DE102007001908A1

DE102007001908A1 - Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff

Info

Publication number: DE102007001908A1
Application number: DE200710001908
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Schulz; Arya Bhattacharya
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-17

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen (6) aus faserverstärktem Kunststoff, wobei Fasergewebe (1) auf einer im Wesentlichen der Gestalt des herzustellenden Bauteiles (6) entsprechenden, weitgehend formstabilen Schale (2) drapiert und danach im geschlossenen Werkzeug (4, 5) das Fasergewebe (1) mit Harz getränkt wird. Um dabei Bauteile (6) mit hochwertigen Oberflächen (frei von Rauigkeiten, Unebenheiten, Einschlüssen und/oder Riefen) hervorzubringen, besteht die Formschale (2) aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise aus Kohlefasern und einem duroplastischen Matrixwerkstoff, nämlich Epoxidharz.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere nach dem Resin Transfer-Moulding-Verfahren, wobei Fasergewebe auf einer im Wesentlichen der Gestalt des herzustellenden Bauteiles beziehungsweise einer unteren Formwerkzeughälfte entsprechenden, auf dieser aufliegenden, weitgehend formstabilen Schale drapiert und danach im geschlossenen Werkzeug das Fasergewebe mit Harz getränkt wird.
Ein derartiges Herstellungsverfahren ist beispielsweise durch das europäische Patent EP 0 415 870 B1 bekannt geworden. Dabei ist von einer Vorformlingsbaugruppe zur Anwendung bei einer Harzspritzpressvorrichtung die Rede, wobei die Vorformlingsbaugruppe eine obere Auskleidung, die der Form einer ersten Formwerkzeughälfte angepasst ist, einen trockenen Gewebevorformling, und eine untere Auskleidung, die der Form einer zweiten Formwerkzeughälfte angepasst ist, aufweist, wobei der Vorformling zwischen die obere Auskleidung und die untere Auskleidung eingelegt ist, um die Vorformlingsbaugruppe zu bilden. Die Auskleidungen bilden dabei die besagten, weitgehend formstabilen Schalen und bestehen bevorzugt aus einem thermoplastischen Material. Angesprochen sind dabei Harz der Marke „Teflon", ABS-Harz und FEP-Harz.
Ein wesentliches Ziel dieser Vorgehensweise ist es, die Notwendigkeit eines zeitraubenden Reinigens des Formwerkzeuges im Anschluss an den Formprozess zu verringern oder nahezu zu eliminieren. Üblicherweise wäre es nämlich ohne die Verwendung der genannten oberen und unteren Auskleidungen erforderlich, das Formwerkzeug stets sorgfältig zu reinigen und mit einem Trennmittel zu versehen, um ein späteres Anhaften des fertigen Bauteiles zu vermeiden.
Der Vollständigkeit halber sei noch auf die DE 29 33 960 A1 verwiesen, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Bauteilen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) in einer aus wenigstens Formunterteil und Formoberteil bestehenden Form beschreibt, wobei ein zweiteiliges Unterteil Verwendung findet, welches aus einem Außenteil und einer der Form des herzustellenden Bauteiles entsprechenden dünnwandigen Einlage besteht. Die GFK-Schicht wird dabei auf diese Einlage aufgespritzt, so dass letztere als besagte, weitgehend formstabile Schale fungiert. Auch in diesem Falle ist die dünnwandige Einlage als entsprechend geformte Platte aus thermoplastischem Material ausgebildet. Zwar kann gemäß einem Ausführungsbeispiel die Einlage auch aus einem dünnwandigem Metallblech bestehen, dabei ist allerdings dessen der GFK-Schicht zugewandte Oberseite mit einem Überzug aus Kunststoff versehen, vorzugsweise aus „Teflon".
Bei der Herstellung von Fahrzeug-Karossereiteilen wird, insbesondere was die Sichtseite (Außenseite) angeht, eine sehr hohe Oberflächenqualität gefordert. Dies lässt sich allerdings bei Verwendung der im vorstehend behandelten Stand der Technik erwähnten Schalen aus einem thermoplastischen Werkstoff nicht realisieren. Außerdem neigt der thermoplastische Werkstoff der Schalen bei hohen Temperaturen zum Fließen. Die Kombination aus GFK-Bauteil, thermoplastischer Schale und gegebenenfalls weiteren Werkzeugkomponenten aus Stahl in Verbindung mit hohen Temperaturen ist allein schon deshalb problematisch, weil die Werkstoffe sehr unterschiedliche thermische Längenausdehnungsgrade besitzen. Da die Härte des Thermoplasten relativ gering ist, zeichnen sich die Fasern des GFK-Bauteiles auf der Oberfläche ab. Dies führt wiederum zu einer Reduzierung der Oberflächenqualität des GFK-Bauteiles.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff dahingehend weiterzubilden, dass bei minimaler Anlagen-Belegungszeit Bauteile mit hoher Oberflächengüte hervorgebracht werden.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine Vorgehensweise gemäß Kennzeichen des Patentanspruches 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend erläutert und in der zugehörigen Zeichnung verdeutlicht.
Wie sich aus der einzigen Figur ergibt ist die erfindungsgemäße Verfahrensweise in fünf wesentliche Verfahrensschritte unterteilt. Gemäß Schritt I wird ein Fasergewebe 1 auf eine Formschale 2 aus einem Faserverbundwerkstoff (z. B. bestehend aus Kohlefasern und einem duroplastischen Matrixwerkstoff, z. B. Epoxidharz) drapiert, wonach gemäß Schritt II dieser Verbund 3 in eine aus Unterwerkzeug 4 und Oberwerkzeug 5 bestehende Presse verbracht, und zwar dabei auf das Unterwerkzeug 4 aufgelegt wird. Gemäß Schritt III erfolgt bei geschlossenem Werkzeug 4, 5 die Injektion eines geeigneten Harzes und die Aushärtung des zuvor auf die Formschale 2 drapierten Fasergewebes 1 zum fertigen Bauteil 6. Nach erfolgter Aushärtung kann gemäß Schritt IV das Werkzeug 4, 5 geöffnet und ein aus Formschale 2 und fertiges Bauteil 6 bestehender Verbund 7 entnommen werden. Gemäß Schritt V erfolgt ein Entformen, das heißt ein Trennen von Formschale 2 und Bauteil 6, wonach die Formschale 2 (gegebenenfalls nach Reinigung) erneut für ein Drapieren von Fasergewebe 1 verfügbar ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung wäre denkbar, das Fasergewebe 1 zur Herstellung des Bauteiles 6 beidseitig mittels erfindungsgemäßer faserverstärkter Formschalen 2 zu umschließen. Von daher wäre nach dem Drapiervorgang gemäß Schritt I und vor dem Einbringen in das Werkzeug 4, 5 eine weitere Formschale 2 auf das Fasergewebe 1 aufzulegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0415870 B1 [0002]
- DE 2933960 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff, wobei Fasergewebe auf einer im Wesentlichen der Gestalt des herzustellenden Bauteiles bzw. einer unteren Formwerkzeughälfte entsprechenden, auf dieser aufliegenden, weitgehend formstabilen Schale drapiert und danach im geschlossenen Werkzeug das Fasergewebe mit Harz getränkt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Formschale (2) aus Faserverbundwerkstoff.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschale (2) aus Kohlefasern und einem duroplastischen Matrixwerkstoff, insbesondere Epoxidharz, besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise eine einzelne Formschale (2) zur Aufnahme (Drapieren) des Fasergewebes (1) oder zwei Formschalen (2) zum beidseitigen Umschließen des Fasergewebes (1) verwendet werden.