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DE102023122965A1 - Hybrider transparenter strukturverbundstoff - Google Patents

Hybrider transparenter strukturverbundstoff Download PDF

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DE102023122965A1
DE102023122965A1 DE102023122965.6A DE102023122965A DE102023122965A1 DE 102023122965 A1 DE102023122965 A1 DE 102023122965A1 DE 102023122965 A DE102023122965 A DE 102023122965A DE 102023122965 A1 DE102023122965 A1 DE 102023122965A1
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DE
Germany
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transparent composite
metal insert
fibers
reinforcing fibers
transparent
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023122965.6A
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English (en)
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Bradley Allen Newcomb
Bhavesh Shah
Joseph M. Polewarczyk
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.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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Publication date
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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer hybriden, transparenten Verbundstruktur umfasst das Bereitstellen eines Metalleinsatzes und einer transparenten Verbundvorform, die Verstärkungsfasern und transparentes Harz umfasst; das Erhitzen der transparenten Verbundvorform; und das Anordnen des Metalleinsatzes und der transparenten Verbundvorform in einer Form und das Aufbringen von mindestens einem von Wärme und Druck, um die hybride, transparente Verbundstruktur zu bilden. Mindestens ein Teil der transparenten Verbundvorform wird durch den Metalleinsatz nicht verdeckt und ermöglicht den Blick durch die hybride, transparente Verbundstruktur.

Description

  • EINLEITUNG
  • Die in diesem Abschnitt enthaltenen Informationen dienen dazu, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Arbeiten der vorliegend genannten Erfinder, soweit sie in diesem Abschnitt beschrieben sind, sowie Aspekte der Beschreibung, die möglicherweise zum Zeitpunkt der Anmeldung anderweitig nicht als Stand der Technik gelten, werden weder ausdrücklich noch stillschweigend als Stand der Technik gegen diese Offenbarung zugelassen.
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verbundstrukturen und insbesondere auf hybride, transparente, strukturelle Verbundwerkstoffe.
  • Die Effizienz eines Fahrzeugs wird durch das Gewicht des Fahrzeugs beeinflusst. Zur Gewichtsreduzierung werden bei einigen Fahrzeugen strukturelle Verbundwerkstoffe anstelle von gestanztem bzw. geprägtem Stahl oder Aluminium verwendet.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer hybriden, transparenten Verbundstruktur umfasst das Bereitstellen eines Metalleinsatzes und einer transparenten Verbundvorform, die Verstärkungsfasern und transparentes Harz umfasst; das Erhitzen der transparenten Verbundvorform; und das Anordnen des Metalleinsatzes und der transparenten Verbundvorform in einer Form und das Aufbringen von mindestens einem von Wärme und Druck, um die hybride, transparente Verbundstruktur zu bilden. Mindestens ein Teil der transparenten Verbundvorform wird durch den Metalleinsatz nicht verdeckt und ermöglicht den Blick durch die hybride, transparente Verbundstruktur.
  • Bei weiteren Merkmalen umfasst das Bereitstellen der transparenten Verbundvorform das Nähen der Verstärkungsfasern an ein Substrat; und das Einkapseln der Verstärkungsfasern und des Substrats in das transparente Harz.
  • Bei weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren mindestens eines von Schneiden, Ausbilden und Formen des Metalleinsatzes vor dem Aufbringen von Wärme und Druck unter Verwendung der Form. Der Metalleinsatz umfasst Maschen. Der Metalleinsatz umfasst ein ineinandergreifendes Loch. Das Verfahren umfasst das Einspritzen von transparentem Harz in die Form. Der Metalleinsatz ist aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Stahl, Aluminium und Magnesium besteht. Die Verstärkungsfasern umfassen ein Material, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlenstofffasern, Glasfasern und Basalt besteht. Die Verstärkungsfasern bestehen aus gemischten Fasern, die aus mindestens zwei verschiedenen Materialien bestehen. Die Verstärkungsfasern umfassen gemischte Fasern, die mindestens ein Material umfasst, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlenstofffasern, Glasfasern und Basalt und mindestens ein Material, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Nylon, Acryl und Polycarbonat besteht.
  • Bei weiteren Merkmalen ist die hybride, transparente Verbundstruktur eine A-Säule.
  • Bei weiteren Merkmalen ist die hybride, transparente Verbundstruktur ein Fahrzeugkopfstück und das Verfahren umfasst ferner das Verbinden der hybriden, transparenten Verbundstruktur zwischen den Dachrelings eines Fahrzeugs.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer hybriden, transparenten Verbundstruktur umfasst das Bereitstellen eines Metalleinsatzes; das Anordnen von Verstärkungsfasern auf dem Metalleinsatz; das Anordnen des Metalleinsatzes mit den Verstärkungsfasern in einer Form; das Zuführen von transparentem Harz in die Form; und das Aufbringen von Wärme und/oder Druck zur Ausbildung der hybriden, transparenten Verbundstruktur. Mindestens ein Teil der hybriden, transparenten Verbundstruktur wird durch den Metalleinsatz nicht verdeckt und ermöglicht den Blick durch die hybride, transparente Verbundstruktur.
  • Bei weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren das Anordnen der Verstärkungsfasern auf dem Metalleinsatz durch einen Roboter unter Verwendung eines automatisierten Prozesses. Das Verfahren umfasst mindestens eines von Schneiden, Ausbilden und Formen des Metalleinsatzes vor dem Aufbringen der Verstärkungsfasern. Das Verfahren umfasst das Erhitzen des Metalleinsatzes mit den Verstärkungsfasern vor dem Anordnen des Metalleinsatzes mit den Verstärkungsfasern in der Form. Der Metalleinsatz umfasst ein ineinandergreifendes Loch.
  • Bei weiteren Merkmalen ist der Metalleinsatz aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Stahl, Aluminium und Magnesium besteht. Die Verstärkungsfasern umfassen ein Material, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlenstofffasern, Glasfasern und Basalt besteht.
  • Bei weiteren Merkmalen bestehen die Verstärkungsfasern aus gemischten Fasern, die aus mindestens zwei verschiedenen Materialien bestehen. Die hybride, transparente Verbundstruktur ist ein Fahrzeugkopfstück und umfasst ferner das Verbinden der hybriden, transparenten Verbundstruktur zwischen Dachrelings eines Fahrzeugs. Das Anordnen von Verstärkungsfasern auf dem Metalleinsatz umfasst das Nähen der Verstärkungsfasern an ein Substrat und das Befestigen des Substrats am Metalleinsatz.
  • Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht dazu bestimmt sind, den Umfang der Offenbarung einzuschränken.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Offenbarung wird anhand der detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
    • 1A eine seitliche Querschnittsansicht eines Beispiels für eine transparente Verbundvorform gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 1B und 1C seitliche Querschnittsansichten eines Beispiels für eine transparente Verbundvorform und einen Metalleinsatz sind, die in einer Pressform gemäß der vorliegenden Offenbarung angeordnet sind;
    • 1D eine Draufsicht auf ein Beispiel für eine transparente Verbundvorform gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 1E eine Draufsicht auf ein Beispiel eines Metalleinsatzes mit offenen Bereichen und/oder ineinandergreifenden Löchern gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 1F und 1G seitliche Querschnittsansichten von Beispielen für Verbundvorformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
    • 2 ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren zur Herstellung einer hybriden, transparenten Verbundstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 3 ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten Verbundvorform gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 4A eine seitliche Querschnittsansicht eines Beispiels für eine transparente Verbundvorform gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 4B und 4C seitliche Querschnittsansichten eines Beispiels für eine transparente Verbundvorform und einen Metalleinsatz sind, der in einer Spritzgieß- oder Druckgießform gemäß der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist;
    • 5 ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein anderes Verfahren zur Herstellung einer hybriden, transparenten Verbundstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 6A ein Beispiel für Verstärkungsfasern, die auf einem Metalleinsatz angeordnet sind, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
    • 6B ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein anderes Verfahren zur Herstellung einer hybriden, transparenten Verbundstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
    • 7A und 7B perspektivische Ansichten eines Beispiels der hybriden, transparenten Verbundstruktur sind, die in einem Fahrzeugkopfstück gemäß der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist.
  • In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederverwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu kennzeichnen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung bezieht sich zwar auf eine hybride, transparente Verbundstruktur, die als konstruktive Komponente in einem Fahrzeug verwendet wird, doch kann die hybride, transparente Verbundstruktur auch in nicht fahrzeuggebundenen Anwendungen verwendet werden.
  • In einigen Beispielen umfasst eine hybride, transparente Verbundstruktur einen Metalleinsatz und einen faserverstärkten Verbundwerkstoff sowie lokale transparente Bereiche, die eine Durchsicht durch die hybride, transparente Verbundstruktur ermöglichen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „transparent“ Materialien, die Licht durchlassen, bis hin zu Materialien, die optisch transparent sind. In einigen Beispielen wird die hybride, transparente Verbundstruktur durch Press-, Spritzgieß- oder Spritzpressformen hergestellt. Die hybride, transparente Verbundstruktur umfasst einen oder mehrere transparente Bereiche, die einen Blick durch die hybride, transparente Verbundstruktur ermöglichen (und andere, nicht transparente Bereiche, in denen sich Verstärkungsfasern und/oder der Metalleinsatz befinden). In anderen Beispielen wird die hybride, transparente Verbundstruktur in einem einzigen Press-, Spritzgieß- oder Spritzpressformprozessschritt mit lokaler Transparenz und kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Faserverstärkungen gebildet.
  • In einigen Beispielen umfasst die hybride, transparente Verbundstruktur ineinandergreifende Löcher oder vernetzte Teile im Metalleinsatz, um das transparente Harz an dem Metalleinsatz ineinandergreifend anzubringen. In einigen Beispielen umfasst die Verstärkungsfaser denselben Fasertyp (z. B. Kohlenstofffaser) oder zwei oder mehr gemischte Verstärkungsfasern (z. B. Glasfaser und Kohlenstofffaser), um Masse, Leistung und/oder Korrosion auszugleichen. Beispielsweise können Glasfasern in Bereichen verwendet werden, in denen Metallbefestigungen verwendet werden oder in Bereichen, die in direktem Kontakt mit dem Metalleinsatz stehen.
  • In einigen Beispielen sind Teile des faserverstärkten Verbundwerkstoffs frei von Verstärkungsfasern, um standardmäßige physikalische Metall-auf-Metall-Verbindungsverfahren unter Verwendung von Befestigungselementen oder Schweißen zu ermöglichen und/oder um transparente Bereiche zu ermöglichen.
  • In einigen Beispielen besteht der Metalleinsatz aus einem Material wie Stahl, pressgehärtetem Stahl, Aluminium, Magnesium oder einem anderen Material, das vor der Verfestigung vorgebildet, geprägt und/oder geformt wird, wenn ein einzelnes Press-, Spritzgieß- oder Spritzpressverfahren nicht geeignet ist.
  • In einigen Beispielen wird eine trockene Verstärkungsfaser (z. B. Glasfaser, Kohlenstofffaser, gemischte Kohlenstoff-/Thermoplastfaser, gemischte Glas-/Thermoplastfaser) direkt auf den Metalleinsatz aufgenäht oder angebracht, wobei ein Roboter einen automatischen Auflege- und Befestigungsprozess durchführt. Dann werden die transparente Verbundvorform und der Metalleinsatz unter Verwendung einer Press-, Spritzgieß- oder Spritzpressform verfestigt. In einigen Beispielen umfasst die Metallstruktur Löcher oder vernetzte Teile, damit das transparente Harz ineinandergreifen kann.
  • In anderen Beispielen können trockene Verstärkungsfasern (z. B. Kohlenstoff-/Glasfasern) auf ein Substrat aufgenäht/aufgestickt werden. Das Substrat kann aus jedem Material bestehen, das eine Nähnadel durchlässt. Das Substrat mit den trockenen Faserstichen wird auf dem Metalleinsatz angeordnet. Das Substrat und der Metalleinsatz werden in der Form platziert und Epoxidharz (oder ein anderes duroplastisches Harz) wird in den Hohlraum gespritzt, um die trockenen Verstärkungsbereiche einzukapseln. Die lokalen Metallausschnitte können in diesem Stadium auch mit dem Harz gefüllt werden, wenn ein transparentes Harz verwendet wird.
  • In einigen Beispielen wird ein Kohlefaser-Prepreg (duroplastisch oder thermoplastisch) direkt auf den Metalleinsatz mit Hilfe eines Roboters aufgebracht, der einen automatischen Auflege- und Befestigungsprozess (z. B. automatisches Auflegen von Klebeband) durchführt und dann in einem einzigen Schritt mit Wärme und Druck verfestigt.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 1A ist eine transparente Verbundvorform 10 gezeigt. Die transparente Verbundvorform 10 umfasst Verstärkungsfasern 12, die in ein transparentes Harz 14 eingekapselt sind. Heizungen 20 werden verwendet, um die transparente Verbundvorform 10 vor dem Formen zu erhitzen.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 1B und 1C sind die transparente Verbundvorform 10 und ein Metalleinsatz 50 zwischen einer ersten Pressform 30 und einer zweiten Pressform 40 angeordnet. In 1B umfasst die erste Pressform 30 eine hervorstehende Fläche 34 und eine Heizung 32. Die zweite Pressform 40 umfasst einen Hohlraum 42 und eine Heizung 44. In 1C werden die erste Pressform 30 und/oder die zweite Pressform 40 durch einen oder mehrere Aktoren 36 bewegt, um Wärme und Druck auf die transparente Verbundvorform 10 und den Metalleinsatz 50 aufzubringen, um die hybride, transparente Verbundstoffstruktur 60 zu verfestigen und zu formen.
  • Obwohl ein Stapel gezeigt wird, der die transparente Verbundvorform und den Metalleinsatz umfasst, können auch andere Stapelanordnungen verwendet werden. Beispielsweise können eine einzelne transparente Verbundvorform und zwei Metalleinsätze verwendet werden (in beliebiger Reihenfolge). Beispielsweise können zwei transparente Verbundvorformen und ein Metalleinsatz verwendet werden (in beliebiger Reihenfolge). In anderen Beispielen können mehrere transparente Verbundvorformen und mehrere Metalleinsätze verwendet werden (in beliebiger Reihenfolge).
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 1D und 1E umfasst die transparente Verbundvorform 10 ein Trägersubstrat 15. In einigen Beispielen sind die Verstärkungsfasern 12 an das Trägersubstrat 15 aufgenäht oder befestigt. In einigen Beispielen ist das Trägersubstrat 15 transparent und besteht aus einem Material, das mit dem transparenten Harz kompatibel ist. In einigen Beispielen werden die Verstärkungsfasern 12 unter Verwendung von Verfahren der automatisierten Faserplatzierung oder der maßgeschneiderten Faserplatzierung (TFP) platziert, wobei Roboter verwendet werden, um die Verstärkungsfasern auf dem Trägersubstrat 15 zu platzieren und zu vernähen oder anderweitig zu befestigen. In einigen Beispielen umfassen die Verstärkungsfasern 12 Kohlenstoff, Glas, Basalt und/oder andere Verstärkungsfasern. In einigen Beispielen werden die Verstärkungsfasern 12 mit anderen Verstärkungsfasern und/oder mit thermoplastischen Fasern wie Nylon, Acryl oder Polycarbonat vermischt. In einigen Beispielen werden Verstärkungsfasern aus Kohlenstofffasern mit Polycarbonatfasern vermischt und die Nähfaser und das Substrat bestehen aus Polycarbonat.
  • In 1E ist ein Beispiel für einen Metalleinsatz 50 gezeigt. In einigen Beispielen umfasst der metallische Einsatz 50 offene Bereiche 74, die von den massiven Bereichen 78 entfernt sind und die mit den transparenten Bereichen der transparenten Verbundvorform fluchten. In den massiven Bereichen 78 können ineinandergreifende Löcher (oder vernetzte Teile) 70 ausgebildet sein, damit das Harz hindurchfließen und den Metalleinsatz mit der transparenten Verbundvorform 10 ineinandergreifend verbinden kann.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 1F und 1G können die Verstärkungsfasern 12 in der transparenten Verbundvorform 10 an verschiedenen horizontalen und/oder vertikalen Stellen in Dickenrichtung der transparenten Verbundvorform 10 angeordnet sein. In 1F sind die Verstärkungsfasern 12 angrenzend an das Trägersubstrat 15 angeordnet, das sich angrenzend an den optionalen äußeren Schutzüberzugsschichten 64 und 66 befindet.
  • Die äußere Beschichtung kann zum Beispiel Kratzfestigkeit, Witterungsbeständigkeit oder einen anderen Schutz bieten. Wenn Polycarbonat verwendet wird, kann eine kratzfeste Beschichtung wie AS4700 von Momentive verwendet werden. Wenn Polycarbonat verwendet wird, kann auch eine Beschichtung wie Poly(methylmethacrylat) (PMMA) verwendet werden, um die witterungsbeständige Schicht zu verbessern (z. B. Vergilbung, Rissbildung oder sonstige Verschlechterung aufgrund von UV-Belastung und Kratzern und Beschädigungen).
  • In 1G sind die Verstärkungsfasern 12 angrenzend an das Trägersubstrat 15 angeordnet, das in der Mitte der transparenten Verbundvorform 10 unter Verwendung von zwei oder mehr Verfestigungsschritten verfestigt wird.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 2 ist ein Verfahren 150 zur Herstellung der hybriden, transparenten Verbundstruktur 60 dargestellt. In 160 wird die transparente Verbundvorform 10 hergestellt. In 164 wird der Metalleinsatz 50 bereitgestellt. In einigen Beispielen werden Teile des Metalleinsatzes 50 abgeschnitten und/oder entfernt. In anderen Beispielen wird der Metalleinsatz 50 ausgebildet, geformt und/oder geprägt. In 168 wird die transparente Verbundvorform 10 erhitzt. In 172 werden die transparente Verbundvorform 10 und der Metalleinsatz 50 in einer Form angeordnet und Wärme und Druck aufgebracht, um die transparente Verbundvorform 10 und den Metalleinsatz 50 zu verfestigen.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 3 wird ein Verfahren 200 zur Herstellung der transparenten Verbundvorform 10 gezeigt. In 210 wird das Trägersubstrat 15 bereitgestellt. In 214 werden die Verstärkungsfasern 12 an dem Trägersubstrat 15 befestigt oder vernäht. In 218 werden die Verstärkungsfasern 12 verfestigt, wenn sie aus thermoplastischem Harz bestehen. In 222 werden die Verstärkungsfasern 12 in das transparente Harz 14 eingekapselt.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 4A wird die transparente Verbundvorform 10 gezeigt. Die transparente Verbundvorform 10 umfasst die Verstärkungsfasern 12, die in das transparente Harz 14 eingekapselt sind. Heizungen 20 werden zum Erhitzen der transparenten Verbundvorform 10 verwendet.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 4B und 4C sind die transparente Verbundvorform 10 und der Metalleinsatz 50 zwischen der ersten Pressform 30 und der zweiten Pressform 40 angeordnet. In 4C wird die erste Pressform 30 von einem Aktor 36 bewegt, um Wärme und/oder Druck auf die transparente Verbundvorform 10 und den Metalleinsatz 50 aufzubringen. Eine Harzquelle spritzt transparentes Harz in den Hohlraum 42 ein.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 5 ist ein Verfahren 250 zur Herstellung einer hybriden, transparenten Verbundstruktur gezeigt. In 260 wird die transparente Verbundvorform 10 hergestellt. In 264 wird der Metalleinsatz 50 bereitgestellt. In einigen Beispielen werden Teile des Metalleinsatzes 50 abgeschnitten oder entfernt. In anderen Beispielen wird der Metalleinsatz 50 ausgebildet, geformt oder geprägt. In 268 wird die transparente Verbundvorform 10 erhitzt. In 272 werden der Metalleinsatz 50 und die transparente Verbundvorform 10 in einer Spritzgieß- oder Spritzpressform angeordnet, transparentes Harz wird eingespritzt und Hitze und/oder Druck werden aufgebracht.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 6A und 6B können die Verstärkungsfasern 12 direkt auf dem Metalleinsatz 50 angeordnet werden, und anschließend werden der Metalleinsatz 50 und die Verstärkungsfasern verfestigt.
  • In 6B ist ein Verfahren 300 zur Herstellung der hybriden, transparenten Verbundstruktur gezeigt. In 310 wird der Metalleinsatz 50 bereitgestellt. In einigen Beispielen werden Teile des Metalleinsatzes 50 abgeschnitten oder entfernt. In anderen Beispielen wird der Metalleinsatz 50 ausgebildet, geformt und/oder geprägt. In 314 werden die Verstärkungsfasern 12 an einer Oberfläche des Metalleinsatzes 50 befestigt. In einigen Beispielen werden die Verstärkungsfasern 12 unter Verwendung eines automatischen Auflegens von Klebeband befestigt. In 318 werden der Metalleinsatz 50 und die Verstärkungsfasern 12 optional erhitzt. In 322 werden der Metalleinsatz 50 und die Verstärkungsfasern 12 unter Verwendung von transparentem Harz, Wärme und/oder Druck verfestigt. Das transparente Harz füllt die Hohlräume des Metalleinsatzes, um die transparenten lokalen Bereiche der hybriden, transparenten Verbundstruktur zu erzeugen.
  • Unter nun folgender Bezugnahme auf 7A und 7B kann die hybride, transparente Verbundstruktur in einem Fahrzeugkopfstück oder in einer A-Säule angeordnet werden. In 7A erstrecken sich die Fahrzeugdachrelings 410 und 412 entlang eines oberen Teils eines Fahrzeugrahmens. Ein vorderer Teil der Fahrzeugdachrelings kann Teil einer A-Säule 413 sein. Ein vorderes Fahrzeugkopfstück 414 und/oder ein hinteres Fahrzeugkopfstück 418 umfassen die hybride, transparente Verbundstruktur. In 7B ist ein Teil 420 der hybriden, transparenten Verbundstruktur mit einem Metalleinsatz 424 gezeigt, der mit einer Verbundstruktur 428 mit einem oder mehreren transparenten Bereichen 432 verfestigt ist.
  • Es ist festzustellen, dass die hybride, transparente Verbundstruktur in einem Fahrzeugkopfstück implementiert werden kann, um die Sicht der Insassen/Fahrer zu verbessern. Die Hybridkonstruktion ist im Vergleich zu 100 % transparenten Verbundstrukturen kostengünstiger. Die hybride, transparente Verbundstruktur weist im Vergleich zu 100 % metallischen Kopfstücken eine reduzierte Masse und verbesserte Sichtbarkeit auf.
  • In einigen Beispielen umfassen die Fasern Verstärkungsfasern wie Kohlenstofffasern. In anderen Beispielen umfassen die Fasern eine oder mehrere Fasern, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Glas, Basalt, Flachs, Hanf, Ananas und Zellulose besteht. In anderen Beispielen sind die Fasern aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Kohlenstoff, Glas, Basalt, Flachs, Hanf, Ananas und Zellulose besteht. Bei weiteren Merkmalen werden erste Fasern (ausgewählt aus einer Gruppe, die aus Kohlenstoff, Glas, Basalt, Flachs, Hanf, Ananas und Zellulose besteht) mit zweiten Fasern vermischt, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Polycarbonat, Nylon, Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherimid (PEI), Polyphenylensulfid (PPS), Polyester, Polyethylen und Polypropylen besteht, um die Faservorform vor dem Umspritzen zu verfestigen. In einigen Beispielen weist die Vielzahl von Fasern eine Form auf, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus zylindrisch, flach oder sowohl zylindrisch als auch flach besteht.
  • Geeignete Fasermaterialien können Kohlenstofffasern (z. B. Carbon-Black, Kohlenstoffnanoröhren, Talk, Fasern aus Polyacrylnitril und/oder Pechvorläufern), Glasfasern (z. B. Glasfaser, Quarz), Basaltfasern, Aramidfasern (z. B. KEVLAR®, Polyphenylenbenzobisoxazol (PBO)), Polyethylenfasern (z. B. hochfestes Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMW)), Polypropylenfasern (z. B. hochfestes Polypropylen), Naturfasern (z. B. Baumwolle, Flachs, Zellulose, Spinnenseide) oder Kombinationen davon umfassen. In einigen Beispielen bestehen die Verstärkungsfasern aus einem Faserstrang mit einer oder mehreren Endlosfasern und einer Außenschicht, die die eine oder mehreren Endlosfasern umgibt.
  • In einigen Beispielen umfasst das Substrat und/oder das transparente Harz ein oder mehrere Materialien, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Polycarbonat, Polypropylen, Epoxid, Polyurethan, Polymethylmethacrylat, einem Polyamid, Styrol-Acrylnitril, Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol, Styrol-Methylmethacrylat, einem Glasfaserträger, Polyester und/oder einem anderen transparenten Polymer besteht.
  • Bei dem Substrat und/oder dem transparenten Harz kann es sich um eine duroplastische Schicht oder eine thermoplastische Schicht handeln, die im Wesentlichen transparent ist, wenn sie frei von Fasern ist. Bei bestimmten Aspekten kann es sich bei der Trägerschicht um eine duroplastische Trägerschicht handeln, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: Benzoxazin, einem Bis-Maleimid (BMI), einem Cyanatester, einem Epoxid, einem Phenol (PF), einem Polyacrylat (Acryl), einem Polyimid (PI), einem ungesättigten Polyester, einem Polyurethan (PUR), einem Vinylester, einem Siloxan, Copolymeren davon und Kombinationen davon.
  • In einigen Beispielen umfasst das Substrat eine thermoplastische Trägerschicht, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Polyethylenimin (PEI), Polyamidimid (PAI), Polyamid (PA) (z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12, Nylon 11, Nylon 6-3-T), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketon (PEK), Polyvinylchlorid (PVC), einem Polyphenylensulfid (PPS), einem thermoplastischen Polyurethan (TPU), Polypropylen (PP), Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC/ABS), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylenterephthalat (PET), Polymethylmethacrylat (PMMA), Styrol-Methylmethacrylat (SMMA), Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol (MABS), Polycarbonat (PC), Polyaryletherketon (PAEK), Polyetherketonketon (PEKK), Copolymeren davon und Kombinationen davon.
  • Die obige Beschreibung hat lediglich einen veranschaulichenden Charakter und soll in keiner Weise die Offenbarung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in einer ganzen Reihe von Formen umgesetzt werden. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Beispiele umfasst, sollte der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf dieselben beschränkt werden, da andere Änderungen nach dem Studieren der Zeichnungen, der Patentspezifikation und der folgenden Ansprüche deutlich werden. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Auch wenn jede der Ausführungsformen oben jeweils als mit bestimmten Merkmalen versehen beschrieben sind, können ferner jedes einzelne oder mehrere dieser Merkmale, die in Bezug auf eine Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, mit Merkmalen jeder der anderen Ausführungsformen umgesetzt und/oder mit denselben kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht ausdrücklich beschrieben ist. Mit anderen Worten schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und ein Austausch einer oder mehrerer Ausführungsformen untereinander bleibt im Umfang dieser Offenbarung.
  • Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden mit verschiedenen Begriffen beschrieben, darunter „verbunden“, „in Eingriff stehend“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Wird eine Beziehung zwischen ersten und zweiten Elementen in der obigen Offenbarung nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind, aber auch eine indirekte Beziehung, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktionell) zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind. Wie hierin verwendet, sollte der Ausdruck „A, B und/oder C“ unter Verwendung einer nicht-exklusiven logischen ODER-Verknüpfung als logisch (A ODER-verknüpft mit B ODER-verknüpft mit C) ausgelegt werden und nicht als „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ verstanden werden.
  • In den Figuren veranschaulicht die Richtung eines Pfeils, wie sie durch die Pfeilspitze angezeigt wird, im Allgemeinen den Informationsfluss (z. B. Daten oder Anweisungen), der für die Veranschaulichung von Interesse ist. Tauschen beispielsweise Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen aus, die von Element A zu Element B übertragenen Informationen sind für die Veranschaulichung aber relevant, kann der Pfeil von Element A zu Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil bedeutet nicht, dass keine anderen Informationen von Element B zu Element A übertragen werden. Ferner kann Element B bei Informationen, die von Element A zu Element B gesendet werden, Anfragen oder Empfangsbestätigungen für die Informationen an Element A senden.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer hybriden, transparenten Verbundstruktur, umfassend: Bereitstellen eines Metalleinsatzes und einer transparenten Verbundvorform, die Verstärkungsfasern und transparentes Harz umfasst; Erhitzen der transparenten Verbundvorform; und Anordnen des Metalleinsatzes und der transparenten Verbundvorform in einer Form und Aufbringen von mindestens einem von Wärme und/oder Druck, um die hybride, transparente Verbundstruktur zu bilden, wobei mindestens ein Teil der transparenten Verbundvorform durch den Metalleinsatz nicht verdeckt wird und den Blick durch die hybride, transparente Verbundstruktur ermöglicht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen der transparenten Verbundvorform umfasst: Nähen der Verstärkungsfasern an ein Substrat; und Einkapseln der Verstärkungsfasern und des Substrats in das transparente Harz.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner mindestens eines von Schneiden, Ausbilden und Formen des Metalleinsatzes vor dem Aufbringen von Wärme und Druck unter Verwendung der Form umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Metalleinsatz ein Netz umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Metalleinsatz ein ineinandergreifendes Loch umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einspritzen von transparentem Harz in die Form umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Metalleinsatz aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Stahl, Aluminium und Magnesium besteht.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungsfasern ein Material umfassen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlenstofffasern, Glasfasern und Basalt besteht.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungsfasern gemischte Fasern umfassen, die aus mindestens zwei verschiedenen Materialien bestehen.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungsfasern gemischte Fasern umfassen, die mindestens ein Material umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlenstofffasern, Glasfasern und Basalt besteht und mindestens ein Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Nylon, Acryl und Polycarbonat besteht.
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