EP3233436A1 - Profilteil mit einer mehrzahl von schichten - Google Patents

Profilteil mit einer mehrzahl von schichten

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Publication number
EP3233436A1
EP3233436A1 EP15801683.2A EP15801683A EP3233436A1 EP 3233436 A1 EP3233436 A1 EP 3233436A1 EP 15801683 A EP15801683 A EP 15801683A EP 3233436 A1 EP3233436 A1 EP 3233436A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
profile part
matrix material
layers
layer
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15801683.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eckhard Reese
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP3233436A1 publication Critical patent/EP3233436A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29K2309/08—Glass
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    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
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    • B29L2023/22—Tubes or pipes, i.e. rigid
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    • B32B2262/0269—Aromatic polyamide fibres
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    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres

Definitions

  • the invention relates to a profile part according to claim 1.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2011 018 422 A1 is incorporated by reference
  • Fiechtpuitrusions compiler with which a multi-layer hollow profile braid of a variety of hybrid rovings or fiber tapes, which reinforcing fibers and
  • thermoplastic matrix material on a wicker thorn by means of a
  • Lichen device is generated.
  • the hollow profile braid is removed from the braid mandrel and downstream by means of a consolidation tool
  • Pulled withdrawal device by a feeder die in the consolidation tool a Flechtpultrusionsstrom. It will be a Gleitummantelung from the
  • thermoplastic matrix material to the hollow profile braid, wherein the thermoplastic matrix material of the Gleitummantelung at least to a
  • Consolidation tool tempering has.
  • the hollow profile braid produced in this way is only limited examverarbeitbar. In particular, there is a risk that it bursts or ruptures in a subsequent hydroforming.
  • the invention has for its object to provide a profile part, which does not have the disadvantages mentioned.
  • a profile part is to be created, on the one hand thermally deformable, while on the other hand does not burst in a heated state during hydroforming.
  • the object is achieved by a profile part with the features of claim 1 is created.
  • Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
  • the profile part has a plurality of layers, the layers each having a fiber-reinforced plastic.
  • the profile part is characterized in that at least two layers with respect to at least one of the layers
  • the two layers which differ with respect to the at least one parameter characterizing the layers, differ with regard to their function.
  • This allows an ideal matching of the profile part to its use and / or to further forming steps.
  • a first layer to impart rigidity and / or strength to the profile part, wherein a second layer is designed to be impermeable to gas, so that it is resistant to pressures and temperatures which are particularly effective in hydroforming.
  • a fluid or a hot gas for example air, nitrogen, an inert gas or another suitable fluid, is conveyed into the profile part and tensioned under pressure so that it expands until it bears against a forming tool.
  • the forming medium is typically removed after forming. It prevails during hydroforming
  • a profile part is also preferred in which the at least one parameter characterizing the layers is selected with regard to different functions of the layers.
  • the profile part is ideal for in its further processing or processing and / or in its use prevailing conditions
  • the profile part is preferably formed as a tubular semi-finished product, in particular as a hollow profile.
  • the tubular semi-finished product is used in particular for producing a
  • Structural component for a vehicle body in particular for a
  • Motor vehicle body particularly preferred for the body of a truck.
  • it is preferably used for producing a support for a shell flap of a truck.
  • An embodiment of the profile part is preferred, which is characterized in that at least one of the layers consists of a fiber-reinforced plastic.
  • each of the layers consists of a fiber-reinforced plastic.
  • a material is generally addressed, which has a matrix material and fibers embedded therein.
  • at least one of the layers has continuous fibers or continuous fiber bundles, so-called rovings, as reinforcing fibers.
  • An embodiment in which each of the layers is continuous fibers or endless fiber bundles is also preferred
  • a profile part is preferred in which at least one of the layers comprises a thermoplastic as matrix material.
  • thermoplastics in comparison to thermosets in particular have the advantage that they can be recycled to a high-quality, fiber-reinforced plastic granules, which subsequently - especially in an injection molding process - can be reused.
  • all layers of the profile part on a thermoplastic as a matrix material it is possible, using a thermoplastic as a matrix material for the profile part to achieve a significantly lower density at similar favorable mechanical properties as in the use of aluminum.
  • hybrid fiber rovings are preferably used. These are fiber bundles consisting of reinforcing fibers and fibers of matrix material, in particular thermoplastic fibers, and / or of matrix material-coated reinforcing fibers, in particular thermoplastic-coated reinforcing fibers, or of matrix material-coated reinforcing fibers and additional fibers of matrix material, in particular thermoplastic fibers, consist.
  • the thermoplastic material which comprises the hybrid fiber roving used and the matrix material of the finished layer of the profile part are preferably identical, or it is possible that the complete matrix material of the layer is introduced exclusively via the hybrid fiber roving.
  • An embodiment of the profile part is also preferred, which is characterized in that the at least one parameter characterizing the layers is selected from a group consisting of a type of reinforcing fibers comprising the fiber-reinforced plastic, a matrix material of the fiber-reinforced
  • Plastic a type of arrangement of the reinforcing fibers, and an arrangement pattern of the reinforcing fibers.
  • one type of reinforcing fibers in particular the material of the reinforcing fibers, their thickness or thickness, as well as their property as individual fibers or fiber bundles or in particular hybrid rovings, are addressed.
  • the profile part has as reinforcing fibers glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, metal fibers, natural fibers, aramid fibers, basalt fibers, or other suitable fibers. Such fibers can also be easily combined with each other.
  • the plastic is addressed, in which the reinforcing fibers are embedded.
  • this is preferably a thermoplastic.
  • the matrix material may in particular be selected from a group consisting of polyamide 6 (PA 6), polyamide 6.6 (PA 6.6), polyphthalamide (PPA), polyetheretherketone (PEEK), polyamide 12 (PA 12), polyimide, liquid crystal polymer (LCP), polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSU), polybutylene terephthalate (PPT), polycarbonate (PC),
  • PA 6 polyamide 6
  • PA 6.6 polyphthalamide
  • PEEK polyetheretherketone
  • PA 12 polyamide 12
  • LCP liquid crystal polymer
  • PEI polyetherimide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PSU polysulfone
  • PPT polybutylene terephthalate
  • PC polycarbonate
  • POM Polyoxymethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • PPE polyphenylene ether
  • PE polyethylene
  • Polypropylene PP
  • polyvinyl chloride PVC
  • PS polystyrene
  • PET polyethylene terephthalate
  • the reinforcing fibers of the profile part are braided or wound.
  • a pattern of arrangement of the reinforcing fibers in particular a pattern is addressed, with which the fibers are arranged within the selected arrangement type are, for example, a weave pattern, a laying pattern, a weave pattern, a knitting pattern, a knitting pattern, a winding pattern, or a corresponding other pattern.
  • an arrangement pattern of the reinforcing fibers in one layer is narrower or denser than an arrangement pattern in another layer.
  • the terms “narrower” and “denser” particularly mean that a greater number of reinforcing fibers or a larger proportion of reinforcing fiber material per
  • Area unit is provided in the pattern.
  • the profile part is preferably formed as a hollow part, in particular as a tubular hollow part. In this case, it preferably has a closed cross-section, viewed in the circumferential direction.
  • different cross sections are possible, for example a circular cross section, a rectangular cross section, a square cross section, an oval cross section, a polygonal cross section or any other suitable and in particular with regard to a further use of
  • a direction is addressed here which concentrically surrounds a longitudinal direction pointing in the feed direction during the production of the profile part, which is preferably produced as an endless profile.
  • a radial direction is a direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • An embodiment of the profile part is preferred, which is characterized in that a - seen in the radial direction - innermost layer of the profile part, ie a hollow interior of the profile part facing layer, a matrix material having a matrix material of an outer - and in particular an outermost - Layer of the profile part is chemically and / or physically similar. This results in particular for the stability of the profile part particularly favorable cohesive connection of the two layers, if they are immediately adjacent. Incidentally, there is the advantage of comparatively homogeneous material properties of the profile part along the radial direction. An example of chemically and physically very similar
  • Matrix materials form PA 6 on the one hand and PA 6.6 on the other hand.
  • the matrix material of the innermost layer preferably has a higher melting point, a higher glass transition temperature, a higher heat resistance, better media resistance, in particular
  • the matrix material of the innermost layer preferably has a smaller one in comparison with the matrix material of the outer layer
  • each of these properties makes the inner layer appear to be particularly resistant to introduced into the profile part media - especially in a hydroforming.
  • An embodiment of the profile part is also preferred, which is characterized in that the matrix material of the innermost layer is a
  • the matrix material of the innermost layer preferably has a melting point of at least 260 ° C. Also, each of these properties gives the matrix material of the inner layer a particular suitability for hydroforming the
  • An embodiment of the profile part is also preferred, which is characterized in that it has three layers-particularly preferably exactly and only three layers-namely an inner layer, an intermediate layer and an outer layer. These are preferably specifically matched to different functions within the profile part, in particular by appropriate selection of at least one parameter characterizing the layers.
  • the inner layer preferably comprises a matrix material having a melting point higher than the melting point of a matrix material of the outer layer.
  • the melting point of the matrix material of the inner layer is also higher than the melting point of the matrix material of the intermediate layer.
  • the outer layer and the intermediate layer are identical
  • Matrix material for the outer layer or the intermediate layer to choose cheaper than the matrix material for the inner layer, since only the matrix material of the inner layer is typically exposed to the conditions of hydroforming for the profile part, the other layers do not have to survive appropriate conditions.
  • the profile part is preferred, which is characterized in that the intermediate layer comprises glass fibers as reinforcing fibers.
  • the intermediate layer can be manufactured with a particularly high stability and give the profile part a high strength and rigidity.
  • the inner layer and / or the outer layer comprises / have reinforcing fibers which are selected from a group consisting of
  • Carbon fibers, basalt fibers, and aramid fibers Carbon fibers, basalt fibers, and aramid fibers.
  • glass fibers of the intermediate layer or between glass fiber layers of the intermediate layer additionally fiber layers, single fibers or
  • Fiber bundles of carbon fibers, aramid fibers or basalt fibers are introduced. These are preferably introduced as hybrid fiber rovings. Thus, highly variable and requirement-optimized profile parts can be produced.
  • the profile part has more than three layers.
  • a profile part which has three different layers with respect to their function and preferably also to their material configuration, it being possible for at least one of these different layers, in particular also each of these layers, to again have a plurality of layers. which are identical with respect to the corresponding function and / or with respect to the material embodiment.
  • a multi-layer structure of the profile part which in particular may have three functional layers, each having a plurality of layers.
  • the outer layer and / or the intermediate layer comprises / comprise a matrix material which is selected from a group consisting of PA6, PE, PP, PVC, PS, PA and PET.
  • the inner layer preferably comprises a matrix material selected from a group consisting of PA6.6, PPA, PEEK, PA12, polyimide, LCP, PEI, PPS, PSU, PBT, PC, POM, PTFE, PMMA, ABS, PPE and a Blend of ABS, PPE.
  • An embodiment in which the outer layer and / or the Intermediate layer has / have a matrix material which is PA or PA6.
  • the inner layer comprises a matrix material which is selected from a group consisting of PA6.6, PA12, PPA, PEEK, polyimide, LCP, PEI, PPS, and PSU.
  • An exemplary embodiment of the profile part is also preferred, which is characterized in that the outer layer and the intermediate layer comprise PA 6 as matrix material, the inner layer comprising PA 6.6 or PPA as matrix material. It is thus ensured in a particularly suitable manner that the inner layer better
  • the inner layer is particularly suitable
  • the profile part which is characterized in that the reinforcing fibers of at least one of the layers are braided.
  • the reinforcing fibers of all layers of the profile part are preferably braided.
  • an embodiment of the profile part is particularly preferred in which it is provided that a braiding pattern of the inner layer is denser or narrower than a braiding pattern of the outer layer.
  • the braiding pattern of the inner layer is also denser or narrower than a braiding pattern of the intermediate layer. In this way, a special braided and dense as possible pattern can be selected for the inner layer, which makes this particularly suitable for the hydroforming of the profile part.
  • the profile part is also preferred, which is characterized in that the profile part is produced in a braided pultrusion process.
  • the profile part is particularly preferably produced in a process in which the reinforcing fibers are wound as continuous fibers onto a stationary braiding mandrel, which is not used as a lost braiding mandrel, but rather remains in the braiding unit. The reinforcing fibers are thus fixed to a fixed braiding mandrel, which is not used as a lost braiding mandrel, but rather remains in the braiding unit. The reinforcing fibers are thus fixed to a fixed
  • the profile part is produced in a subsequent consolidation step as a hollow profile.
  • the impregnation and consolidation can be done in the braiding pultrusion.
  • the profile part is produced in a process as described in German Offenlegungsschrift DE 10 2011 018 422 A1.
  • thermoplastic FRP hollow profile is continuously produced as profiled part in a braided pultrusion plant with the following steps:
  • a multilayer hollow profiled braid is produced from a multiplicity of hybrid rovings or fiber tapes, wherein the hybrid rovings or Fiber tapes reinforcing fibers and thermoplastic
  • the multilayer hollow profile braid is produced on a braiding mandrel by means of a braiding device which has at least two braiding wheels.
  • the hollow profile braid is withdrawn from the braiding mandrel and passed through a feed matrix into a consolidation tool of the braided pultrusion plant by means of a
  • Consolidation tool withdrawn downstream trigger device. It is a Gleitummantelung of the thermoplastic matrix material produced around the hollow profile mesh, wherein the thermoplastic matrix material of the Gleitummantelung is present at least heated to a glass transition temperature of the thermoplastic matrix material.
  • the hollow profile braid is in the consolidation tool with the
  • the invention also includes a corresponding manufacturing method for producing the profile part, in particular a braided pultrusion method.
  • melted matrix material is supplied to the hollow profile braid for producing the sliding jacket at the entry into the consolidation tool, in particular immediately after the draw-in die.
  • the profile part which is characterized in that this is at least partially coated with a plastic, in particular a thermoplastic, and / or injected behind.
  • a plastic in particular a thermoplastic
  • the profile part is at least
  • Assembly for example, a motor vehicle body.
  • the profile part preferably via plastic injection molding with adjacent Plankungs kind, which are preferably formed from organic sheet and / or injection molded, materially connected, where it carries the loads occurring in the construction.
  • a profile part is preferred, which is characterized in that it is used as a carrier tube or assembly carrier for a vehicle, in particular for a
  • Motor vehicle particularly preferably for a truck, is formed. Particularly preferably, it is designed as a carrier tube or assembly carrier for a planking part of a vehicle body, in particular for the front flap of a truck.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a profile part in longitudinal section
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of the profile part according to Figure 1
  • Fig. 3 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of a profile part 1 in longitudinal section.
  • the profile part 1 is preferably made as an endless profile and cut to a certain length.
  • a longitudinal axis L of the profile part 1 preferably corresponds to a feed direction or withdrawal direction of the profile part 1 in the case of
  • the profile part 1 here is a hollow, tubular profile with - as shown in Figure 2 - circular cross-section, which has a plurality of layers, namely exactly three layers, namely an inner layer 3, an intermediate layer 5 and an outer layer 7. It is possible in that at least one of these layers, if appropriate more than one of these layers, and in particular each of these layers, has a plurality of layers which are then preferably identical with regard to their function and / or their material configuration within the respective layer. In contrast, the different layers, namely the inner layer 3, the
  • each of the layers namely the inner layer 3, the intermediate layer 5 and the
  • Outer layer 7 has a fiber-reinforced plastic or preferably consists of a fiber-reinforced plastic.
  • a fiber-reinforced plastic or preferably consists of a fiber-reinforced plastic.
  • it is an endless fiber-reinforced plastic, wherein the reinforcing fibers - especially as hybrid fiber rovings - are braided.
  • the outer layer 7 has reinforcing fibers, which are carbon fibers, basalt fibers, and / or as carbon fibers
  • Aramid fibers are formed. A combination of the mentioned fiber types is possible.
  • the outer layer preferably has PA 6.
  • the intermediate layer 6 is preferably formed as a glass fiber reinforced layer, thus has glass fibers as reinforcing fibers. It is possible that in addition carbon fibers, aramid fibers and / or basalt fibers are introduced into the glass fiber layer to flexibly adapt their properties.
  • the intermediate layer 5 preferably has PA 6.
  • the intermediate layer 5 and the outer layer 7 preferably have an identical matrix material, in particular PA 6.
  • the inner layer 3 has in the embodiment shown here
  • Matrix material which has a higher melting point than the matrix material of the intermediate layer 5 and the outer layer 7.
  • the matrix material of the intermediate layer 5 and the outer layer 7. Particularly preferably, the
  • Inner layer 3 PA 6.6 or PPA as matrix material.
  • reinforcing fibers for the inner layer carbon fibers, basalt fibers, aramid fibers and / or glass fibers are possible.
  • the inner layer 3 preferably has a braiding pattern which is different from the braiding pattern for the intermediate layer 5 and the outer layer 7, in particular being denser or narrower than the braid / winding patterns for the latter
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the embodiment of the profile part 1 according to Figure 1.
  • the profile part 1 is formed here as a tubular profile part with a circular cross-section.
  • pressure forces indicated in the hydroforming of the profile part 1 on the inner layer. 3 act. It serves as a support and protective layer against the internal pressure and the heat with which the profile part 1 at
  • Hydroforming is applied, in particular by having a higher melting point and preferably a higher glass transition temperature with respect to the matrix material than the intermediate layer 5 and the outer layer. 7
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an embodiment of a method for producing the profile part 1 according to FIGS. 1 and 2. It is shown that for the production of the profile part 1 a braided pultrusion device 11 is used which has a braiding unit 13 with a plurality of braiding wheels 15, in which
  • Hybrid fiber rovings of which only one is denoted by the reference numeral 17 for the sake of clarity, are braided on a fixed, stationary braiding mandrel 19.
  • a multilayer hollow profiled braid is produced, which is withdrawn from the braided dome 19 by means of a take-off device 23 assigned to a pultrusion unit 21 and drawn into a consolidation tool 25.
  • Consolidation tool 25 a sliding jacket made of a thermoplastic matrix material is produced around the hollow profiled braid.
  • the endless profile further conveyed by the extraction device 23 is preferably tested by a test device 27 and optionally deformed in a postforming device 29. It is particularly possible that the cross section of the endless profile and / or its course - in particular by bending - is changed.
  • a separation device not shown, is provided by which the endless profile thus produced is cut to length in individual profile parts.
  • profile part 1 an ideal torsion and rigid, closed hollow profile is created, which can be produced in a production-compatible and highly integrated manufacturing process.
  • a recyclable material concept can be realized, whereby technically usable, reinforced plastic granules can be produced within the scope of recycling.
  • the integration of all manufacturing processes in a so-called oneshot process results in significant cost and energy savings.
  • With respect to the profile part 1 results in a performance increase by integration of different materials for requirement-dependent properties, in particular an increased strength and / or rigidity.
  • this can be configured gas-impermeable, whereby a
  • the profile part 1 is resistant to media and temperature.
  • An NVH behavior of the profile part 1 (noise, vibration, harshness) is reduced or improved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Profilteil (1) mit einer Mehrzahl von Schichten, die jeweils einen faserverstärkten Kunststoff aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Schichten sich bezüglich wenigstens eines die Schichten charakterisierenden Parameters unterscheiden.

Description

Profilteil mit einer Mehrzahl von Schichten
Die Erfindung betrifft ein Profilteil gemäß Anspruch 1.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 018 422 A1 geht ein
Fiechtpuitrusionsverfahren hervor, mit dem ein mehrlagiges Hohlprofilgeflecht aus einer Vielzahl von Hybridrovings oder Fasertapes, welche Verstärkungsfasern und
thermoplastisches Matrixmaterial umfassen, auf einem Flechtdorn mittels einer
Flechteinrichtung erzeugt wird. Das Hohlprofilgeflecht wird von dem Flechtdorn abgezogen und mittels einer einem Konsolidierungswerkzeug nachgeschalteten
Abzugsvorrichtung durch eine Einzugsmatrize in das Konsolidierungswerkzeug einer Flechtpultrusionsanlage eingezogen. Es wird eine Gleitummantelung aus dem
thermoplastischen Matrixmaterial um das Hohlprofilgeflecht erzeugt, wobei das thermoplastische Matrixmaterial der Gleitummantelung zumindest bis auf eine
Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Matrixmaterials erwärmt vorliegt.
Schließlich wird das Hohlprofilgeflecht mit dem Matrixmaterial in dem
Konsolidierungswerkzeug imprägniert und konsolidiert, wobei das
Konsolidierungswerkzeug Temperiervorrichtungen aufweist. Das derart hergestellte Hohlprofilgeflecht ist nur beschränkt weiterverarbeitbar. Insbesondere besteht die Gefahr, dass es bei einer nachfolgenden Innenhochdruckumformung platzt oder reißt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Profilteil zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll ein Profilteil geschaffen werden, das einerseits thermisch verformbar ist, wobei es andererseits in erwärmtem Zustand während einer Innenhochdruckumformung nicht platzt.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Profilteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Das Profilteil weist eine Mehrzahl von Schichten auf, wobei die Schichten jeweils einen faserverstärkten Kunststoff aufweisen. Das Profilteil zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest zwei Schichten sich bezüglich wenigstens eines die Schichten
charakterisierenden Parameters unterscheiden. Auf diese Weise ist es möglich, das Profilteil speziell in Hinblick auf verschiedene Verwendungen und/oder
Verarbeitungsverfahren abzustimmen und quasi hierauf zuzuschneiden. Dabei können die verschiedenen Schichten verschiedene Funktionen übernehmen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich die beiden Schichten, welche sich bezüglich des wenigstens einen, die Schichten charakterisierenden Parameters unterscheiden, in Hinblick auf ihre Funktion unterscheiden. Dies ermöglicht eine ideale Abstimmung des Profilteils auf seine Verwendung und/oder auf weitere Umformschritte. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass eine erste Schicht dem Profilteil Steifigkeit und/oder Festigkeit verleiht, wobei eine zweite Schicht gasundurchlässig ausgebildet ist, sodass sie insbesondere gegenüber bei einer Innenhochdruckumformung wirkenden Drücken und Temperaturen beständig ist.
Bei der Innenhochdruckumformung des Profilteils wird ein Fluid oder ein heißes Gas, beispielsweise Luft, Stickstoff, ein Inertgas oder ein anderes geeignetes Fluid, in das Profilteil gefördert und unter Druck gespannt, sodass dieses expandiert, bis es an einem formgebenden Werkzeug anliegt. Das Umformmedium wird typischerweise nach der Umformung wieder entfernt. Dabei herrscht beim Innenhochdruckumformen
typischerweise ein Druck bis ungefähr 600 bar und eine Temperatur von ungefähr 150 °C bis ungefähr 210 °C.
Bevorzugt wird insbesondere auch ein Profilteil, bei welchem der wenigstens eine, die Schichten charakterisierende Parameter in Hinblick auf verschiedene Funktionen der Schichten gewählt ist. Auf diese Weise ist das Profilteil ideal auf bei seiner weiter Ver- oder Bearbeitung und/oder bei seiner Verwendung herrschende Bedingungen
abgestimmt.
Das Profilteil ist vorzugsweise als rohrförmiges Halbzeug, insbesondere als Hohlprofil, ausgebildet. Das rohrförmige Halbzeug dient insbesondere zur Herstellung eines
Strukturbauteils für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für eine
Kraftfahrzeugkarosserie, besonders bevorzugt für die Karosserie eines Lastkraftwagens. Insbesondere dient es bevorzugt zur Herstellung eines Trägers für eine Rohbauklappe eines Lastkraftwagens. Es wird ein Ausführungsbeispiel des Profilteils bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens eine der Schichten aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht. Besonders bevorzugt besteht jede der Schichten aus einem faserverstärkten Kunststoff.
Mit einem faserverstärkten Kunststoff ist allgemein ein Material angesprochen, welches ein Matrixmaterial sowie darin eingebettete Fasern aufweist. Besonders bevorzugt weist wenigstens eine der Schichten Endlosfasern oder Endlosfaserbündel, sogenannte Rovings, als Verstärkungsfasern auf. Bevorzugt wird auch ein Ausführungsbeispiel, bei welchem jede der Schichten Endlosfasern oder Endlosfaserbündel als
Verstärkungsfasern aufweist. Weiterhin wird ein Profilteil bevorzugt, bei welchem wenigstens eine der Schichten ein Thermoplast als Matrixmaterial aufweist. Dabei haben Thermoplaste im Vergleich zu Duroplasten insbesondere den Vorteil, dass sie zu einem qualitativ hochwertigen, faserverstärkten Kunststoffgranulat recyclet werden können, welches anschließend - insbesondere in einem Spritzgussverfahren - wiederverwendet werden kann. Bevorzugt weisen alle Schichten des Profilteils ein Thermoplast als Matrixmaterial auf. Dabei ist es möglich, unter Verwendung eines Thermoplaste als Matrixmaterial für das Profilteil eine deutlich niedrigere Dichte bei ähnlich günstigen mechanischen Eigenschaften wie bei der Verwendung von Aluminium zu erzielen.
Für wenigstens eine der Schichten, vorzugsweise für jede Schicht, werden bevorzugt sogenannte Hybridfaserrovings verwendet. Dabei handelt es sich um Faserbündel, die aus Verstärkungsfasern und Fasern aus Matrixmaterial, insbesondere thermoplastischen Fasern, und/oder aus mit Matrixmaterial beschichteten Verstärkungsfasern, insbesondere mit thermoplastisch beschichteten Verstärkungsfasern, oder aus mit Matrixmaterial beschichteten Verstärkungsfasern und zusätzlichen Fasern aus Matrixmaterial, insbesondere thermoplastischen Fasern, bestehen. Dabei sind das thermoplastische Material, welches das verwendete Hybridfaserroving aufweist, und das Matrixmaterial der fertigen Schicht des Profilteils vorzugsweise identisch, oder es ist möglich, dass das vollständige Matrixmaterial der Schicht ausschließlich über das Hybridfaserroving eingebracht wird. Es ist aber auch möglich, dass zusätzlich Matrixmaterial - insbesondere während der Konsolidierung des Profilteils - eingebracht wird. Jedenfalls schmelzen die thermoplastischen Faseranteile im Pultrusionsprozess auf und bringen sich dabei direkt als Matrixmaterial ein. Gegebenenfalls wird dadurch die Menge des noch zusätzlich einzubringenden Matrixmaterials gesenkt, falls dies überhaupt nötig ist. Außerdem verkürzen sich Fließwege für das Matrixmaterial, wodurch eine qualitativ bessere Matrix entsteht. Es ist auch möglich, dass für wenigstens eine Schicht Fasertapes verwendet werden.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Profilteils bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der wenigstens eine, die Schichten charakterisierende Parameter ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer Art von Verstärkungsfasern, die der faserverstärkte Kunststoff aufweist, einem Matrixmaterial des faserverstärkten
Kunststoffs, eine Anordnungsart der Verstärkungsfasern, und einem Anordnungsmuster der Verstärkungsfasern. Dabei ist mit einer Art der Verstärkungsfasern insbesondere das Material der Verstärkungsfasern, deren Stärke oder Dicke, sowie deren Eigenschaft als Einzelfasern oder Faserbündel oder insbesondere Hybridrovings, angesprochen. Es ist möglich, dass das Profilteil als Verstärkungsfasern Glasfasern, Kohlenstofffasern, Keramikfasern, Metallfasern, Naturfasern, Aramidfasern, Basaltfasern, oder andere geeignete Fasern aufweist. Solche Fasern können auch ohne weiteres miteinander kombiniert werden.
Mit dem Matrixmaterial des faserverstärkten Kunststoffs ist der Kunststoff angesprochen, in welchen die Verstärkungsfasern eingebettet sind. Wie bereits zuvor angesprochen, handelt es sich hierbei bevorzugt um ein Thermoplast. Das Matrixmaterial kann insbesondere ausgewählt sein aus einer Gruppe bestehend aus Polyamid 6 (PA 6), Polyamid 6.6 (PA 6.6), Polyphthalamid (PPA), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamid 12 (PA 12), Polyimid, Flüssigkristallpolymer (LCP), Polyetherimid (PEI), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polybutylenterephthalat (PPT), Polycarbonat (PC),
Polyoximethylen (POM), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitrid-Butadien-Styrol (ABS), Polyphenylenether (PPE), Polyethylen (PE),
Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), und Polyethylenterephthalat (PET) oder einem Blend aus ABS, PPE oder einem anderen geeigneten Material.
Mit einer Anordnungsart der Verstärkungsfasern ist hier insbesondere die Weise angesprochen, auf welcher die Verstärkungsfasern bei der Herstellung des Profilteils angeordnet werden, wobei dies insbesondere durch Flechten, Legen, Weben, Stricken, Wirken, Wickeln, oder in anderer geeigneter Weise geschehen kann. Bei einem
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Verstärkungsfasern des Profilteils geflochten bzw. gewickelt.
Mit einem Anordnungsmuster der Verstärkungsfasern ist insbesondere ein Muster angesprochen, mit dem die Fasern innerhalb der gewählten Anordnungsart angeordnet sind, beispielsweise ein Flechtmuster, ein Legemuster, ein Webmuster, ein Strickmuster, ein Wirkmuster, ein Wickelmuster, oder ein entsprechendes anderes Muster. Dabei ist es insbesondere möglich, dass ein Anordnungsmuster der Verstärkungsfasern in einer Schicht enger oder dichter ist als ein Anordnungsmuster in einer anderen Schicht. Dabei sprechen die Begriffe„enger" und„dichter" insbesondere an, dass eine größere Zahl von Verstärkungsfasern oder ein größerer Anteil von Verstärkungsfasermaterial pro
Flächeneinheit in dem Muster vorgesehen ist.
Das Profilteil ist vorzugsweise als Hohlteil ausgebildet, insbesondere als rohrförmiges Hohlteil. Dabei weist es vorzugsweise einen - in Umfangsrichtung gesehen - geschlossenen Querschnitt auf. Für das Profilteil sind verschiedene Querschnitte möglich, beispielsweise ein kreisförmiger Querschnitt, ein rechteckförmiger Querschnitt, ein quadratischer Querschnitt, ein ovaler Querschnitt, ein Mehrkantquerschnitt oder auch jede andere geeignete und insbesondere in Hinblick auf eine weitere Verwendung des
Profilteils abgestimmte Querschnittskontur.
Mit einer Umfangsrichtung des Profilteils ist hier eine Richtung angesprochen, welche eine in Vorschubrichtung bei der Herstellung des vorzugsweise als Endlosprofil hergestellten Profilteils weisende Längsrichtung konzentrisch umgreift. Eine radiale Richtung ist eine Richtung, die senkrecht auf der Längsrichtung steht.
Es wird ein Ausführungsbeispiel des Profilteils bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine - in radialer Richtung gesehen - innerste Schicht des Profilteils, also eine dem hohlen Innenraum des Profilteils zugewandte Schicht, ein Matrixmaterial aufweist, das einem Matrixmaterial einer äußeren - und insbesondere einer äußersten - Schicht des Profilteils chemisch und/oder physikalisch ähnlich ist. Hierdurch ergibt sich insbesondere eine für die Stabilität des Profilteils besonders günstige stoffschlüssige Verbindung der beiden Schichten, falls diese unmittelbar benachbart sind. Im Übrigen ergibt sich der Vorteil vergleichsweise homogener Materialeigenschaften des Profilteils entlang der radialen Richtung. Ein Beispiel für chemisch und physikalisch sehr ähnliche
Matrixmaterialien bilden PA 6 einerseits und PA 6.6 andererseits.
Alternativ oder zusätzlich weist das Matrixmaterial der innersten Schicht vorzugsweise einen höheren Schmelzpunkt, eine höhere Glasübergangstemperatur, eine höhere Wärmeformbeständigkeit, eine bessere Medienbeständigkeit, insbesondere
Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien, und/oder eine höhere Gasdichtheit auf als das Matrixmaterial der äußeren Schicht. Jede dieser Eigenschaften für sich genommen trägt dazu bei, dass das Matrixmaterial der innersten Schicht besonders geeignet ist, um bei einer Innenhochdruckumformung des Profilteils auftretende Bedingungen in besonders günstiger Weise aufzunehmen und unbeschädigt oder jedenfalls ohne relevante Änderungen der Materialeigenschaften zu überstehen.
Alternativ oder zusätzlich weist das Matrixmaterial der innersten Schicht im Vergleich zu dem Matrixmaterial der äußeren Schicht bevorzugt eine geringere
Feuchtigkeitsaufnahme, eine höhere Festigkeit und/oder bessere
Dämpfungseigenschaften auf. Auch jede dieser Eigenschaften lässt die innere Schicht als besonders beständig gegenüber in das Profilteil eingebrachte Medien - insbesondere bei einer Innenhochdruckumformung - erscheinen.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Profilteils bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Matrixmaterial der innersten Schicht eine
Glasübergangstemperatur von mindestens 115 °C aufweist. Alternativ oder zusätzlich weist das Matrixmaterial der innersten Schicht bevorzugt einen Schmelzpunkt von mindestens 260 °C auf. Auch jede dieser Eigenschaften verleiht dem Matrixmaterial der inneren Schicht eine besondere Eignung für eine Innenhochdruckumformung des
Profilteils.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Profilteils bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass dieses drei Schichten - besonders bevorzugt genau und nur drei Schichten -, nämlich eine Innenschicht, eine Zwischenschicht und eine Außenschicht aufweist. Diese sind vorzugsweise auf verschiedene Funktionen innerhalb des Profilteils spezifisch abgestimmt, insbesondere durch entsprechende Wahl von wenigstens einem die Schichten charakterisierenden Parameter.
Die Innenschicht weist bevorzugt ein Matrixmaterial mit einem Schmelzpunkt auf, der höher ist als der Schmelzpunkt eines Matrixmaterials der Außenschicht. Vorzugsweise ist der Schmelzpunkt des Matrixmaterials der Innenschicht auch höher als der Schmelzpunkt des Matrixmaterials der Zwischenschicht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Außenschicht und die Zwischenschicht ein identisches
Matrixmaterial aufweisen. Somit ist es möglich, gerade die Innenschicht insbesondere als stoffschlüssige Barriere für eine Innenhochdruckumformung des Profilteils
auszugestalten, wobei die beiden äußeren Schichten, nämlich die Zwischenschicht und die Außenschicht, keine entsprechenden Eigenschaften aufweisen müssen. Diese können vielmehr andere Funktionen in dem Profilteil übernehmen, ihm beispielsweise besondere Festigkeit oder Steifigkeit verleihen. Weiterhin ist es möglich, insbesondere das
Matrixmaterial für die Außenschicht oder die Zwischenschicht kostengünstiger zu wählen als das Matrixmaterial für die Innenschicht, da nur das Matrixmaterial der Innenschicht typischerweise den Bedingungen der Innenhochdruckumformung für das Profilteil ausgesetzt ist, wobei die anderen Schichten keine entsprechenden Bedingungen überstehen müssen.
Es wird ein Ausführungsbeispiel des Profilteils bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Zwischenschicht Glasfasern als Verstärkungsfasern aufweist. Hierdurch kann die Zwischenschicht mit einer besonders hohen Stabilität gefertigt werden und dem Profilteil eine hohe Festigkeit und Steifigkeit verleihen. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die Innenschicht und/oder die Außenschicht Verstärkungsfasern aufweist/aufweisen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus
Kohlenstofffasern, Basaltfasern, und Aramidfasern.
Dabei ist es möglich, dass zwischen die Glasfasern der Zwischenschicht oder zwischen Glasfaserlagen der Zwischenschicht zusätzlich Faserlagen, Einzelfasern oder
Faserbündel aus Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder Basaltfasern eingebracht werden. Diese werden bevorzugt als Hybridfaserrovings eingebracht. Damit sind hochvariable und anforderungsoptimierte Profilteile herstellbar.
Es ist möglich, dass das Profilteil mehr als drei Schichten aufweist. Besonders bevorzugt wird ein Profilteil, welches drei in Hinblick auf ihre Funktion und bevorzugt auch auf ihre stoffliche Ausgestaltung verschiedene Schichten aufweist, wobei es möglich ist, dass wenigstens eine dieser voneinander verschiedenen Schichten, insbesondere auch jede dieser Schichten, wiederum eine Mehrzahl von Schichten aufweist, die bezüglich der entsprechenden Funktion und/oder bezüglich der stofflichen Ausgestaltung identisch sind. Es ist also ein mehrlagiger Aufbau des Profilteils möglich, wobei dieses insbesondere drei Funktionsschichten mit jeweils einer Mehrzahl von Lagen aufweisen kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Außenschicht und/oder die Zwischenschicht ein Matrixmaterial aufweist/aufweisen, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus PA6, PE, PP, PVC, PS, PA und PET. Die Innenschicht weist bevorzugt ein Matrixmaterial auf, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus PA6.6, PPA, PEEK, PA12, Polyimid, LCP, PEI, PPS, PSU, PBT, PC, POM, PTFE, PMMA, ABS, PPEund einem Blend aus ABS, PPE. Besonders bevorzugt wird auch ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Außenschicht und/oder die Zwischenschicht ein Matrixmaterial aufweist/aufweisen, welches PA oder PA6 ist.
Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Innenschicht ein Matrixmaterial aufweist, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus PA6.6, PA12, PPA, PEEK, Polyimid, LCP, PEI, PPS, und PSU.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Profilteils bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Außenschicht und die Zwischenschicht PA 6 als Matrixmaterial aufweisen, wobei die Innenschicht PA 6.6 oder PPA als Matrixmaterial aufweist. Es ist so auf besonders geeignete Weise gewährleistet, dass die Innenschicht bessere
mechanische Eigenschaften, eine geringere Feuchtigkeitsaufnahme, eine bessere Medienbeständigkeit, einen höheren Schmelzpunkt und eine höhere
Glasübergangstemperatur aufweist als das Matrixmaterial der Außenschicht und der Zwischenschicht. Dadurch ist die Innenschicht in besonders geeigneter weise
abgestimmt auf ihre Verwendung als Stützschicht insbesondere bei einer
Innenhochdruckumformung des Profilteils.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Profilteils bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Verstärkungsfasern von wenigstens einer der Schichten geflochten sind. Insbesondere sind bevorzugt die Verstärkungsfasern aller Schichten des Profilteils geflochten. Dabei wird besonders eine Ausgestaltung des Profilteils bevorzugt, bei der vorgesehen ist, dass ein Flechtmuster der Innenschicht dichter oder enger ist als ein Flechtmuster der Außenschicht. Vorzugsweise ist das Flechtmuster der Innenschicht auch dichter oder enger als ein Flechtmuster der Zwischenschicht. Auf diese Weise kann für die Innenschicht ein speziell geflochtenes und möglichst dichtes Muster gewählt werden, was diese in besonderer Weise geeignet für die Innenhochdruckumformung des Profilteils macht.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Profilteils bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Profilteil in einem Flechtpultrusionsverfahren hergestellt ist. Dabei ist das Profilteil besonders bevorzugt hergestellt in einem Verfahren, bei welchem die Verstärkungsfasern als Endlosfasern auf einen stationären Flechtdorn, der nicht als verlorener Flechtdorn verwendet wird, sondern vielmehr in der Flechteinheit verbleibt, geflochten werden. Die Verstärkungsfasern werden also auf einen feststehenden
Flechtdorn oder Flechtkern aufgeflochten, wobei das Profilteil bei einem anschließenden Konsolidierungsschritt als Hohlprofil erzeugt wird. Die Imprägnierung und Konsolidierung kann in der Flechtpultrusion erfolgen. Besonders bevorzugt wird das Profilteil hergestellt in einem Verfahren, wie es in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 018 422 A1 beschrieben ist.
Insbesondere wird bevorzugt im Rahmen eines Flechtpultrusionsverfahrens(Flechten, UD-Flechten, Wickeln) kontinuierlich ein thermoplastisches FVK-Hohlprofil als Profilteil in einer Flechtpultrusionsanlage mit folgenden Schritten hergestellt: Es wird ein mehrlagiges Hohlprofilgeflecht aus einer Vielzahl von Hybridrovings oder Fasertapes erzeugt, wobei die Hybridrovings oder Fasertapes Verstärkungsfasern und thermoplastisches
Matrixmaterial umfassen. Das mehrlagige Hohlprofilgeflecht wird auf einem Flechtdorn mittels einer Flechteinrichtung, die zumindest zwei Flechträder aufweist, erzeugt. Das Hohlprofilgeflecht wird von dem Flechtdorn abgezogen und durch eine Einzugsmatrix in ein Konsolidierungswerkzeug der Flechtpultrusionsanlage mittels einer dem
Konsolidierungswerkzeug nachgeschalteten Abzugsvorrichtung eingezogen. Es wird eine Gleitummantelung aus dem thermoplastischen Matrixmaterial um das Hohlprofilgeflecht erzeugt, wobei das thermoplastische Matrixmaterial der Gleitummantelung zumindest bis auf eine Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Matrixmaterials erwärmt vorliegt. Das Hohlprofilgeflecht wird in dem Konsolidierungswerkzeug mit dem
Matrixmaterial imprägniert und konsolidiert, wobei das Konsolidierungswerkzeug
Temperiervorrichtungen aufweist.
Zur Erfindung gehört auch ein entsprechendes Herstellverfahren zur Herstellung des Profilteils, insbesondere ein Flechtpultrusionsverfahren.
Es ist möglich, dass zu dem Hohlprofilgeflecht zum Erzeugen der Gleitummantelung am Eintritt in das Konsolidierungswerkzeug geschmolzenes Matrixmaterial zugeführt wird, insbesondere unmittelbar nach der Einzugsmatrize.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Profilteils bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass dieses zumindest bereichsweise mit einem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, umspritzt und/oder hinterspritzt ist. Dabei ist vorzugsweise wenigstens ein Verbindungselement mit dem Profilteil durch Umspritzen oder
Hinterspritzen verbunden. Besonders bevorzugt wird das Profilteil zumindest
bereichsweise mit einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einem
kurzfaserverstärkten Kunststoff und ganz besonders einem kurzfaserverstärkten
Thermoplast, umspritzt oder hinterspritzt. Derartig hergestellte Verbindungselemente dienen zur Verbindung des Profilteils mit einem benachbarten Bauteil in einem
Zusammenbau, beispielsweise einer Kraftfahrzeugkarosserie. Dabei ist das Profilteil bevorzugt über Kunststoffhinterspritzungen mit benachbarten Beplankungsteilen, die bevorzugt aus Organoblech und/oder Spritzguss gebildet sind, stoffschlüssig verbunden, wobei es die auftretenden Lasten der Konstruktion trägt.
Schließlich wird ein Profilteil bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass es als Trägerrohr oder Zusammenbauträger für ein Fahrzeug, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug, besonders bevorzugt für einen Lastkraftwagen, ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist es als Trägerrohr oder Zusammenbauträger für ein Beplankungsteil einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere für die Vorbauklappe eines Lastkraftwagens, ausgebildet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Profilteils im Längsschnitt;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung des Profilteils gemäß Figur 1 , und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines
Herstellungsverfahrens für das Profilteil gemäß den Figuren 1 und 2.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Profilteils 1 im Längsschnitt. Das Profilteil 1 ist vorzugsweise als Endlosprofil hergestellt und auf eine bestimmte Länge abgelängt. Dabei entspricht eine Längsachse L des Profilteils 1 bevorzugt einer Vorschubrichtung oder Abzugsrichtung des Profilteils 1 bei der
Herstellung des Endlosprofils.
Das Profilteil 1 ist hier ein hohles, rohrförmiges Profil mit - wie in Figur 2 dargestellt - kreisförmigem Querschnitt, welches eine Mehrzahl von Schichten aufweist, hier nämlich genau drei Schichten, nämlich eine Innenschicht 3, eine Zwischenschicht 5 und eine Außenschicht 7. Es ist möglich, dass wenigstens eine dieser Schichten, gegebenenfalls mehr als eine dieser Schichten, und insbesondere jede dieser Schichten, eine Mehrzahl von Lagen aufweist, die dann vorzugsweise in Hinblick auf ihre Funktion und/oder ihre stoffliche Ausgestaltung innerhalb der jeweiligen Schicht identisch sind. Dagegen unterscheiden sich die verschiedenen Schichten, nämlich die Innenschicht 3, die
Zwischenschicht 5 und die Außenschicht 7 in Hinblick auf ihre Funktion für das Profilteil 1 und insbesondere bezüglich wenigstens eines Parameters, welcher die verschiedenen Schichten charakterisiert. Dieser Parameter ist insbesondere in Hinblick auf die verschiedenen Funktionen der Schichten gewählt.
Jede der Schichten, nämlich die Innenschicht 3, die Zwischenschicht 5 und die
Außenschicht 7 weist einen faserverstärkten Kunststoff auf beziehungsweise besteht bevorzugt aus einem faserverstärkten Kunststoff. Insbesondere handelt es sich dabei um einen endlosfaserverstärkten Kunststoff, wobei die Verstärkungsfasern - insbesondere als Hybridfaserrovings - geflochten sind.
Bei dem hier konkret dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Außenschicht 7 Verstärkungsfasem auf, die als Kohlenstofffasern, als Basaltfasern, und/oder als
Aramidfasern ausgebildet sind. Eine Kombination der genannten Faserarten ist möglich. Als Matrixmaterial weist die Außenschicht bevorzugt PA 6 auf.
Die Zwischenschicht 6 ist bevorzugt als glasfaserverstärkte Schicht ausgebildet, weist also Glasfasern als Verstärkungsfasern auf. Dabei ist es möglich, dass zusätzlich Kohlenstofffasern, Aramidfasern und/oder Basaltfasern in die Glasfaserschicht eingebracht sind, um deren Eigenschaften flexibel anzupassen. Als Matrixmaterial weist die Zwischenschicht 5 bevorzugt PA 6 auf.
Somit zeigt sich, dass bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel bevorzugt die Zwischenschicht 5 und die Außenschicht 7 ein identisches Matrixmaterial, insbesondere PA 6, aufweisen.
Die Innenschicht 3 weist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein
Matrixmaterial auf, welches einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das Matrixmaterial der Zwischenschicht 5 und der Außenschicht 7. Besonders bevorzugt weist die
Innenschicht 3 PA 6.6 oder PPA als Matrixmaterial auf. Als Verstärkungsfasern für die Innenschicht sind Kohlenstofffasern, Basaltfasern, Aramidfasern und/oder Glasfasern möglich. Weiterhin weist die Innenschicht 3 bevorzugt ein Flechtmuster auf, welches von dem Flechtmuster für die Zwischenschicht 5 und die Außenschicht 7 verschieden ist, wobei es insbesondere dichter oder enger ist als die Flecht-/Wickelmuster für die
Zwischenschicht 5 und die Außenschicht 7.
Dabei zeigt sich, dass die Innenschicht 3 spezifisch darauf abgestimmt ist, Bedingungen auszuhalten, die beim Innenhochdruckumformen des Profilteils 1 herrschen. Figur 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des Ausführungsbeispiels des Profilteils 1 gemäß Figur 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei zeigt sich, dass das Profilteil 1 hier als rohrförmiges Profilteil mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist. Dabei sind in einem von den Schichten des Profilteils 1 umschlossenen Innenraum 9 durch radial nach außen weisende Pfeile P, von denen hier der besseren Übersichtlichkeit wegen nur einer mit dem Bezugszeichen P bezeichnet ist, Druckkräfte angedeutet, die beim Innenhochdruckumformen des Profilteils 1 auf die Innenschicht 3 einwirken. Dabei dient diese als Stütz- und Schutzschicht gegenüber dem Innendruck und der Wärme, mit welcher das Profilteil 1 beim
Innenhochdruckumformen beaufschlagt wird, insbesondere indem sie einen höheren Schmelzpunkt und vorzugsweise eine höhere Glasübergangstemperatur bezüglich des Matrixmaterials aufweist als die Zwischenschicht 5 und die Außenschicht 7.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des Profilteils 1 gemäß den Figuren 1 und 2. Dabei zeigt sich, dass zur Herstellung des Profilteils 1 eine Flechtpultrusionseinrichtung 11 verwendet wird, die eine Flechteinheit 13 mit einer Mehrzahl von Flechträdern 15 aufweist, wobei
Hybridfaserrovings, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen hier nur eines mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet ist, auf einen feststehenden, stationären Flechtdorn 19 geflochten werden. Dabei wird ein mehrlagiges Hohlprofilgeflecht erzeugt, welches mittels einer einer Pultrusionseinheit 21 zugeordneten Abzugseinrichtung 23 von dem Flechtdom 19 abgezogen und in ein Konsolidierungswerkzeug 25 eingezogen wird. In dem
Konsolidierungswerkzeug 25 wird eine Gleitummantelung aus einem thermoplastischen Matrixmaterial um das Hohlprofilgeflecht erzeugt. Das von der Abzugseinrichtung 23 weiter geförderte Endlosprofil wird bevorzugt durch eine Prüfeinrichtung 27 geprüft und gegebenenfalls in einer Nachformeinrichtung 29 nachverformt. Dabei ist es insbesondere möglich, dass der Querschnitt des Endlosprofils und/oder dessen Verlauf - insbesondere durch Biegen - verändert wird.
Vorzugsweise ist noch eine nicht dargestellte Trenneinrichtung vorgesehen, durch welche das derart erzeugte Endlosprofil in einzelne Profilteile abgelängt wird.
Insgesamt zeigt sich, dass im Rahmen des Verfahrens ein hochspezifisches, auf eine vorgesehene Nachbearbeitung und/oder Verwendung abgestimmtes Profilteil 1 geschaffen wird. Dabei können insbesondere das Gewicht und die mit dem Profilteil 1 verbundenen Kosten reduziert werden. Damit ist es insbesondere auch möglich, die Kosten und das Gewicht einer Vorbauklappe für einen Lastkraftwagen zu reduzieren.
Mit dem Profilteil 1 ist ein ideal torsions- und biegesteifes, geschlossenes Hohlprofil geschaffen, welches in einem serientauglichen und hochintegrativen Herstellungsprozess herstellbar ist. Dabei ist ein recyclinggerechtes Materialkonzept verwirklichbar, wobei im Rahmen des Recyclings technisch einsetzbare, verstärkte Kunststoffgranulate hergestellt werden können. Durch die Integration aller Herstellungsprozesse in einem sogenannten Oneshot-Verfahren ergeben sich erhebliche Kosten- und Energieeinsparungen. Bezüglich des Profilteils 1 ergibt sich eine Performanceerhöhung durch Integration verschiedener Materialien für anforderungsabhängige Eigenschaften, insbesondere eine erhöhte Festigkeit und/oder Steifigkeit.
Insbesondere durch spezifische Abstimmung der inneren Schicht des Profilteils 1 kann dieses gasundurchlässig ausgestaltet werden, wodurch ein
Innenhochdruckumformverfahren für das Profilteil 1 , aber auch ein Umspritzen mit Kunststoff möglich wird. Das Profilteil 1 ist medienbeständig und temperaturresistent. Auch ein NVH-Verhalten des Profilteils 1 (Noise, Vibration, Harshness) ist verringert beziehungsweise verbessert.

Claims

Patentansprüche
Profilteil (1) mit einer Mehrzahl von Schichten, die jeweils einen faserverstärkten Kunststoff aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Schichten sich bezüglich wenigstens eines die Schichten charakterisierenden Parameters unterscheiden.
Profilteil (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Parameter ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer Art der
Verstärkungsfasern, die der faserverstärkte Kunststoff aufweist, einem
Matrixmaterial des faserverstärkten Kunststoffs, einer Anordnungsart der
Verstärkungsfasern, und einem Anordnungsmuster der Verstärkungsfasern.
Profilteil (1) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine innerste Schicht ein Matrixmaterial aufweist, das im Vergleich zu einem
Matrixmaterial einer äußeren Schicht des Profilteils (1)
a) chemisch und/oder physikalisch ähnlich ist, und/oder
b) einen höheren Schmelzpunkt, und/oder
c) eine höhere Glasübergangstemperatur, und/oder
d) eine höhere Wärmeformbeständigkeit, und/oder
e) eine bessere Medienbeständigkeit, und/oder
f) eine höhere Gasdichtheit, und/oder
g) eine geringere Feuchtigkeitsaufnahme, und/oder
h) eine höhere Festigkeit, und/oder
i) bessere Dämpfungseigenschaften aufweist.
4. Profilteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial der innersten Schicht eine Glasübergangstemperatur von mindestens 115 °C und/oder einen Schmelzpunkt von mindestens 260 °C aufweist.
5. Profilteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil drei Schichten, nämlich eine Innenschicht (3), eine
Zwischenschicht (5) und eine Außenschicht (7) aufweist, wobei die Innenschicht (3) vorzugsweise ein Matrixmaterial mit einem Schmelzpunkt aufweist, der höher ist als der Schmelzpunkt eines Matrixmaterials der Außenschicht (7).
6. Profilteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (5) Glasfasern als Verstärkungsfasern aufweist, wobei die Innenschicht und/oder die Außenschicht Verstärkungsfasern aufweist/aufweisen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus Kohlenstofffasern, Basaltfasern und Aramidfasern.
7. Profilteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (7) und die Zwischenschicht (5) PA 6 als Matrixmaterial aufweisen, wobei die Innenschicht (3) PA 6.6 oder PPA als Matrixmaterial aufweist.
8. Profilteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern der Schichten geflochten/gewickelt sind, wobei vorzugsweise ein Flecht-/Wickelmuster der Innenschicht (3) dichter ist als ein Flechtmuster der Außenschicht (7).
9. Profilteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (1) in einem Flechtpultrusionsverfahren bzw. Flechten/Wickeln hergestellt ist.
10. Profilteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (1) als Trägerrohr oder Zusammenbauträger für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bevorzugt für einen Lastkraftwagen, ausgebildet ist.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018212442A1 (de) * 2018-07-25 2020-01-30 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg Fahrzeugsitzgestell mit einem aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigten Rohrelement
CN111267368A (zh) * 2018-12-05 2020-06-12 湖南易净环保科技有限公司 一种大口径环氧玻璃纤维及织带缠绕挤拉管生产工艺
EP3868553A1 (de) * 2020-02-18 2021-08-25 LANXESS Deutschland GmbH Mehrschichtverbundwerkstoff

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR890005310A (ko) * 1987-09-17 1989-05-13 나까하라 노부유끼 섬유강화 복합수지 인발성형품(引拔成形品) 및 그의 제조방법
DE10205965A1 (de) * 2002-02-14 2003-09-04 Daimler Chrysler Ag Konstruktionselement aus faserverstärktem Kunststoff
EP1981709A1 (de) 2006-02-07 2008-10-22 Resin Systems Inc. Mehrere harze einsetzendes pultrusionsverfahren
CN101418886A (zh) * 2008-12-10 2009-04-29 大连宇星净水设备有限公司 一种连续纤维增强热塑性复合管道
DE102011018422A1 (de) 2011-04-21 2012-10-25 Daimler Ag Kontinuierliches Flechtpultrusionsverfahren für ein thermoplastisches FVK-Hohlprofil und Flechtpultrusionsanlage
CN103302927A (zh) 2012-03-08 2013-09-18 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 一种集装箱底板用复合材料及其制备方法
US9290212B2 (en) * 2013-05-24 2016-03-22 Ford Global Technologies, Llc Carbon fiber prepreg-wrapped beam structures
DE102013111702A1 (de) * 2013-10-24 2015-04-30 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Faserverbundbauteil und Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
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WO2016096093A1 (de) 2016-06-23
US10300674B2 (en) 2019-05-28
DE102014019149A1 (de) 2016-06-23

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