[发明专利]用于制造增强的纤维复合构件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造增强的纤维复合构件的方法以及一种增强的纤维复合构件。

背景技术

纤维复合构件由于其与纯金属材料制成的相应构件比较在重量轻的同时具备高的刚性而越来越多地应用于机动车中。

为了实现特别高的形状稳定性和同时非常轻的重量，已知包括一个支撑芯的纤维复合构件，所述支撑芯由碳纤维或玻璃纤维组成的纤维结构通过缠绕或编绕包裹。通过这种方式提供了一种空心型材状的纤维结构，该纤维结构的形状稳定性得到设置在所构成的空心型材内部的支撑芯的支撑并由此得到加固。尤其是由塑料泡沫、蜡、木材或由金属制成的支撑芯得到应用。

然而，这种构件由于碳纤维和/或玻璃纤维组成的承载纤维结构之故而没有延展的材料特性或者说具有很小的断裂延伸率。在构件变形时这一点导致小的结构整体性。因此，在变形度大的情况下存在着纤维结构断裂、乃至整个纤维复合构件折断的危险。

例如由DE102004017311A1已知一种用于制造纤维复合材料半成品的可能方法，其中，利用编织线编结成一个编织芯。

发明内容

本发明的目的是，提供一种在重量尽可能轻的同时又特别稳定且抗折断的纤维复合构件。

此目的借助如权利要求1所述的方法以及利用具有权利要求7的特征的纤维复合构件得以实现。由各从属权利要求可得到一些有益的实施方式。

据此而提出一种用于制造增强的纤维复合构件的方法，其包括下列步骤：

a.制备增强型材，

b.用芯部元件包围增强型材，

c.借助编绕连续纤维(Endlosfaser)而产生芯部元件的外套，

d.以基质浸渍被编绕的芯部元件。

也就是说，首先设置一个增强型材并且用一个芯部元件将该增强型材包围。这意味着：将芯部元件例如敷设在增强型材的外表面上并且由此将增强型材至少在该增强型材的周向上包围。

通过这种方式实现了：芯部元件通过增强型材得以增强并且根据材料选择造成整个纤维复合构件的材料特性的改变，从而防止在高负荷时折断。

例如，增强型材可以包括由塑料和/或金属和/或纤维增强的材料(特别是纤维增强的塑料或纤维增强的金属)构成的棒状或管状型材。

原则上，型材可以具有任意的横截面形状，该横截面形状沿着型材的纵长方向延伸。最简单的例子是圆形的横截面，其沿着纵长方向延伸形成空心圆柱体或者说呈管状延伸。不言而喻，同样还可以选择其他的横截面形状，特别是可以采用椭圆或多角的横截面。总之，增强型材可以设计成空心型材(例如呈管状)或由实心材料构成的实心型材(例如呈棒状)。

纤维复合构件的构造允许与外套的或者说纤维复合构件外轮廓的几何特征无关地设计增强型材的横截面。例如，增强型材的横截面可以设计为重量优化的、负荷优化的和/或力优化的。同样也可以将横截面形状构造为沿着增强型材的纵向延伸恒定不变的或者变化的。芯部元件可以敷设在增强型材的外表面上并且依循其外轮廓，但是芯部元件的外表面或者说轮廓也可以具有与增强型材不同的横截面形状。该横截面形状例如可以根据整个纤维复合构件的轮廓而定，从而在产生外套或浸渍之后提供所期望的构件轮廓。换言之，芯部元件由此跨越/克服了在增强部件与外套或构件轮廓之间可能的几何结构跃变或几何结构差异。在图2中示出了一种示例性的实施方式。

浸渍步骤特别是可以包括借助于Resin-Transfer-Moulding-方法(树脂传递模塑成型法)(缩写：RTM)的浸渍。同样也可以实施借助其他已知浸渍方法的浸渍步骤。一般而言适当的浸渍方法是已知的，因此可以免去对其赘述。

而外套则例如可以包括由玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维构成的连续纤维。所述外套应理解为纤维结构，该纤维结构特别是通过编绕产生并且以基质浸渍。在此，所述连续纤维的材料可以任意地与芯部元件的不同材料相组合。

对于芯部元件的选择来说，一方面与增强型材以及另一方面与外套的适当的可结合性是十分重要的。此外，芯部元件优选还应该具有足够的压力稳定性，以便例如在浸渍步骤期间承受得住基质注射。

此外，芯部元件例如可以构造为塑料元件、木材元件或者构造为由金属泡沫或塑料泡沫构成的泡沫元件。例如可以借助已知的注射成型法制造该塑料元件。作为可选方案，还可以利用纤维(诸如碳纤维，玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维)对塑料元件进行增强。同样，塑料元件可以设计成SMC(SheetMoldingCompound(片状模塑料))等。