KIND, Franz-Georg (Am Eckardshof 10, Konradsreuth, 95176, DE)
MICHEL, Peter (Wirthstraße 104, Hof, 95028, DE)
KIND, Franz-Georg (Am Eckardshof 10, Konradsreuth, 95176, DE)
| Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Formteilen (1) aus thermoplastischen Kunststoffen, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen von zugeschnittenen, im Wesentlichen flächig ausgebildeten, unidi- rektional-faserverstärkten Matten (2) mit einer die Fasern zumindest teilweise umgebenden thermoplastischen Matrix, - Transfer der Matten (2) zu einem die Grobkontur (4) des Formteils (1) vorgebenden Werkstückträger (5), Ablegen und fortlaufendes Aufbauen der Matten (2) auf dem Werkstückträger (5) zu einem dreidimensionalen Vorformling (6) derart, dass die Faserorientierung der Matten (2) auf die im späteren Einsatz des Formteils (1) angreifenden Kräfte, und die daraus innerhalb des Formteils (1) resultierenden Lastpfade, abgestimmt wird, - Lagefixierung der Matten (2) zueinander während oder nach Abschluss des Aufbaus des Vorformlings (6), - Erwärmung des Vorformlings (6) bis an oder über die Schmelztemperatur der thermoplastischen Matrix des Vorformlings (6), - Einbringung des dreidimensionalen Vorformlings (6) in ein die endgültige Kontur des Formteils (1) formendes Formwerkzeug (10), - Einstellen eines homogenen Formwerkzeuginnendrucks mit dem Ziel der Gewährleistung der Konsolidierung des Vorformlings (6) bei gleichzeitigem Erhalt der Faserorientierung innerhalb des Vorformlings (6), - Entnahme des konsolidierten Formteils (1) aus dem Formwerkzeug (10). Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagefixierung der Matten (2) zueinander mittels eines Schweißverfahrens, vorzugsweise Ultraschall-, und/oder Heizelement-, und/oder Laserschweißverfahren erfolgt. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagefixierung der Matten (2) zueinander durch textiltechnische Verfahren, vorzugsweise Vernadeln und/oder Vernähen erfolgt. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matten (2) vor dem Ablegen auf dem Werkstückträger (5) zumindest teilweise vorgewärmt werden mit dem Ziel die Flexibilität der Matten (2) zu erhöhen. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Vorformlings (6) oder die Vorwärmung der Matten (2) durch Kon- vektionserwärmung und/oder Infrarotstrahlung erfolgt, vorzugsweise innerhalb eines Konvektions- und/oder innerhalb eines Infrarot-Durchlaufofens. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transfer der Matten (2) und/oder zur Einbringung des Vorformlings (6) ein Robotersystem (9, 14) genutzt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des homogenen Formwerkzeuginnendrucks durch randseitiges Anspritzen eines umlaufenden Kunststoffkeders (18) im Spritzgussverfahren innerhalb des Formwerkzeugs (10) und/oder durch das zusätzliche Einlegen von GMT-Stücken in das Formwerkzeug (10) und/oder durch eine Shot-Pot-Technik und/oder durch das Einlegen von Dichtschnüre in das Formwerkzeug (10) und/oder durch das Einlegen einer Dichtfolie in das Formwerkzeug (10) erfolgt. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (5) auf einer Förderstrecke (3) bewegt wird und die einzelnen Verfahrensschritte entlang der Förderstrecke (3) erfolgen. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Formteils (1) innerhalb eines Zeitintervalls von 20 bis 120 Sekunden, vorzugsweise 40 bis 90 Sekunden, weiter vorzugsweise 55 bis 65 Sekunden erfolgt. Kraftfahrzeugformteil (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (1) dreidimensional aus mindestens zwei unidirektional-faserverstärkten Matten (2) schichtweise aufgebaut ist in der Art, dass die Faserorientierung auf die im späteren Einsatz des Formteils (1) angreifenden Kräfte und die dabei innerhalb des Formteils (1) entstehenden Lastfade abgestimmt ist. 11. Kraftfahrzeugformteil (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffkeder (18), vorzugsweise randseitig umlaufend an dem Formteil (1) angeformt, vorzugsweise angespritzt ist. 12. Kraftfahrzeugformteil nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkeder (18) aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. 13. Kraftfahrzeugformteil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (1) einen Hohlraum (20) mit mindestens einem geschlossenen Querschnitt aufweist. 14. Kraftfahrzeugformteil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkung durch Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, und/oder Carbonfasern, und/oder Aramidfasern, und/oder polymeren Fasern, und/oder synthetischen Fasern und/oder aus Fasern von nachwachsenden Rohstoffen gebildet ist/sind. 15. Kraftfahrzeugformteil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (1) als Tragstruktur einer eine Öffnung des Fahrzeugs verschließenden Klappe oder Tür, oder als Strukturteil der Karosserie ausgebildet ist. |
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen sowie ein Kraftfahrzeugformteil.
Die Druckschrift US 7,235,149 B2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Kraftfahr- zeugformteilen aus endlosfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen. Hierbei werden die bandförmigen endlosfaserverstärkten Vorformstücke auf einer ebenen Fläche in verschiedenen Winkeln zueinander abgelegt. Das dabei entstehende flache Gelege wird im Anschluss vorgewärmt und durch Thermoformen umgeformt. Je nach Wanddicke des Bauteils erfolgt die Konsolidierung in einem getrennten oder im gleichen Thermoformwerkzeug.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass der Pressvorgang aufgrund von notwendigen Materialüberständen einen erhöhten Materialverschnitt zur Folge hat. Des Weiteren stellt die erst beim Pressvorgang entstehende 3D-Struktur, und die damit verbundene Zwangsorientierung der Endlosfasern beim Umformvorgang, lediglich einen Kompromiss zwischen der Faserausrichtung in der dritten Dimension und den nötigen Fließwegen des Materials dar. Nachteilig ist ferner, dass zur Erzielung hoher Umformgrade ein erhöhter Bedarf an fließfähigem Material, d.h. an thermoplastischer Matrix notwendig ist, was zwangsläufig zu einem erhöhten Bauteilgewicht führt. Zudem lassen sich sehr hohe Umformgrade nicht realisieren, da es ansonsten zu Faserbrüchen innerhalb des endlosfaserverstärkten Form- teils kommt.
Damit liegt die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen, welche die Nachteile des Stands der Technik überwindet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den davon abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Bereitstellen von zugeschnittenen, im Wesentlichen flächig ausgebildeten, unidirek- tional-faserverstärkten Matten mit einer die Fasern zumindest teilweise umgebenden thermoplastischen Matrix,
- Transfer der Matten zu einem die Grobkontur des Formteils vorgebenden Werkstückträger,
- Ablegen und fortlaufendes Aufbauen der Matten auf dem Werkstückträger zu einem dreidimensionalen Vorformling derart, dass die Faserorientierung der Matten auf die im späteren Einsatz des Formteils angreifenden Kräfte, und die daraus innerhalb des Formteils resultierenden Lastpfade, abgestimmt wird,
- Lagefixierung der Matten zueinander während oder nach Abschluss des Aufbaus des Vorformlings,
- Erwärmung des Vorformlings bis an oder über die Schmelztemperatur der thermoplastischen Matrix des Vorformlings,
- Einbringung des dreidimensionalen Vorformlings in ein die endgültige Kontur des Formteils formendes Formwerkzeug,
- Einstellen eines homogenen Formwerkzeuginnendrucks mit dem Ziel der Gewähr- leistung der Konsolidierung des Vorformlings bei gleichzeitigem Erhalt der Faserorientierung innerhalb des Vorformlings,
- Entnahme des konsolidierten Formteils aus dem Formwerkzeug.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in vorteilhafter Weise durch das Vorabformen der unidirektional-faserverstärkten Matten zu einem dreidimensionalen Vorformling erreicht, dass in dem darauf folgenden Konsolidierungsschritt das Formteil im Wesentlichen keine Umform- bzw. Fließvorgänge durchlaufen muss. Daher ist in vorteilhafter Weise weniger fließfähiges Material, d.h. weniger thermoplastische Matrix nötig, als dies beim Stand der Technik der Fall ist. Aufgrund der Möglichkeit der erfindungsgemäßen Faserorientierung auch in der dritten Dimension wird zudem erreicht, dass die an das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Formteils angreifenden Kräfte, und die daraus innerhalb des Formteils resultierenden Lastpfade, optimal durch die unidirektionale Faserverstärkung aufgenommen werden können. Aufgrund der Optimierung der Faserorientierung und der Verringerung des Anteils an fließfähigem Material ergibt sich somit ein Formteil mit einem geringen Gewicht und im Vergleich zu Formteilen des Standes der Technik geringerer Wandstärke, was insbesondere auch im Hinblick auf den in Fahrzeugen begrenzten Bauraum große Vorteile bietet. Durch die Verringerung an fließfähigem Material erhöht sich zudem der Fasergehalt, was ebenfalls zur Gewichtsreduzierung und Optimierung der Kraftaufnahme beiträgt. Die unidirektio- nalen faserverstärkten Matten werden vorzugsweise aus unidirektionalen Folien zugeschnitten. Im Vergleich zum Stand der Technik, der lediglich bandförmige Strukturen offenbart, kann durch den gezielten Zuschnitt der Matten die Nachbearbeitung und der dabei anfallende Materialabschnitt auf ein Minimum reduziert werden. Die Faserverstärkung der Matten wird vorzugsweise durch Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, und/oder Carbonfasern, und/oder Aramidfasern, und/oder polymeren Fasern, und/oder synthetischen Fasern und/oder aus Fasern von nachwachsenden Rohstoffen gebildet. Es kann vorteilhaft sein, die Lagefixierung der Matten zueinander mittels eines Schweißverfahrens durchzuführen. Vorzugsweise erfolgt die Lagefixierung der Matten dabei durch ein Ultraschall- und/oder Heizelement- und/oder Laserschweißverfahren. Die Lagefixierung der Zuschnitte der Matten zueinander während oder nach Abschluss des Aufbaus des Vorform- lings bietet den Vorteil, dass der Vorformling eine deutlich verbesserte Handhabbarkeit aufweist.
Zur Lagefixierung der Matten zueinander können zudem textiltechnische Verfahren, vorzugsweise Vernadeln und/oder Vernähen eingesetzt werden. Vorzugsweise werden die Matten vor dem Ablegen auf dem Werkstückträger zumindest teilweise vorgewärmt mit dem Ziel die Flexibilität der Matten zu erhöhen. Durch die erhöhte Flexibilität der Matten wird vorteilhaft erreicht, dass diese sich beim Ablegen auf dem Werkstückträger der dreidimensionalen Grobkontur besser anpassen können. Vorzugsweise ist vorgesehen den Werkstückträger zu beheizen, um die Flexibilität der Matten aufrecht erhalten zu können. Die Erwärmung des Vorformlings oder die Vorwärmung der Matten erfolgt vorzugsweise durch Konvektionserwärmung und/oder Infrarotstrahlung. Weiter vorzugsweise innerhalb eines Konvektions- und/oder Infrarot-Durchlaufofens. Die Erwärmung durch Infrarotstrahlung oder durch Konvektionserwärmung stellt für ein Bauteil, welches bereits eine dreidi- mensionale Grobkontur aufweist, ein optimales Verfahren zur gleichmäßigen Erwärmung des gesamten Vorformlings dar.
Zum Transfer der Matten und/oder zur Einbringung des Vorformlings kann ein Robotersystem genutzt werden. Insbesondere kann dabei ein Tetrapodensystem (beispielsweise ein sogenannter FlexPicker™ der Firma ABB) mit einer alternativen softwaregestützten Kame- raüberwachungs- und Steuereinheit (Bilderkennung) genutzt werden. Durch den Einsatz von Rotobersystemen wird eine vorteilhafte Verringerung der Verfahrensdauer gegenüber einem manuellen Verfahren erreicht. Zusätzlich ist durch den Einsatz von Robotern eine hohe Reproduzierbarkeit des Verfahrens erzielbar. Dies ist insbesondere im Hinblick auf eine reproduzierbare Ausrichtung der Matten zueinander, und der damit verknüpften Faserorientierung innerhalb des Formteils, von großem Vorteil.
Die Einstellung des homogenen Formwerkzeuginnendrucks erfolgt vorzugsweise durch ein randseitiges Anspritzen eines umlaufenden Kunststoffkeders im Spritzgussverfahren inner- halb des Formwerkzeugs. Die Einstellung des homogenen Formwerkzeuginnendrucks kann zudem durch zusätzliches Einlegen von GMT-Stücken (glasmattenverstärkter Thermoplast), weiter vorzugsweise durch eine Shot-Pot-Technik oder durch das Einlegen von Dichtschnüren in das Formwerkzeug oder durch das Einlegen einer Dichtfolie in das Formwerkzeug erfolgen. Weiterhin im Rahmen der Erfindung können die vorgenannten Möglich- keiten in beliebiger Kombination eingesetzt werden. Durch die Einstellung eines homogenen Formwerkzeuginnendrucks durch die vorgenannten Möglichkeiten wird erreicht, dass es zu keinen unkontrollierten Fließvorgängen des thermoplastischen Materials der Matten innerhalb des Formwerkzeugs kommt, die zu einer ungewollten Verlagerung des in die thermoplastische Matrix eingebetteten Fasermaterials führt. Zudem wird durch den homo- genen Formwerkzeuginnendruck eine gleichmäßige Konsolidierung des Vorformlings bzw. des Formteils erreicht. Insbesondere durch das randseitige Einspritzen eines umlaufenden Kunststoffkeders im Spritzgussverfahren wird in vorteilhafter Weise der Randbereich zudem verschlossen, sodass kein Fasermaterial aus dem Randbereich austreten kann bzw. es zu keinem Aufspleißen des eingesetzten Fasermaterials kommt. Durch die randseitige Anspritzung wird zudem nur wenig zusätzliches Material benötigt, was insbesondere das Formteilgewicht nicht wesentlich erhöht. Weiterhin können bei Einsatz eines Spritzgussverfahrens an dem Formteil ergänzende Funktionen wie z.B. Clipse, Aufnahmen oder Befestigungsstellen angeformt werden.
Vorzugsweise wird der Werkstückträger auf einer Förderstrecke bewegt, wobei die einzelnen Verfahrensschritte entlang dieser Förderstrecke erfolgen. In vorteilhafter Weise kann so der Werkstückträger entlang einer Vielzahl von Stationen, insbesondere einer Vielzahl von Roboterstationen bewegt werden, um die Verfahrenszeit bis zur Fertigstellung des Formteils weiter zu minimieren.
Die Herstellung des Formteils erfolgt vorzugsweise innerhalb eines Zeitintervalls von 20 bis 120 Sekunden, weiter vorzugsweise innerhalb eines Zeitintervalls von 40 bis 90 Sekunden und noch weiter vorzugsweise innerhalb eines Zeitintervalls von 55 bis 65 Sekunden. Die angegebenen Zeitintervalle stellen übliche Produktionszeiten für Formteile der Automobilindustrie dar, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auch innerhalb der Produktionslinie eines Kraftfahrzeugs integriert werden kann.
Vorzugsweise erfolgt das Ablegen der Matten auf Basis von durch Finite-Elementberech- nung des Formteils ermittelten Lastpfaden innerhalb des Bauteils. Die Finite-Elementbe- rechnung des Formteils erlaubt es die Faserorientierungen auf diese Lastpfade gezielt anzupassen. Die Anpassung kann dabei durch das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise auch in der räumlichen Ausrichtung des Bauteils erfolgen. Weiterhin Teil der Erfindung ist ein Kraftfahrzeugformteil, wobei das Formteil dreidimensional aus mindestens zwei unidirektional-faserverstärkten Matten schichtweise aufgebaut ist in der Art, dass die Faserorientierung auf die im späteren Einsatz des Formteils angreifenden Kräfte und die dabei innerhalb des Formteils entstehenden Lastpfade abgestimmt ist. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeugformteil einen Kunststoffkeder auf. Der Kunststoffke- der ist vorzugsweise randseitig umlaufend an dem Formteil angeformt. In vorteilhafter Weise erfolgt das Anformen des Kunststoffkeders an dem Kraftfahrzeugformteil durch einen Anspritzvorgang innerhalb eines Spritzgussverfahrens bzw. Spritzgussvorgangs. Vorteilhaft ist der Kunststoffkeder aus einem faserverstärkten, weiter vorzugsweise kurzfaserverstärkten Kunststoff gebildet. Vorzugsweise bildet der randseitig umlaufende Kunststoffkeder dabei eine geschlossen Struktur. Besonders vorteilhaft erhöht sich somit die Struktursteifigkeit des Formteils.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Formteil einen Hohlraum mit mindestens einem geschlossenen Querschnitt auf. Der mindestens eine geschlossene Querschnitt kann insbesondere durch einen innerhalb des Vorformlings angeordneten Expansionskörpers hergestellt werden. Innerhalb des Vorformlings wird der Expansionskörper mittels ei- nes Fluids mit Druck beaufschlagt, sodass dieser in Verbindung mit den Wandungen des Formwerkzeugs den Hohlraum innerhalb des Kraftfahrzeugformteils bildet. Vorzugsweise wird als Expansionskörper eine elastische Blase, insbesondere eine Silikonblase eingesetzt. Denkbar ist hierbei auch mit einem verlorenen Kern zu arbeiten, welcher den Hohlraum innerhalb des Formteils bildet. Weitere Alternativen sind Gas- und/oder Wasserinjek- tionsverfahren.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Faserverstärkung der Matten bzw. des Formteils durch Mineralfasern, insbesondere Glasfasern und/oder Carbonfasern und/oder Ara- midfasern und/oder polymeren Fasern und/oder synthetischen Fasern und/oder aus Fasern von nachwachsenden Rohstoffen gebildet ist bzw. sind.
Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeugformteil als Tragstruktur einer eine Öffnung des Fahrzeugs verschließenden Klappe oder Tür, oder als Strukturteil der Karosserie ausgebildet. Weiter vorzugsweise kann das Formteil als Teil der Bodengruppe des Fahrzeugs oder als Batteriegehäuse oder als Batterieträger ausgebildet sein. Weiterhin im Rahmen der Erfindung ist, dass das Formteil in einem Flugzeug als Strukturprofil eingesetzt ist. Ein Kraftfahrzeug schließt erfindungsgemäß jedwedes Land-, Wasser-, oder Luftfahrzeug mit ein.
Andere mögliche Anwendungen der erfindungsgemäßen Technik ergeben sich bei der Herstellung von Leichtbauteilen und Hohlkörperbauteilen im Automobilbereich, für industrielle Anwendungen, im Maschinenbau, für Sportgeräte und im Baubereich. Ausführungsbeispiele
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch: Fig. 1 eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Fig. 2 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugformteil mit einem
Kunststoffkeder Fig. 3 ein weiteres erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugformteil mit einem Hohlraum
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt eine Anlage zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Her- Stellung von endlosfaserverstärkten Formteilen 1 aus thermoplastischen Kunststoffen. Auf mehreren Fördereinheiten 3 werden dabei zugeschnittene, im Wesentlichen flächig ausgebildete, unidirektional-faserverstärkte Matten 2 mit einer die Fasern zumindest teilweise umgebenden thermoplastischen Matrix bereitgestellt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Matten 2 von der Fördereinheit 3 aus einem Magazin entnommen und auf einer vorbe- stimmten Position bereitgestellt. Alternativ kann die Bereitstellung der Matten 2 über eine Abroll- und/oder Schneideinheit erfolgen (hier nicht näher dargestellt). Die Matten 2 werden vor dem Ablegen auf einem Werkstückträger 5 zumindest teilweise vorgewärmt mit dem Ziel die Flexibilität der Matten 2 zu erhöhen. Im Anschluss erfolgt ein Transfer der Matten 2 zu einem die Grobkontur 4 des Formteils 1 vorgebenden Werkstückträger 5. Der Werk- stückträger 5 selbst wird auf einer Förderstrecke 13 bewegt. Auf dem Werkstückträger 5 werden die zugeschnittenen Matten 2 abgelegt und fortlaufend zu einem dreidimensionalen Vorformling 6 aufgebaut in derart, dass die Faserorientierung der Matten 2 auf die im späteren Einsatz des Formteils 1 angreifenden Kräfte, und die daraus innerhalb des Formteils 1 resultierenden Lastpfade, abgestimmt wird. Den Transfer, das Ablegen und das Auf- bauen des Vorformlings 6 übernehmen mehrere Roboterstationen oder Robotersysteme 14, die entlang der Förderstrecke 13 angeordnet sind. Nach Abschluss des Aufbaus des Vorformlings 6 werden die Matten 2 zueinander lagefixiert. Dabei erfolgt die Lagefixierung mittels einer Laserschweißanlage 7, wobei eine Laseroptik (nicht näher dargestellt) an einer weiteren Roboterstation 17 angeordnet ist. Alternativ kann schon während des Aufbaus des Vorformlings 6 eine Lagefixierung der Matten 2 zueinander durch textiltechnische Verfahren erfolgen. Der Vorformling 6 wird anschließend in einem Infrarot-Durchlaufofen 8 über die Schmelztemperatur der thermoplastischen Matrix des Vorformlings 6 erwärmt. Alternativ kann die Erwärmung auch innerhalb eines Konvektionsdurchlaufofens oder in einem Formwerkzeug 10 selbst erfolgen. Mittels einer weiteren Roboterstation 9 erfolgt die Einbringung des dreidimensionalen Vorformlings 6 in das die endgültige Kontur des Formteils 1 formendes Formwerkzeug 10. Das Einstellen eines homogenen Formwerkzeuginnendrucks, mit dem Ziel der Gewährleistung der Konsolidierung des Vorformlings 6 bei gleichzeitigem Erhalt der Faserorientierung innerhalb des Vorformlings 6, erfolgt durch ein randseitiges Anspritzen eines umlaufenden Kunst- stoffkeders 18 (vergl. Fig. 2) an den Vorformling 6. Hierfür ist eine Spritzgießeinheit 15 vorgesehen, die entsprechend plastifiziertes Material, vorzugsweise ein faserverstärktes Thermoplastmaterial, bereitstellt und mit Druck in das Formwerkzeug 10 einspritzt. Das konsolidierte Formteil 1 wird ebenfalls mittels der Roboterstation 9 aus dem Formwerk- zeug 10 entnommen und einer Lagereinheit 16 zugeführt.
Fig 2. zeigt eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugformteils 1 mit einem angeformten Kunststoffkeder 18. Das Formteil 1 ist dreidimensional aus mindestens zwei unidirektional-faserverstärkten Matten 2 schichtweise aufgebaut ist in der Art, dass die Fa- serorientierung auf die im späteren Einsatz des Formteils 1 angreifenden Kräfte, und die dabei innerhalb des Formteils 1 entstehenden Lastpfade, abgestimmt ist. Der Kunststoffkeder 18 ist randseitig umlaufend an dem Formteil langeformt. Das Anformen des
Kunststoffkeders 18 an dem Kraftfahrzeugformteil 1 erfolgt durch einen Anspritzvorgang innerhalb eines Spritzgussverfahrens in dem Formwerkzeug 10 des Kraftfahrzeugformteils 1. Der Kunststoffkeder 1 ist aus einem kurzfaserverstärkten Kunststoff gebildet.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugformteil 1 mit einem Hohlraum 20 der mindestens einen geschlossenen Querschnitt aufweist. Der mindestens eine geschlossene Querschnitt wird durch einen innerhalb des Vorformlings 6 angeordneten Expansionskör- pers 19 hergestellt. Innerhalb des Vorformlings 6 wird der Expansionskörper 19 mittels eines Fluids mit Druck beaufschlagt (durch Pfeile angedeutet), sodass dieser in Verbindung mit den Wandungen des Formwerkzeugs (hier nicht näher dargestellt) den Hohlraum 20 innerhalb des Kraftfahrzeugformteils 1 bildet. Als Expansionskörper 19 wird eine elastische Blase, insbesondere eine Silikonblase eingesetzt. Alternativ kann mit einem verlorenen Kern gearbeitet werden, welcher den Hohlraum 20 innerhalb des Formteils 1 bildet.