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DE102006050823B4 - Verbundbauteil sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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DE102006050823B4
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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (1), das zumindest die folgenden Schritte umfasst: – Aufbringen mindestens einer Faserschicht auf eine Trägerstruktur (2), die Faltwaben (4) darstellt, – Einbringen eines Füllmittels (6), das ein aushärtendes Material ist, in einem thixotropen, gelartigen oder pulverförmigen Zustand in mindestens einen Hohlraum (4) der Trägerstruktur (2), – Aushärten des Füllmittels und danach Injizieren eines Matrixmaterials in die mindestens eine Faserschicht, – Aushärten des Matrixmaterials zur Ausbildung einer faserverstärkten Schicht (5), wobei die Trägerstruktur (2) über das Matrixmaterial mit der faserverstärkten Schicht (5) verbunden wird und – Entfernen des Füllmittels (6) aus dem mindestens einen Hohlraum (4).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundbauteil, insbesondere ein Verbundbauteil mit einem mehrschichtigen Aufbau, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Zur Herstellung von biegesteifen Bauteilen ist ein Faserverbund mit einem eingelegten Kern vorteilhaft. Der Kern kann unterschiedliche Strukturen aufweisen. Wird der Faserverbund durch ein Injektionsverfahren, insbesondere einen RTM-Prozess (Resin Transfer Molding Prozess) hergestellt, so kann als Kern nur ein druckresistenter Schaum beziehungsweise ein druckresistentes Einlegeteil verwendet werden. Bei der Verwendung eines Schaums muss dieser darüber hinaus geschlossenporig sein, um ein Eintreten des Harzes während des Injektionsverfahrens in den Kern zu verhindern. Würde das Harz nämlich in den Kern eintreten, so würde dies zu einer ungewünschten Gewichtszunahme des Bauteils führen. Auch die Verwendung einer Trägerstruktur als Kern, die Öffnungen aufweist, die in Richtung auf die Faserschichten gerichtet sind, ist aus diesem Grund nicht möglich.
  • In der DE 103 58 295 A1 wird zur Lösung dieses Problem ein Leichtbau-Verbundmaterial vorgeschlagen, bei dem zwischen dem Trägermaterial, das beispielsweise eine Wabenstruktur darstellt, und der Deckschicht, die eine Faserverbundschicht darstellt, eine Trennschicht vorgesehen wird. Diese Trennschicht soll gegenüber dem Harz, das zur Bildung des Faserverbundes verwendet wird, undurchlässig sein.
  • In der DE 101 46 201 A1 wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffteils beschrieben, bei dem ein Kern zwischen Faserwerkstofflagen gelegt wird und das Fasergelege mit Harz infiltriert wird. Als Kern wird insbesondere eine Wabenstruktur oder eine andere Zellstruktur verwendet, die in Richtung der Faserwerkstofflage offene Zellen aufweist. Diese offenen Enden der Zellen werden dann durch einen Deckel verschlossen, der das Eindringen von Harz in die Zellräume verhindert.
  • Ein Nachteil dieser bekannten Verbundmaterialen besteht darin, dass dessen Herstellungsverfahren aufwändig ist. Zudem kann aufgrund der Trennschicht die Verbindung zwischen dem Trägermaterial und der Faserverbundschicht nicht über das Matrixmaterial des Faserverbundes selber erfolgen, sondern muss beispielsweise durch einen Kleber realisiert werden. Hierdurch ist die Verbindung zwischen dem Trägermaterial und der Faserverbundschicht schwach. Zudem muss die Beschädigung der Trennschicht verhindert werden, so dass das Verfahren mit erhöhter Vorsicht und geeigneten Werkzeugen durchgeführt werden muss, die eine Beschädigung der Trennschicht unmöglich machen. Auch der Druck, unter dem das Matrixmaterial in die Faserschicht eingebracht werden kann muss so gering gewählt werden, dass eine Beschädigung der Trennschicht ausgeschlossen werden kann.
  • In der WO 2003/103 933 A1 wird ein faserverstärktes Verbundbauteil beschrieben. Dieses Verbundbauteil wird hergestellt, indem mit Fasermaterial ummantelte Dorne zwischen zwei Schichten gelegt werden. Nach einer Harzimprägnierung wird durch das Mantelmaterial eine zelldefinierende Wandstruktur gebildet und die Dorne werden entfernt. Ein Nachteil dieser Art der Herstellung des Verbundbauteils besteht darin, dass der Schritt des Ummantelns der Dorne mit Fasermaterial und Einlegen der Dorne zwischen die Schichten aufwändig ist.
  • Zudem ist aus der DE 10 2005 016 654 A1 ein Sandwichelement bekannt, das eine Kernstruktur und Deckschichten aufweist. Als Deckschichten werden hierbei sogenannte Prepregs, das heißt vorimprägnierte Schichten, verwendet. Die Anbindung dieser Deckschichten an die Kernstruktur erfolgt mittels Klebens oder Schweißens. Die Anbindung muss daher in einem separaten Verfahrensschritt erfolgen und erfordert zudem zusätzliche Materialien, wie Klebstoff.
  • Weiterhin ist aus der EP 0 390 536 A2 ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundstruktur bekannt, bei dem eine erste und eine zweite Schicht mit einem Harz imprägniert werden und nach Einbringen einer gewellten Schicht zwischen diese beiden Schichten das Harz polymerisiert wird. Bei dieser Herstellung ist es erforderlich, dass das Harz in einem flüssigen Zustand vorliegt. Hierdurch kann es zu einem ungewünschten Eindringen des Harzes in die Hohlräume in der Verbundstruktur kommen.
  • In der DE 103 42 867 A1 werden ein Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen Formkerns sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mittels eines verlorenen, wasserlöslichen Formkerns beschrieben. Hierbei wird ein Formkern durch Einfüllen einer Formmasse in ein Formwerkzeug, das die Gestalt des herzustellenden Formkerns definiert, und Aushärten der Formmasse in dem Formwerkzeug, hergestellt. Das Aushärten erfolgt innerhalb einer semipermeablen Membran. Auf den so hergestellten Formkern wird ein Fasermaterial und eines für das Fasermaterial als Matrixwerkstoff dienendes Harz aufgebracht und das Harz wird ausgehärtet. Ein Nachteil dieser Verfahren besteht in der Komplexität des Verfahrensaufbaus, der für diese Verfahren notwendig ist.
  • Schließlich ist aus der GB 1 589 715 A eine Strukturpanel bekannt, bei dem eine Verbindung zwischen einer Kernschicht und Deckschichten durch Aufbringen von Druck in einem Zustand erfolgt, in dem sich das Material der aus Glasfaser-Kunststoff bestehenden Deckschichten noch in einem Gelzustand befindet. Auch bei diesen Strukturpanelen kann es zu einem ungewünschten Eindringen des Gels in die Hohlräume der Kernschicht kommen und durch den Druck auf die Schichten kann es zu einer Verformung der Kernschicht kommen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren und ein Verbundbauteil zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, indem Hohlräume in einem Trägermaterial während der Herstellung des Verbundbauteils aktiv genutzt werden.
  • Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung daher ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, das zumindest die folgenden Schritte umfasst:
    • – Aufbringen mindestens einer Faserschicht auf eine Trägerstruktur, die Faltwaben darstellen,
    • – Einbringen eines Füllmittels, das ein aushärtendes Material ist, in einem thixotropen, gelartigen oder pulverförmigen Zustand in mindestens einen Hohlraum der Trägerstruktur,
    • – Aushärten des Füllmittels und danach Injizieren eines Matrixmaterials in die mindestens eine Faserschicht,
    • – Aushärten des Matrixmaterials zur Ausbildung einer faserverstärkten Schicht, wobei die Trägerstruktur über das Matrixmaterial mit der faserverstärkten Schicht verbunden wird und
    • – Entfernen des Füllmittels aus dem mindestens einen Hohlraum.
  • Die Verfahrensschritte müssen nicht zwingend in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. So kann beispielsweise das Füllmittel in die Trägerstruktur eingebracht werden, bevor die Faserschicht beziehungsweise die Faserschichten auf die Trägerstruktur aufgebracht werden. Das Aufbringen der Faserschicht kann ein reines Auflegen der Faserschicht auf die Trägerstruktur beziehungsweise der Trägerstruktur auf die Faserschicht sein. Es kann aber auch eine Vorfixierung der Faserschicht an der Trägerstruktur erfolgen.
  • Durch das Einbringen eines Füllmittels in die Trägerstruktur, das heißt in deren Hohlräume, kann der Trägerstruktur eine Stabilität verliehen werden, durch die diese einem Druck, der gegebenenfalls in den weiteren Verfahrensschritten auf die Trägerstruktur einwirkt, standhalten kann. Weiterhin kann durch das Füllmittel ein unerwünschtes Eindringen des Matrixmaterials in die Hohlräume der Trägerstruktur vermieden werden. Als Hohlräume werden im Sinne der Erfindung Räume in der Trägerstruktur bezeichnet, die zumindest an einer Seite durch die Trägerstruktur begrenzt sind. Somit werden auch offene Räume, wie beispielsweise eine an der Trägerstruktur gebildete Vertiefung als Hohlräume bezeichnet.
  • Durch die Verwendung von Füllmittel kann die Herstellung der faserverstärkten Schicht auf der Trägerstruktur erfolgen, das heißt das Matrixmaterial in die Faserschicht injiziert werden. Hierdurch vereinfacht sich der Herstellungsprozess des Verbundbauteils und es können in einer geringeren Zeit eine größere Anzahl von Verbundbauteilen hergestellt werden. Dies ist bei der Verwendung eines aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei dem bereits mit einem Harz imprägnierte Faserschichten mit einer Trägerstruktur verbunden werden, dem so genannten PREPREG (preimpregnated fibres) Verfahren, nicht möglich.
  • Vorzugsweise wird das Füllmittel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren über Öffnungen in der Trägerstruktur entfernt, die sich an mindestens einer Seite der Trägerstruktur befinden. Diese Öffnungen sind auch nach dem Aufbringen der faserverstärkten Schichten noch zugänglich, so dass über diese Öffnungen das Füllmittel entfernt und gegebenenfalls erforderliches Lösungsmittel zum Lösen des Füllmittels eingebracht werden kann. Ein solches Entfernen ist bei den in einigen bekannten Verbundbauteilen verwendeten Wabenstrukturen (Honey comb) nicht möglich, da deren Öffnungen nach einem Aufbringen von faserverstärkten Schichten durch diese verschlossen sind.
  • Um gegenüber Druck und dem Eindringen von Matrixmaterial resistent zu sein, ist das Füllmittel so beschaffen, dass dieses in einem flüssigen, thixotropen, gelartigen oder pulvrigen Zustand in die Hohlräume eingebracht wird und nach dem Einbringen aushärten beziehungsweise sich verfestigen kann. Indem das Füllmittel in seinem Ausgangszustand einen der oben genannten Zustände besitzt, kann sich dieses der Form der Hohlräume besonders gut anpassen und diese insbesondere vollständig ausfüllen. Durch ein anschließendes Aushärten kann dem Füllmittel die erforderliche Resistenz gegen Druck und/oder Eindringen von Matrixmaterial verliehen werden. Das Aushärten kann durch Einwirkung auf das Füllmittel realisiert werden. Insbesondere kann beispielsweise Wärme oder Licht aufgebracht werden. Es ist aber auch möglich, dass das Füllmittel so beschaffen ist, dass dieses ohne weitere Einwirkungen in den normalen Umgebungsbedingungen über die Zeit aushärtet.
  • Erfindungsgemäß stellt das Füllmittel ein aushärtendes Material dar und das Füllmittel wird durch Lösungsmittel, insbesondere Wasser, nach der Aushärtung gelöst. Durch die Verwendung eines solchen Füllmaterials kann auf eine Verwendung von Werkzeugen zur Entfernung des Füllmittels verzichtet werden und auch Füllmittel, das an schwer zugänglichen Stellen vorliegt, zuverlässig entfernt werden. Indem das Material aushärtend ist kann zudem eine verlässliche Abdichtung gegen den Eintritt von Matrixmaterial gewährleitstet werden. Alternativ ist aber auch die Verwendung von Sand oder einem pulverförmigen Material als Füllmittel möglich, sofern dieses in den Hohlräumen der Trägerstruktur dicht gepackt vorliegt.
  • Als Lösungsmittel wird vorzugsweise ein flüssiges Mittel verwendet, da hierdurch das Erreichen auch schwer zugänglicher Stellen in der Trägerstruktur ermöglicht wird. Das Lösungsmittel kann je nach verwendetem Füllmittel Wasser oder eine chemische Lösung sein.
  • Das Entfernen des Füllmittels wird vorzugsweise durch Fluten des mindestens einen Hohlraums in der Trägerstruktur durchgeführt. Zum Fluten kann hierbei ein Lösungsmittel für das Füllmittel oder aber auch eine andere Flüssigkeit verwendet werden. Im letzteren Fall muss die Flüssigkeit mit einem ausreichenden Druck in die Hohlräume eingebracht werden. Die Hohlräume der Trägerstruktur, die mit dem Füllmittel ausgefüllt werden besitzen vorzugsweise mindestens zwei Öffnungen, die beide nach dem Aufbringen der faserverstärkten Struktur noch zugänglich sind. Bei dieser Art der Hohlräume kann über eine Öffnung das Lösungsmittel in den Hohlraum eingebracht werden und das gelöste Füllmittel mit dem Lösungsmittel durch die zweite Öffnung austreten.
  • Das Matrixmaterial der faserverstärkten Schicht wird vorzugsweise durch ein RTM-Verfahren injiziert. In diesem Fall stellt das Matrixmaterial einen Kunststoff dar. Es ist aber auch möglich andere Matrixmaterialien, wie beispielsweise Metall durch ein Injektionsverfahren in das Fasermaterial eingebracht wird. Als Fasermaterial können beispielsweise Kohle-, Metall-, Glas- oder Kunststofffasern verwendet werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbundbauteil, insbesondere ein mehrschichtiges Verbundbauteil, das zumindest eine Trägerstruktur und mindestens eine faserverstärkte Schicht umfasst. Das Verbundbauteil zeichnet sich dadurch aus, dass das Verbundbauteil durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurde und die faserverstärkte Schicht über Matrixmaterial der faserverstärkten Schicht mit der Trägerstruktur verbunden ist.
  • Vorzugsweise stellt der Hohlraum einen Kanal dar, der an einem Rand des Verbundbauteils eine Eintritt und an einem weiteren Rand einen Austritt aufweist. Der Kanal kann einen über dessen Länge gleich bleibenden Querschnitt aufweisen. Hierdurch werden ein Einbringen und ein späteres Entfernen des Füllmittels erleichtert. Es liegt allerdings auch im Rahmen der Erfindung mindestens einen Hohlraum vorzusehen, dessen Eintritt und Austritt an der gleichen Seite des Verbundbauteils liegen. Hierbei kann der Hohlraum beispielsweise einen meanderförmigen Kanal darstellen.
  • Der mindestens eine Hohlraum beziehungsweise Kanal kann sich von einem Rand des Verbundbauteils zu einem gegenüberliegenden Rand erstrecken. Bei dieser Ausführungsform sind ein Einbringen eines Füllstoffes zur Herstellung des Verbundbauteils und das Entfernen des Füllstoffes einfach zu realisierten. Zudem kann durch die den Kanal begrenzenden Wände eine sich über die Länge oder Breite des Verbundbauteils erstreckende Stütze zwischen gegenüberliegenden faserverstärkten Schichten geschaffen werden und somit die Stabilität des Verbundbauteils verbessert werden.
  • Das Verbundbauteil weist vorzugsweise mehrere Hohlräume auf und die Hohlräume sind parallel zueinander angeordnet. Durch die parallele Ausrichtung der Hohlräume kann zum einen die Trägerstruktur leichter hergestellt werden, als bei einer Struktur, bei der die Hohlräume unterschiedliche Ausrichtungen besitzen. Zum anderen kann das Befüllen und Entleeren der Kanäle mit Füllmittel leichter erfolgen, da benachbarte Hohlräume gleichzeitig befüllt und entleert werden können.
  • Vorzugsweise ist die Trägerstruktur, die Faltwaben darstellt, einteilig ausgebildet. Diese Art der Trägerstruktur ist einfach herzustellen. Zudem können sich die einzelnen Wände der Trägerstruktur gegeneinander abstützen und somit die Stabilität des Verbundbauteils verbessern. Bei geradlinigen, parallelen Hohlräumen beziehungsweise Kanälen kann durch eine einteilige Ausgestaltung der Trägerstruktur neben einer Biegesteifigkeit des Verbundbauteils um eine zu den Kanälen senkrecht stehende Biegeachse auch eine Biegesteifigkeit um eine in Richtung der Kanäle liegenden Biegeachse gewährleistet werden.
  • Die Trägerstruktur kann bei dem erfindungsgemäßen Verbundbauteil aus Papier, Pappe oder Metall bestehen. Bei einer Trägerstruktur aus Papier oder Pappe wird diese in der Regel bei dem Herstellungsprozess des Verbundbauteils mit dem Matrixmaterial, das in die Faserschicht eingebracht wird, durchsetzt und der Trägerstruktur dadurch eine Stabilität verliehen. Zudem kann die Stabilität durch eine Erhöhung der Anzahl der zwischen zwei faserverstärkten Schichten verlaufenden Stegen der Trägerstruktur positiv beeinflusst werden. Eine Verwendung eines Materials, wie Papier oder Pappe für die Trägerstruktur ist bei dem erfindungsgemäßen Verbundbauteil möglich, da die Trägerstruktur während des Herstellungsprozesses der faserverstärkten Schichten durch das in die Trägerstruktur eingebrachte Füllmittel unterstützt wird und so einem Druck auf die Trägerstruktur standhalten kann.
  • Das Verbundbauteil weist vorzugsweise zwei faserverstärkte Schichten auf, die die Trägerstruktur zwischen sich einschließen. Dieser sandwichartige Aufbau des Verbundbauteils ist besonders bevorzugt. Durch diesen Aufbau können nämlich die Ober- und die Unterseite des Verbundbauteils die gleichen Eigenschaften aufweisen und dieses daher vielseitig eingesetzt werden.
  • Die mindestens eine faserverstärkte Schicht des Verbundbauteils wird vorzugsweise während des Injektionsverfahrens hergestellt und gleichzeitig mit der Trägerstruktur verbunden. Die Verbindung zwischen der Trägerstruktur wird bei dieser Ausführungsform daher durch das Matrixmaterial der faserverstärkten Schicht geschaffen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden erneut unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren genauer beschrieben. Es zeigen:
  • 1: eine schematische Darstellung eines Verbundbauteils nach dem Stand der Technik;
  • 2: eine schematische Perspektivansicht eines Verbundbauteils nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3: ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • 4: eine schematische Schnittansicht durch ein Verbundbauteil nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während der Herstellung.
  • Das in der 1 gezeigte Verbundbauteil 1' besteht aus einer Trägerschicht 2', die eine Wabenstruktur aufweist. Die Öffnungen 3' der Waben 4' sind in der Schicht vertikal ausgerichtet. An der Oberseite und der Unterseite der Trägerschicht 2' wird jeweils eine zuvor imprägnierte Faserschicht 5' aufgebracht. Die Öffnungen 3' der Waben 4' sind somit durch die Faserschichten 5' nach oben und nach unten verschlossen. Dieser so erzeugte Schichtaufbau wird zum Verbinden der einzelnen Schichten 2', 5' in der Regel in einem Ofen mit Wärme beaufschlagt und der Verbund zusätzlich durch Druck hergestellt.
  • In 2 ist eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils 1 gezeigt. Die Oberseite des Verbundbauteils 1 besteht aus eine durchgehenden Schicht 5 aus Fasermaterial gefüllt mit dem Matrixmaterial, beispielsweise Harz oder Metall. Eine entsprechende durchgehende Schicht 5 ist auf der Unterseite des Verbundbauteils 1 vorgesehen, in der 2 aber nicht sichtbar. Zwischen den Schichten 5 ist eine Trägerstruktur 2 vorgesehen. Diese weist in der dargestellten Ausführungsform die Form von Faltwaben 4 auf. An dem rechten und dem linken Rand des Verbundbauteils 1 sind die Faltwaben 4 beziehungsweise die dadurch gebildeten Kanäle über Öffnungen 3 zugänglich.
  • An den Seiten des Verbundbauteils 1 steht in der dargestellten Ausführungsform die Trägerstruktur 2 über die Schichten 5 über. Bei der Weiterverarbeitung des Verbundbauteils 1 kann dieser Überstand entfernt werden.
  • Das Verbundbauteil 1 weist in der dargestellten Ausführungsform die Form eine gewölbte Platte auf. Die Form des Verbundbauteils 1 wird während des Herstellungsprozesses der faserverstärkten Schichten 5 gebildet.
  • Ein möglicher Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben. In einem ersten Schritt wird die Trägerstruktur 2, die auch als Spacer bezeichnet wird, geformt. Hierbei kann beispielsweise ein blatt- oder plattenförmiges Ausgangsmaterial durch geeignete Biege- oder Tiefziehprozesse in die gewünschte Form gebracht werden. Es ist allerdings auch möglich, dass eine vorgefertigte Trägerstruktur 2 verwendet wird.
  • Auf die Oberseite und die Unterseite der Trägerstruktur 2 wird ein Fasergewebe oder Fasergelege aufgelegt. Diese Faserschicht kann beispielsweise aus Kohlefasern oder anderen geeigneten Fasermaterialien bestehen. Die zwischen der Trägerstruktur 2 und den Faserschichten gebildete Hohlräume 4 werden anschließend mit einem Füllmittel, das beispielsweise ein Sandgemisch sein kann, befüllt. Bei der Wahl eines thixotropen Füllmittels kann dieses bei Schrägstellung der Trägerstruktur 2 in die Hohlräume 4 eingebracht werden. Es ist allerdings auch möglich das Füllmittel vor dem Aufbringen der Faserschichten in die jeweiligen Hohlräume 4 einzubringen und diese anschließend durch die Faserschichten abzudecken.
  • Anschließend kann der Schichtaufbau in ein Werkzeug eingelegt werden, dass die Form des zu bildenden Verbundbauteils 1 wiedergibt. Nach dem Einlegen des Schichtaufbaus in das Werkzeug, kann das Füllmittel ausgehärtet werden. Erfindungsgemäß ist es auch möglich zunächst die Faserschichten und die Trägerstruktur 2 in das Werkzeug einzulegen und anschließend das Füllmittel einzubringen und auszuhärten.
  • Nachdem das Füllmittel ausgehärtet ist und so die Hohlräume der Trägerstruktur 2 ausfüllt, kann über entsprechende Einlässe an dem Werkzeug (Matrize) das Matrixmaterial, das mit dem Fasergelege oder Fasergewebe die faserverstärkte Schicht 5 bilden soll, in die Faserschicht injiziert werden. Durch das Matrixmaterial werden hierbei zum einen die Faserzwischenräume aufgefüllt und dadurch eine durchgehende faserverstärkte Schicht 5 gebildet. Zum anderen wird durch das Matrixmaterial aber auch eine Verbindung mit der Trägerstruktur 2 geschaffen. Schließlich kann das Matrixmaterial bei einem Material der Trägerstruktur 2, das porös ist, beispielsweise Pappe oder Papier, auch in die Trägerstruktur 2 eintreten und diese dadurch zusätzlich verstärken. Ein Eintreten des Matrixmaterials in die Hohlräume 4 der Trägerstruktur 2 wird hingegen durch das ausgehärtete Füllmittel verhindert.
  • Nachdem die Faserschichten und gegebenenfalls die Trägerstruktur 2 ausreichend mit Matrixmaterial versorgt sind und dieses ausgehärtet ist, wird in einem nächsten Schritt das Füllmittel durch ein Durchfluten der Hohlräume 4 des fertig injizierten, ausgehärteten Verbundbauteils 1 entfernt. Das Durchfluten mit dem Lösungsmittel, das beispielsweise Wasser sein kann, erfolgt hierbei von der Seite. Bei der in der 2 gezeigten Ausführungsform kann das Einbringen des Wassers daher beispielsweise von links oder von rechts erfolgen und damit ein Auswaschen der Hohlräume 4, die sich in diese Richtung erstrecken, gewährleisten.
  • In der 4 ist ein schematischer Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Verbundbauteil 1 während der Herstellung gezeigt. Zwischen den Faserschichten 5 ist eine Trägerstruktur 2 in Form von Faltwaben 4 eingebracht. Diese sind so ausgerichtet, dass die Spitzen beziehungsweise Umlenkpunkt der Faltwabe 4 nach oben und nach unten gerichtet sind. Hierdurch entstehen an der Oberseite der Faltwabe 4 Täler beziehungsweise V-förmige Kanäle. An der Unterseite sind entsprechende Kanäle versetzt angeordnet. Diese Kanäle sind nach oben und nach unten jeweils durch die Faserschicht 5 begrenzt. In diese Kanäle ist ein Füllmittel 6, beispielsweise das kommerziell erhältliche AquaCoreTM, eingebracht und ausgehärtet. In diesem Zustand kann aufgrund des druckbeständigen und gegen den Eintritt von Matrixmaterial dichten Füllmittels 6 das Matrixmaterial in die Faserschicht 5 und gegebenenfalls in die Wandungen der Trägerstruktur 2 injiziert werden. Das Füllmittel 6 kann nach dem Aushärten des Matrixmaterials durch Wasser oder ein anderes geeignetes Lösungsmittel aus den Kanälen ausgeschwemmt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere kann die Form der Trägerstruktur von der gezeigten Faltwabenform mit V-förmigen Kanälen abweichen. Es ist beispielsweise möglich eine Faltwabenstruktur zu verwenden, bei der die Kanäle eine U-Form aufweisen. In diesem Fall stellt die Trägerstruktur beispielsweise ein Wellblech oder eine entsprechend geformte Lage aus Pappe oder Papier dar.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (1), das zumindest die folgenden Schritte umfasst: – Aufbringen mindestens einer Faserschicht auf eine Trägerstruktur (2), die Faltwaben (4) darstellt, – Einbringen eines Füllmittels (6), das ein aushärtendes Material ist, in einem thixotropen, gelartigen oder pulverförmigen Zustand in mindestens einen Hohlraum (4) der Trägerstruktur (2), – Aushärten des Füllmittels und danach Injizieren eines Matrixmaterials in die mindestens eine Faserschicht, – Aushärten des Matrixmaterials zur Ausbildung einer faserverstärkten Schicht (5), wobei die Trägerstruktur (2) über das Matrixmaterial mit der faserverstärkten Schicht (5) verbunden wird und – Entfernen des Füllmittels (6) aus dem mindestens einen Hohlraum (4).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmittel (6) über Öffnungen (3) in der Trägerstruktur (2) entfernt wird, die sich an mindestens einer Seite der Trägerstruktur (2) befinden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtende Füllmittel (6), durch ein Lösungsmittel, insbesondere Wasser, nach der Aushärtung gelöst wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des Füllmittels (6) durch Fluten des mindestens einen Hohlraums (4) der Trägerstruktur (2) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektionsverfahren ein RTM-Verfahren darstellt.
  6. Verbundbauteil, insbesondere mehrschichtiges Verbundbauteil (1), das zumindest eine Trägerstruktur (2) und mindestens eine faserverstärkte Schicht (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundbauteil durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist.
  7. Verbundbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (2) einteilig ausgebildet ist.
  8. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (2) aus Papier, Pappe oder Metall besteht.
  9. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundbauteil (1) zwei faserverstärkte Schichten (5) aufweist, die die Trägerstruktur (2) zwischen sich einschließen.
DE102006050823.8A 2006-10-27 2006-10-27 Verbundbauteil sowie Verfahren zu dessen Herstellung Expired - Fee Related DE102006050823B4 (de)

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