Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Radhausschale oder eine Motorraumabschirmung, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch I , sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.

Üblicherweise werden Strukturbauteile von Kraftfahrzeugen, wie eine Radhausschale oder eine Motorraumabschirmung, durch thermisches Umformen von Verbundmaterial hergestellt. Die Verbundmaterialien müssen im umgeformten Zustand ein vorgegebenes Flächengewicht, sowie jeweils in Längs- und Querrichtung ein vorgegebenes E-Modul, eine vorgegebene Zugfestigkeit und eine vorgegebene Reißdehnung aufweisen, damit das resultierende Strukturbauteil in einem Kraftfahrzeug verbaut werden darf.

Das bekannte Strukturbauteil (DE 20 2015 101 296 Ul), von dem die Erfindung ausgeht, besteht aus Faservlies, welches durch eine thermische Behandlung in eine vorbestimmte Form gepresst wird. Das Faservlies weist ein matrixbildendes Bindemittel und strukturgebende Fasern auf. Die strukturgebenden Fasern be- stehen hierbei aus Polyethylenterephthalat (PET) und das matrixbildende Bindemittel besteht aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU). Zur Herstellung des Strukturbauteils wird das die PET-Fasern enthaltende Faservlies mit einer wässrigen thermoplastischen Polyurethan-Dispersion benetzt, bevor das Faservlies in einem thermischen Formgebungs verfahren zu dem Strukturbauteil verformt wird.

Bei der Herstellung des bekannten Strukturbauteils fällt ein hohes Maß an Verschnitt des Faservlieses an, welches entsorgt werden muss. Hierdurch sind die Produktionskosten der Strukturbauteile hoch. Zudem ist es oftmals so, dass die Strukturbauteile hinsichtlich der geforderten Zugfestigkeit, der Reißdehnung oder hinsichtlich des E-Moduls jeweils in Längsrichtung und Querrichtung zumindest zum Teil nicht die geforderten Werte erfüllen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannten Strukturbauteiie derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Strukturbauteile einerseits günstiger herstellbar sind und andererseits den geforderten mechanischen Randbedingungen besser gerecht werden.

Das obige Problem wird bei einem Strukturbauteil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst, sowie bei einem Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8 durch die Merkmaie des kennzeichnenden Teils von Anspruch 8 gelöst. Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass durch Einbringen einer Verstärkungsschicht in ein Faservlies ein Verbundmaterial herstellbar ist, welches die Herstellung mechanisch verbesserter Strukturbauteile ennöglicht und zugleich kostengünstiger ist. Das die Verstärkungssicht aufweisende Faserverbundmaterial weist hinsichtlich der Zugfestigkeit in Längs- und Querrichtung im verpressten Zustand am Bauteil höhere Werte auf, insbesondere Werte, die in Querrichtung >800 N betragen. Zudem kann das die Verstärkungsschicht aufweisende Verbundmaterial einem Recyclingprozess zugeführt werden, sodass die Herstellung von Strukturbauteilen in Summe betrachtet günstiger wird. Das vorgeschlagene Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs besteht also mindestens teilweise aus einem Verbundmaterial, das aus mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten verpresst ist. Zur besseren Erfüllung der geforderten Bedingungen von einem Strukturbauteil ist auf mindestens einer der Vliesschichten eine Verstärkungsschicht aus mindestens einem gelegten Verstärkungsfilament zur Verstärkung des Verbundmaterials angeordnet. Die Verstärkungsschicht auf der mindestens einen Vliesschicht bewirkt eine höhere Zugfestigkeit, insbesondere in Querrichtung. Das Legen der Verstärkungsschicht auf der zu verpressenden Vliesschicht führt folglich dazu, dass die jeweils geforderten Werte hinsichtlich der Zugfestigkeit, der Reißdehnung, sowie des E-Moduls besser eingehalten werden können.

Bevorzugte Ausgestaltungen hinsichtlich der Verstärkungsschicht, wie bspw. das Anordnen der Verstärkungs Schicht zwischen den mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten oder das Legen der Verstärkungsschicht gemäß einem vorbestimmten Muster, bilden bevorzugte Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 2 bis 4. Weiter bevorzugte Ausgestaltungen der Vliesschichten, wie deren Zusammensetzung aus recycelten Fasern, sowie den dafür verwendeten Stoffen, ist in den Ansprüchen 5 bis 7 beansprucht.

Eine weitere Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 8. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils wird vorgeschlagen, ein Verbundmaterial zu verwenden, das aus mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten verpresst ist. Auf eine erste der mindestens zwei Vliesschichten wird eine Verstärkungsschicht aus mindestens einem Verstärkungsfilament zur Verstärkung des Verbundmaterials gelegt. Anschließend wird eine zweite der mindestens zwei Vliesschichten auf der ersten Vliesschicht, insbesondere auf der Verstärkungsschicht, angeordnet. Darauffolgend werden die mindestens zwei Vliesschichten miteinander verpresst. Hierdurch entsteht ein eine Verstärkungsschicht aufweisendes Verbundmaterial, welches in der weiteren Verarbeitung zur Herstellung eines Strukturbauteils eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Das Verbundmaterial wird zur Herstellung des Strukturbauteils gemäß der bekannten Pressverfahren zu einem Struk- turbauteil verformt. Typischerweise werden hierfür die verwendeten Pressmaschinen auf etwa 230-240°C erhitzt, das Verbundmaterial in die erwärmte Presse eingeführt und zu der gewünschten Form des Strukturbauteils verpresst.

Das Anordnen der Verstärkungsschicht durch Vernadeln auf der ersten Vliesschicht und das Anordnen des Verstärkungsfilament gemäß einem vorbestimmten Muster auf der ersten Vliesschicht sowie das Verbinden der mindestens zwei Vliesschichten zu einem Verbundmaterial bilden bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den Ansprüchen 9 bis 12.

Weiter bevorzugte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung eines Strukturbauteils, bei dem im Verpressverfahren zur Herstellung des Strukturbauteils mindestens ein nicht verwendeter Materialabschnitt einem Re- cyclingprozess zugeführt wird und recycelte Fasern einer neu hergestellten Vliesschicht zugeführt werden, sind gemäß den Ansprüchen 13 bis 15 beansprucht. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfuhrungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Strakturbauteü, eingebaut in ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2 eine Schnittansicht des für das Strukturbauteil verwendeten Verbundmaterials und

Fig. 3 eine Verstärkungsschicht auf einer Vliesschicht.

Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Verbundmaterial, welches in Strukturbauteilen, wie in Fig. 1 gezeigt, von Kraftfahrzeugen, insbesondere für Radhausschalen oder eine Motorraumabschirmung, Verwendung findet, ist lediglich schematisch dargestellt und kann aus mehreren Schichten bestehen, als in den Figuren dargestellt. Das vorschlagsgemäße Strukturbauteil 1 eines Kraftfahrzeugs besteht mindestens teilweise aus einem Verbundmaterial 2, das aus mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten 3, 4 verpresst ist. Auf mindestens einer der Vliesschichten 3, 4 ist eine Verstärkungsschicht 5 aus mindestens einem gelegten Verstärkungsfilament 6 zur Verstärkung des Verbundmaterials 2 angeordnet.

Der Begriff "Verstärkungsfilament" ist hierbei weit zu verstehen. Ein Filament umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Faser oder mehrere Fasern beliebiger Länge. Unter dem Begriff "Filament" kann dabei ein Einzelfilament, das nur eine einzelne Faser umfasst, als auch ein Multifilament, das aus einem Bündel aus mehreren Einzel filamenten besteht, gemeint sein. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Verstärkungsschicht 5 zwischen den mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten 3, 4 angeordnet. Das mindestens eine Verstärkungsfilament 6 der Verstärkungs Schicht 5 ist endlos, insbesondere bis zu einem Beschnitt, und gerichtet, insbesondere in parallel zueinander verlaufenden Bahnen 7 oder gitterartig o. dgl, gelegt.

Durch ein Vemadeln des Verstärkungsfilaments 6 mit einer der Vliesschichten 3, 4 kann die Verstärkungs Schicht 5 sicher mit einer Vliesschicht 3, 4 verbunden werden. Je zwei Bahnen 7 des gelegten Verstärkungsfilaments 5 sind in der Verstärkungsschicht 5 mindestens 2 mm voneinander beabstandet gelegt. Die Bahnen 7 können auch in einem größeren Abstand voneinander in der Verstärkungs- Schicht beabstandet gelegt werden. Der gelegte Abstand zwischen den Bahnen 7 des Verstärkungsfilaments 5 hat Einfluss auf das Ausmaß der Verstärkung des Verbundmaterials 2 im verpressten Zustand zum Strukturbauteil 1.

Bevorzugt besteht mindestens eine der Vliesschichten 3, 4 mindestens teilweise aus recycelten Fasern 8. Insbesondere besteht die mindestens eine Vliesschicht 3, 4 zwischen 25 %- 100 % Massenanteil der Vliesschicht 3, 4 aus recycelten Fasern 8. Durch das Einbringen recycelter Fasern 8 in die Vliesschichten 3, 4 können in vorteilhafter Weise die Kosten zur Herstellung von Strukturbauteilen reduziert werden.

Bevorzugt bestehen die Vliesschichten 3, 4 mindestens teilweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyethersulfon (PES), Polyethylen (PE), aus einem Copolymer oder synthetischer Wolle. Vliesschichten 3, 4 aus Kunststoff sind besonders einfach herzustellen und kostengünstig.

Das Verstärkungsfilament 6 der Verstärkungsschicht 5 weist Naturfasern und/oder synthetische Fasern, vorzugsweise aus einem Kunststoff o. dgl. auf. Insbesondere kann das Verstärkungsfilament 6 Kohlefasern, Glasfasern, Aramid- fasern, Verbundmaterial oder Leichtmetalle o. dgl. aufweisen.

Die weitere Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils 1 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Radhausschale oder eine Motorraumabschirmung. Das hergestellte Strukturbauteil 1 besteht mindestens teilweise aus einem Verbundmaterial 2, das aus mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten 3, 4 verpresst ist. Bei dem Verfahren wird auf einer ersten der mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 eine Verstärkungsschicht 5 aus mindestens einem Verstärkungsfilament 6 zur Verstärkung des Verbundmaterials 2 gelegt. Anschließend wird eine zweite der mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 auf der ersten Vliesschicht 3, 4, insbesondere auf der Verstärkungsschicht 5, angeordnet. Darauffolgend werden die mindestens zwei Vliesschichten miteinander verpresst. Eine solche Verpressung der mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 erfolgt in einem Temperaturbereich, der dem Standard bei solchen Verpressverfahren entspricht. Bevorzugt wird die Verstärkungsschicht 5 durch Vernadeln auf der ersten Vliesschicht 3, 4 angeordnet. Beim Vernadeln wird mithilfe einer Nadel das Verstärkungsfilament 6 durch Stiche in die Vliesschicht 3, 4 verlegt bzw. mit der Vliesschicht 3, 4 verbunden.

Zum Erzeugen der gewünschten Verstärkung wird das Verstärkungsfilament 6 endlos, insbesondere bis zu einem Beschnitt, und gerichtet, insbesondere in parallel zueinander verlaufenden Bahnen 7 oder gitterartig, auf der ersten Vliesschicht 3, 4 gelegt. Das durch das Legen des Verstärkungsfilaments 6 auf die Vliesschicht 3, 4 erzeugte Muster beeinflusst positiv die Zugfestigkeit des Strukturbauteils 1 , insbesondere in Querrichtung. Das Verstärkungsfilament 6 kann sowohl in Längsrichtung, oder Querrichtung oder Diagonalrichtung auf der Vliesschicht 3, 4, insbesondere durch Vernadeln, gelegt werden. Die Verstärkungsschicht 6 wird durch Vernadeln, insbesondere mit unterschiedlichen Ver- nadlungsdichten, auf der ersten Vliesschicht 3, 4 angeordnet.

Die mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 werden nach dem Legen der Verstärkungsschicht 5 zur Herstellung des Verbundmaterials 2 miteinander verbunden. Insbesondere werden die mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 durch ein mechanisches und/oder thermisches Einwirken, insbesondere in einem Temperaturbereich verbunden, der dem Standard bei solchen Verpressverfahren entspricht. Vorteilhaft ist, dass die sich bereits in Einsatz befindlichen Verpressvorrichtun- gen genutzt werden können, um das Strukturbauteil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen.

Zur Herstellung des Verbundmaterials 2 können mehr als zwei Vliesschichten 3, 4 vorgesehen sein. Ferner können mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 vorgesehen sein, denen jeweils eine Verstärkungsschicht 5 zugeordnet ist, insbesondere mit unterschiedlichen Vernadlungsdichten. Durch das Verlegen von Verstärkungsschichten 5 unterschiedlicher Vernadlungsdichten können Strukturbauteile

1 mit unterschiedlichen Zugfestigkeiten, insbesondere mit unterschiedlichen Zugfestigkeiten entlang einem Flächenabschnitt des Strukturbauteils, hergestellt werden. Nach der Herstellung des Verbundmaterials 2 wird das Verbundmaterial

2 zu einem Strukturbauteil 1, insbesondere zu einer Radhausschale oder zu einer Motonaumabschirmung, verpresst. Mindestens ein bei der Herstellung zum Strukturbauteil 1 nicht genutzter, insbesondere nicht thermisch beanspruchter, Materialabschnitt wird zunächst abgetrennt und dann einem Recyclingprozess zugeführt. Als thermisch nicht beanspruchter Materialabschnitt des Verbundmaterials 2 ist hierbei der Teil des Ver- bundmaterials 2 zu verstehen, der der Presse beim Umformen zum Strukturbauteil 1 nicht ausgesetzt bzw. zugeführt wird. Dieser Abschnitt, welcher auch als Verschnitt bezeichnet werden kann, wird also einem Recycleprozess zugeführt.

In dem Recycleprozess werden aus dem abgetrennten Materialabschnitt zunächst Fasern extrahiert. Hierfür wird der abgetrennte Materialabschnitt aufgetrennt. Die so recycelten Fasern 8 werden anschließend in eine neu hergestellte Vliesschicht 3, 4 eingearbeitet. Die neu hergestellte Vliesschicht 3, 4 wird zur Herstellung des Strukturbauteils 1 verwendet. Die neu hergestellte Vliesschicht 3, 4, welche die recycelten Fasern 8 umfasst, wird also zur Herstellung von Struktur- bauteilen 1 von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Hierdurch können die Kosten für die Herstellung von Strukturbauteilen 1 reduziert werden, da insgesamt der Anteil des anfallenden Verschnitts des Verbundmaterials, der dem Prozess der Herstellung von Strukturbauteilen nicht wieder zugeführt wird, reduziert wird. Bevorzugt weist eine neu hergestellte Vliesschicht 3, 4 zwischen 25% bis zu 100% Massenanteil der neu hergestellten Vliesschicht recycelte Fasern 8 auf.

Durch das Einbringen der Verstärkungsschicht 5 in das Verbundmaterial 2 wird einerseits die Zugfestigkeit, der E-Modul, und die Reißdehnung in Längs- und in Querrichtung verbessert, insbesondere die Zugfestigkeit in Querrichtung erhöht. Im verpressten Zustand des Verbundmaterials 2 in Form des Strukturbauteils 1 weist das Strukturbauteil 1 eine Zugfestigkeit in Querrichtung von > 800 N auf. Andererseits können die Kosten zur Herstellung des Strukturbauteils 1 reduziert werden, indem der anfallende Verschnitt des Verbundmaterials 2 einem Recy- clingprozess zugeführt wird, da der Verschnitt des Verbundmaterials 2 in neu hergestellte Vliesschichten 3, 4 eingearbeitet wird.