DE102012015715A1

DE102012015715A1 - Fertigungsverfahren für ein faserverstärktes Kunststoff-Sandwichbauteil mit multifunktionalen Hybridschäumen

Info

Publication number: DE102012015715A1
Application number: DE201210015715
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Wobbe Hans Dr-Ing De
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2014-02-13

Abstract

Das vorgeschlagene In-Line-Verfahren kombiniert die Prozesse des Umformens vorkonsolidierter Halbzeuge mit dem Spritzgießen oder alternativ dem RTM-Verfahren einer harten Außenschale, und dem Schäumen hybrider Partikelschäume zu einem Sandwichbauteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellverfahren für ein Sandwichbauteil, welches neben einer faserverstärkten Kunststoffschicht eine an diese anliegende Schaumschicht aus Partikelschaum aufweist. Üblicherweise werden zur Herstellung von Kunststoff-Sandwichbauteilen die Schaumkerne aus Partikelschaum separat in eigenen Fertigungsschritten hergestellt. Diese Kerne werden anschließend in einem weiteren Verarbeitungsschritt in Verbindung mit faserverstärkten Kunststoffen zu den sogenannten Sandwichbauteilen komplettiert.
Aus der DE 100 24 814 A1 ist ein solches Verfahren generell bekannt, mit Bezug insbesondere auf Karosserieteile. Dabei handelt es sich jedoch um einen Schaumkern aus chemisch oder physikalisch geschäumten Kunststoffen. Zunächst wird dabei eine noch nicht mit einer Kunstharz-Matrix versehene Faserverstärkungsmatte in einem Hinterschäumwerkzeug hinterschäumt, wonach in die Faserverstärkungsmatte die Kunstharz-Matrix eingebracht wird.
Aus der EP 12 992 19 ist ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Partikelschaum mit einer Deckschicht bekannt, dessen Hauptanspruch sich darauf bezieht, dass in zeitlicher Reihenfolge der Formraum eines Werkzeugs erst mit dem Partikelschaum gefüllt und ausgeschäumt wird, danach die Deckschicht in flüssiger Phase zwischen das Vorformteil und das Formwerkzeug spritzgegossen wird. Bei dieser Verfahrenssequenz wird das Vorformteil aus Partikelschaum jedoch in dem Moment kollabieren – aufgrund zu hoher Temperaturdifferenz – in dem die schmelzflüssige Deckschicht auf den Vorformling einwirkt.
Kunststoff-Sandwichbauteile für den modernen Automobilbau haben eine große Bandbreite unterschiedlicher Anforderungen zu erfüllen, insbesondere gilt dies für den innovativen zukünftigen Leichtbau. Dabei geht es in der festen Außenhülle des Sandwichbauteils um hohe mechanische Festigkeiten bei gleichzeitiger guter Oberflächenqualität, während es im Schaumkern um zum Beispiel hohe spezifische Steifigkeiten, gutes Energieabsorptionsvermögen, Wärmespeichermöglichkeiten usw. geht.
Die geschäumten Monomaterialien bieten solche Möglichkeiten durch eine Erweiterung ihrer Eigenschaften mittels Kombination aus metallischen, keramischen und polymeren Schäumen, den sogenannten Hybridschäumen. Zum Beispiel vereint ein aus EPP und APM (geschäumte Aluminiumpartikel) gefertigter Hybridschaum eine elastische flexible Verformbarkeit und eine plastische Energieabsorption. Ein Hybrid aus EPP und Keramikschaum kann zu thermischer Isolierung bei gleichzeitiger Wärmespeicherung führen.
Um all diese Forderungen zu erfüllen, wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit folgendem Verfahren gelöst: Ein vorbehandeltes Halbzeug, welches zum Beispiel ein für das RTM-Verfahren vorkonsolidierter Prepreg sein kann oder ein für das Spritzgießverfahren vorbereitetes Organoblech, werden in das geöffnete Werkzeug der Anlage eingelegt und fixiert. Das Werkzeug wird geschlossen und je nach Verfahren wird das Harz injiziert (RTM) oder die Schmelze in die Kavität eingespritzt (Spritzgießen). Der im Anschluss über eine Werkzeugbewegung zu schaffende Formraum wird mit Partikelschaum oder auch hybridem Partikelschaum gefüllt und unter Temperatur und Druck versintert. Nach einer Abkühl- und Stabilisierungsphase kann das fertige Bauteil entnommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10024814 A1 [0002]
EP 1299219 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Sandwichbauteilen aus hybridem Partikelschaum und wenigstens einer Deckschicht aus einem faserverstärkten Kunststoff in einem Formwerkzeug, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Einlegen eines vorkonsolidierten Halbzeugs in die Form und Schließen der Form b) Einspritzen des schmelzflüssigen Kunststoffs in die Werkzeugkavität c) Nachdruckphase mit Teilabkühlung des Deckschicht-Vorformlings d) Befüllen des über mindestens eine Werkzeugbewegung zu schaffenden Formraums zwischen dem Deckschicht-Vorformling und mindestens einer Oberfläche der Kavität des Formwerkzeugs mit Partikelschaumkugeln e) Versintern der Partikelschaumkugeln unter Druck und Temperatur f) Abkühl- und Stabilisierungsphase des Partikelschaums g) Entnahme
Verfahren zur Herstellung von Sandwich-Bauteilen mit einem Kern aus hybridem Partikelschaum gemäß Anspruch 1a) bis 1f) und den anschließenden Verfahrensschritten: h) Einlegen eines weiteren vorkonsolidierten Halbzeugs und Schließen der Form i) Urformen einer weiteren Deckschicht j) Umsetzen des aus erster Deckschicht und Partikelschaum bestehenden Vorformlings mittels Werkzeugbewegung oder Handling zur geöffneten Kavität der weiteren Deckschicht k) Verschweißen der weiteren Deckschicht mit dem Vorformling l) Entnahme
Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2 mit mindestens einer Deckschicht nach dem RTM-Verfahren.
Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2 mit mindestens einer Deckschicht nach dem Spritzgieß-Verfahren.