DE102004006909A1

DE102004006909A1 - Positive component manufacturing method for producing reinforced composite vehicle parts involves use of a two part spacer layer between negative tool and molding material

Info

Publication number: DE102004006909A1
Application number: DE200410006909
Authority: DE
Inventors: Bernhard Scholz; Robert Auer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2005-08-25

Abstract

In order to compensate for adhesive thickness when subsequently bonding the finished component onto a surface a spacer layer(2) is placed on a negative tool(1) before applying a curable molding material to produce a positive component(3). The spacer layer(2) comprises two or more layers, the first(2b) acting as a release layer in contact with the molding material and the second(2a) being located below the first layer in contact with the negative tool surface. The first layer(2b) of the spacer layer is a metal foil and the second layer(2a) is a wax film. The second layer(2a) is placed on the negative tool(1) and then the first layer(2b) applied on top. Alternatively a prefabricated spacer layer(2) in which both layers are joined together, is used and applied onto the negative tool in a single operation. An independent claim is included for a twin layer spacer layer(2) comprising a metal layer(2b) with a wax layer below it.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Negativformteils durch Abformen von einem Positivformteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Distanzschicht zur Verwendung bei einem solchen Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 9.The The present invention relates to a process for producing a Negativformteils by molding of a positive molding according to the preamble of claim 1 and a spacer layer for use in such a method according to the features of claim 9.

Im Kraftfahrzeugbau werden für die Herstellung von Prototypen- und Serienbauteilen in zunehmenden Maße kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffmaterialien verwendet, die auch unter dem Begriff "CfK" bekannt sind. Ein gängiges Verfahren zur Herstellung von Muster- und Kleinserienbauteilen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff ist die modelltechnische Abformung von Prototypen- oder Serienbauteilen. Aufgrund Ihres geringen spezifischen Gewichts werden kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe auch zur Versteifung von Karosserieteilen aus Metall verwendet. Hierzu wird ein "Formteil" aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Anschließend wird das Formteil auf die Karosseriekomponente aufgeklebt, wodurch sich die Biege- und Torsionssteifigkeit erheblich erhöhen lässt. Um ein derartiges "CfK-Verstärkungsbauteil" mit einem Karosserieteil zu verkleben, muss eine gewisse Menge Klebstoff zwischen das CfK-Verstärkungsbauteil und die Karosseriekomponente eingebracht werden können. Deshalb muss das CfK-Verstärkungsbauteil mit einem entsprechenden "Wandstärken-Offset", d.h. mit einem gewissen Versatz in Bezug auf die Karosseriekomponente hergestellt werden. Der Versatz entspricht der Dicke der zwischen das CfK-Verstärkungsbauteil und die Karosseriekomponente einzubringenden Klebstoffschicht.in the Automotive engineering will be for the production of prototype and serial components in increasing Dimensions of carbon fiber reinforced plastic materials used, also known as "CfK" are. A common one Process for the production of sample and small series components made of carbon fiber reinforced plastic is the model-technical impression of prototype or series components. Due to their low specific gravity, carbon fiber reinforced plastics will also used for stiffening metal body parts. For this becomes a "molding" of carbon fiber reinforced plastic produced. Subsequently the molded part is glued to the body component, whereby the bending and torsional rigidity can be increased considerably. To one Such "CfK reinforcing member" with a body part To glue, a certain amount of glue needs to be placed between the CfK reinforcing member and the body component can be introduced. Therefore must the CfK reinforcement component with a corresponding "wall thickness offset", i. with a certain offset made in relation to the body component become. The offset corresponds to the thickness between the CfK reinforcing member and the body component to be introduced adhesive layer.

Bei der Herstellung eines derartigen CfK-Verstärkungsbauteils, das im Folgenden auch ganz allgemein als „Positivformteil" bezeichnet wird, wird üblicherweise auf ein vorhandenes Negativformteil eine "Distanzschicht" aufgebracht. Als Distanzschicht wird üblicherweise eine Wachsfolie verwendet. Derartige Wachsfolien sind in verschiedenen Dickenabstufungen auf dem Markt erhältlich. Bei der Herstellung von CfK-Bauteilen wird ein Fasern enthaltendes Kunststoffharz mit einem Härter vermischt. Dies erfolgt üblicherweise indem eine „Fasermatte" mit einem Harz-Härter-Gemisch getränkt wird. Die Aushärtung ist bei manchen Harz-Härtersystemen ein exothermer Vorgang, wobei relativ hohe Temperaturen entstehen können.at the production of such a CfK reinforcing member, hereinafter also commonly referred to as "positive molding" is becoming common Applied to an existing negative molding a "spacer layer". As a spacer layer is usually used a wax film. Such wax films are in different Thickness gradations available in the market. In the preparation of of CfK components is a fiber-containing plastic resin with a hardener mixed. This is usually done by adding a "fiber mat" with a resin-hardener mixture soaked becomes. The curing is on some resin hardener systems exothermic process, whereby relatively high temperatures can arise.

Alle derzeit auf dem Markt verfügbaren Wachsfolien haben Schmelzpunkte, die im Bereich zwischen 80°C und 150°C liegen. Derartige Wachsfolien beginnen bereits bei einer Temperatur von ca. 90°C an der CfK-Schicht zu haften, was selbst durch Aufbringung bekannter Trennmittel nicht verhindert werden kann. Bei dickeren CfK-Bauteilen führt die beim Aushärten des Harz-Härtergemischs entstehende Reaktionswärme sogar zum Eindringen von Wachs in Poren des CfK-Bauteils. Derart mit Wachs "verschmutzte" CfK-Bauteile sind unbrauchbar. Das am CfK-Bauteil anhaftende Wachs verhindert nämlich ein Verkleben des CfK-Bauteils mit anderen Bauteilen, wie z.B. einer Karosseriekomponente. Aufgrund des am CfK-Bauteil anhaftenden Wachses können Klebeverbindungen mit definierter Klebe festigkeit nicht hergestellt werden. Das Wachs verbleibt nämlich wie ein Trennmittel zwischen dem CfK-Bauteil und dem Klebstoff. Die CfK-Bauteile können zwar nach dem Aushärten und Tempern durch entsprechende Reinigungsverfahren von Wachs befreit werden. Dies ist jedoch aufwändig. Da die Wachsschicht bei der "Ausformung" des CfK-Bauteils beschädigt wird, muss für die Herstellung eines weiteren CfK-Bauteils eine neue Wachsschicht auf das Negativformbauteil aufgebracht werden, was ebenfalls mit erheblichem Aufwand verbunden ist.All currently available on the market wax films have melting points ranging between 80 ° C and 150 ° C. Such wax films begin to adhere to the CfK layer already at a temperature of about 90 ° C, which can not be prevented even by applying known release agents can. For thicker CfK components leads to the curing of the Resin-hardener mixture resulting heat of reaction even for penetration of wax in pores of the CfK component. so Wax "dirty" CfK components are unusable. The adhering to the CfK component wax namely prevents sticking of the CfK component with other components, e.g. a body component. by virtue of of adhering to the CfK component wax can adhesive joints with defined adhesive strength can not be established. The wax namely remains as a release agent between the CfK component and the adhesive. The CfK components can although after curing and annealed by appropriate cleaning methods of wax become. However, this is expensive. As the wax layer during the "molding" of the CfK component is damaged, must for the production of another CfK component a new wax layer be applied to the negative mold component, which also with considerable Effort is connected.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Positivformteils durch Abformen von einem Negativformteil anzugeben, bei dem die oben erläuterten Probleme vermieden werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer geeigneten Distanzschicht zur Verwendung bei diesem Verfahren.task The invention is a method for producing a positive molding by molding from a negative mold part, in which the explained above Problems are avoided. Another object of the invention is in providing a suitable spacer layer for use in this process.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.These The object is solved by the features of claims 1 and 9. advantageous Refinements and developments of the invention are the dependent claims remove.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, zwischen das herzustellende Positivformteil, bei dem es sich beispielsweise um ein Formteil aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff handeln kann, und das Negativformteil, von dem das Positivformteil abgeformt wird, eine Distanzschicht einzubringen, die aus mindestens zwei Schichten besteht, nämlich einer ersten Schicht, auf die unmittelbar das Formmaterial des Positivformteils aufgebracht wird und einer unter der ersten Schicht liegenden zweiten Schicht, bei der es sich beispielsweise um eine Wachsschicht handeln kann. Die erste Schicht kann eine Metallschicht sein. Die Metallschicht kann durch eine Metallfolie, wie z.B. eine Aluminiumfolie, gebildet sein.The Basic principle of the invention is to be produced between the Positive molding, which is for example a molding made of carbon fiber reinforced Plastic can act, and the negative molding from which molded the positive molding is to bring in a distance layer that consists of at least two Layers, namely one first layer on which immediately the molding material of the positive molding is applied and a lying below the first layer second layer, which may be, for example, a wax layer. The first layer may be a metal layer. The metal layer can be protected by a metal foil, e.g. an aluminum foil, formed be.

Für die Herstellung des Positivformteils wird zunächst auf das Negativformteil eine Wachsschicht, z.B. in Form einer Wachsfolie aufgebracht. Anschließend wird die Metallschicht auf die Wachsschicht aufgebracht. Auf die Metallschicht wird dann das Formmaterial für das Positivformteil aufgebracht und ausgehärtet. Die Metallschicht verhindert ein Festhaften bzw. Verkleben des Formmaterials des Positivformteils mit der Wachsschicht. Insbesondere verhindert die Metallschicht ein Eindringen von Wachs in das Formmaterial des Positivformteils.For the production of the positive molding, a wax layer, for example in the form of a wax film, is first applied to the negative molding. Subsequently, the metal layer is applied to the wax layer. On the metal layer, the molding material for the positive molding is then applied and hardened. The metal layer prevents sticking of the molding material of the positive molding with the wax layer. In particular, the metal layer prevents penetration of wax into the molding material of the positive molding.

Die Metallschicht muss nicht notwendigerweise in einem separaten Arbeitsgang auf die darunterliegende zweite Schicht aufgebracht werden. Es kann auch eine vorgefertigte Distanzschicht verwendet werden, die aus einer ersten und einer zweiten Schicht, z.B. einer Metallschicht und einer flächig darauf aufgebrachten Wachsschicht besteht. Die Verwendung einer vorgefertigten zweilagigen Distanzschicht ist sogar zeitsparender. Das Aufbringen der Wachsschicht auf das Negativformteil und der Aluminiumschicht auf die Wachsschicht bzw. das Aufbringen einer zweilagigen Distanzschicht auf das Negativformteil kann manuell erfolgen. Die beiden Schichten bzw. die zweilagige Distanzschicht wird nach dem Aufbringen glatt gestrichen. Dies kann ebenfalls von Hand oder durch Zuhilfenahme von Bürsten bzw. Pinseln erfolgen.The Metal layer does not necessarily have to be in a separate operation be applied to the underlying second layer. It can Also, a prefabricated spacer layer can be used that out a first and a second layer, e.g. a metal layer and a flat on it applied wax layer consists. The use of a prefabricated two-ply spacer layer is even more time-saving. The application of the Wax layer on the negative mold part and the aluminum layer on the wax layer or the application of a two-ply spacer layer on the negative mold part can be done manually. The two layers or the two-ply spacer layer becomes smooth after application painted. This can also be done by hand or with the help of of brushes or brushing done.

Nach dem Aufbringen der Distanzschicht auf das Negativformbauteil wird die erste Schicht, d.h. die Metallschicht angewärmt, um eine gleichmäßige Haftung der Metallschicht auf der Wachsschicht zu erreichen.To the application of the spacer layer on the negative mold component is the first layer, i. the metal layer warmed to a uniform adhesion to reach the metal layer on the wax layer.

Vorzugsweise wird dann auf die Metallschicht ein Formtrennmittel aufgebracht, das ein Anhaften des Formmaterials des Positivformteils an der Metallschicht verhindert. Hierfür kann beispielsweise ein Formtrennmittel auf Seifenbasis oder auf Wachsbasis verwendet werden. Das Formtrennmittel kann mit einem Pinsel o.ä. auf die Metallschicht aufgebracht werden.Preferably is then applied to the metal layer, a mold release agent, the adhesion of the molding material of the positive molding to the metal layer prevented. Therefor For example, a mold release agent based on soap or on Wax base can be used. The mold release agent can with a Brush or similar be applied to the metal layer.

Nach dem Aufbringen und Aushärten des Formmaterials für das Positivformteil kann das fertige Positivformteil entnommen werden und ein weiteres Positivformteil auf der Metallschicht laminiert werden. Sollte die Metallschicht beim Entnehmen des Positivformteils beschädigt werden, so kann die Metallschicht durch Aufbringen geeigneter Metallfolienstücke "repariert" und für die Herstellung eines weiteren Positivformteils vorbereitet werden.To the application and curing of the molding material for the positive molding can be removed from the finished positive molding and another positive molding laminated on the metal layer become. Should the metal layer when removing the positive molding damaged be, so the metal layer "repaired" by applying suitable Metallfolienstücke and for the production a further positive molding to be prepared.

Zusammenfassend werden mit der Erfindung insbesondere folgende Vorteile erreicht:

– Zeitersparnis, da ein Anhaften von Wachs an dem herzustellenden Positivformteil und somit eine Wachsresteentfernung vermieden wird.
– Zeitersparnis, da auf ein und derselben Distanzschicht nacheinander mehrere Positivformteile hergestellt werden können.
– Verbesserte Oberflächenqualität des Positivformteils aufgrund der leichten Entformbarkeit des Positivformteils.
– Materialkosteneinsparung durch Wiederverwenden der Distanzschicht.

In summary, the invention achieves the following advantages in particular:

- Time savings, since adhesion of wax to the produced positive molding and thus a wax residue removal is avoided.
- Time savings, because successively several positive moldings can be made on the same distance layer.
- Improved surface quality of the positive molding due to the easy demolding of the positive molding.
- Material cost savings by reusing the spacer layer.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:in the The invention will be explained in more detail in connection with the drawing. It demonstrate:

1 Ein Herstellverfahren nach dem Stand der Technik; 1 A manufacturing method of the prior art;

2 ein Herstellverfahren gemäß der Erfindung. 2 a manufacturing method according to the invention.

Bei der Herstellung von CfK-Bauteilen, die einen gewissen Wandstärken-Offset in Bezug auf ein Negativformteil 1 aufweisen, wird üblicherweise in einem ersten Arbeitsschritt eine Distanzschicht 2, deren Dicke dem gewünschten Wandstärken-Offset entspricht, auf das Negativformteil 1 aufgebracht. Anschließend wird ein Formmaterial, das für die Herstellung eines Positivformteils 3 verwendet wird, auf die Distanzschicht 2 aufgebracht und ausgehärtet. Üblicherweise werden Wachsfolien als Distanzschichten verwendet. Bei dem Formmaterial des Positivteils 3 kann es sich beispielsweise um einen kohlefaserverstärkten Kunststoff handeln. Beim Aushärten des Positivformteils 3 besteht die Gefahr, dass die Distanzschicht 2 mit dem Positivformteil verklebt. Beim Herausnehmen des Positivformteils 3 wird also die Distanzschicht 2 beschädigt. Ferner bleiben Reste der Distanzschicht 2 an dem Positivformteil 3 haften, was eine Säuberung des Positivformteils erforderlich macht.In the manufacture of CfK components, which has a certain wall thickness offset with respect to a negative mold part 1 Usually, in a first step, a spacer layer 2 , whose thickness corresponds to the desired wall thickness offset, on the negative mold part 1 applied. Subsequently, a molding material is used for the production of a positive molding 3 is used on the spacer layer 2 applied and cured. Usually wax films are used as spacer layers. In the molding material of the positive part 3 For example, it may be a carbon fiber reinforced plastic. When curing the positive molding 3 there is a risk that the distance layer 2 glued to the positive molding. When removing the positive molding 3 becomes the distance layer 2 damaged. Furthermore, remains of the spacer layer remain 2 on the positive molding 3 adhere, which requires a cleaning of the positive molding.

Diese Probleme können weitgehend vermieden werden, wenn, wie in 2 dargestellt, eine zweilagige Distanzschicht verwendet wird. Die Distanzschicht 2 der 2 besteht aus einer Wachsschicht 2a und einer auf die Wachsschicht 2a aufgebrachten Metallschicht 2b. Bei der Metallschicht 2b kann es sich beispielsweise um eine Metallfolie handeln, die von Hand auf die Wachsschicht aufgebracht wird. Alternativ dazu kann auch eine vorgefertigte zweilagige Distanzschicht verwendet werden, bei der die Wachsschicht 2a flächig mit der darauf aufgebrachten Metallschicht 2b verbunden ist. Anschließend wird das Formmaterial für die Herstellung des Positivformteils 3 auf die Metallschicht 2b aufgebracht. Gegebenenfalls kann vor dem Aufbringen des Formmaterials die Metallschicht 2b mit einem Formtrennmittel bestrichen werden. Nach dem Aushärten des Positivformteils 3 kann das Positivformteil 3 entnommen werden, ohne dass die Distanzschicht 2 beschädigt wird und ohne dass Rückstände von Wachs am Positivformteil 3 haften bleiben.These problems can be largely avoided if, as in 2 shown, a two-layer spacer layer is used. The distance layer 2 of the 2 consists of a wax layer 2a and one on the wax layer 2a applied metal layer 2 B , At the metal layer 2 B it may be, for example, a metal foil which is applied by hand to the wax layer. Alternatively, a prefabricated two-ply spacer layer can be used in which the wax layer 2a flat with the metal layer applied thereon 2 B connected is. Subsequently, the molding material for the production of the positive molding 3 on the metal layer 2 B applied. Optionally, prior to application of the molding material, the metal layer 2 B be coated with a mold release agent. After curing of the positive molding 3 can the positive molding 3 be removed without the spacer layer 2 is damaged and no residues of wax on the positive molding 3 stick to it.

Claims

Process for producing a positive molding ( 3 ) by molding a negative mold part ( 1 ), wherein first a spacer layer ( 2 ) on the negative mold part ( 1 ) is applied, then a curable molding material for the production of the positive molding ( 3 ) on the spacer layer ( 2 ) is applied, and then the molding material is cured, characterized in that the spacer layer ( 2 ) at least two layers ( 2a . 2 B ), namely a first layer acting as a release layer ( 2 B ) to which the molding material is applied directly and one under the first layer ( 2 B ) lying second layer ( 2a ).

The method of claim 1, wherein the first layer ( 2 B ) is a metal layer.

Method according to claim 1 or 2, wherein the first layer ( 2 B ) is a metal foil.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the first Layer consists of aluminum.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein the second Layer consists of wax.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein the second Layer is a wax film.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein first the second layer ( 2a ) on the positive molding ( 1 ) and then the first layer ( 2 B ) on the second layer ( 2a ) is applied.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein a prefabricated spacer layer (( 2 ), in which the first and second layers ( 2a . 2 B ) and wherein the prefabricated spacer layer ( 2 ) in one operation on the negative mold part ( 1 ) is applied.

Distance layer ( 2 ) consisting of at least two superimposed layers ( 2a . 2 B ), namely a first layer ( 2 B ) and one under the first layer ( 2 B ) lying second layer ( 2a ), the first layer ( 2 B ) of metal and the second layer ( 2a ) consists of wax.

Distance layer ( 2 ) according to claim 9, wherein the two layers ( 2a . 2 B ) are connected to each other flat.

Distance layer ( 2 ) according to one of claims 9 or 10, wherein the two layers ( 2a . 2 B ) are glued together.

Distance layer ( 2 ) according to claim 9 or 10, wherein the first layer ( 2 B ) one on the second layer ( 2a ) is vapor-deposited metal layer.