DE-102016211022-B4 - Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen und Verwendung einer Transmissions- und/oder Trübungsmessung

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen umfassend die Schritte: - Einbringen eines Fasermaterials in eine Kavität eines Werkzeugs mit einer oberen und einer unteren Werkzeughälfte, - Einbringen eines Harzmaterials in die Kavität und Tränken des Fasermaterials mit dem Harzmaterial, wobei das Harzmaterial ein Trennmittel zum Entformen des Faserverbundbauteils aus dem Werkzeug, enthält, - Härten des Harzmaterials, - Entformen des Faserverbundbauteils, - Durchführen einer Transmissionsmessung und/oder einer Trübheitsmessung an einem Reinharzbereich des Faserverbundbauteils und - Anpassen des Trennmittels in Abhängigkeit des ermittelten Transmissionswertes und/oder Trübheitswertes.

Inventors

• Jarlath McHugh

Assignees

• BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20160621

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen umfassend die Schritte: - Einbringen eines Fasermaterials in eine Kavität eines Werkzeugs mit einer oberen und einer unteren Werkzeughälfte, - Einbringen eines Harzmaterials in die Kavität und Tränken des Fasermaterials mit dem Harzmaterial, wobei das Harzmaterial ein Trennmittel zum Entformen des Faserverbundbauteils aus dem Werkzeug, enthält, - Härten des Harzmaterials, - Entformen des Faserverbundbauteils, - Durchführen einer Transmissionsmessung und/oder einer Trübheitsmessung an einem Reinharzbereich des Faserverbundbauteils und - Anpassen des Trennmittels in Abhängigkeit des ermittelten Transmissionswertes und/oder Trübheitswertes.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Menge des Trennmittels reduziert wird, wenn der ermittelte Transmissionswert 50% unterschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Menge des Trennmittels erhöht wird, wenn der ermittelte Transmissionswert 90% überschreitet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass keine Anpassung der Menge an Trennmittel vorgenommen wird, wenn der ermittelte Transmissionswert T nachfolgende Gleichung erfüllt: 50 % < T < 90 % .
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Menge des Trennmittels reduziert wird, wenn die ermittelte Trübheit 85% überschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die Menge des Trennmittels erhöht wird, wenn die ermittelte Trübheit 60% unterschreitet.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass keine Anpassung der Menge an Trennmittel vorgenommen wird, wenn die ermittelte Trübheit H nachfolgende Gleichung erfüllt: 60 % < H < 90 % .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Faserverbundbauteil mittels Nasspressen oder Spritzpressen oder mittels eines Vakuum-Infusionsverfahrens oder Harzinjektionsverfahrens hergestellt wird.
9. Verwendung einer Transmissionsmessung und/oder Trübheitsmessung zur Bestimmung einer optimalen Menge an Trennmittel bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit verbesserten optischen Eigenschaften. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung einer Transmissionsmessung und/oder einer Trübheitsmessung zur Herstellung von Faserverbundbauteilen. Werden Faserverbundbauteile beispielsweise durch ein Harzinfusionsverfahren oder Vakuum-Infusionsverfahren hergestellt, so wird ein Fasermaterial, z.B. in Form eines Faserhalbzeugs, in eine Kavität eines Werkzeugs eingelegt. Nach dem Schließen des Werkzeugs, das meist eine obere Werkzeughälfte und eine untere Werkzeughälfte umfasst, wird ein Harzmaterial in die Kavität eingebracht, das das Fasermaterial durchtränkt. Es schließt sich ein Schritt des Aushärtens des Harzmaterials an. Anschließend kann das fertige Faserverbundbauteil nach einem Öffnen des Werkzeugs aus der Kavität des Werkzeugs entnommen werden. Um ein Anhaften des Faserverbundbauteils am Werkzeug zu verhindern und die Entformbarkeit zu verbessern, wodurch auch Schäden am Faserverbundbauteil vorgebeugt werden kann, wird dem Harzmaterial in geringen Mengen ein Trennmittel zugefügt. Da das Trennmittel ein dem Harzmaterial und auch dem Fasermaterial gegenüber inerter Stoff ist, führt dieses sehr oft zu deutlichen optischen Beeinträchtigungen des Faserverbundbauteils und insbesondere zu Trübungen bzw. einem milchigen Aussehen. Es wird daher eine möglichst geringe Konzentration an Trennmittel im Harzmaterial angestrebt, wobei jedoch zu geringe Mengen zu einer verschlechterten Entformbarkeit führen. Somit ist es wichtig einerseits ein geeignetes Trennmittel auszuwählen und andererseits die Mengen an Trennmittel genau zu bestimmen. Da das Trennmittel jedoch meist erst kurz vor der Harzinfusion dem Harzmaterial beigemengt wird, ist es nur möglich, die Menge an Trennmittel am fertigen Bauteil zu bestimmen. Hierzu finden LC/MS oder HPLC-MS-Verfahren, also chemische Analyseverfahren, Anwendung. Diese sind jedoch zeit- und kostenintensiv und erfordern die Durchführung durch ein geschultes Personal. Zudem ist die Messungenauigkeit dieser Verfahren sehr hoch. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit guter Entformbarkeit und verbesserten optischen Eigenschaften anzugeben, wobei das Verfahren mit gleichbleibend hoher konstanter Präzision reproduzierbar, leicht anwendbar, kostengünstig und dabei schnell durchführbar ist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung eine Verwendung für Transmissionsmessungen und/oder Trübheitsmessungen anzugeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen gelöst, das nachfolgende Schritte umfasst. In einem ersten Schritt wird ein Fasermaterial in eine Kavität eines Werkzeugs mit einer oberen und einer unteren Werkzeughälfte eingebracht. Das Fasermaterial ist im Einzelnen nicht beschränkt. Es kann sich beispielsweise um einzelne Fasern oder Faserbündel oder aber um Faserhalbzeuge wie z.B. Faserwirrmatten, Fasergelege, Fasergewirke, Fasergestricke, Fasergewebe und dergleichen handeln. Die Form der durch die Werkzeughälften gebildeten Kavität entspricht dabei vorzugsweise der Negativform des herzustellenden Faserverbundbauteils. Nachdem das Fasermaterial in die Kavität eingebracht ist, wird das Werkzeug üblicherweise geschlossen. Sodann wird ein Harzmaterial in die Kavität eingebracht. Das Harzmaterial ist im Einzelnen nicht beschränkt und kann thermoplastischer, duroplastischer oder elastomerer Natur sein. Benötigt das Harzmaterial einen Härter um auszuhärten oder auch um zu vernetzen, so ist auch dieser ggf. neben weiteren funktionalen Verbindungen, wie Weichmachern, Netzmitteln, farbgebenden Substanzen und dergleichen, im Harzmaterial enthalten. Als weiteren wichtigen Bestandteil enthält das Harzmaterial mindestens ein Trennmittel, das das Entformen des Faserverbundbauteils aus dem Werkzeug ermöglicht bzw. erleichtert. Das Trennmittel ist im Einzelnen ebenfalls nicht beschränkt. Es können herkömmliche Trennmittel, also organische Trennmittel, insbesondere Fette, Öle, Silikone und dergleichen, und vorzugsweise wasserbasierte Trennmittel, zur Anwendung kommen. Diese Verbindungen sind dem Harzmaterial und auch dem Fasermaterial gegenüber inert, reagieren also nicht damit. Das Trennmittel wird, um Reaktionen mit den weiteren Bestandteilen des Harzmaterials zu verhindern, vorzugsweise erst direkt vor dem Einbringen des Harzmaterials in die Kavität mit diesem vermengt. Durch das Einbringen des Harzmaterials in die Kavität wird das Fasermaterial mit dem Harzmaterial getränkt. Anschließend erfolgt ein Härten des Harzmaterials. Der Aushärtevorgang ist dabei abhängig von der Natur des Harzmaterials und kann entsprechend ausgewählt werden. Nachdem das Harzmaterial ausgehärtet ist, kann das fertige Faserverbundbauteil aus dem Werkzeug entformt werden. Hierzu wird das Werkzeug üblicherweise ge