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DE4402552A1 - Verfahren zur Herstellung definierter Oberflächen an Faserverbundbauteilen mit thermoplastischer Matrix - Google Patents

Verfahren zur Herstellung definierter Oberflächen an Faserverbundbauteilen mit thermoplastischer Matrix

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Publication number
DE4402552A1
DE4402552A1 DE19944402552 DE4402552A DE4402552A1 DE 4402552 A1 DE4402552 A1 DE 4402552A1 DE 19944402552 DE19944402552 DE 19944402552 DE 4402552 A DE4402552 A DE 4402552A DE 4402552 A1 DE4402552 A1 DE 4402552A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fibre
matrix
fibres
composite components
winding
Prior art date
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Application number
DE19944402552
Other languages
English (en)
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DE4402552C2 (de
Inventor
Ralph Funck
Joachim Hausmann
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FUNCK, RALPH, DR., 67661 KAISERSLAUTERN, DE
Original Assignee
Institut fuer Verbundwerkstoffe GmbH
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.)
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Publication date
Application filed by Institut fuer Verbundwerkstoffe GmbH filed Critical Institut fuer Verbundwerkstoffe GmbH
Priority to DE19944402552 priority Critical patent/DE4402552C2/de
Publication of DE4402552A1 publication Critical patent/DE4402552A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4402552C2 publication Critical patent/DE4402552C2/de
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    • 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
    • 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
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/04—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing using rollers or endless belts
    • B29C59/043—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing using rollers or endless belts for profiled articles
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung definierter Außenober­ flächen an im Wickel- oder Flechtverfahren hergestellten Faserverbundbautei­ len mit thermoplastischer Matrix, bei dem ein Band mit definierter, insbeson­ dere glatter, Oberfläche auf das noch nicht erstarrte oder wieder aufgeschmol­ zene Bauteil gewickelt und nach Abkühlen der Matrix wieder abgewickelt wird.
Werden Faserverbundbauteile auf Positivformen hergestellt, wie dies insbesondere beim Faserwickel- und Flechtverfahren der Fall ist, weisen die fertigen Bauteile zum Teil eine rauhe, von der Faserstruktur und dem Wickelmuster geprägte Außenoberfläche auf. Diese ist häufig nicht erwünscht.
Es ist bekannt die gewünschte Oberfläche durch spanende Nachbearbeitung, mit Andruckrollen oder Andruckschuhen zu erzielen (Quelle: D. Hauber, Fi­ lament Winding with Thermoplastics, SME Technical Paper 1987, EM87- 552, S. 4). Die genannten Verfahren sind in vielen Fällen jedoch nicht anwendbar oder unwirtschaftlich. So ist die spanende Bearbeitung sehr ko­ stenintensiv, arbeitsplatzbelastend und schädigt zudem Fasern an der Oberflä­ che des Bauteils. Bei der Verwendung von Andruckrollen und -schuhen stellt das Anhaften von Fasern und Matrix sowie Relativbewegungen zwischen Bauteil und Andruckfläche ein Problem dar. Dadurch kommt es zu Verschie­ bungen der gewünschten Faserlagen, dem Ausziehen einzelner Fasern und teilweise zu Faserschädigungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben genannten Art zu entwickeln, bei dem diese Nachteile ausgeglichen werden. Ferner soll ein Verfahren geschaffen werden, das sich in den Fertigungsprozeß einbinden läßt.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Verfahren, nach dem ein Band mit defi­ nierter, insbesondere glatter, Oberfläche auf das noch nicht erstarrte oder wieder aufgeschmolzene Bauteil gewickelt und nach dem Abkühlen und somit Verfestigen der Matrix wieder abgezogen wird. Verfahrensbedingt kann aus der thermoplastischen Matrix ein spiralförmiger Grat entstehen, der leicht mit einer Schneide entfernt werden kann.
Mit diesem Verfahren wird vermieden, daß sich die bereits abgelegten Fasern in ihrer Orientierung unerwünscht verändern. Vorteile liegen zudem in der Möglichkeit nahezu beliebige Oberflächenstrukturen zu erzeugen. Je nach Vorspannung und Geometrie des Bandes wird außerdem der Gehalt an Lun­ kern im Bauteil deutlich reduziert und der Faservolumengehalt durch Heraus­ fließen der Matrix erhöht. Das zu verwendende Band muß derart chemisch und thermisch beständig sein, daß es mit dem Matrixmaterial keine Bindung eingeht und nicht während des Fertigungsprozesses zerstört wird. Es eignen sich insbesondere Metallbänder. Des weiteren muß mindestens eine Oberfläche des Bandes die inverse Struktur der gewünschten Bauteiloberfläche aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es handelt sich um einen im Wickelver­ fahren hergestellten zylindrischen Hohlkörper (1), der sich noch auf dem Wickelwerkzeug (2) befindet. Zunächst liegt eine herstellungsbedingt rauhe, von der Faserstruktur und dem Wickelmuster geprägte Oberflächenstruktur (a) vor. Nun wird ein Metallband (3) unter Vorspannung auf das noch nicht erstarrte Bauteil derart aufgewickelt (b), daß auf die Bauteiloberfläche die inverse Oberflächenstruktur des Metallbandes aufgeprägt wird. Durch Abküh­ lung erstarrt die thermoplastische Matrix unter dem abgelegten Metallband. Hiernach wird das Metallband wieder abgezogen. Zurück bleibt eine definier­ te Oberfläche mit spiralförmigem Grat (c). Der Grat kann mit einer Schneide (4) entfernt werden. Alle Verfahrensschritte sind gut in den Fertigungsprozeß integrierbar. Das Bauteil besitzt jetzt die definierte und entgratete Oberfläche (d). Das Band (3) kann vielfach wiederverwendet werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung definierter Außenoberflächen an im Wickel- oder Flechtverfahren hergestellten Faserverbundbauteilen mit thermo­ plastischer Matrix, dadurch gekennzeichnet, daß ein Band mit einer de­ finierten Oberfläche auf das noch nicht erstarrte oder wieder aufgeschmolzene Bauteil gewickelt und nach dem Abkühlen der Matrix wieder abgewickelt wird, wobei es eine definierte Oberfläche auf dem Bauteil hinterläßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial keine formschlüssige Bindung mit dem Matrixmaterial eingeht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in den Fertigungsprozeß integriert werden kann.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Lunkern im Faserverbundwerkstoff reduziert wird.
DE19944402552 1994-01-28 1994-01-28 Verfahren zur Herstellung definierter Oberflächen an Faserverbundkörpern mit thermoplastischer Matrix Expired - Fee Related DE4402552C2 (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008049820B4 (de) * 2008-09-26 2011-02-24 Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. Linienförmiges Kunststoffprofil mit strukturierter Oberfläche und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102019128164A1 (de) * 2019-10-18 2021-04-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils

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HAUBER, D.: Filament Winding with Thermo- plastics, SME Technikal Paper, 1987, EM87-552, S. 4 *

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