Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbund- Hohlbauteilen im SMC-Verfahren. SMC steht für Sheet Molding Compound.

Das SMC-Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen ist seit Langem bekannt. Jedoch ist es unter Anderem aufgrund des hohen Drucks im Werkzeug derzeit noch nicht möglich, SMC-Hohlbauteile herzustellen.

Neben der Herstellung von Hohlbauteilen im Hochdruck RTM-Verfahren gibt es als weitere Möglichkeit zur Herstellung von Hohlbauteile das Strangziehverfahren. Hierbei ist eine kontinuierliche Herstellung von einfachen faserverstärkten Profilen ermöglicht.

Nachteilig an den Verfahren des Stands der Technik ist, dass für den Hochdruck RTM-Prozess Kernsysteme mit hoher Druckbeständigkeit erforderlich

sind. Hierfür sind beispielsweise Schaumkerne mit hoher Grammatur notwendig, damit der Injektionsdruck die Kerne nicht beschädigt. Die Kerne verbleiben nach der Herstellung im Bauteil und führen zu einem unnötig erhöhten Bauteilgewicht. Dies ist aus Sicht des angestrebten Leichtbaus uner- wünscht.

Blasformkerne lassen sich nach der Bauteilherstellung wieder entfernen, besitzen jedoch nur eine begrenze Druckbeständigkeit. Die Prozessführung hierzu ist sehr aufwendig und komplex.

Das Strangziehverfahren ist bezüglich der herzustellenden Formen be- schränkt. Es lassen sich nur sehr einfache geometrische Gebilde ohne Änderung des Querschnitts herstellen. Komplexe Profile mit deutlichen Umfangs- änderungen können nicht gefertigt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem im SMC-Prozess Faserverbund-Hohlbauteile wirtschaftlich und für die automobile Großserie geeignet fertigbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Dabei wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein SMC-geeignetes Faserverbundhalbzeug in einem SMC-Werkzeug über oder um ein Kernsystem angeordnet und durch das SMC-Werkzeug in eine Hohl- bauform gepresst wird, wobei das Kernsystem aus einer auswaschbaren Salzbasis gebildet ist.

Der herkömmliche SMC-Prozess wird in der automobilen Großserie vor allem im Bereich von lackierbaren Teilen der Außenhaut eingesetzt und ist auch für die Erfindung entsprechend anwendbar. Es handelt sich um einen Fließ- pressprozess, bei dem ein vorimprägniertes flächiges Halbzeug, das aus geschnittenen Kurzfasern und einer Epoxy/Vinylester oder ungesättigte Polyestermatrix besteht, in ein Stahlwerkzeug mit einer der Bauteilkontur folgenden Tauchkante eingelegt und unter Druck und Temperatureinwirkung verpresst wird. Durch die Einwirkung der Wärmeenergie der beheizten Werkzeughälften verringert sich die Viskosität der Matrix und das Faserverbundhalbzeug wird in eine fließfähige Form überführt. In dieser Form weicht das Material dem sich durch die Annäherung von Unter- und Oberwerkzeug in der Kavität entwickelnden Druck in Form einer Dehnbewegung aus und füllt den formge- benden Hohlraum.

Durch das Kernsystem auf Salzbasis können SMC-Hohlprofile realisiert werden, da das Salz eine ausreichende Druckbeständigkeit und Hitzebeständigkeit für das SMC-Werkzeug aufweist. Das Kernsystem wird entweder im SMC-Werkzeug fixiert und das Faserverbundhalbzeug darüber gelegt, oder das Kernsystem wird vollständig umwickelt und anschließend in das SMC- Werkzeug eingebracht.

Mit einem erfindungsgemäßen Kernsystem auf Salzbasis lassen sich zudem komplexe Geometrien mit Hinterschnitt fertigen, so dass eine flexible Gestaltung der Bauteile ermöglicht wird. Durch die einfache, schnelle und kostengünstige Entfernbarkeit des Kerns durch dessen erfindungsgemäße Auswaschung nach der Bauteilherstellung ist eine Erhöhung des Leichtbaupotentials möglich.

Aufgrund der hohen Stabilität des Kernes aus Salz wird die Komplexität der Bauteilherstellung reduziert und die Prozesssicherheit erhöht. Zudem werden die Kosten reduziert und wirtschaftliche Vorteile erreicht. ln einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Kernsystem aus mindestens einem im Kernschießprozess hergestellten Salzkristall gebildet ist. Dieser Salzkristall wird im Kernschießprozess unter Drücken bis zu 800bar hergestellt. Die Drückbeständigkeit des Salzkernes wird dadurch sehr hoch und gewährleistet die Einsetzbarkeit im SMC-Werkzeug. In einer alternativen Ausführung wird der Salzkristall durch Trocknung einer Salzlauge hergestellt.

Ferner wird in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Faserverbundhalbzeug um das Kernsystem gewickelt oder gefaltet wird. Die Anzahl der Lagen ist dabei variabel anpassbar.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kernsystem aus mehreren Einzelkernen gebildet wird. Die mehreren Einzelkerne können dabei mit voreilenden Werkzeugteilen, sog. Vorei- lern/Schiebern, voneinander beabstandet im SMC-Werkzeug befestigt sein und von dem Faserverbundhalbzeug überdeckt werden. Hierdurch können auch langestreckte Bauteile gefertigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Möglichkeit der vollständigen Umwicklung des Kernsystems oder dessen Überdeckung geeignet, Faserverbund-Hohlbauteile mit einseitig offener oder auch vollständig geschlosse- ner Hohlbauform herzustellen.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Kernsystem Erhöhungen und/oder Vertiefungen als Negativ aufweist, deren Formen auf das Faserverbundhalbzeug übertragen werden und im Faserverbund-Hohlbauteil als Positiv erzeugt werden. Dies ermöglicht eine hohe Designfreiheit der SMC-Bauteile als komplexe Hohlprofile. Die Bauteile können durch Aufdickungen oder Querschnittsänderungen oder Si- cken oder Rippen geometrisch versteift werden. Zusätzlich oder alternativ können Anbindungspunkte mittels Inserts in das Bauteil ohne einen späteren Fügeschritt bereits im SMC-Herstellungsprozess eingebracht werden. Gerade bei der Darstellung von Knotenelementen entfällt durch die monolithische Knotenstruktur ein Fügeschritt in Form einer Verklebung zweier Schalen und somit die größte Schwachstelle in der Struktur. Das erzeugte Bauteil kann als fertiges Ganzes aus dem SMC-Werkzeug entnommen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner die Möglichkeit, dass an dem Faserverbundhalbzeug Anbindungsgeometrien bzw. Anschraubgeomet- rien vorgesehen werden, die im SMC-Werkzeug mit angepresst werden. Die Anzahl der Prozessschritte für die Herstellung der SMC-Hohlbauteile wird durch die Prozessintegration reduziert. Dadurch können zusätzliche Kosten eingespart werden.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü- chen gekennzeichnet. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise kann das Kernsystem auf verschiedene Weise im Werkzeug fixiert werden.

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