纤维复合构件和用于制造纤维复合构件的方法与流程

本发明涉及纤维复合构件(Faserverbundbauteil)、尤其是车辆纤维复合构件。此外，本发明涉及用于制造纤维复合构件、尤其是车辆纤维复合构件的方法。

背景技术：

对机动车构件、像例如机动车中间扶手(Mittelarmlehne)提出以下要求，一方面以高刚度和强度而突显，以及同时以低重量而突显。为此，所述构件通常具有重量优化的金属结构，在所述金属结构上可以布置有合成材料构件。然而，如此能达到的重量降低大多已被如此程度地充分利用，使得在这类构件设计中无法进行进一步的重量降低。通过短玻璃纤维增强的注塑结构来替换金属结构由于在此大多不能达到的足够刚度和强度而不是替代的可行方案。

技术实现要素：

因此，本发明基于以下任务，提供纤维复合构件和用于制造纤维复合构件的方法，其中，在纤维复合构件、尤其是车辆纤维复合构件中，在进一步降低重量的同时能达到足够高的刚度和强度。

该任务的解决通过独立权利要求的特征来实现。优选的构型和改进方案在从属权利要求中提出。

根据本发明的纤维复合构件，尤其是用于机动车的纤维复合构件，具有注塑成形的基础体，其中，所述基础体具有至少一个区域，所述区域具有多个单向的、连续纤维增强的(endlosfaserverstaerkten)半制品(Halbzeugen)，其中，所述半制品棒状地构造。

可以三维地构造的基础体能够构成用于纤维复合构件的支撑结构，从而基础体可以构成一种用于纤维复合构件的芯或者说基础支架。由此，基础体优选地用于，给予纤维复合构件足够的刚度和强度。基础体由合成材料、尤其是热塑性合成材料、像例如聚丙烯、聚乙烯或者聚酰胺注塑成形。在合成材料中可以包括短纤维、尤其是短玻璃纤维。注塑成形的基础体具有一个区域或者也具有超过一个区域，所述区域增强地构造，并由此具有提高的刚度和强度。根据本发明，基础体的强化由此实现：这种区域具有多个单向的、连续纤维增强的半制品。这种单向的、连续纤维增强的半制品具有同向地沿轴向方向延伸的纤维。单向的、连续纤维增强的半制品的特点在于，这种单向的、连续纤维增强的半成棒状地构造。通过半制品的棒状的构造，这种半制品具有非常好的可改型性，使得所述半制品能够相应于对纤维复合构件的要求既二维地又三维地成形、尤其弯曲。通过非常好的可改型性能够将半制品带到一形状中，所述形状优化地与纤维复合构件的刚度要求和强度要求相匹配，从而纤维复合构件的刚度由此能够显著提高。在改型半制品时，能够使半制品中的纤维优化地取向，以便能够实现有目的地接收力。这通过扁平地构造的半制品、像例如带是无法实现的。棒状的半制品允许更高数量的改型自由度，因为纤维或者说纤维束不被布置在一个平面中，像例如在带的情况中那样。与此相反，在棒状的半制品中，纤维或者说纤维束能够成捆地布置。除了改进的可改型性以外，棒状地构造的半制品的特点在于，这种半制品可良好地被集成到注塑成形的基础体中。由于基础体现在由合成材料注塑成形且不再由金属材料构造，纤维复合构件此外的特点在于显著降低的重量。基础体的不具有棒状地构造的半制品的区域可以通过短纤维、尤其是短玻璃纤维来增强地构造。

棒状地构造的半制品优选分别具有多个纤维，其中，所述纤维优选以热塑性基体材料来浸渍。通过以热塑性基体材料浸渍半制品的纤维，半制品能够被良好地进一步加工，以便能够被集成到注塑成形的基础体中。热塑性纤维基体材料可以例如由聚丙烯或者聚酰胺构造。

半制品的纤维可以是玻璃纤维、芳纶纤维(Aramidfasern)和/或碳纤维。玻璃纤维的特点在于高弹性模量。通过玻璃纤维的高拉伸强度和压缩强度，在将玻璃纤维引入到热塑性基体材料中时，能够在由于玻璃纤维的高弹性断裂延伸率而得到一定柔性的同时在这些区域中实现有目的的加固。芳纶纤维的特点在于非常高的强度、高冲击韧性、高断裂延伸率和好的振动阻尼。此外，芳纶纤维非常耐高温且耐火。当使用碳纤维时，相对于使用玻璃纤维和芳纶纤维能够进一步降低纤维复合构件的重量。

根据使用和应用情况，棒状地构造的半制品可以具有圆形地、椭圆形地或者多边形地构造的横截面。此外，棒状地构造的半制品的横截面也可以例如具有C形或者U形或者其他任意形状。横截面的形状可以由此任意地选择，并且可以与需求相匹配。

为了能够降低用于棒状地构造的半制品的成本进而降低用于纤维复合构件的成本，棒状地构造的半制品可以例如由注塑颗粒的被拉挤的(pultrudiertem)原材料制成。在这种拉挤方法或者说拉束方法中，纤维能够以相应的基体材料来浸渍，以便能够构造棒状地构造的半制品。

为了达到纤维复合构件的期望的性能、尤其为了达到纤维复合构件的与要求相匹配的优化的刚度和强度，棒状地构造的半制品可以在以下区域中与载荷路径有关地(lastpfadabhaengig)布置和/或成形或者说改型，在所述区域半制品被集成在基础体中。半制品可以由此在基础体内部与重要的、待接收的力和载荷相应地布置和/或改型。

此外，根据本发明的任务的解决借助于用于制造纤维复合构件、尤其是车辆纤维复合构件的方法来实现，其中，基础体被注塑成形，其中，在基础体中构造有至少一个区域，所述区域具有多个单向的、连续纤维增强的半制品，其中，所述半制品棒状地构造。

附图说明

下面根据本发明优选构型的说明根据附图更详细地描述另外的、改进本发明的措施。

附图示出：

图1根据本发明的纤维复合构件的示意图，和

图2棒状地构造的半制品的示意图。

具体实施方式

图1示出了纤维复合构件100，尤其是车辆纤维复合构件，所述纤维复合构件能够例如用于构造机动车的中间扶手。纤维复合构件100具有基础体10，所述基础体构造一种用于纤维复合构件100的支撑结构。

此处所示的基础体10具有矩形地构造的区段11和椭圆形地构造的区段12，其中，椭圆形地构造地区段12被矩形地构造的区段11包围。椭圆形地构造的区段12经由多个接片13与矩形地构造的区段11连接。

矩形地构造的区段11具有一区域，在所述区域上布置有多个单向的、连续纤维增强的半制品14。该区域包括矩形地构造的区段11的两个纵向侧15、16以及一横向侧17。布置在该区域中的半制品14棒状地构造。

在图2中示出了多个这样的、棒状地构造的半制品14，其中，此处所示的棒状的半制品14具有圆形的横截面。棒状地构造的半制品14分别具有多个纤维，尤其是玻璃纤维，其中，纤维以热塑性基体材料来浸渍。棒状地构造的单个半制品14的厚度可以例如分别大约相应于火柴的厚度。

通过棒状地构造的半制品14的集成，能够在获得纤维复合构件100的明显降低的重量的同时显著改进纤维复合构件100的刚度和强度。基础体10的区域(在所述区域中集成有棒状地构造的半制品14)优选为以下区域：在那出现最大的载荷进而出现特别高的应力、尤其是拉伸应力。在构造为中间扶手的纤维复合构件中，在中间扶手的接收部上出现最大的载荷。这些载荷或者说应力能够被棒状地构造的半制品接收，从而这些载荷或者说应力不对基础体10的其余区域产生作用或者仅小程度地对基础体的其余区域产生作用。基础体10的进而纤维复合构件100的出现较低载荷的区域能够由此更精细(filigran)地构造。由此，棒状地构造的半制品14被引入在基础体10中的进而纤维复合构件100中的如下区域中，在所述区域中，传统的合成材料结构、即使是通过短纤维增强的合成材料结构也不足以接收这样的载荷或者说应力。

为了能够实现优化的力接收和应力接收，棒状地构造的半制品14与载荷路径有关地布置和/或成形或者说改型在基础体10的相应区域中。通过棒状地构造的半制品14，半制品14的多轴线弯曲改型是可能的。

由于整个基础体10可以被注塑成形，则不需要接合步骤、像例如焊接。此外，在制造基础体10进而纤维复合构件100时，能够在降低制造缺陷的同时达到更好地重复精度。此外，因为不必再在基础体10上设置金属材料，所以能够排除腐蚀的危险。

基础体10的区域(棒状地构造的半制品14不集成到所述区域中)、像例如椭圆形地构造的区段12可以通过短纤维、尤其是短玻璃纤维来增强。

本发明在其实施方案方面不局限于之前提出的优选构型。而是能够考虑多个变型，这些变型即使基本不同于这些实施方案也利用所示的解决方案。源于说明书权利要求或者附图的所有特征和/或优点包括空间要求的结构上的细节以及方法步骤可以既对自身也在不同的组合中是对于本发明重要的。

附图标记列表

100 纤维复合构件

10 基础体

11 矩形的区段

12 椭圆形的区段

13 接片

14 半制品

15 纵向侧

16 纵向侧

17 横向侧