Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein aus einem Verbundwerkstoff hergestelltes Bauteil, wie etwa ein Struktur-Bauteil oder ein Sicht-Struktur-Bauteil, zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug.

Bekannte Sicht- und Struktur-Bauteile, wie sie im Innenraum eines Kraftfahrzeugs verbaut werden, sind typischerweise als Verbundwerkstoffe in einer Ausgestaltung mit einem Trägerteil und einem Oberflächen- bzw. Dekorteil hergestellt. Das Trägerteil ist selbsttragend, in einer vorbestimmten Form ausgeformt und verleiht dem Bauteil im Wesentlichen seine Form. Das Dekorteil ist an einer für einen Benutzer sichtbaren Oberfäche des Bauteils auf dem Trägerteil aufgebracht und besteht häufig aus einem anderen Material als das Trägerteil. Häufig werden derartige Sicht- oder Struktur-Bauteile als hinterspritzter Verbund ausgeführt. Um der sichtbaren Oberfläche eine angenehme Berührungseigenschaft, beispielsweise eine Weichheit („soft touch") zu verleihen, kann zwischen dem Dekorteil und dem Trägerteil ein zusätzliche weiche Schicht, etwa aus einem schaumartigen Material, vorgesehen sein. Zum Verbinden der Schicht mit dem Dekorteil und dem Trägerteil wird typischerweise ein Klebstoff, häufig auf der Basis von Polyurethan, verwendet. DE 10 2004 025 570 A1 offenbart ein hochwertiges, zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehenes Kunststoffformteil, das aufgrund seines Aufbaus mit einem Träger, einer Haut und eingelegten Schaumteilen eine hohe Qualitätsanmutung hat.

Durch die Ausgestaltung der Sicht- oder Struktur-Bauteile mit Trägerteil und Dekorteil und ggf. einer weichen Zwischenschicht ist die Herstellung derartiger Bauteile aufwendig. Ferner ist aufgrund der Kombination von verschiedenen Materialien ein Recycling derartiger Sicht- oder Struktur-Bauteile schwierig sowie kosten- und zeitaufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das als Ganzes bzw. gesamthaft recyclebar und kostengünstig in der Herstellung ist. Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Bauteils mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Bauteil zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei das Bauteil aus einem Teilchen- und/oder Faserverbundwerkstoff, der eine erste Komponente und eine zweite Komponente enthält, ausgeformt ist. Die erste Komponente umfasst Teilchen und/oder Fasern, die aus einem ersten nachwachsenden Rohstoff oder einem ersten Gemisch von mehreren nachwachsenden Rohstoffen hergestellt sind. Die zweite Komponente ist ein Matrixmaterial, das aus einem zweiten nachwachsenden Rohstoff oder einem zweiten Gemisch von mehreren nachwachsenden Rohstoffen hergestellt ist. Entsprechend seiner Funktion als Matrixmaterial werden die Teilchen und/oder Fasern der ersten Komponente durch das Matrixmaterial der zweiten Komponente zusammengehalten. Insbesondere können die Teilchen und/oder Fasern der ersten Komponente in dem Matrixmaterial der zweiten Komponente eingemischt und/oder eingebettet sein.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, sowohl die erste als auch die zweite Komponente des Teilchen- und/oder Faserverbundwerkstoffs aus nachwachsenden Rohstoffen herzustellen, und somit ein insgesamt aus nachwachsenden Rohstoffen hergestelltes Bauteil bereitzustellen. Ein derartiges Bauteil ist gesamthaft recyclebar und entspricht dem Prinzip der Nachhaltigkeit, wenn die nachwachsenden Rohstoffe aus einer nachhaltigen Produktion stammen. Ein derartiges Bauteil hat ferner eine einheitliche stoffliche Darstellung, ist also materialrein und daher leicht zu recyclen. Durch den Wegfall von Montageschritten beim Zusammenfügen eines Trägerbauteils und eines Dekorteils ist die Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils zeit- und kostengünstig.

Der Werkstoff, der aus in dem Matrixmaterial der zweiten Komponente

eingemischten und/oder eingebetteten Teilchen und/oder Fasern der ersten

Komponente besteht, kann als Vorprodukt zunächst in einer flüssigen oder plastischen bis hin zu einer zähflüssigen Form vorliegen, und dabei ausformbar und/oder aushärtbar sein. Am Ende des Bauteilherstellungsprozesses ist der Werkstoff bzw. das daraus hergestellte Bauteil in einer vorbestimmten Form ausgeformt und ausgehärtet. Auch infolge dieser Verarbeitung des Werkstoffs ist die Herstellung des Bauteils zeit- und kostengünstig.

Das Matrixmaterial kann eines der folgenden sein: (i) ein pflanzlicher, organischer Rohstoff, (ii) ein Gemisch aus einem oder mehreren pflanzlichen, organischen Rohstoffen, (iii) ein tierischer, organischer Rohstoff, (iv) ein Gemisch aus einem oder mehreren tierischen, organischen Rohstoffen und (v) ein Gemisch aus mindestens einem pflanzlichen, organischen Rohstoff und mindestens einem tierischen, organischen Rohstoff. Der pflanzliche, organische Rohstoff kann Lignin oder Stärke sein; dies sind beide natürliche polymere Stoffe, die die Funktionen eines Matrixmaterials, nämlich eine Einbettbarkeit von Fasern oder Teilchen der ersten Werkstoff-Komponente und eine Aushärtbarkeit, bieten können. Der tierische, organische Rohstoff kann aus Knochenleim oder Gelatine bestehen. Häufig besteht bei herkömmlichen Teilchen- oder Verbundwerkstoffen das

Matrixmaterial aus schwer recyclebaren Kunststoffen. Im Gegensatz dazu ist das Matrixmaterial, das im Wesentlichen aus den vorstehend beschriebenen Rohstoffen besteht bzw. hergestellt ist, problemlos recyclebar.

In einer Ausführungsform, in der der Werkstoff ein Faserverbundwerkstoff ist, können die die erste Komponente bildenden Fasern aus pflanzlichen, organischen Fasern, wie etwa Baumwolle, Hanf, Sisal, Flachs oder gespleistem Holz, oder aus tierischen, organischen Fasern, wie etwa Fasern aus tierischer Wolle, tierischem Fell oder tierischen Haaren, hergestellt sein. Bauteile, die aus derartigen

Faserverbundwerkstoffen und in der Kombination mit dem zuvor beschriebenen Matrixmaterial hergestellt sind, sind gesamthaft problemlos und kostengünstig recyclebar. Auch verleihen derartige (pflanzliche oder tierische) organische Fasern, in ihrer Verwendung als erste Komponente, dem Faserverbundwerkstoff vorteilhafte Eigenschaften im Hinblick auf Splitterschutz, Elastizität und Schlagfestigkeit des fertig verarbeiteten Werkstoffs. Pflanzliche, organische Fasern können aus Faserpflanzen, wie etwa den genannten Pflanzenarten Hanf, Sisal oder Flachs, aus Pflanzenstengeln durch Zerstören bzw. Auflösen des darin enthaltenen Bindemittels und ein somit erzieltes Herauslösen der Fasern gewonnen werden. Ausgehend beispielsweise vom Rohstoff Holz können pflanzliche, organische Fasern durch Spleißen, d.h. Herausreißen von Teilen bzw. Faserbündeln in der Längsrichtung von Baumstämmen oder Baumästen, gewonnen werden.

In einer Ausführungsform, in der der Werkstoff ein Faserverbundwerkstoff ist, können alternativ oder zusätzlich die die erste Komponente bildenden Fasern in der Form von gesponnenen Fäden, geflochtenen Faserbündeln oder Rovings, oder aus diesen ausgebildeten Vliesen, Fasermatten, Gelegen oder Geweben bereitgestellt sein.

Das Bauteil kann ein Sicht-Struktur-Bauteil sein, das als eine selbsttragende, geformte Struktur ausgeformt sein kann und mindestens eine sichtbare Oberfläche aufzuweisen kann. In dieser Ausgestaltung, die eine einheitliche stoffliche

Darstellung und Materialreinheit bietet, lassen sich Vorteile bzw. Erleichterungen im Design von Sicht-Struktur-Bauteilen erzielen.

Das Bauteil kann aus einem formbaren und aushärtbaren Komponentengemisch, das im Wesentlichen die erste Komponente und die zweite Komponente umfasst, hergestellt sein.

Der Werkstoff kann zusätzlich zu der ersten Komponente Textilfasern und/oder Textilgewebe als eine weitere in der Matrix eingebettete Komponente umfassen, wobei die Textilfasern und/oder Textilgewebe aus einem dritten nachwachsenden Rohstoff oder einem dritten Gemisch von mehreren nachwachsenden Rohstoffen hergestellt sind. Durch die im Werkstoff integrierten Textilfasern und/oder das darin enthaltene Textilgewebe wird im Falle eines Crashs ein Zersplittern des Bauteils bzw. ein Splittern des Werkstoffs vermieden.

Das Bauteil kann materialdurchgängig aus dem Werkstoff hergestellt sein. In dieser Ausführungsform ist das Bauteil besonders problemlos recyclebar. Alternativ dazu kann das Bauteil eine mehrlagig aufgebaute Struktur aufweisen. Die mehrlagige Struktur kann zumindest eine erste Lage und eine zweite Lage umfassen. Dabei kann die erste Lage einen materialdurchgängigen, ausgehärteten Teilchen- und/oder Verbundwerkstoff umfassen. Die zweite Lage kann eine Schicht oder eine Mehrzahl von Schichten von einem aus Fasern hergestellten Vlies, Gewebe oder Gelege, oder eine Schicht oder eine Mehrzahl von Schichten von Fasermatten umfassen, wobei die Schicht oder die Mehrzahl von Schichten in ein Matrixmaterial eingebettet sind. Mehrlagige Bauteile können mit einer besonders steifen, zweiten Lage, die unterhalb der die Oberfläche des Bauteils ausbildenden ersten Lage angeordnet ist, hergestellt werden und somit einerseits eine vorteilhafte Steifigkeit (bedingt durch die zweite Lage), und andererseits eine optisch ansprechende Ausgestaltung bzw. Anmutung der sichtbaren Oberfläche des Bauteils (vermittelt durch die erste Lage) bieten.

In einer mehrlagig aufgebauten Struktur kann eine Lage, und zwar in vorteilhafter Weise die die sichtbare Oberfläche ausbildende Lage, aus einer dünnen Schicht aus Furnierholz als erste Komponente, die mit einem erfindungsgemäßen

Matrixmaterial als zweiter Komponente getränkt oder darin eingebettet ist, hergestellt werden. Eine derartig hergestellte und die sichtbare Oberfläche des Bauteils ausbildende Lage verleiht dem Bauteil eine optisch besonders

ansprechende und natürliche Anmutung.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit einer vorbestimmten Form zur Verwendung in einem

Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

(a) Bereitstellen einer ersten Werkstoff-Komponente, bestehend aus Teilchen und/oder Fasern, die aus einem ersten nachwachsenden Rohstoff oder einem ersten Gemisch von mehreren nachwachsenden Rohstoffen hergestellt sind,

(b) Bereitstellen einer zweiten Werkstoff-Komponente, bestehend aus einem Matrixmaterial, das aus einem zweiten nachwachsenden Rohstoff oder einem zweiten Gemisch von mehreren nachwachsenden Rohstoffen hergestellt ist,

(c) Vermischen der ersten Werkstoff-Komponente und der zweiten

Werkstoff-Komponente zu einem Komponentengemisch, (d) Ausformen des Komponentengemisch in die Form des Bauteils, und

(e) Aushärten des ausgeformten Komponentengemischs.

Mit der Anwendung dieses Verfahrens lassen sich dieselben Vorteil erzielen wie mit einem Bauteil in der Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.

Im Schritt (d) kann das Ausformen eines oder mehrere der folgenden

Formungsverfahren umfassen: Spritzen, Pressen, Gießen, Druckgießen,

Spritzgießen, Extrusionsblasen, Extrudieren, Extrusionspressen, Walzen,

Durchdrücken, wie etwa Strangpressen und Fließpressen, und Pulltrudieren. Durch den Wegfall von Montageschritten des Zusammenfügens eines Trägerbauteils und eines Dekorteils ist die erfindungsgemäße Herstellung eines Bauteils zeit- und kostengünstig.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen in Einzelheiten beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht eines ausgeformten Sicht- und Strukturbauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Bauteils, das aus mehreren verschiedenen Lagen besteht, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Das in der Figur 1 gezeigte Bauteil 10 für ein Kraftfahrzeug ist als Sicht-Strukturteil 12 vorgesehen. Das Bauteil 10 ist im Wesentlichen vollständig aus einem

Faserverbundwerkstoff 24 ausgeformt und ausgehärtet. Abweichend von dem, was in der Fig. 1 gezeigt ist, könnte das Bauteil 10 aus einem Teilchenverbundwerkstoff (nicht gezeigt) ausgeformt und ausgehärtet sein. Jedenfalls ist das Bauteil 10 ein materialdurchgängiges Teil 38, ist selbsttragend und hat eine (nach dem Verbauen) für einen Benutzer sichtbare Oberfläche 36.

In der Ausformung des Bauteils 10 aus einem Teilchen- und/oder

Faserverbundwerkstoff enthält der Werkstoff eine erste Werkstoff-Komponente und eine zweite Werkstoff-Komponente. Die erste Komponente umfasst Teilchen 22, wie in der Fig. 2 in der dritten Lage 18 eines mehrlagig aufgebauten Bauteils gezeigt, und/oder Fasern 26, wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Bauteil 10 oder in der ersten Lage 14 des in Fig. 2 gezeigten, mehrlagig aufgebauten Bauteils gezeigt.

Erfindungsgemäß sind die Teilchen 22 und die Fasern 26 aus einem ersten nachwachsenden Rohstoff oder einem ersten Gemisch von mehreren

nachwachsenden Rohstoffen hergestellt.

Die zweite Komponente des in Fig. 1 gezeigten Bauteils ist ein Matrixmaterial 28. Erfindungsgemäß ist das Matrixmaterial 28 aus einem zweiten nachwachsenden Rohstoff oder einem zweiten Gemisch von mehreren nachwachsenden Rohstoffen hergestellt.

Die Teilchen 22, wie in der dritten Lage 18 des mehrlagigen Bauteils in Fig. 2, und/oder die Fasern 26, wie im Bauteil 10 in Fig. 1 und in der ersten Lage 14 des mehrlagigen Bauteils in Fig. 2, der ersten Komponente des Werkstoffs werden durch das Matrixmaterial 28 der zweiten Komponente zusammengehalten und sind insbesondere darin eingemischt und/oder eingebettet.

Der in dem in Fig. 1 gezeigten Bauteil 10 und in den Lagen 14, 16 und 18 des in Fig. 2 gezeigten, mehrlagigen Bauteils 10 verwendete Werkstoff besteht also jeweils aus in dem Matrixmaterial 28 der zweiten Komponente eingemischten und/oder eingebetteten Teilchen 22 und/oder Fasern 26 der ersten Komponente. Der

Werkstoff wird zunächst in einer ausformbaren und aushärtbaren, etwa plastischen oder flüssigen, Form bereitgestellt und wird im Laufe der Verarbeitung zunächst in eine vorbestimmte äu ßere Form ausgeformt und anschließend in dieser äu ßeren Form ausgehärtet. Am Ende der Verarbeitung ist der Werkstoff in seiner

vorbestimmten Form ausgeformt und ausgehärtet.

Das in Fig. 1 gezeigte Sicht-Struktur-Bauteil 12 ist materialdurchgängig aus dem aus nachwachsenden, natürlichen Rohstoffen Werkstoff hergestellt.

Das in Fig. 2 gezeigte Bauteil 10 weist eine mehrlagig aufgebaute Struktur auf. Es umfasst eine erste Lage 14, eine zweite Lage 16 und eine dritte Lage 18. Die erste Lage 14 ist aus einem materialdurchgängigen Teilchenverbundwerkstoff 20 vorgefertigt. Die zweite Lage 16 umfasst eine Mehrzahl von Schichten 34 (in Fig. 2 drei Schichten) von einem aus Fasern 26 hergestellten Gewebe 32, wobei die Schichten 34 in ein Matrixmaterial (nicht bezeichnet) eingebettet sind. Die dritte Lage 18 ist aus einem materialdurchgängigen Faserverbundwerkstoff 24

vorgefertigt. Die vorgefertigten Lagen 14, 16 und 18 werden zu einer mehrlagigen Struktur zusammengefügt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, wobei die zweite Lage 16 sandwichartig zwischen der ersten (in Fig. 2 unteren) Lage 14 und der dritten (in Fig. 2 oberen) Lage 18 angeordnet ist. Anschließend wurde der mehrlagige Verbund in seine, in Fig. 2 beispielsweise ebene, äußere Form ausgeformt (ausgelegt) und ausgehärtet.

In den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen ist das Matrixmaterial 28 entweder aus einem pflanzlichen, organischen Rohstoff oder aus einem tierischen, organischen Rohstoff hergestellt. Der pflanzliche, organische Rohstoff kann Lignin oder Stärke oder ein Gemisch aus diesen sein. Der tierische, organische Rohstoff kann Knochenleim oder Gelatine oder ein Gemisch aus diesen sein.

Entsprechend der Herkunft (pflanzlich oder tierisch) des Rohstoffs für das

Matrixmaterial 28 sind die Fasern 26 oder die Teilchen 22, die die erste

Komponente des jeweiligen Werkstoffs bilden, aus pflanzlichen, organischen Fasern oder aus tierischen, organischen Fasern hergestellt. Die pflanzlichen, organischen Fasern können aus Baumwolle, Hanf, Sisal, Flachs oder gespleistem Holz oder aus einem Gemisch aus diesen hergestellt sein. Die tierischen, organischen Fasern können aus tierischer Wolle, aus tierischem Fell oder aus tierischen Haaren oder aus einem Gemisch aus diesen hergestellt sein.

Bezuqszeichenliste

10 Bauteil

12 Sicht-Struktur-Bauteil

14 erste Lage

16 zweite Lage dritte Lage

Teilchenverbundwerkstoff

Teilchen

Faserverbundwerkstoff

Faser

Matrixmaterial

Roving

Gewebe

Schicht

sichtbare Oberfläche materialdurchgängiges Teil