[go: up one dir, main page]

DE10258630A1 - Long fiber reinforced thermoplastic component manufacture involves placing fiber preform in tool cavity, introduction of fluid plastic into the open tool and then tool closure of tool - Google Patents

Long fiber reinforced thermoplastic component manufacture involves placing fiber preform in tool cavity, introduction of fluid plastic into the open tool and then tool closure of tool Download PDF

Info

Publication number
DE10258630A1
DE10258630A1 DE10258630A DE10258630A DE10258630A1 DE 10258630 A1 DE10258630 A1 DE 10258630A1 DE 10258630 A DE10258630 A DE 10258630A DE 10258630 A DE10258630 A DE 10258630A DE 10258630 A1 DE10258630 A1 DE 10258630A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tool
fiber
fiber structure
component
plastic
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.)
Ceased
Application number
DE10258630A
Other languages
German (de)
Inventor
Rainer Dr.-Ing. Capellmann
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
DaimlerChrysler 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 DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE10258630A priority Critical patent/DE10258630A1/en
Publication of DE10258630A1 publication Critical patent/DE10258630A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/086—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers and with one or more layers of pure plastics material, e.g. foam layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/18—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles incorporating preformed parts or layers, e.g. compression moulding around inserts or for coating articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/467—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements during mould closing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/253—Preform
    • B29K2105/256—Sheets, plates, blanks or films

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

A long fiber preform (1) is positioned in the cavity (3) of a two or more part molding tool (2). Thermoplastic plastic is introduced into the open tool cavity in a fluid state under no pressure. The tool halves(5,6) are then closed to apply pressure for distributing the plastic through the entire cavity. The fiber preform (1) is fixed in the tool cavity (3) to hold its position. Several fiber layers may be used. Melt filling and compression stages may be repeated a number of times. The fiber structure is completely impregnated by the plastic. Alternatively a denser fiber layer may be used which is only partially penetrated by the plastic. The fiber preform may be positioned so that a surface of the molded component is formed by the fiber material. Surface areas for subsequent connection other parts are left free of fibers. Different types and layers of fiber material may be employed to locally influence the mechanical properties of the component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung langfaserverstärkter thermoplastischer Bauteile, insbesondere zur Herstellung von Kunststoffbauteilen zur Verwendung in Automobilen, wobei eine flächige Struktur bestehend aus Langfasern mit einem thermoplastischen Kunststoff in einem Formgebungsschritt zusammengebracht wird. Derartige Verfahren dienen zur Herstellung von Bauteilen aus Verbundwerkstoffen mit komplexen, unterschiedlichen Formen, wobei in der Regel eine insgesamt flächige Bauteilgeometrie aus dem Thermoplast unter Verstärkung mittels einer Struktur aus Langfasern geformt wird. Unter Langfaserstruktur wird vorliegend jede Verwendung von faserartigen Verbindungen oder Gelegen verstanden, die zur Verstärkung, das heißt zur lokalen oder vollständigen Versteifung eines Bauteils, mit dem thermoplastischen Kunststoff zusammen verarbeitet werden. Die Verwendung von Kunststoff-Verbundwerkstoffen hat Vorteile hinsichtlich des Gewichts bei gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften.The invention relates to a method for the production of long fiber reinforced thermoplastic components, in particular for the production of plastic components for use in automobiles, wherein a flat structure consisting of Long fibers with a thermoplastic in a molding step is brought together. Such methods are used for production of components made of composite materials with complex, different Shapes, which as a rule, a total area of component geometry the thermoplastic under reinforcement is formed by a structure of long fibers. Under long fiber structure In the present case, any use of fibrous compounds or To be understood, that is to reinforce, that means to the local or complete Stiffening of a component, combined with the thermoplastic are processed. The use of plastic composites has advantages in terms of weight with good mechanical properties Characteristics.

Langfaserstrukturen werden bisher bei klassischen Verarbeitungsverfahren für duroplastische Faserverbundkunststoffe, wie z. B. Pressen eingesetzt. Im Bereich des Pressens finden auch Glasmatten verstärkte Thermoplaste (GMT) Anwendung. Bei diesen bekannten Verfahren, wo mit thermoplastischen Kunststoffmaterial imprägnierte Fasermatten verpresst werden besteht das Problem einer schlechten Reproduzierbarkeit der Bauteile und insbesondere ihrer Oberflächenstruktur. Des Weiteren ist es bei diesen bekannten Verfahren schwierig, die Verfahrensschritte zu kontrollieren und eine gleichmäßige Prozessführung mit gleichbleibend qualitativen Produktergebnissen zu realisieren. Die Schwierigkeiten in der Verfahrenssteuerung liegen vor allem darin, dass zunächst die imprägnierten Fasermatten zugeschnitten werden müssen, sodann aufgeheizt bzw. aufgeschmolzen werden müssen und anschließend in einem kalten Formwerkzeug positioniert und fixiert werden müssen, um in einem Pressvorgang in die endgültige Form gebracht zu werden. Anschließend muss das geformte Bauteil noch abgekühlt werden.Long fiber structures are so far in classical processing methods for thermosetting fiber reinforced plastics, such as B. presses used. In the field of pressing also find Reinforced glass mats Thermoplastics (GMT) application. In these known methods, where Pressed with thermoplastic material impregnated fiber mats the problem is a poor reproducibility of the components and in particular their surface structure. Furthermore, it is difficult in these known methods, the Process steps to control and a uniform process management with to realize consistently qualitative product results. The Difficulties in the process control are mainly that first the impregnated ones Fiber mats must be cut, then heated or melted Need to become and then in a cold mold must be positioned and fixed to in a pressing process in the final form to be brought. Then must the molded part still cooled become.

Bei diesen Verfahren, in denen mit thermoplastischen Kunststoff imprägnierte Fasermatten oder dergleichen verpresst werden, besteht insbesondere das Problem einer schlechten Oberflächenqualität. Die Reproduzierbarkeit ist ebenso problematisch, da durch die aufwändige Vorbereitung der Formmassen vor dem eigentlichen Formgebungsprozess gleichbleibende Bauteileigenschaften schwierig zu realisieren sind.In these procedures, in which with thermoplastic plastic impregnated fiber mats or the like In particular, there is the problem of a bad one Surface quality. The reproducibility is just as problematic as the elaborate preparation of the molding compounds consistent component properties difficult before the actual molding process to be realized.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat demgegenüber zur Aufgabe, faserverstärkte thermoplastische Bauteile herstellen zu können, die in ihrer Form und Oberflächenbeschaffenheit bei im Wesentlichen gleichbleibender Qualität in Serienfertigung auch in hoher Stückzahl herstellbar sind. Das Verfahren soll die Herstellung komplex geformter, jedoch in ihrer Steifigkeit und Festigkeit beeinflussbarer Bauteile ermöglichen, ohne aufwändige Vorkehrungen.In contrast, the process according to the invention has to Task, fiber reinforced To be able to produce thermoplastic components in their shape and surface finish with substantially constant quality in mass production also in high quantity can be produced. The method is intended to produce complex shaped, but in their rigidity and strength influenceable components enable, without elaborate Precautions.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Schritten des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is performed by a procedure according to the steps of claim 1. Advantageous embodiments and developments are the subject the dependent claims.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Herstellung von langfaserverstärkten thermoplastischen Bauteilen eine Faserstruktur, das heißt ein Gelege oder Gewirke von verbundenen Fasern, in einer Kavität eines mindestens zweiteiligen Formwerkzeuges positioniert und anschließend im Wesentlichen ohne hohen Druck ein flüssiges thermoplastisches Kunststoffmaterial bei teilgeöffnetem Formwerkzeug in die Kavität eingebracht. Anschließend wird durch Zusammendrücken der Formhälften des Formwerkzeuges eine im Wesentlichen gleichmäßige Druckbeaufschlagung zur Verbindung und Formgebung der Fasermatte und des Kunststoffes zur Herstellung eines Bauteils erreicht. Unter Zusammendrücken wird vorliegend ein leichtes Drücken bzw. Prägen verstanden, sodass unter Verdrängung von Kunststoffmaterial die letztendliche Formgebung realisiert werden kann.According to the present invention is used to produce long fiber reinforced thermoplastic components a fiber structure, that is a scrim or knitted fabric of connected fibers, in a cavity of one positioned at least two-part mold and then in Essentially without high pressure a liquid thermoplastic material at partially opened Mold in the cavity brought in. Subsequently is by squeezing the mold halves the mold a substantially uniform pressurization to Connection and shaping of the fiber mat and the plastic for Production of a component achieved. Under compression is present a light push or embossing understood, so under repression of plastic material the final shaping can be realized.

Entweder wird die Faserverstärkung, das heißt die Matte oder das Gelege von Verstärkungsfasern, hierbei lediglich benetzt oder sie wird vollständig von dem Kunststoff durchdrungen, das heißt getränkt. Hierdurch können mit größtmöglicher Reproduzierbarkeit komplexe, flächige Bauteile hergestellt werden, die gegenüber zum Beispiel metallischen Bauteilen relativ leicht sind. Die mechanischen Eigenschaften, das heißt insbesondere die Druck-, Zug- oder Verformungsfestigkeit, können auf einfache Weise durch eine entsprechende Orientierung der Verstärkungsfaser oder ihrer Positionierung in dem thermoplastischen Kunststoff gesteuert werden. Es ist hierdurch möglich, Bauteile mit lokal oder insgesamt entsprechend von häufigen Belastungsfällen optimierten Verstärkungen zu versehen. Die derart unter Verwendung von Verstärkungsfasern hergestellten Bauteile können zudem einfach wieder verwertet werden. Die Bauteilduktilität ist aufgrund der thermoplastischen Matrix im Vergleich zu bisher bekannten faserverstärkten duroplastischen Kunststoffbauteilen verbessert. Es können Verbindungen mit anderen Bauteilen hergestellt werden. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von reproduzierbaren Bauteilen auf einfache Weise, ohne dass Bearbeitungsschritte im Nachgang einer Formgebung zur Fertigstellung des Teils erforderlich wären. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise in einem automatisierten Herstellungsprozess bzw. einer Serienfertigung durchgeführt werden. Die Bauteilekosten lassen sich auf diese Weise erheblich reduzieren.Either the fiber reinforcement, that is the mat or the scrim of reinforcing fibers, this only wetted or it is completely penetrated by the plastic, that is soaked. As a result, complex, flat components can be produced with the greatest possible reproducibility, which are relatively easy compared to, for example, metallic components. The mechanical properties, ie in particular the compressive, tensile or deformation resistance, can be controlled in a simple manner by a corresponding orientation of the reinforcing fiber or its positioning in the thermoplastic. It is thus possible to provide components with locally or in total according to amplified by frequent load cases reinforcements. The components thus produced using reinforcing fibers can also be easily recycled. The component inductance is improved due to the thermoplastic matrix in comparison to previously known fiber-reinforced thermosetting plastic components. It can be made connections with other components. The method makes it possible to produce reproducible components in a simple manner, without requiring post-shaping processing steps to complete the part. That's invented The method according to the invention can advantageously be carried out in an automated production process or a series production. The component costs can be significantly reduced in this way.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Prägevorgang, das heißt das gleichmäßige Zusammendrücken der Formhälften zur endgültigen Formgebung des Bauteils und gegebenenfalls der Vorgang des Einspritzens von flüssigem Kunststoff mehrmals wiederholt. Auf diese Weise kann eine bessere Oberflächenqualität von Bauteilen realisiert werden. Die mehrfache Prägung kann hierbei mit demselben Matrixmaterial oder mit einem anderen Matrixmaterial erzielt werden. Somit können Bauteile mit hoher Oberflächenqualität hergestellt werden, ohne dass eine zusätzliche Bearbeitung oder Beschichtung des Verbundmaterials vonnöten wäre.According to an advantageous embodiment invention is the embossing process, this means the even compression of the Mold halves for final Shaping of the component and optionally the process of injection from liquid Repeated plastic several times. That way, a better one Surface quality of components will be realized. The multiple embossing can hereby with the same Matrix material or be achieved with another matrix material. Thus, components can manufactured with high surface quality, without an extra Processing or coating of the composite material would be needed.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Faserstruktur in der Kavität eines mehrteiligen Formwerkzeuges mit Fixiermitteln befestigt. Dadurch wird vermieden, dass die Faserstruktur beim anschließenden Zusammenbringen mit flüssigem Kunststoffmaterial verrutscht. Die Faser kann gezielt beispielsweise an der späteren Außenseite des Bauteils zur Bildung einer äußeren Oberfläche desselben angeordnet werden.According to an advantageous embodiment the invention, the fiber structure in the cavity of a multi-part Forming tool attached with fixatives. This avoids that the fiber structure during subsequent contacting with liquid plastic material slip. The fiber can be targeted, for example, on the later outer side the component for forming an outer surface thereof to be ordered.

Nach einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung werden mehrere Lagen einer flächigen Faserstruktur zur Herstellung faserverstärkter, thermoplastischer Bauteile verwendet. Auf diese Weise können auch hochfeste Bauteile durch Verwenden ein und derselben Faserverstärkungsstruktur hergestellt werden, indem beispielsweise bereichsweise mehrere Lagen übereinandergeschichtet werden.According to an advantageous aspect of Invention are multiple layers of a flat fiber structure for the production fiber-reinforced, used thermoplastic components. That way too high strength components by using one and the same fiber reinforcement structure can be prepared by, for example, several layers stacked in areas become.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Faserstruktur verwendet, welche beim Zusammenbringen mit flüssigem thermoplastischen Kunststoff im Wesentlichen vollständig von diesem durchdrungen wird. Die Faserdichte und/oder -stärke wird hierbei so gewählt, dass flüssi ger Kunststoff die Faserstruktur vollständig durchdringen kann. Durch eine derart getränkte Faserstruktur wird die Verbindung zwischen den Werkstoffen verbessert und die Materialhomogenität erhöht.After a further advantageous Embodiment of the invention, a fiber structure is used, which when combined with liquid thermoplastic Plastic essentially completely penetrated by this becomes. The fiber density and / or strength is chosen here so that flüssi ger plastic completely penetrate the fiber structure can. So impregnated Fiber structure improves the bond between the materials and the material homogeneity elevated.

Nach einem hierzu alternativen Aspekt der Erfindung wird eine entsprechend dichte Faserstruktur verwendet, welche mindestens teilweise von thermoplastischem Kunststoff eingebettet wird, ohne jedoch von diesem vollständig durchdrungen zu werden. Die Faserstruktur kann hierbei von dem flüssigen Kunststoff verdrängt werden und liegt beispielsweise an einer Wand einer Werkzeughälfte derart an, dass sie anschließend eine Außenhaut des Bauteils bildet.After an alternative aspect the invention uses a corresponding dense fiber structure, which at least partially embedded by thermoplastic material but without being completely permeated by it. The fiber structure can be displaced by the liquid plastic and is for example on a wall of a tool half in such a way that she subsequently an outer skin of the component forms.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Faserstruktur so in dem Formgebungswerkzeug positioniert, dass sie eine Oberfläche des zu formenden Bauteils bildet. Somit können beispielsweise Bauteile mit auf einer Seite hochqualitativer Oberfläche aufgrund des Kunststoffmaterials gebildet werden, wohingegen die rückwärtige Seite der Bauteile den faserverstärkten und in seiner Oberfläche ungleichmäßigen Teil aufweist.According to an advantageous embodiment According to the invention, the fiber structure becomes so in the forming tool positioned to form a surface of the component to be molded forms. Thus, for example Components with high-quality surface on one side due to the plastic material are formed, whereas the rear side of the Components the fiber reinforced and in its surface uneven part having.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden eine oder mehrere faserfreie Fügeflächen vorgesehen, die zur späteren Verbindung mit anderen Bauteilen dienen. Die faserfreien Fügeflächen haben den Vorteil, dass beispielsweise durch Kunststoffschweißen eine leichte Verbindung mit anderen Kunststoffteilen erfolgen kann.According to an advantageous embodiment The invention provides one or more fiber-free joining surfaces. the later Serve connection with other components. The fiber-free joining surfaces have the advantage that, for example, by plastic welding a easy connection with other plastic parts can be done.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die mechanischen Eigenschaften des Bauteils gezielt lokal beeinflusst durch Verwenden unterschiedlicher Arten und Schichten von Fasermaterial innerhalb eines zu bildenden Bauteils. Die Variationsmöglichkeiten in der konstruktiven Ausgestaltung und den mechanischen Eigenschaften von Bauteilen sind so vergrößert.According to an advantageous embodiment The invention relates to the mechanical properties of the component targeted locally influenced by using different types and layers of fiber material within a component to be formed. The variations in the structural design and the mechanical properties of Components are so enlarged.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Faserstruktur ein Gelege, ein Gewirk oder ein Geflecht von Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramid- Polyamid- und oder von Polyesterfasern verwendet.According to an advantageous embodiment The invention is a fiber structure, a scrim, a knit or a network of glass fibers, carbon fibers, aramide-polyamide and or of polyester fibers.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.Further advantages and features of Invention can be found in the following description, in which the invention with reference to the illustrated in the accompanying drawings embodiment described in more detail and explained is.

In den 1 bis 3 sind schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen thermoplastischer, faserverstärkter Bauteile wiedergegeben.In the 1 to 3 schematically represent two embodiments of the steps of a method according to the invention for producing thermoplastic, fiber-reinforced components reproduced.

1 zeigt den ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, welcher bei beiden alternativen Ausführungsbeispielen gleich ist:
Eine faserartige Struktur 1 wird in einer Kavität 3 eines Formwerkzeuges 2 positioniert und fixiert. Das Formwerkzeug 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Formhälften 5, 6 auf, die zwischen sich eine Kavität 3 bilden, entsprechend der herzustellenden Bauteilgeometrie. Die Faserstruktur 1, welche beispielsweise ein Glasfasermatte ist, die als Langfaserstruktur als Rohmaterial eingesetzt wird, wird bei geöffnetem Formwerkzeug 2 beispielsweise an einer der Formhälften (hier die Formhälfte 5) befestigt. Die Faserstruktur 1 kann sich hierbei über das gesamte Bauteil erstrecken oder lediglich über einen bestimmten Teil davon, zur lokalen Ausbildung einer Verstärkung. Die faserartige Verstärkungsstruktur 1 kann beispielsweise ein Gewirk, ein Gewebe, ein Gestrick oder ein Geflecht aus Glasfasern oder ähnlichen Langfasern wie zum Beispiel Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder dergleichen sein. 1 shows the first step of the method according to the invention, which is the same in both alternative embodiments:
A fibrous structure 1 is in a cavity 3 a mold 2 positioned and fixed. The mold 2 has in this embodiment, two mold halves 5 . 6 on, between them a cavity 3 form, according to the component geometry to be produced. The fiber structure 1 , which is for example a glass fiber mat, which is used as a long fiber structure as a raw material, with the mold open 2 for example, on one of the mold halves (here the mold half 5 ) attached. The fiber structure 1 may extend over the entire component or only over a certain part thereof, for the local formation of a reinforcement. The fibrous reinforcing structure 1 For example, it may be a knitted fabric, a woven fabric, a knit or a braid of glass fibers or similar long fibers such as carbon fibers, aramid fibers or the like.

In einem zweiten Verfahrensschritt, der in den 2a und 2b wiedergegeben ist, werden die Formhälften 5, 6 des Formwerkzeugs 2 aufeinander zu bewegt und in teilgeöffnetem Zustand gehalten. Anschließend wird flüssiger Kunststoff, insbesondere dünnflüssiger thermoplastischer Kunststoff zwischen die Formhälften 5, 6 eingebracht, was in 2a und 2b mit 4 bezeichnet ist. Die beiden Ausführungsbeispiele gemäß 2a und 2b unterscheiden sich lediglich durch die Art der verwendeten Faserstruktur 1: Während in 2a eine relativ dichte Faserstruktur 1 verwendet wird, die lediglich vom Kunststoff 4 benetzt wird und nicht von diesem vollständig durchdrungen wird, ist die Faserstruktur 1 in der 2b von einer derartigen Konsistenz und Dichte, dass der flüssige Thermoplast 4 vollständig die Faserstruktur 1 durchdringt, das heißt sie vollständig tränkt.In a second process step, which in the 2a and 2 B is reproduced, the mold halves 5 . 6 of the mold 2 moved towards each other and held in partially open condition. Subsequently, liquid plastic, in particular low-viscosity thermoplastic plastic between the mold halves 5 . 6 introduced what is in 2a and 2 B With 4 is designated. The two embodiments according to 2a and 2 B differ only by the type of fiber structure used 1 : While in 2a a relatively dense fiber structure 1 is used, the only plastic 4 is wetted and not fully penetrated by this, is the fiber structure 1 in the 2 B of such consistency and density that the liquid thermoplastic 4 completely the fiber structure 1 penetrates, that is, it completely soaks.

Nach dem Einbringen von flüssigem Kunststoff 4 wird anschließend in einem dritten Verfahrensschritt, der in 3 gezeigt ist, mittels eines Prägehubs (durch den Pfeil illustriert) die endgültige Form des herzustellenden Bauteils 7 realisiert unter gleichmäßigem Zusammendrücken der beiden Formhälften 5, 6 und unter Ausgleich der Materialschwindung. Dieser Vorgang und gegebenenfalls der Vorgang des Einspritzens von weiterem flüssigen Kunststoff kann zur Herstellung einer hohen Oberflächenqualität mehrfach wiederholt werden. Der als Prägevorgang beschriebene letzte Verfahrensschritt erfolgt selbstverständlich in einem Zustand, in welchem der thermoplastische Kunststoff noch mindestens teilweise flüssig, jedenfalls noch formbar ist. Nach einem anschließenden Abkühlen des Materials kann durch Öffnen der Formhälften 5, 6 das fertige Bauteil 7, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich in seinem Mittenbereich mit einer Faserstruktur 1 verstärkt ist, entnommen werden.After the introduction of liquid plastic 4 is subsequently in a third process step, the in 3 is shown by means of a stamping stroke (illustrated by the arrow), the final shape of the component to be produced 7 realized by uniform compression of the two mold halves 5 . 6 and under compensation of material shrinkage. This process and optionally the process of injecting further liquid plastic can be repeated several times to produce a high surface quality. Of course, the last method step described as embossing takes place in a state in which the thermoplastic material is still at least partially liquid, in any case still malleable. After a subsequent cooling of the material can by opening the mold halves 5 . 6 the finished component 7 , which in the embodiment shown only in its central region with a fiber structure 1 is amplified, be removed.

Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl ein zeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the drawings illustrated features can both a single and in any combination with each other essential to the invention.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung langfaserverstärkter thermoplastischer Bauteile, wobei die Langfasern in Form von flächigen Strukturen (1) in einem Formwerkzeug (2) bereitgestellt wird und mit thermoplastischem Kunststoff zusammengebracht wird, gekennzeichnet durch a. Positionieren der Faserstruktur (1) in einer Kavität (3) eines mindestens zweiteiligen Formwerkzeugs (2); b. im Wesentliches druckloses Einbringen von thermoplastischem, flüssigem Kunststoff (4) bei teilweise geöffnetem Formwerkzeug (2); c. Zusammendrücken der Formhälften (5, 6) des Formwerkzeugs (2) zur gleichmäßigen Druckbeaufschlagung des zu formenden Bauteils durch einen Prägevorgang.Process for producing long-fiber-reinforced thermoplastic components, the long fibers being in the form of flat structures ( 1 ) in a mold ( 2 ) and brought together with thermoplastic, characterized by a. Positioning the fiber structure ( 1 ) in a cavity ( 3 ) of an at least two-part molding tool ( 2 ); b. essentially pressureless introduction of thermoplastic, liquid plastic ( 4 ) with partially opened mold ( 2 ); c. Compression of the mold halves ( 5 . 6 ) of the molding tool ( 2 ) for uniform pressurization of the component to be molded by an embossing process. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrmaliges Wiederholen von Schritt b und/oder c.A method according to claim 1, characterized by repeated Repeat step b and / or c. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Fixieren der positionierten Faserstruktur (1) im Schritt a. durch Fixiermittel.Method according to claim 1 or 2, characterized by fixing the positioned fiber structure ( 1 ) in step a. by fixative. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwenden mehrerer Lagen einer flächigen Faserstruktur (1).Method according to one of the preceding claims, characterized by using several layers of a flat fiber structure ( 1 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwenden einer Faserstruktur (1), welche in Schritt b. im Wesentlichen vollständig von dem thermoplastischen Kunststoff durchdrungen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized by using a fiber structure ( 1 ), which in step b. essentially completely penetrated by the thermoplastic material. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Verwenden einer entsprechend dichten Faserstruktur (1), welche in Schritt b. mindestens teilweise von thermoplastischem Kunststoff eingebettet wird, ohne von diesem vollständig durchdrungen zu werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized by using a corresponding dense fiber structure ( 1 ), which in step b. At least partially embedded by thermoplastic material, without being completely penetrated by this. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Positionieren der Faserstruktur (1), sodass eine Oberfläche des zu formenden Bauteils (7) durch das Material der Faserstruktur (1) selbst gebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized by positioning the fiber structure ( 1 ), so that a surface of the component to be molded ( 7 ) through the material of the fiber structure ( 1 ) is formed itself. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ausbilden einer faserfreien Fügefläche zur späteren Verbindung des Bauteils mit anderen Teilen.Method according to one of the preceding claims, characterized by forming a fiber-free joining surface for subsequent connection of the component share with others. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch gezielte, lokale Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften des Bauteils durch Verwenden unterschiedlicher Arten und Schichten von Fasermaterial.Method according to one of the preceding claims, characterized through targeted, local influencing of the mechanical properties of the component by using different types and layers of fiber material. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwenden eines Geleges, Gewirkes oder Geflechtes von Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramid, Polyamid und/oder Polyester als Faserstruktur (1).Method according to one of the preceding claims, characterized by using a fabric, knitted fabric or braid of glass fibers, carbon fibers, aramid, polyamide and / or polyester as fiber structure ( 1 ).
DE10258630A 2002-12-16 2002-12-16 Long fiber reinforced thermoplastic component manufacture involves placing fiber preform in tool cavity, introduction of fluid plastic into the open tool and then tool closure of tool Ceased DE10258630A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10258630A DE10258630A1 (en) 2002-12-16 2002-12-16 Long fiber reinforced thermoplastic component manufacture involves placing fiber preform in tool cavity, introduction of fluid plastic into the open tool and then tool closure of tool

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10258630A DE10258630A1 (en) 2002-12-16 2002-12-16 Long fiber reinforced thermoplastic component manufacture involves placing fiber preform in tool cavity, introduction of fluid plastic into the open tool and then tool closure of tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10258630A1 true DE10258630A1 (en) 2004-07-08

Family

ID=32477667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10258630A Ceased DE10258630A1 (en) 2002-12-16 2002-12-16 Long fiber reinforced thermoplastic component manufacture involves placing fiber preform in tool cavity, introduction of fluid plastic into the open tool and then tool closure of tool

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10258630A1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2447049A1 (en) * 2010-11-02 2012-05-02 C-Con GmbH Method and device for producing fibre composite components
EP2364833A4 (en) * 2008-11-19 2013-07-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd METHOD FOR MANUFACTURING FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL AND APPARATUS FOR MANUFACTURING FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL
WO2013131781A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-12 Mubea Carbo Tech Gmbh Method for producing components from fibre-reinforced composite material
DE102013201911A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for manufacturing fiber reinforced plastics-composite device, involves providing fiber reinforced fiber-plastic composite in bonding region, and pressing semi-finished material to form fiber reinforced plastics-composite device
DE102013101726A1 (en) 2013-02-21 2014-08-21 Sorcole GmbH Flat lightweight construction material made of reinforcing fibers and thermoplastic
EP2722147A4 (en) * 2011-06-16 2015-12-30 Toray Industries Method for manufacturing fiber-reinforced plastic
DE102015208461A1 (en) 2015-05-07 2016-11-10 Audi Ag Apparatus for producing fiber-reinforced plastic components
US10059078B2 (en) * 2012-03-23 2018-08-28 Cutting Dynamics, Inc. Injection molded composite blank and guide
EP3378635A1 (en) * 2017-03-20 2018-09-26 Plastiques du Val de Loire Method for manufacturing parts of prepreg composite material, parts obtained by said method and use of said parts
US10155331B2 (en) 2014-10-29 2018-12-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of producing fiber-reinforced resin-molded member, and method of connecting members
JP2020026246A (en) * 2018-08-15 2020-02-20 マーシャル インダストリアル コープ． Marked rim and its manufacturing process

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5672309A (en) * 1989-02-10 1997-09-30 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing molded article of fiber reinforced thermoplastic resin
US5871604A (en) * 1988-01-20 1999-02-16 Lockheed Martin Corporation Forming fiber reinforced composite product
DE69705777T2 (en) * 1996-06-13 2002-05-23 Compagnie Plastic Omnium, Lyon A method of manufacturing an article made of fiber-reinforced thermoplastic, a bumper support and a bumper equipped with this support

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5871604A (en) * 1988-01-20 1999-02-16 Lockheed Martin Corporation Forming fiber reinforced composite product
US5672309A (en) * 1989-02-10 1997-09-30 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing molded article of fiber reinforced thermoplastic resin
DE69705777T2 (en) * 1996-06-13 2002-05-23 Compagnie Plastic Omnium, Lyon A method of manufacturing an article made of fiber-reinforced thermoplastic, a bumper support and a bumper equipped with this support

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9005506B2 (en) 2008-11-19 2015-04-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Manufacturing method and manufacturing apparatus of fiber reinforced composite material
EP2364833A4 (en) * 2008-11-19 2013-07-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd METHOD FOR MANUFACTURING FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL AND APPARATUS FOR MANUFACTURING FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL
EP2447049A1 (en) * 2010-11-02 2012-05-02 C-Con GmbH Method and device for producing fibre composite components
EP2722147A4 (en) * 2011-06-16 2015-12-30 Toray Industries Method for manufacturing fiber-reinforced plastic
CH706237A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-13 Mubea Carbo Tech Gmbh A method for manufacturing components made of fiber reinforced composite material.
WO2013131781A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-12 Mubea Carbo Tech Gmbh Method for producing components from fibre-reinforced composite material
US9925727B2 (en) 2012-03-09 2018-03-27 Mubea Carbo Tech Gmbh Method for producing components from fiber-reinforced composite material
US10059078B2 (en) * 2012-03-23 2018-08-28 Cutting Dynamics, Inc. Injection molded composite blank and guide
DE102013201911A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for manufacturing fiber reinforced plastics-composite device, involves providing fiber reinforced fiber-plastic composite in bonding region, and pressing semi-finished material to form fiber reinforced plastics-composite device
DE102013201911B4 (en) * 2013-02-06 2020-11-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Pressing process for fiber-plastic composite profiles and fiber-plastic composite components
DE102013101726A1 (en) 2013-02-21 2014-08-21 Sorcole GmbH Flat lightweight construction material made of reinforcing fibers and thermoplastic
US10155331B2 (en) 2014-10-29 2018-12-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of producing fiber-reinforced resin-molded member, and method of connecting members
DE102015208461A1 (en) 2015-05-07 2016-11-10 Audi Ag Apparatus for producing fiber-reinforced plastic components
EP3378635A1 (en) * 2017-03-20 2018-09-26 Plastiques du Val de Loire Method for manufacturing parts of prepreg composite material, parts obtained by said method and use of said parts
JP2020026246A (en) * 2018-08-15 2020-02-20 マーシャル インダストリアル コープ． Marked rim and its manufacturing process

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3599084B1 (en) Method for producing a synthetic fibre composite
WO1999052703A1 (en) Structural component consisting of fibre-reinforced thermoplastic plastic
DE102007057198A1 (en) Process for producing a fiber composite hollow body with power flow and voltage optimized fiber alignment
EP3374167B1 (en) Method for manufacturing a fibre-reinforced vehicle component
EP0531840B1 (en) Method for producing fibre reinforced plastic moulding and moulding produced by this method
DE19948664B4 (en) Method for molding a fiber mat with plastic
EP2769832B1 (en) Method for manufacturing a flat lightweight material consisting of reinforcing fibres and thermoplastic material
DE102018106709B4 (en) METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE STRUCTURE
DE10258630A1 (en) Long fiber reinforced thermoplastic component manufacture involves placing fiber preform in tool cavity, introduction of fluid plastic into the open tool and then tool closure of tool
WO2015074860A1 (en) Fibre-plastic composite component and method for producing a fibre-plastic composite component, in particular a body component for a motor vehicle
DE10324141B4 (en) Process for producing a fiber composite component and intermediate product for such a process
DE102012204136A1 (en) Vacuum-supported pressing
DE102019209501A1 (en) Method for producing a decorative part
DE60105469T2 (en) Fiber-reinforced plastic part and method of manufacture
EP0224064A2 (en) Method for producing construction elements from fibre-reinforced thermoplastic material
DE102008052000A1 (en) Method for manufacturing fiber reinforced plastic component, particularly for vehicle, involves forming loose structured textile depositor as reinforcement piece by multi-filament-fibers
DE102016117103A1 (en) Process for producing a fiber composite component
EP4049821B1 (en) Composite component and method for manufacturing same
WO2019068402A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A FIBER-REINFORCED PLASTIC EXTERNAL SKIN COMPONENT FOR A VEHICLE AND A FIBER-REINFORCED PLASTIC EXTERNAL SKIN COMPONENT
DE102014205896A1 (en) Process for producing a component from organic sheet and tool
WO2019101396A1 (en) Method for producing a fibre composite component and fibre composite component
EP3224031B1 (en) Method for producing a structural subassembly and structural subassembly
DE102015203852A1 (en) Plastic component and method for producing the same
DE102006018286A1 (en) Hybrid components have curved reinforcement embedded in polymer matrix, reinforcement consisting of thermoplastic preform reinforced with continuous fibers
DE19923480A1 (en) Intermediate fiber-reinforced polymer panel used e.g. in vehicle industry, includes added polymer components thermally-molded and bonded to it in an additional operation

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection