verschleiß des Dornelements verringert werden, so dass der Verdrängungsabschnitt am Verdrängungselement einen besonders kleinen Radius aufweisen kann.
  • Günstig kann es dabei sein, wenn der Verdrängungsabschnitt des Funktionselements vor dem axialen Komprimieren des Grundkörpers des Funktionselements einstückig mit dem Grundkörper des Funktionselements ausgebildet ist.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass ein an dem Funktionselement angeordneter Verdrängungsabschnitt abtrennbar ist.
  • Insbesondere umfasst das Funktionselement eine Materialschwächung, mittels welcher der Verdrängungsabschnitt nach dem Schaffen der Öffnung und/oder nach dem Einbringen des Funktionselements in die Öffnung und/oder beim Komprimieren des Funktionselements von dem Grundkörper des Funktionselements abtrennbar ist.
  • Vorzugsweise wird der an dem Funktionselement angeordnete Verdrängungsabschnitt von dem Grundkörper des Funktionselements durch Abscheren des Verdrängungsabschnitts zwischen dem Dornelement und einer Werkzeughälfte, insbesondere einer Trennkante einer Werkzeughälfte, abgetrennt.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass Verstärkungsfasern der Faseranordnung des faserverstärkten Kunststoffbauteils beim Schaffen der Öffnung durch das Dornelement und/oder durch das Funktionselement, insbesondere durch den Grundkörper des Funktionselements, verdrängt werden.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass ein maximaler Durchmesser des Grundkörpers des Funktionselements im Umformungsbereich größer ist als ein maximaler Durchmesser des Verdrängungsabschnitts.
  • Vorzugsweise werden Verstärkungsfasern der Faseranordnung des faserverstärkten Kunststoffbauteils auch durch den Umformungsbereich des Grundkörpers des Funktionselements verdrängt.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Dornelement während dem axialen Komprimieren des Grundkörpers des Funktionselements in einer Aufnahmeöffnung des Grundkörpers des Funktionselements angeordnet ist.
  • Vorzugsweise stützt sich der Grundkörper des Funktionselements beim axialen Komprimieren desselben in einer radial inneren Richtung an dem Dornelement ab.
  • Ein quer, vorzugsweise senkrecht, zu einer Längsachse des Dornelements durch das Dornelement genommener Querschnitt des Dornelements entspricht vorzugsweise zumindest näherungsweise einem quer, vorzugsweise senkrecht, zu einer Längsachse des Grundkörpers durch diesen genommenen Querschnitt einer Aufnahmeöffnung des Grundkörpers, in welcher das Dornelement aufnehmbar ist.
  • Insbesondere wird das Dornelement erst nach dem axialen Komprimieren des Grundkörpers des Funktionselements aus der Aufnahmeöffnung des Funktionselements entfernt.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass das Dornelement durch Auseinanderbewegen zweier Werkzeughälften aus der Aufnahmeöffnung entfernt wird, insbesondere durch Wegbewegen einer ersten Werkzeughälfte von einer zweiten Werkzeughälfte.
  • Günstig kann es sein, wenn das Dornelement beim axialen Komprimieren des Grundkörpers des Funktionselements zumindest teilweise in einer Ausnehmung einer zweiten Werkzeughälfte aufgenommen wird.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Funktionselement in demselben Prozessschritt in die Öffnung eingebracht und mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil kraft- und/oder formschlüssig verbunden wird, in welchem die Öffnung in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil geschaffen wird.
  • Das Verfahren ist vorzugsweise ein einstufiges Verfahren, insbesondere ein Einschrittverfahren.
  • Insbesondere wird das Funktionselement in demselben Prozessschritt in die Öffnung eingebracht und mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil kraft- und/oder formschlüssig verbunden.
  • Vorzugsweise wird eine Bewegungsrichtung des Dornelements relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil beim Schaffen der Öffnung und beim kraft- und/oder formschlüssigen Verbinden des Funktionselements mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil nicht geändert.
  • Günstig kann es sein, wenn das faserverstärkte Kunststoffbauteil und/oder das Funktionselement in ein Formgebungswerkzeug, insbesondere zwischen zwei Werkzeughälften des Formgebungswerkzeugs, eingebracht werden, wobei die Öffnung in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil durch Zusammenfahren der zwei Werkzeughälften des Formgebungswerkzeugs in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil geschaffen wird, wobei das Funktionselement durch Zusammenfahren der zwei Werkzeughälften des Formgebungswerkzeugs in die Öffnung eingebracht wird und wobei das Funktionselement durch Zusammenfahren der zwei Werkzeughälften des Formgebungswerkzeugs kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil verbunden wird.
  • Günstig kann es sein, wenn mehrere Funktionselemente gleichzeitig kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil verbunden werden.
  • Insbesondere ist es dabei denkbar, dass mittels mehrerer Verdrängungsabschnitte gleichzeitig mehrere Öffnungen in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil geschaffen werden.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil vor dem Schaffen der Öffnung erwärmt wird.
  • Vorzugsweise wird das faserverstärkte Kunststoffbauteil vor dem Schaffen der Öffnung über die Schmelztemperatur des Matrixmaterials des faserverstärkten Kunststoffbauteils erwärmt.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil vor dem Einbringen desselben in ein Formgebungswerkzeug erwärmt wird.
  • Alternativ oder ergänzend zu dem Erwärmen des faserverstärkten Kunststoffbauteils kann vorgesehen sein, dass das Dornelement vor dem Schaffen der Öffnung und/oder beim Schaffen der Öffnung erwärmt wird.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Dornelement verwendet wird, welches härter ist als der Grundkörper des Funktionselements und/oder dass der Grundkörper des Funktionselements zwischen zwei Werkzeughälften komprimiert wird, welche härter sind als der Grundkörper des Funktionselements.
  • Das Dornelement ist insbesondere aus einem Material gebildet, welches härter ist als ein Grundmaterial des Grundkörpers des Funktionselements.
  • Günstig kann es sein, wenn die zwei Werkzeughälften ein Material umfassen oder aus diesem gebildet sind, welches härter ist als ein Grundmaterial des Grundkörpers des Funktionselements.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils bereitzustellen, mittels welchem ein faserverstärktes Kunststoffbauteil besonders einfach, kostengünstig und zuverlässig funktionalisierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Funktionselement eignet sich insbesondere zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils.
  • Das erfindungsgemäße Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils umfasst vorzugsweise Folgendes:
    • einen Grundkörper, welcher einen Kragenabschnitt, einen Abstandsbereich und
    • einen Umformungsbereich umfasst,
    • wobei der Kragenabschnitt und der Umformungsbereich an einander abgewandten Endbereichen des Abstandsbereichs angeordnet sind,
    • wobei der Grundkörper im Umformungsbereich eine Umformungsfläche umfasst, welche schräg zu einer Längsachse des Grundkörpers angeordnet ist, und wobei der Grundkörper ferner eine Aufnahmeöffnung umfasst, welche koaxial zu einer Längsachse des Grundkörpers angeordnet ist.
  • Günstig kann es sein, wenn ein Dornelement in der Aufnahmeöffnung des Grundkörpers aufnehmbar ist.
  • Der Kragenabschnitt ragt vorzugsweise quer, insbesondere zumindest näherungsweise senkrecht, von dem Grundkörper weg, insbesondere nach radial außen.
  • Günstig kann es sein, wenn die Aufnahmeöffnung entlang der Längsachse des Grundkörpers verläuft.
  • Die Aufnahmeöffnung ist insbesondere eine Durchtrittsöffnung.
  • Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Aufnahmeöffnung nur eine einseitig offene Öffnung ist.
  • Günstig kann es sein, wenn das Funktionselement im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist.
  • Das Funktionselement umfasst vorzugsweise ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Wandungselement.
  • Das Funktionselement weist vorzugsweise eine Wandstärke im Bereich von ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 5 mm, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,75 mm bis ungefähr 1,5 mm, auf.
  • Die Umformungsfläche ist vorzugsweise ringförmig geschlossen.
  • Mittels der Umformungsfläche ist vorzugsweise eine Umformung des Grundkörpers im Umformungsbereich unterstützbar.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn mittels der Umformungsfläche Verstärkungsfasern einer Faseranordnung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils beim Schaffen einer Öffnung in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil verdrängt werden können.
  • Vorzugsweise ist die Umformungsfläche an einem freien Ende des Grundkörpers angeordnet.
  • Günstig kann es sein, wenn die Umformungsfläche in einem durch eine Längsachse des Grundkörpers genommenen Querschnitt konvex gewölbt ist.
  • Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Umformungsfläche durch eine Fase und/oder einen kegelstumpfförmigen Bereich gebildet wird.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Umformungsfläche schräg zu einer Längsachse des Grundkörpers des Funktionselements angeordnet ist, beispielsweise in einem Winkel im Bereich von ungefähr 30° bis ungefähr 60°, vorzugsweise in einem Winkel von ungefähr 45°.
  • Wenn das Funktionselement den Verdrängungsabschnitt umfasst, kann vorgesehen sein, dass der Verdrängungsabschnitt am Umformungsbereich mit dem Grundkörper des Funktionselements verbunden ist.
  • Günstig kann es sein, wenn der Kragenabschnitt, der Abstandsbereich und der Umformungsbereich in einer axialen Richtung hintereinander angeordnet sind.
  • Mittels des Kragenabschnitts ist der Grundkörper des Funktionselements vorzugsweise an eine Oberfläche eines faserverstärkten Kunststoffbauteils anlegbar, beispielsweise an eine Oberseite eines faserverstärkten Kunststoffbauteils.
  • Der Abstandsbereich des Grundkörpers ist zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils insbesondere in einer Öffnung in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil anordenbar.
  • Der Abstandsbereich und/oder der Umformungsbereich sind vorzugsweise in eine Öffnung in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil einführbar und/oder durch die Öffnung hindurchführbar.
  • Günstig kann es sein, wenn die Aufnahmeöffnung im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse des Grundkörpers des Funktionselements ausgebildet ist.
  • Das Funktionselement ist insbesondere ein Hülsenelement.
  • Das Funktionselement bildet insbesondere ein Lasteinleitungselement, mittels welchem eine Last in ein faserverstärktes Kunststoffbauteil einleitbar ist.
  • In die Aufnahmeöffnung ist beispielsweise ein Innengewinde eingebracht oder einbringbar.
  • Die Aufnahmeöffnung umfasst insbesondere ein Innengewinde.
  • Vorzugsweise ist mittels eines in die Aufnahmeöffnung eingebrachten Innengewindes ein Schraubelement mit dem Funktionselement verschraubbar.
  • Der Grundkörper des Funktionselements ist beispielsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse desselben ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist der Grundkörper des Funktionselements zumindest im Umformungsbereich rotationssymmetrisch ausgebildet.
  • Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper des Funktionselements zumindest bereichsweise nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper des Funktionselements ein Grundmaterial umfasst oder aus diesem gebildet ist.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass das Grundmaterial des Grundkörpers ein metallisches Material ist.
  • Das metallische Material ist beispielsweise Aluminium, Stahl oder Kupfer.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass das metallische Material des Grundkörpers ein unlegierter Baustahl ist, insbesondere S235JR.
  • Alternativ dazu ist es denkbar, dass das Grundmaterial des Grundkörpers ein faserverstärktes Kunststoffmaterial ist.
  • Bei einer Ausgestaltung des Funktionselements ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Funktionselements einen oder mehrere Verdrehsicherungsabschnitte umfasst, mittels welcher das Funktionselement in einer Umfangsrichtung relativ zu einem faserverstärkten Kunststoffbauteil festlegbar ist.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass das Funktionselement eine Gewindebuchse bildet. Vorzugsweise kann durch Bereitstellen eines oder mehrerer Verdrehsicherungsabschnitte eine Einleitung eines Drehmoments in ein faserverstärktes Kunststoffbauteil ermöglicht werden, welches mit dem Funktionselement kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist.
  • Der Grundkörper umfasst im Abstandsbereich vorzugsweise eine zylindrische radial äußere Umfangsfläche, beispielsweise eine kreiszylindrische radial äußere Umfangsfläche.
  • Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper im Abstandsbereich einen unrunden und/oder einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, wobei der Abstandsbereich den Verdrehsicherungsabschnitt umfasst oder bildet.
  • Unter einem Querschnitt des Grundkörpers wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere ein quer, vorzugsweise senkrecht, zu einer Längsachse des Grundkörpers des Funktionselements genommener Querschnitt verstanden.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper im Abstandsbereich einen polygonalen, beispielsweise rechteckigen, Querschnitt umfasst.
  • Ein Verdrehsicherungsabschnitt umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Verdrehsicherungselemente. Verdrehsicherungselemente ragen vorzugsweise quer zur Längsachse von dem Grundkörper weg, insbesondere in dem Abstandsbereich des Grundkörpers.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass der Grundkörper mehrere als Rippenelemente ausgebildete Verdrehsicherungselemente umfasst, welche insbesondere an einer Umfangsfläche des Abstandsbereichs angeordnet sind.
  • Günstig kann es sein, wenn die Rippenelemente parallel zu einer Längsachse des Grundkörpers verlaufen.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn an dem Kragenabschnitt des Grundkörpers ein oder mehrere Verdrehsicherungsabschnitte angeordnet sind. An dem Kragenabschnitt des Grundkörpers angeordnete Verdrehsicherungsabschnitte umfassen vorzugsweise jeweils ein oder mehrere Verdrehsicherungselemente, welche beispielsweise als von dem Kragenabschnitt in einer axialen Richtung weg ragende Vorsprünge ausgebildet sind.
  • Verdrehsicherungselemente von an dem Kragenabschnitt angeordneten Verdrehsicherungsabschnitten können sich durch axiales Komprimieren des Grundkörpers in einem faserverstärkten Kunststoffmaterial vorzugsweise verkrallen.
  • Bei einer Ausgestaltung des Funktionselements ist vorgesehen, dass die Aufnahmeöffnung des Grundkörpers Folgendes umfasst:
    • eine konische radial innere Umfangsfläche und/oder eine radial innere Umfangsfläche, welche eine oder mehrere Vertiefungen und/oder einen oder
    • mehrere Vorsprünge umfasst.
  • Vorzugsweise begrenzen jeweils zwei Vertiefungen einen Vorsprung.
  • Günstig kann es sein, wenn die Vertiefungen und/oder die Vorsprünge ringförmig geschlossen ausgebildet sind.
  • Die Vorsprünge bilden in Richtung einer Längsachse des Funktionselements insbesondere Führungsabschnitte, mittels welcher ein Dornelement in der Aufnahmeöffnung des Grundkörpers führbar ist.
  • Die eine oder die mehreren Vertiefungen sind beispielsweise Ringnuten, insbesondere mit rechteckigem Querschnitt.
  • Ein Öffnungswinkel der radial inneren Umfangsfläche liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 2° bis ungefähr 6°. Insbesondere ist es denkbar, dass ein Öffnungswinkel der radial inneren Umfangsfläche ungefähr 4° beträgt.
  • Bei einer Ausgestaltung des Funktionselements ist vorgesehen, dass das Funktionselement einen Verdrängungsabschnitt umfasst, welcher im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist und einstückig mit dem Grundkörper verbunden ist.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass der Verdrängungsabschnitt von dem Grundkörper des Funktionselements abtrennbar ist.
  • Günstig kann es sein, wenn das Funktionselement eine Materialschwächung umfasst, mittels welcher der Verdrängungsabschnitt nach dem Herstellen der Öffnung und/oder nach dem Einbringen des Funktionselements in die Öffnung und/oder beim Komprimieren des Grundkörpers von dem Grundkörper des Funktionselements abtrennbar ist.
  • Der Verdrängungsabschnitt des Funktionselements umfasst vorzugsweise ein kegelförmiges Wandungselement.
  • Günstig kann es sein, wenn ein Dornelement, beispielsweise ein kegelstumpfförmiger Endbereich des Dornelements, zumindest teilweise in dem Verdrängungsabschnitt, insbesondere innerhalb des kegelförmigen Wandungselements des Verdrängungsabschnitts, aufnehmbar ist.
  • Bei einer Ausgestaltung des Funktionselements ist vorgesehen, dass das Funktionselement durch Trennen und/oder plastisches Verformen aus einem Blechmaterial hergestellt ist.
  • Günstig kann es insbesondere sein, wenn das Funktionselement durch Tiefziehen hergestellt ist.
  • Vorzugsweise ist das Funktionselement ein Tiefziehbauteil.
  • Das Grundmaterial des Grundkörpers des Funktionselements ist insbesondere ein tiefziehfähiges Material.
  • Das erfindungsgemäße Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
  • Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Bauteilverbund, welcher ein faserverstärktes Kunststoffbauteil und ein oder mehrere erfindungsgemäße Funktionselemente zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils umfasst, wobei das eine oder die mehreren Funktionselemente kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil verbunden sind.
  • Vorzugsweise sind mittels des einen oder der mehreren Funktionselemente andere Bauteile leicht an das faserverstärkte Kunststoffbauteil anbindbar.
  • Günstig kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Funktionselemente jeweils in Öffnungen in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil eingebracht sind.
  • Verstärkungsfasern einer Faseranordnung des faserverstärkten Kunststoffbauteils sind in einem Randbereich der Öffnungen vorzugsweise verdrängt.
  • Vorzugsweise ist eine Faserdichte der Verstärkungsfasern in einem die Öffnungen umgebenden Randbereich durch Verdrängen der Verstärkungsfasern erhöht.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn das faserverstärkte Kunststoffbauteil zwischen einem Kragenabschnitt des Grundkörpers des einen oder der mehreren Funktionselemente und einem Hinterschneidungsabschnitt eingeklemmt ist, welcher durch plastisches Verformen und/oder Verpressen des einen oder der mehreren Funktionselemente gebildet ist.
  • Der Kragenabschnitt, der Abstandsbereich und/oder der Hinterschneidungsabschnitt liegen vorzugsweise zumindest näherungsweise vollständig an dem faserverstärkten Kunststoffbauteil an.
  • Insbesondere liegen der Kragenabschnitt und der Hinterschneidungsabschnitt an einer Ober- und/oder an einer Unterseite des faserverstärkten Kunststoffbauteils an.
  • Vorzugsweise liegt der Abstandsbereich ferner an der Öffnung in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil an.
  • Günstig kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Funktionselemente jeweils Anbindungselemente zur Anbindung eines oder mehrerer mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil zu verbindender Bauteile an das faserverstärkte Kunststoffbauteil bilden.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil weist in einer Dickenrichtung desselben vorzugsweise eine Materialstärke von mindestens ungefähr 1 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 2 mm, beispielsweise von mindestens ungefähr 4 mm, auf.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil weist in einer Dickenrichtung vorzugsweise eine Materialstärke von höchstens ungefähr 20 mm, vorzugsweise von höchstens ungefähr 10 mm, beispielsweise von höchstens ungefähr 6 mm, auf.
  • Der erfindungsgemäße Bauteilverbund weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und/oder dem erfindungsgemäßen Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
  • Ferner weisen das erfindungsgemäße Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und/oder das erfindungsgemäße Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauteilverbund beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils bereitzustellen, mittels welcher ein faserverstärktes Kunststoffbauteil besonders einfach, kostengünstig und zuverlässig funktionalisierbar, insbesondere mit einem Funktionselement verbindbar, ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils ausgebildet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils umfasst vorzugsweise Folgendes:
    • eine erste Werkzeughälfte und eine zweite Werkzeughälfte, welche relativ zu einander bewegbar sind;
    • ein Dornelement, welches gemeinsam mit der ersten Werkzeughälfte relativ zu der zweiten Werkzeughälfte bewegbar ist,
    • wobei die zweite Werkzeughälfte eine Ausnehmung, beispielsweise eine Öffnung, umfasst, in welcher das Dornelement aufnehmbar ist.
  • Die erste und die zweite Werkzeughälfte sind vorzugsweise Werkzeughälften eines Formgebungswerkzeugs.
  • Die erste Werkzeughälfte ist vorzugsweise ein Stempelelement oder wird durch dieses gebildet.
  • Die zweite Werkzeughälfte ist vorzugsweise ein Matrizenelement oder wird durch dieses gebildet.
  • Die erste Werkzeughälfte und die zweite Werkzeughälfte sind vorzugsweise mittels eines Antriebs relativ zu einander bewegbar. Insbesondere sind die erste Werkzeughälfte und die zweite Werkzeughälfte mittels des Antriebs schließbar und/oder zusammenfahrbar.
  • Günstig kann es sein, wenn durch Schließen oder Zusammenfahren der ersten und der zweiten Werkzeughälfte ein Grundkörper eines Funktionselements axial komprimierbar ist.
  • Das Dornelement ist in einer geschlossenen Stellung der ersten und der zweiten Werkzeughälfte vorzugsweise in der Ausnehmung aufnehmbar, insbesondere vollständig.
  • Vorzugsweise ist durch Schließen oder Zusammenfahren der ersten und der zweiten Werkzeughälfte ferner ein faserverstärktes Kunststoffbauteil umformbar, insbesondere durch formanpassendes Anlegen des faserverstärkten Kunststoffbauteils an eine Werkzeugwandung der ersten und der zweiten Werkzeughälfte.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner eine Handhabungsvorrichtung, beispielsweise eine Greifvorrichtung, mittels welcher ein oder mehrere Funktionselemente in die Vorrichtung einbringbar sind, beispielsweise zwischen zwei Werkzeughälften eines Formgebungswerkzeugs.
  • Insbesondere sind mittels der Handhabungsvorrichtung ein oder mehrere Funktionselemente an jeweils einem Dornelement temporär festlegbar, insbesondere auf dem Dornelement platzierbar.
  • Günstig kann es sein, wenn das Dornelement relativ zu der ersten Werkzeughälfte festgelegt oder festlegbar ist.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass das Dornelement wahlweise relativ zu der ersten Werkzeughälfte bewegbar oder relativ zu dieser festlegbar ist.
  • Vorzugsweise ist das Dornelement zumindest abschnittsweise zylindrisch, beispielsweise kreiszylindrisch, ausgebildet.
  • Günstig kann es sein, wenn das Dornelement rotationssymmetrisch zu einer Längsachse desselben ausgebildet ist.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn das Dornelement zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
  • Vorzugsweise umfasst das Dornelement einen Aufnahmebereich, in welchem ein Funktionselement aufnehmbar ist. Insbesondere ist ein Funktionselement auf den Aufnahmebereich des Dornelements aufsteckbar.
  • Günstig kann es sein, wenn das Dornelement im Aufnahmebereich zylindrisch oder konisch ausgebildet ist.
  • Das Dornelement weist im Aufnahmebereich vorzugsweise einen Außendurchmesser von mindestens ungefähr 2 mm und/oder von höchstens ungefähr 20 mm, auf. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Dornelement im Aufnahmebereich einen Außendurchmesser von ungefähr 10 mm aufweist. Unter einem Außendurchmesser des Dornelements wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere ein quer, vorzugsweise senkrecht, zu der Längsachse des Dornelements genommener Querschnitt verstanden.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn eine Mantelfläche des Dornelements im Aufnahmebereich relativ zu einer Längsachse des Dornelements in einem Winkel im Bereich von ungefähr 0° bis ungefähr 10°, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,5° bis ungefähr 4°, beispielsweise in einem Winkel von ungefähr 2°, geneigt ist, insbesondere hin zu einem freien Ende des Dornelements.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass das Dornelement einen Endbereich umfasst, welcher kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass ein kegelförmiger Endbereich des Dornelements einen Verdrängungsabschnitt umfasst oder bildet.
  • Alternativ dazu ist es denkbar, dass ein kegelstumpfförmiger Endbereich des Dornelements einen Abstützabschnitt umfasst oder bildet, an welchem ein Verdrängungsabschnitt eines Funktionselements abstützbar ist.
  • Günstig kann es sein, wenn die Ausnehmung im Wesentlichen senkrecht, zu einer die Ausnehmung umgebenden Werkzeugwandung der zweiten Werkzeughälfte verläuft.
  • Günstig kann es sein, wenn ein Durchmesser der Ausnehmung in der zweiten Werkzeughälfte änderbar ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Formgebungswerkzeug eine einstellbare Blende umfasst, mittels welcher ein Durchmesser der Ausnehmung der zweiten Werkzeughälfte änderbar ist.
  • Vorzugsweise ist die Vorrichtung durch Änderung des Durchmessers der Ausnehmung in der zweiten Werkzeughälfte an verschiedene Durchmesser des Dornelements und/oder des Funktionselements anpassbar.
  • Vorzugsweise ist das Dornelement erhitzbar ausgebildet. Insbesondere umfasst die Vorrichtung eine Heizeinrichtung, mittels welcher das Dornelement erhitzbar ist.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn die Vorrichtung eine Heizeinrichtung umfasst, mittels welcher ein faserverstärktes Kunststoffbauteil erhitzbar ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Heizeinrichtung eine Infrarotheizeinrichtung ist, mittels welcher ein faserverstärktes Kunststoffbauteil erhitzbar ist, insbesondere bevor es zwischen die erste und die zweite Werkzeughälfte eingebracht wird.
  • Die erste und die zweite Werkzeughälfte sind vorzugsweise aus einem Material hergestellt, welches härter ist als ein Grundmaterial des Grundkörpers des Funktionselements.
  • Günstig kann es sein, wenn die erste und/oder die zweite Werkzeughälfte ein Material umfassen oder aus diesem gebildet sind, welches härter ist als 1.2343 48+2 HRC.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und/oder dem erfindungsgemäßen Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und/oder dem erfindungsgemäßen Bauteilverbund beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
  • Ferner weisen das erfindungsgemäße Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und/oder das erfindungsgemäße Funktionselement zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und/oder der erfindungsgemäße Bauteilverbund vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
  • Weitere Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Bauteilverbunds, welcher ein faserverstärktes Kunststoffbauteil und ein mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil kraft- und/oder formschlüssig verbundenes Funktionselement umfasst;
    • 2 eine schematische perspektivische Darstellung des Bauteilverbunds aus 1;
    • 3 eine schematische Seitenansicht eines Funktionselements, welches zur Herstellung des Bauteilverbunds aus 1 verwendbar ist;
    • 4 eine schematische Längsschnittdarstellung des Funktionselements aus 3;
    • 5 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Verfahrensschritts zur Herstellung des Bauteilverbunds aus 1;
    • 6 eine schematische Schnittdarstellung eines an den Verfahrensschritt aus 5 anschließenden Verfahrensschritts;
    • 7 eine schematische Schnittdarstellung eines an den Verfahrensschritt aus 6 anschließenden Verfahrensschritts;
    • 8 eine schematische Schnittdarstellung eines an den Verfahrensschritt aus 7 anschließenden Verfahrensschritts;
    • 9 eine schematische Schnittdarstellung eines an den Verfahrensschritt aus 8 anschließenden Verfahrensschritts;
    • 10 eine schematische Draufsicht auf eine Faseranordnung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils;
    • 11 eine schematische Draufsicht auf die Faseranordnung aus 10 in dem Verfahrensschritt aus 7;
    • 12 eine schematische Draufsicht auf die Faseranordnung aus 10 in dem Verfahrensschritt aus 9;
    • 13 eine der 6 entsprechende schematische Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Funktionselements und einer alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils;
    • 14 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XIV in 13;
    • 15 eine der 6 entsprechende schematische Schnittdarstellung eines Funktionselements und einer alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Ku nststoffba utei ls;
    • 16 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XVI in 15;
    • 17 eine der 6 entsprechende schematische Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Funktionselements und einer Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils;
    • 18 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XVIII in 17;
    • 19 eine der 8 entsprechende schematische Schnittdarstellung des Verfahrensschritts aus 8 unter Verwendung einer alternativen Ausführungsform eines Funktionselements und einer alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils; und
    • 20 eine der 9 entsprechende Schnittdarstellung des Verfahrensschritts aus 9 unter Verwendung der alternativen Ausführungsformen des Funktionselements und der alternativen Ausführungsform der Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils aus 19.
  • Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt einen als Ganzes mit 100 bezeichneten Bauteilverbund.
  • Der Bauteilverbund 100 umfasst vorzugsweise ein faserverstärktes Kunststoffbauteil 102 und ein oder mehrere Funktionselemente 104.
  • Die Funktionselemente 104 sind vorzugsweise jeweils kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 verbunden.
  • Mittels der Funktionselemente 104 sind vorzugsweise weitere in den Figuren nicht zeichnerisch dargestellte Bauteile an das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 anbindbar.
  • Die Funktionselemente 104 bilden dabei vorzugsweise jeweils Anbindungselemente 106 zur Anbindung eines oder mehrerer mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 zu verbindender Bauteile an das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102.
  • Das in 1 dargestellte Funktionselement 104 ist insbesondere ein Hülsenelement 108.
  • Günstig kann es sein, wenn das Funktionselement 104 ein Lasteinleitungselement 110 bildet, mittels welchem eine Last in das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 einleitbar ist.
  • Mittels des Funktionselements 104 sind vorzugsweise Kräfte und/oder Drehmomente in das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 einleitbar. Kräfte sind mittels des Funktionselements 104, insbesondere flächig in das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 einleitbar.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 umfasst vorzugsweise eine Faseranordnung 112, welche lediglich in den 10 bis 12 schematisch dargestellt ist.
  • Die Faseranordnung 112 umfasst Verstärkungsfasern 114.
  • Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in den 10 bis 12 vorzugsweise nur einzelne der Verstärkungsfasern 114 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Die Faseranordnung 112 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 bildet vorzugsweise eine Verstärkungslage 116 in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102.
  • Günstig kann es sein, wenn die Faseranordnung 112, ein Fasergewebe 118, ein Fasergelege 120 und/oder ein Fasergewirke 122 umfasst oder durch dieses gebildet ist.
  • Die Verstärkungsfasern 114 der Faseranordnung 112 sind beispielsweise Glasfasern 124, Kohlenstofffasern 126 und/oder Aramidfasern 128.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 ist somit vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Kunststoffbauteil, ein kohlenstofffaserverstärktes Kunststoffbauteil und/oder ein aramidfaserverstärktes Kunststoffbauteil.
  • Die Verstärkungsfasern 114 der Faseranordnung 112 sind vorzugsweise Endlosfasern 130, so dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 insbesondere ein endlosfaserverstärktes Kunststoffbauteil ist.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 umfasst vorzugsweise ferner ein Matrixmaterial 132, in welches die Faseranordnung 112 eingebettet ist.
  • Günstig kann es sein, wenn das Matrixmaterial 132 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 ein thermoplastisches Kunststoffmaterial 134 ist, so dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 vorzugsweise warmumformbar ist.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass das Matrixmaterial 132 Polyamid umfasst oder durch dieses gebildet wird.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn das Matrixmaterial ein duroplastisches Kunststoffmaterial 136 ist.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 ist vorzugsweise ein Organoblech 138.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 weist in einer Dickenrichtung vorzugsweise eine Materialstärke 140 von mindestens ungefähr 1 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 2 mm, beispielsweise von mindestens ungefähr 4 mm, auf.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 weist in der Dickenrichtung vorzugsweise eine Materialstärke 140 von höchstens ungefähr 20 mm, vorzugsweise von höchstens ungefähr 10 mm, beispielsweise von höchstens ungefähr 6 mm, auf.
  • Zur Herstellung des in den 1 und 2 dargestellten Bauteilverbunds 100 wird vorzugsweise ein in den 3 und 4 dargestelltes Funktionselement 104 verwendet.
  • Das Funktionselement 104 ist vorzugsweise durch Trennen und/oder plastisches Verformen aus einem Blechmaterial 142 hergestellt.
  • Das Funktionselement 104 ist insbesondere durch Tiefziehen hergestellt und daher vorzugsweise ein Tiefziehbauteil 144.
  • Das in den 3 und 4 dargestellte Funktionselement 104 umfasst vorzugsweise einen Grundkörper 146, welcher einen Kragenabschnitt 148, einen Abstandsbereich 150 und einen Umformungsbereich 152 umfasst.
  • Der Kragenabschnitt 148 und der Umformungsbereich 152 sind vorzugsweise an einander abgewandten Endbereichen des Abstandsbereichs 150 angeordnet.
  • Der Grundkörper 146 das Funktionselement 104 umfasst im Umformungsbereich 152 vorzugsweise eine Umformungsfläche 154.
  • Die Umformungsfläche 154 ist vorzugsweise schräg zu einer Längsachse 156 des Grundkörpers 146 angeordnet.
  • Der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 umfasst vorzugsweise ferner eine Aufnahmeöffnung 158, welche insbesondere koaxial zu der Längsachse 156 des Grundkörpers 146 angeordnet ist.
  • Der Kragenabschnitt 148 ragt vorzugsweise quer, insbesondere zumindest näherungsweise senkrecht, von dem Grundkörper 146, insbesondere von dem Abstandsbereich 150, weg.
  • Vorzugsweise ragt der Kragenabschnitt 148 nach radial außen, d. h. quer, insbesondere senkrecht, zu der Längsachse 156 von dem Abstandsbereich 150 weg.
  • Die in 4 dargestellte Aufnahmeöffnung 158 ist vorzugsweise eine Durchtrittsöffnung und verläuft im Wesentlichen entlang der Längsachse 156 des Grundkörpers 146.
  • Das Funktionselement 104 ist somit vorzugsweise im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und umfasst insbesondere ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Wandungselement 160.
  • Das Funktionselement 104 weist vorzugsweise eine Wandstärke 162 im Bereich von ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 5 mm, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,75 mm bis ungefähr 1,5 mm, auf.
  • Die Umformungsfläche 154 ist vorzugsweise ringförmig geschlossen.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass die Umformungsfläche 154 in einem durch die Längsachse 156 des Grundkörpers 146 genommenen Querschnitt konvex gewölbt ist.
  • Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Umformungsfläche 154 durch eine Fase und/oder einen kegelstumpfförmigen Bereich gebildet wird.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Umformungsfläche 154 schräg zu der Längsachse 156 des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104 angeordnet ist, beispielsweise in einem Winkel 164 im Bereich von ungefähr 30° bis ungefähr 60°, vorzugsweise in einem Winkel 164 von ungefähr 45°.
  • Die Umformungsfläche 154 ist vorzugsweise an einem freien Ende 166 des Grundkörpers 146 angeordnet.
  • Der Kragenabschnitt 158, der Abstandsbereich 150 und der Umformungsbereich 152 sind in einer axialen Richtung, d. h. parallel zu der Längsachse 156 des Grundkörpers 146, vorzugsweise hintereinander angeordnet.
  • Mittels des Kragenabschnitts 148 ist der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 vorzugsweise an eine Oberfläche 168 des in den 1 und 2 dargestellten faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 anlegbar.
  • Insbesondere ist der Abstandsbereich 150 des Grundkörpers 146 zum Funktionalisieren des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 in eine Öffnung 170 in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 einführbar und/oder durch die Öffnung 170 hindurchführbar.
  • In der Aufnahmeöffnung 158 ist vorzugsweise ein Verbindungselement aufnehmbar.
  • Günstig kann es beispielsweise sein, wenn die Aufnahmeöffnung ein in den Figuren zeichnerisch nicht dargestelltes Innengewinde umfasst. Mittels eines in die Aufnahmeöffnung 158 eingebrachten Innengewindes ist vorzugsweise ein Schraubelement mit dem Funktionselement 104 verschraubbar.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass die Aufnahmeöffnung 158 im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der Längsachse 156 des Grundkörpers 146 ausgebildet ist.
  • Der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 umfasst vorzugsweise ein Grundmaterial 172 oder ist aus diesem gebildet.
  • Beispielsweise ist es dabei denkbar, dass das Grundmaterial 172 des Grundkörpers 146 ein metallisches Material ist.
  • Das metallische Material ist beispielsweise Aluminium, Stahl oder Kupfer. Insbesondere ist es denkbar, dass das metallische Material ein tiefziehfähiges Material ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass das metallische Material ein unlegierter Baustahl ist, insbesondere S235JR.
  • Alternativ dazu ist es denkbar, dass das Grundmaterial 172 des Grundkörpers 146 ein faserverstärktes Kunststoffmaterial ist.
  • Das in den 3 und 4 dargestellte Funktionselement 104 ist vorzugsweise mittels einer in den 5 bis 9 dargestellten Vorrichtung 174 zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils mit dem in den 1 und 2 dargestellten faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 verbindbar.
  • Die Vorrichtung 174 umfasst vorzugsweise eine erste Werkzeughälfte 176 und eine zweite Werkzeughälfte 178, wobei die erste Werkzeughälfte 176 und die zweite Werkzeughälfte 178 insbesondere relativ zu einander bewegbar sind.
  • Die Vorrichtung 174 umfasst vorzugsweise ferner ein Dornelement 180, welches insbesondere gemeinsam mit der ersten Werkzeughälfte 176 relativ zu der zweiten Werkzeughälfte 178 bewegbar ist.
  • Die zweite Werkzeughälfte 178 umfasst vorzugsweise eine Ausnehmung 182, beispielsweise eine Öffnung, in welcher das Dornelement 180 aufnehmbar ist.
  • Die erste Werkzeughälfte 176 und die zweite Werkzeughälfte 178 sind vorzugsweise Werkzeughälften eines Formgebungswerkzeugs 184.
  • Die erste Werkzeughälfte 176 ist vorzugsweise ein Stempelelement 186 oder wird durch dieses gebildet.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn die zweite Werkzeughälfte 178 ein Matrizenelement 188 ist oder durch dieses gebildet wird.
  • Günstig kann es sein, wenn die Vorrichtung 174 einen Antrieb 190 umfasst, mittels welcher die erste Werkzeughälfte 176 und die zweite Werkzeughälfte 178 relativ zu einander bewegbar sind.
  • Die erste Werkzeughälfte 176 in die zweite Werkzeughälfte 178 sind mittels des Antriebs 190 vorzugsweise schließbar und/oder zusammenfahrbar.
  • Die Vorrichtung 174 umfasst vorzugsweise eine Handhabungsvorrichtung 192, beispielsweise eine Greifvorrichtung 194, mittels welcher ein oder mehrere Funktionselemente 104 in die Vorrichtung 174 einbringbar sind, beispielsweise zwischen die erste Werkzeughälfte 176 und die zweite Werkzeughälfte 178 eines Formgebungswerkzeugs 184.
  • Ein Funktionselement 104 ist dabei mittels der Handhabungsvorrichtung 192 vorzugsweise an dem Dornelement 180 temporär festlegbar, beispielsweise auf diesem platzierbar.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Dornelement 180 relativ zu der ersten Werkzeughälfte 176 festgelegt oder festlegbar ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Dornelement 180 wahlweise relativ zu der ersten Werkzeughälfte 176 bewegbar oder relativ zu dieser festlegbar ist.
  • Das in den 5 bis 9 dargestellte Dornelement 180 ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise zylindrisch, beispielsweise kreiszylindrisch, ausgebildet.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass das Dornelement 180 rotationssymmetrisch zu einer Längsachse des Dornelements 180 ausgebildet ist, welche in den Figuren aus Übersichtlichkeitsgründen kein Bezugszeichen trägt.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn das Dornelement 180 zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
  • Das Dornelement 180 umfasst vorzugsweise einen Aufnahmebereich 196, in welchem ein Funktionselement 104 aufnehmbar ist. Ein Funktionselement 104 ist dabei vorzugsweise auf den Aufnahmebereich 196 des Dornelements 180 aufsteckbar.
  • Bei der in den 5 bis 9 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 174 ist das Dornelement 180 im Aufnahmebereich 196 vorzugsweise zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, ausgebildet.
  • Das Dornelement 180 weist im Aufnahmebereich 196 vorzugsweise einen Außendurchmesser von mindestens ungefähr 2 mm und/oder von höchstens ungefähr 20 mm, auf. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Dornelement 180 im Aufnahmebereich 196 einen Außendurchmesser von ungefähr 10 mm aufweist.
  • Das Dornelement 180 umfasst vorzugsweise ferner einen Endbereich 198, welcher bei der in den 5 bis 9 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 174 vorzugsweise im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist.
  • Bei der in den 5 bis 9 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 164 bildet der kegelförmiger Endbereich 198 des Dornelements 180 vorzugsweise einen Verdrängungsabschnitt 200. Die in den 5 bis 9 dargestellte Vorrichtung 174 kann vorzugsweise ferner eine einstellbare Blende 202 umfassen, welche aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich schematisch und nur in den 8 und 9 dargestellt ist.
  • Mittels der einstellbaren Blende 202 ist vorzugsweise ein Durchmesser der Ausnehmung 182 der zweiten Werkzeughälfte 178 änderbar.
  • Durch Änderung des Durchmessers der Ausnehmung 182 in der zweiten Werkzeughälfte 178 ist die Vorrichtung 174 vorzugsweise an verschiedene Durchmesser des Dornelements 180 und/oder eines Funktionselements 104 anpassbar.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn das Dornelement 180 erhitzbar ausgebildet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 174 eine Heizeinrichtung 204 umfasst, mittels welcher das Dornelement 180 erhitzbar ist und welche aus Übersichtlichkeitsgründen ebenfalls lediglich schematisch und nur in den 8 und 9 dargestellt ist.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn die Vorrichtung 174 eine Heizeinrichtung 206 umfasst, mittels welcher ein faserverstärktes Kunststoffbauteil 102 erhitzbar ist. Beispielsweise ist es dabei denkbar, dass die Heizeinrichtung 206 eine Infrarotheizeinrichtung 208 ist, mittels welcher ein faserverstärktes Kunststoffbauteil 102 erhitzbar ist, bevor es zwischen die erste Werkzeughälfte 176 und die zweite Werkzeughälfte 178 eingebracht wird.
  • Mittels der in den 5 bis 9 dargestellten Vorrichtung 174 ist vorzugsweise ein Verfahren zum Funktionalisieren eines in den 1 und 2 dargestellten faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 durchführbar.
  • Vorzugsweise wird in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 durch Bewegen des Dornelements 180 relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 eine Öffnung 170 geschaffen.
  • Dabei werden, vorzugsweise Verstärkungsfasern 114 der Faseranordnung 112 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 mittels eines Verdrängungselements 210 des Verdrängungsabschnitts 200 des Dornelements 180 verdrängt.
  • Bei der in den 5 bis 9 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 174 wird das Verdrängungselement 210, vorzugsweise durch eine Spitze des Dornelements 180 gebildet.
  • Der Verdrängungsabschnitt 200 erweitert sich vorzugsweise ausgehend von dem Verdrängungselement 210 und quer zur Bewegungsrichtung des Dornelements 180.
  • Das Verdrängungselement 210 bildet insbesondere ein freies Ende des Verdrängungsabschnitts 200.
  • Der Verdrängungsabschnitt 200 ist vorzugsweise im Wesentlichen konisch ausgebildet. Günstig kann es sein, wenn der Verdrängungsabschnitt 200 im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist.
  • Der Verdrängungsabschnitt 200 ist beispielsweise ein gleichseitiger Kegel oder ein Konus, insbesondere mit einem Öffnungswinkel 211 im Bereich von ungefähr 15° bis ungefähr 40°, beispielsweise im Bereich von ungefähr 25°.
  • Die mittels des Dornelements 180, insbesondere mittels des Verdrängungselements 210, verdrängten Verstärkungsfasern sind insbesondere in den 11 und 12 dargestellt.
  • Beim Schaffen der Öffnung 170 werden die Verstärkungsfasern 114 der Faseranordnung 112 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 vorzugsweise quer, insbesondere senkrecht, zu der axialen Richtung, d. h. insbesondere in einer radialen Richtung, verdrängt.
  • Durch Verdrängen der Verstärkungsfasern 114 wird vorzugsweise eine Faserdichte in einem die Öffnung 170 umgebenden Randbereich erhöht.
  • Das Funktionselement 104 wird vorzugsweise durch das Bewegen des Dornelements 180 relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 in die Öffnung 170 eingebracht.
  • Der Grundkörper 146 des in die Öffnung 170 eingebrachten Funktionselements 104 wird vorzugsweise komprimiert und das Funktionselement 104 durch Komprimieren des Grundkörpers 146 umgeformt und dabei kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 verbunden (vergl. 1).
  • Das Funktionselement 104 wird vorzugsweise beim Schaffen der Öffnung 170 und/oder unmittelbar nach dem Schaffen der Öffnung 170 in die Öffnung 170 in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 eingebracht (vergl. 7 bis 9).
  • Durch Verdrängen der Verstärkungsfasern kann beim Herstellen der Öffnung 170 vorzugsweise erreicht werden, dass ein Kraftfluss durch die Verstärkungsfasern 114 in der Faseranordnung 112 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 erhalten bleiben kann.
  • Beim Bewegen des Dornelements 180 relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 wird der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 vorzugsweise axial, d. h. in Richtung der Längsachse 156 des Grundkörpers 146 komprimiert und durch das axiale Komprimieren des Grundkörpers 146 umgeformt.
  • Das Funktionselement 104 wird insbesondere mittels des Dornelements 180 und/oder durch das Dornelement 180 in der Öffnung 170 platziert.
  • Durch Umformen des Funktionselements 104 wird dieses vorzugsweise in einer axialen Richtung und/oder in einer radialen Richtung kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 verbunden, was beispielsweise in 1 zu erkennen ist.
  • Der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 wird durch axiales Komprimieren des Grundkörpers 146 vorzugsweise plastisch verformt, insbesondere in dem Umformungsbereich 152 des Grundkörpers 146.
  • Durch plastisches Verformen und/oder Verpressen des Funktionselements 104 wird vorzugsweise ein Hinterschneidungsabschnitt 212 des Funktionselements 104 gebildet, welcher das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 hinterschneidet.
  • Der Hinterschneidungsabschnitt 212 hinterschneidet das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 insbesondere quer, vorzugsweise senkrecht, zu der Längsachse 156 des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104.
  • Günstig kann es sein, wenn der Hinterschneidungsabschnitt 212 des Funktionselements 104 durch plastisches Verformen des Umformungsbereichs 152 des Grundkörpers 146 gebildet wird.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 wird nach dem axialen Komprimieren des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104 vorzugsweise zwischen dem Kragenabschnitt 148 des Grundkörpers 146 und dem Hinterschneidungsabschnitt 212 eingeklemmt.
  • Der Kragenabschnitt 148 und der Hinterschneidungsabschnitt 212 bilden dabei vorzugsweise einen Klemmbereich 214, in welchem das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 eingeklemmt ist (vergl. beispielsweise 1).
  • Der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 wird vorzugsweise durch Zusammenfahren der ersten Werkzeughälfte 176 und der zweiten Werkzeughälfte 178 axial komprimiert.
  • Das Funktionselement 104 wird dabei insbesondere zwischen den zwei Werkzeughälften 176, 178 des Formgebungswerkzeugs 184 umgeformt, insbesondere zwischen dem Stempelelement 186 und dem Matrizenelement 188.
  • Dabei ist es denkbar, dass der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 mit einer Presskraft von mindestens ungefähr 25 kN und/oder von höchstens ungefähr 100 kN zwischen den zwei Werkzeughälften 176, 178 verpresst wird.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 mit einer Presskraft von ungefähr 60 kN zwischen den zwei Werkzeughälften 176, 178 verpresst wird.
  • Beim Komprimieren des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104 liegt dieser vorzugsweise jeweils an einander abgewandten Werkzeugwandungen 216 der zwei Werkzeughälften 176, 178 an.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 beim Schaffen der Öffnung 170 und/oder beim Einbringen des Funktionselements 104 in die Öffnung 170 und/oder beim axialen Komprimieren des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104 ebenfalls umgeformt wird.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 beim Komprimieren des Funktionselements 104 in dem Formgebungswerkzeug 184 umgeformt wird, insbesondere indem das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 formanpassend an die Werkzeugwandungen 216 der zwei Werkzeughälften 176, 178 angelegt wird.
  • Vorzugsweise wird das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 beim Schließen oder Zusammenfahren der zwei Werkzeughälften 176, 178 umgeformt.
  • Die Ausnehmung 182 verläuft vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu der die Ausnehmung 182 umgebenden Werkzeugwandung 216 der zweiten Werkzeughälfte 178.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 vor dem Schaffen der Öffnung 170 erwärmt wird, beispielsweise mittels der Heizeinrichtung 206.
  • Das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 wird dabei vorzugsweise über die Schmelztemperatur des Matrixmaterials 132 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 erwärmt, vorzugsweise vor dem Einbringen des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 in das Formgebungswerkzeug 184.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn das Dornelement 180 mittels der Heizeinrichtung 204 vor dem Schaffen der Öffnung 170 oder während dem Schaffen der Öffnung 170 erwärmt wird.
  • Der Abstandsbereich 150 des Funktionselements 104 weist vor dem Verbinden des Funktionselements 104 mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 in einer parallel zu der Längsachse 156 des Grundkörpers 146 verlaufenden Richtung vorzugsweise eine Länge 218 auf, welche an die Materialstärke 140 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 angepasst ist.
  • Die Länge 218 des Abstandsbereichs 150 ist vor dem Verbinden des Funktionselements 104 mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 höchstens ungefähr 5 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 10 %, größer als die Materialstärke 140 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn die Länge 218 des Abstandsbereichs 150 vor dem Verbinden des Funktionselements 104 mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 höchstens ungefähr 5 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 10 %, kleiner als die Materialstärke 140 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 ist.
  • Vorzugsweise kann dabei erreicht werden, dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 zuverlässig zwischen dem Kragenabschnitt 148 des Grundkörpers 146 und dem Hinterschneidungsabschnitt 212 eingeklemmt wird.
  • Das Funktionselement 104 wird beim axialen Komprimieren desselben vorzugsweise derart plastisch verformt, dass der Kragenabschnitt 148, der Abstandsbereich 150 und/oder der Hinterschneidungsabschnitt 212, zumindest näherungsweise vollständig an dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 anliegen.
  • Insbesondere liegen der Kragenabschnitt 148 und der Hinterschneidungsabschnitt 212, nach dem axialen Komprimieren des Funktionselements 104 an einer Oberseite 220 und/oder an einer Unterseite 222 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 an.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn der Abstandsbereich 150 an der Öffnung 170 in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 anliegt.
  • Vorzugsweise weist der Umformungsbereich 152 in einer parallel zu der Längsachse 156 des Grundkörpers 146 verlaufenden Richtung eine Länge 224 auf, welche mindestens ungefähr 10 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 20 %, der Länge 218 des Abstandsbereichs 150 beträgt.
  • Vorzugsweise beträgt die Länge 224 des Umformungsbereichs höchstens ungefähr 60 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 50 %, der Länge 218 des Abstandsbereichs 150 des Grundkörpers 146.
  • Vorzugsweise kann durch eine derartige Länge 224 des Umformungsbereichs 152 beim axialen Komprimieren des Funktionselements 104 ein Hinterschneidungsabschnitt 212 hergestellt werden, welcher quer, insbesondere senkrecht, zu der Längsachse 156 des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104 eine ausreichende Breite aufweist.
  • Um Verstärkungsfasern 114 der Faseranordnung 112 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 zuverlässig verdrängen zu können, kann vorgesehen sein, dass der Verdrängungsabschnitt 200 am Verdrängungselement 210 einen Radius im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis 2 mm, beispielsweise im Bereich von 0,25 mm bis 0,5 mm, aufweist.
  • Wenn der Verdrängungsabschnitt 200 am Verdrängungselement 212 einen vergleichsweise großen Radius aufweist, kann vorzugsweise ein Verschleiß des Verdrängungsabschnitts 200 am Verdrängungselement 212 reduziert werden.
  • Beim Schaffen der Öffnung 170 werden die Verstärkungsfasern 114 der Faseranordnung 112 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 bei der in den 5 bis 9 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 174 vorzugsweise durch das Dornelement 180 verdrängt.
  • Vorzugsweise werden die Verstärkungsfasern 114 der Faseranordnung 112 ferner mittels des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104 verdrängt.
  • Günstig kann es dabei sein, dass der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 im Umformungsbereich 152 einen maximalen Durchmesser 226 aufweist, welcher größer ist als ein maximaler Durchmesser 228 des Verdrängungsabschnitts 200 des Dornelements 180.
  • Vorzugsweise werden Verstärkungsfasern 114 der Faseranordnung 112 des faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 auch durch den Umformungsbereich 152 des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104 verdrängt.
  • Das Dornelement 180 der in den 5 bis 9 dargestellten Vorrichtung 174 ist vorzugsweise härter als der Grundkörper 146 des Funktionselements 104.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die zwei Werkzeughälften 176, 178 härter sind als der Grundkörper 146 des Funktionselements 104.
  • Dabei ist es denkbar, dass das Dornelement 180 aus einem Material gebildet ist, welches härter ist als das Grundmaterial 172 des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104.
  • Günstig kann es ferner sein, wenn die zwei Werkzeughälften 176, 178 ein Material umfassen oder aus diesem gebildet sind, welches härter ist als das Grundmaterial 172 des Grundkörpers 146.
  • Das Dornelement 180 ist vorzugsweise während dem axialen Komprimieren des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104 in der Aufnahmeöffnung 158 des Grundkörpers 146 angeordnet.
  • Günstig kann es dabei sein, wenn sich der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 beim axialen Komprimieren desselben in einer radial inneren Richtung an dem Dornelement 180 abstützt.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass ein quer, vorzugsweise senkrecht, zu einer Längsachse des Dornelements 180 durch das Dornelement 180 genommener Querschnitt des Dornelements 180 zumindest näherungsweise einem quer, vorzugsweise senkrecht, zu der Längsachse 156 des Grundkörpers 146 durch diesen genommenen Querschnitt der Aufnahmeöffnung 156 entspricht.
  • Das Dornelement 180 wird vorzugsweise erst nach dem axialen Komprimieren des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104 aus der Aufnahmeöffnung 158 entfernt.
  • Beispielsweise ist es denkbar, dass das Dornelement 180 durch Auseinanderbewegen der zwei Werkzeughälften 176, 178 aus der Aufnahmeöffnung 158 entfernt wird, insbesondere durch Wegbewegen der ersten Werkzeughälfte 176 von der zweiten Werkzeughälfte 178.
  • Das Dornelement 180 wird beim axialen Komprimieren des Grundkörpers 146 des Funktionselements 104 vorzugsweise zumindest teilweise, in der Ausnehmung 182 der zweiten Werkzeughälfte 178 aufgenommen.
  • Vorzugsweise wird das Funktionselement 104 in demselben Prozessschritt in die Öffnung 170 eingebracht und mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 kraft- und/oder formschlüssig verbunden, in welchem die Öffnung 170 in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 geschaffen wird.
  • Das Verfahren ist dabei vorzugsweise ein einstufiges Verfahren, insbesondere ein Einschrittverfahren.
  • Vorzugsweise wird eine Bewegungsrichtung des Dornelements 180 relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 beim Schaffen der Öffnung 170 und beim kraft- und/oder formschlüssigen Verbinden des Funktionselements 104 mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 nicht geändert.
  • Das Funktionselement 104 wird folglich vorzugsweise in demselben Prozessschritt in die Öffnung 170 eingebracht und mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 kraft- und/oder formschlüssig verbunden.
  • Wenn das Funktionselement 104 ein Innengewinde umfasst, kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper 146 des Funktionselements 104 einen oder mehrere Verdrehsicherungsabschnitte 230 umfasst. 1 zeigt lediglich schematisch einen derartigen Verdrehsicherungsabschnitt 230 in gestrichelter Darstellung.
  • Mittels des Verdrehsicherungsabschnitts 230 ist das Funktionselement 104 vorzugsweise in einer Umfangsrichtung relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 102 festlegbar.
  • Wenn das Funktionselement 104 eine Gewindebuchse bildet, kann mittels des Verdrehsicherungsabschnitts 230 vorzugsweise ein Drehmoment in das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 eingeleitet werden.
  • Der Verdrehsicherungsabschnitt 230 umfasst beispielsweise ein oder mehrere Verdrehsicherungselemente 232.
  • Die Verdrehsicherungselemente 232 ragen vorzugsweise quer zu der Längsachse 156 von dem Grundkörper 146 weg, insbesondere in dem Abstandsbereich 150 des Grundkörpers 146.
  • Die Verdrehsicherungselemente 232 sind beispielsweise als Rippenelemente ausgebildet und an einer Umfangsfläche des Abstandsbereichs 150 angeordnet.
  • Günstig kann es sein, wenn die Rippenelemente parallel zu der Längsachse 156 des Grundkörpers 146 verlaufen.
  • Alternativ oder ergänzend zu den Verdrehsicherungselementen 232 kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper 146 im Abstandsbereich 150 einen unrunden und/oder einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist. Dabei bildet der Abstandsbereich 150 vorzugsweise den Verdrehsicherungsabschnitt 230.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper 146 im Abstandsbereich 150 einen polygonalen, beispielsweise einen rechteckigen, Querschnitt umfasst.
  • Eine in den 13 und 14 dargestellte Ausführungsform des Funktionselements 104 unterscheidet sich von der in den 1 bis 12 dargestellten Ausführungsform des Funktionselements 104 vorzugsweise im Wesentlichen dadurch, dass die Aufnahmeöffnung 158 eine konische radial innere Umfangsfläche 234 umfasst.
  • Ein Öffnungswinkel 236 der radial inneren Umfangsfläche 234 liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 2° bis ungefähr 6°. Insbesondere ist es denkbar, dass ein Öffnungswinkel 236 der radial inneren Umfangsfläche 234 ungefähr 4° beträgt.
  • Eine in den 13 und 14 dargestellte Ausführungsform der der Vorrichtung 174 unterscheidet sich von der in den 5 bis 9 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 174 im Wesentlichen dadurch, dass eine Mantelfläche des Dornelements 180 im Aufnahmebereich 196 relativ zu einer Längsachse des Dornelements 180 in einem Winkel 238 im Bereich von ungefähr 0° bis ungefähr 10°, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,5° bis ungefähr 4°, beispielsweise in einem Winkel 238 von ungefähr 2°, geneigt ist.
  • Im Übrigen stimmen die in den 13 und 14 dargestellten Ausführungsformen des Funktionselements 104 und der Vorrichtung 174 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit den in den 1 bis 12 dargestellten Ausführungsformen des Funktionselements 104 und der Vorrichtung 174 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen werden kann.
  • Eine in den 15 und 16 dargestellte Ausführungsform des Funktionselements 104 entspricht im Wesentlichen der in den 1 bis 12 dargestellten Ausführungsform des Funktionselements 100.
  • Die in den 15 und 16 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 174 entspricht dabei im Wesentlichen der in den 13 und 14 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 174.
  • Eine in den 17 und 18 dargestellte Ausführungsform des Funktionselements 104 unterscheidet sich von der in den 1 bis 12 dargestellten Ausführungsform des Funktionselements 104 im Wesentlichen dadurch, dass die Aufnahmeöffnung 158 des Grundkörpers 146 eine radial innere Umfangsfläche 234 umfasst, welche mehrere Vertiefungen 240 und/oder mehrere Vorsprünge 242 umfasst.
  • Vorzugsweise begrenzen jeweils zwei Vertiefungen 240 einen Vorsprung 242.
  • Günstig kann es sein, wenn die Vertiefungen 240 und/oder die Vorsprünge 242 ringförmig geschlossen ausgebildet sind.
  • Die Vorsprünge 242 bilden in Richtung der Längsachse 156 des Funktionselements 104 insbesondere Führungsabschnitte, mittels welcher das Dornelement 180 in der Aufnahmeöffnung 158 des Grundkörpers 146 führbar ist.
  • Im Übrigen stimmt die in den 17 und 18 dargestellte Ausführungsform des Funktionselements 104 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 12 dargestellten Ausführungsform des Funktionselements 104 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen werden kann.
  • In den 19 und 20 dargestellte Ausführungsform des Funktionselements 104 und der Vorrichtung 174 unterscheiden sich von den in den 1 bis 12 dargestellten Ausführungsformen des Funktionselements 104 und der Vorrichtung 174 im Wesentlichen dadurch, dass das Funktionselement 104 den Verdrängungsabschnitt 200 umfasst.
  • Der Verdrängungsabschnitt 200 ist vorzugsweise kegelförmig ausgebildet und einstückig mit dem Grundkörper 146 des Funktionselements 104 verbunden.
  • Günstig kann es sein, wenn der Verdrängungsabschnitt 200 von dem Grundkörper 146 des Funktionselements 104 abtrennbar ist.
  • Vorzugsweise umfasst das Funktionselement 104 hierzu eine Materialschwächung 244, welche in 19 lediglich schematisch mittels eines Pfeils dargestellt ist.
  • Der Verdrängungsabschnitt 200 des Funktionselements 104 umfasst vorzugsweise ein kegelförmiges Wandungselement 246.
  • Das Dornelement 180 der Vorrichtung 174 umfasst vorzugsweise einen kegelstumpfförmigen Endbereich 198, welcher zumindest teilweise in dem Verdrängungsabschnitt 200 des Funktionselements 104, insbesondere innerhalb des kegelförmigen Wandungselements 246, aufnehmbar ist.
  • Der kegelstumpfförmige Endbereich 198 des Dornelements 180 bildet insbesondere einen Abstützabschnitt, in welchem der Verdrängungsabschnitt 200 des Funktionselements 104 abstützbar ist.
  • Im Übrigen stimmen die in den 19 und 20 dargestellten Ausführungsformen des Funktionselements 104 und der Vorrichtung 174 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit den in den 1 bis 12 dargestellten Ausführungsformen des Funktionselements 104 und der Vorrichtung 174 überein, so dass der auf deren Vorstände Beschreibung insofern Bezug genommen werden kann.
  • Insgesamt kann ein Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils 102 bereitgestellt werden, mittels welchem das faserverstärkte Kunststoffbauteil 102 besonders einfach, kostengünstig und zuverlässig funktionalisierbar, insbesondere mit einem Funktionselement 104 verbindbar, ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • EP 2492069 A1 [0002]

Claims (19)

  1. Verfahren zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils (102), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Bereitstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils (102), welches eine Faseranordnung (112) aus Verstärkungsfasern (114) umfasst; - Bereitstellen eines Funktionselements (104), welches einen Grundkörper (146) umfasst; wobei in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil (102) durch Bewegen eines Dornelements (180) relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil (102) eine Öffnung (170) geschaffen wird, wobei Verstärkungsfasern (114) der Faseranordnung (112) des faserverstärkten Kunststoffbauteils (102) beim Schaffen der Öffnung (170) mittels eines Verdrängungselements (210) verdrängt werden, wobei das Funktionselement (104) durch das Bewegen des Dornelements (180) relativ zu dem faserverstärkten Kunststoffbauteil (102) in die Öffnung (170) eingebracht wird, und wobei der Grundkörper (146) des in die Öffnung (170) eingebrachten Funktionselements (104) komprimiert wird und das Funktionselement (104) durch Komprimieren des Grundkörpers (146) umgeformt und kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil (102) verbunden wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Komprimieren des Funktionselements (104) durch plastisches Verformen und/oder Verpressen des Funktionselements (104) ein Hinterschneidungsabschnitt (212) des Funktionselements (104) gebildet wird, welcher das faserverstärkte Kunststoffbauteil (102) hinterschneidet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (146) des Funktionselements (104) durch Zusammenfahren zweier Werkzeughälften (176, 178) axial komprimiert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil (102) beim Schaffen der Öffnung (170) und/oder beim Einbringen des Funktionselements (104) in die Öffnung (170) und/oder beim axialen Komprimieren des Grundkörpers (146) des Funktionselements (104) umgeformt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (146) des Funktionselements (104) einen Kragenabschnitt (148), einen Abstandsbereich (150) und einen Umformungsbereich (152) umfasst, wobei der Kragenabschnitt (148) und der Umformungsbereich (152) an einander abgewandten Endbereichen (198) des Abstandsbereichs (150) angeordnet sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (114) der Faseranordnung (112) des faserverstärkten Kunststoffbauteils (102) beim Schaffen der Öffnung (170) mittels eines Verdrängungsabschnitts (200) verdrängt werden, welcher das Verdrängungselement (210) umfasst und sich ausgehend von dem Verdrängungselement (210) quer zu einer Bewegungsrichtung des Dornelements (180) erweitert.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungsabschnitt (200) an dem Dornelement (180) oder an dem Funktionselement (104) angeordnet ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungsfasern (114) der Faseranordnung (112) des faserverstärkten Kunststoffbauteils (102) beim Schaffen der Öffnung (170) durch das Dornelement (180) und/oder durch das Funktionselement (104), insbesondere durch den Grundkörper (146) des Funktionselements (104), verdrängt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dornelement (180) während dem axialen Komprimieren des Grundkörpers (146) des Funktionselements (104) in einer Aufnahmeöffnung (158) des Grundkörpers (146) des Funktionselements (104) angeordnet ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (104) in demselben Prozessschritt in die Öffnung (170) eingebracht und mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil (102) kraft- und/oder formschlüssig verbunden wird, in welchem die Öffnung (170) in dem faserverstärkten Kunststoffbauteil (102) geschaffen wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das faserverstärkte Kunststoffbauteil (102) vor dem Schaffen der Öffnung (170) erwärmt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dornelement (180) verwendet wird, welches härter ist als der Grundkörper (146) des Funktionselements (104) und/oder dass der Grundkörper (146) des Funktionselements (104) zwischen zwei Werkzeughälften (176, 178) komprimiert wird, welche härter sind als der Grundkörper (146) des Funktionselements (104).
  13. Funktionselement (104) zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils (102), insbesondere Funktionselement (104) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Funktionselement (104) Folgendes umfasst: einen Grundkörper (146), welcher einen Kragenabschnitt (148), einen Abstandsbereich (150) und einen Umformungsbereich (152) umfasst, wobei der Kragenabschnitt (148) und der Umformungsbereich (152) an einander abgewandten Endbereichen (198) des Abstandsbereichs (150) angeordnet sind, wobei der Grundkörper (146) im Umformungsbereich (152) eine Umformungsfläche (154) umfasst, welche schräg zu einer Längsachse (156) des Grundkörpers (146) angeordnet ist, und wobei der Grundkörper (146) ferner eine Aufnahmeöffnung (158) umfasst, welche koaxial zu einer Längsachse (156) des Grundkörpers (146) angeordnet ist.
  14. Funktionselement (104) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (146) des Funktionselements (104) einen oder mehrere Verdrehsicherungsabschnitte (230) umfasst, mittels welcher das Funktionselement (104) in einer Umfangsrichtung relativ zu einem faserverstärkten Kunststoffbauteil (102) festlegbar ist.
  15. Funktionselement (104) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (158) des Grundkörpers (146) Folgendes umfasst: eine konische radial innere Umfangsfläche (234) und/oder eine radial innere Umfangsfläche (234), welche eine oder mehrere Vertiefungen (240) und/oder einen oder mehrere Vorsprünge (242) umfasst.
  16. Funktionselement (104) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (104) einen Verdrängungsabschnitt (200) umfasst, welcher im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist und einstückig mit dem Grundkörper (146) verbunden ist.
  17. Funktionselement (104) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (104) durch Trennen und/oder plastisches Verformen aus einem Blechmaterial (142) hergestellt ist.
  18. Bauteilverbund (100), umfassend ein faserverstärktes Kunststoffbauteil (102) und ein oder mehrere Funktionselemente (104) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das eine oder die mehreren Funktionselemente (104) kraft- und/oder formschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil (102) verbunden sind.
  19. Vorrichtung zum Funktionalisieren eines faserverstärkten Kunststoffbauteils (102), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine erste Werkzeughälfte (176) und eine zweite Werkzeughälfte (178), welche relativ zu einander bewegbar sind; ein Dornelement (180), welches gemeinsam mit der ersten Werkzeughälfte (176) relativ zu der zweiten Werkzeughälfte (178) bewegbar ist, wobei die zweite Werkzeughälfte (178) eine Ausnehmung (182), beispielsweise eine Öffnung (170), umfasst, in welcher das Dornelement (180) aufnehmbar ist.
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