WO2009149778A1 - Rohbaustruktur für einen kraftwagen und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Rohbaustruktur für einen kraftwagen und verfahren zu deren herstellung Download PDF

Info

Publication number
WO2009149778A1
WO2009149778A1 PCT/EP2009/001836 EP2009001836W WO2009149778A1 WO 2009149778 A1 WO2009149778 A1 WO 2009149778A1 EP 2009001836 W EP2009001836 W EP 2009001836W WO 2009149778 A1 WO2009149778 A1 WO 2009149778A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reinforcing
elements
fibers
curing
shaping elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/001836
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Heinz Ilzhöfer
Asmir Salkic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to US12/994,889 priority Critical patent/US8465084B2/en
Priority to JP2011512840A priority patent/JP5229597B2/ja
Publication of WO2009149778A1 publication Critical patent/WO2009149778A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/04—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material
    • B62D29/043—Superstructures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/04—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material
    • B62D29/046—Combined superstructure and frame, i.e. monocoque constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3055—Cars

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a bodyshell structure for a motor vehicle, as well as such a bodyshell structure.
  • Fiber composite plastic components and the high Fügeeaufwand these lightweight materials are only economical to use if the number of joining operations is minimized.
  • a bodyshell structure in particular a self-supporting frame structure for a motor vehicle body made of fiber-reinforced plastic
  • new production concepts are therefore necessary, which can not be taken directly from the classic metal construction.
  • Under the shell structure is in particular a passenger compartment or a body frame structure, in any case, a 3-dimensional an interior at least partially enclosing structure to understand.
  • the present invention is therefore based on the object, a method for producing a cell-like To provide shell structure for a motor vehicle, which allows a cost-effective and technically simple production of such shell structure, in particular, the joint number should be reduced. Furthermore, it is an object of the present invention to provide such a shell structure made of a fiber-reinforced plastic material. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a bodyshell structure having the features of patent claim 22.
  • the method thus comprises at least the following steps: a) provision of a planar, impregnated with a curable matrix material, textile support member made of reinforcing fibers, b) positioning of reinforcing and shaping elements of a fiber material of reinforcing fibers, which is impregnated with curable matrix material, on the support element cl) shaping, in particular folding, of the support element around at least one mold core corresponding to the contour of the cell-like bodyshell structure, c2) integrally joining all adjoining elements into a one-piece structure d) hardening the matrix material, e) removing the at least one mold core.
  • a planar textile carrier element made of reinforcing fibers impregnated with a hardenable matrix material is provided.
  • a hardenable matrix material may be, for example, a prepreg or an SMC (sheet molding compound).
  • reinforcing and shaping elements are positioned for the bodyshell structure, wherein this positioning takes place on or in particular on the carrier element itself.
  • at least one mandrel is removed from the resulting structure.
  • the actual three-dimensional arrangement of the elements of the shell structure arises only in the next step, namely the forms of the support element to the at least one mandrel.
  • this shaping can be achieved by simply folding the Carrier element are performed around the core and is therefore also process technology particularly simple.
  • the use of preimpregnated textile carrier elements made of reinforcing fibers further simplifies the process, so that no resin infusion or impregnation of the fibers has to take place during the curing process. For curing, therefore, only low processing pressures are required, so that in some circumstances no tool for the outer contour is required more.
  • the reinforcing and shaping elements from a fiber material of reinforcing fibers, which is impregnated with curable matrix material.
  • a fiber material of reinforcing fibers which is impregnated with curable matrix material.
  • the fiber material surrounds at least partially a support element made of foam or a honeycomb structured material. It is also possible to design these elements in such a way that a fiber material at least partially encloses a core which can be removed after the curing step d), so that a hollow profile results in the resulting shell structure in this area.
  • These methods can be used in addition, so that for each area of the bodyshell structure, that embodiment of the reinforcing and shaping elements can be chosen that there required weight and strength criteria is best.
  • a solid made of a fiber material molding element ensures due to the high fiber density in its cross-section an extremely high load capacity.
  • the other two embodiments are more aimed at weight savings, with a support element made of foam or a honeycomb-structured material can also give the reinforcing or shaping element additional stability.
  • the reinforcing and shaping elements are partly additionally formed of metals, in particular aluminum or steel. This creates a composite construction of FRP and steel or light metal.
  • the steel or light metal mold elements are particularly advantageous as connecting elements for the connection of other metallic shell components. So let's also see the conventional metallic joining techniques, such as perform the welding.
  • the textile carrier element is designed such that it has sections for the representation of door or window openings or the like.
  • these openings can already be represented in a method according to the invention without the need for subsequent separating methods for creating such openings.
  • At least one additional connecting element can be arranged in the region of such a contact point between at least two reinforcing or shaping elements.
  • a connecting element is thereby connected by sewing or gluing with the reinforcing or shaping elements.
  • these elements can also be connected by sewing and / or gluing with the carrier element before it is formed in step c) to the mandrel.
  • the carrier element for example, the side of the mold core that is open at the top of a passenger compartment of a motor vehicle remains free. This corresponds, for example, an open top convertible.
  • the mandrel carries in another embodiment Fix istsl. Positioning aid for the reinforcement or form elements.
  • Fix ists for the reinforcement or form elements.
  • grooves, edges or strips are important.
  • the corresponding reinforcing or shaping elements can thereby be very precisely locked and fixed in the predetermined position. This will over the entire shell structure achieved a very high dimensional accuracy.
  • the mandrel itself can be constructed in one or more parts.
  • the core of several individual elements is again dismantled and reusable assembled.
  • demountable metal cores are particularly important.
  • a further improvement of the fixation of the carrier element or of the reinforcing or shaping elements takes place by the carrier element being formed under tension around the at least one shaped core.
  • the reinforcing or shaping elements are preferably pressed into the grooves, recesses or edges of the positioning aids in the core, or on the core surface.
  • steps c) and d) also further reinforcing and shaping elements can be attached.
  • additional attachment elements for attaching adjacent components are attached to the carrier element. This facilitates the further processing of the bodyshell structure in the further construction of the vehicle.
  • These may in particular be metallic attachment elements.
  • the reinforcing and / or shaping elements in step b) positioned so that they form a space frame structure after curing in step d).
  • space structures or space frames are the basis of self-supporting bodies and provide particularly optimized force paths, which ensure optimal load capacity of a shell structure constructed in this way both under normal operating conditions and in the event of an accident.
  • the curing in process step d) can be effected thermally or photoinitiated or else by cold curing, application of external pressure or pressing.
  • the thermal curing especially under external pressure, because during or immediately before curing, the resin viscosity drops, or solid resins melt and the resin flows into the spaces formed by the fibers.
  • the thermal curing is carried out by adapted heating, the resin melts before curing below the curing temperature of the fiber material and thermally crosslinked when reaching the curing temperature.
  • the photo-initiated curing in particular by UV light, is preferably used for fiber material with liquid resins.
  • a photochemical pre-crosslinking and then a thermal end-crosslinking can be carried out first.
  • the curing of the fiber composite material according to method step d) comprises pressing, the application of external pressure and / or heating of the fiber composite material.
  • the preformed shell structure can be pressed and cured in a preferably heated tool.
  • the use of so-called autoclave or microwave devices are conceivable in the curing step.
  • the bodyshell structure is preferably wrapped in a protective film in a known manner in the autoclave, in order to apply the external pressure over the surface of the fiber material.
  • Resin from the group of crosslinkable thermosetting and / or elastomeric plastics can be used as the matrix material.
  • the resin are the thermal, cold-curing or UV-curing polyesters, polyurethanes, epoxides, phenols or vinyl esters.
  • polyurethanes epoxides
  • phenols or vinyl esters epoxides
  • vinyl ester polyurethane blends are particularly preferred.
  • Glass fibers, carbon fibers (carbon fibers), ceramic fibers, metal fibers, natural fibers or a mixture of at least two of these fiber materials are preferably used as reinforcing fibers.
  • Other suitable reinforcing fibers are aramid fibers or high modulus polyethylene fibers.
  • a mold core made of sand, wood, plastic or cardboard is furthermore preferably used.
  • the invention further relates to a bodyshell structure for a motor vehicle, which comprises a flat support member and a plurality of reinforcing and shaping elements made of a fiber composite material, wherein the bodyshell structure by Forming the support element and the reinforcing and shaping elements is formed on a mandrel and subsequent curing.
  • the reinforcing elements are arranged in the form of a space frame structure.
  • At least one reinforcing element may comprise a core of foam or a honeycomb-structured material, or may also have an inner cavity.
  • the concrete structuring of such reinforcing elements depends essentially on their location and the compression, bending or torsional forces to be expected at this site.
  • such a bodyshell structure can advantageously be supplemented by connecting elements which are to be arranged between at least two adjacent reinforcing and / or shaped elements, and thereby advantageously provide additional force paths.
  • the invention further relates to a motor vehicle with such a bodyshell structure.
  • the structure of the bodyshell structure as a closed cell with
  • the space-frame structure gives such a motor vehicle particularly high static and dynamic load capacity with a particularly low weight. Furthermore, by the simple one-piece finished the shell structure to the top ge STEM method allows a particularly cost-effective and process-reliable production of such a motor vehicle.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a flat-spreading support element after the
  • Fig. 2 is a longitudinal section through the Fig. 1 shown
  • Fig. 3 is a schematic three-dimensional view of a shell structure according to the invention.
  • a flat carrier element 12 In order to produce a bodyshell structure for a motor vehicle according to a method according to the invention, a flat carrier element 12 must first be provided. As shown in Fig. 1, this is presented as a spreading in a plane textile piece, which is trimmed so that its contour depicts the desired final contour of the bodyshell structure in terms of a geometric network in the plane.
  • the carrier element 12 is made as a textile workpiece made of reinforcing fibers.
  • the reinforcing fibers can in coordination with the desired material properties as glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, metal fibers, natural fibers, aramid fibers or high modulus
  • the carrier element 12 is preferably made of preimpregnated reinforcing fibers.
  • a curable resin material which is preferably selected from the group of thermosetting, cold curing or UV-curing polyester, polyurethanes, epoxies, phenols or vinyl esters.
  • Vynilester polyurethane blends are very suitable for this application.
  • the carrier element 12 forms the contour of a complete passenger compartment. It consists of a substantially rectangular base portion 18, which a first area 20, which is to receive the windscreen later, a second area 22, which will later form a front wall portion of the passenger compartment, a third area 24, which corresponds to the later resulting vehicle floor, a region 26, which corresponds to the later attachment area for a rear module, and a region 28, which will later accommodate a rear window.
  • Folded wing-like are on the base portion 18 two frame-like running side panels 30 connected, which form a Terumrahmung 32, and a column 34 of the passenger cell in the finished shell structure.
  • the side parts are already integrated during the molding of the bodyshell structure, that is before the curing of the matrix material.
  • the mold core can be equipped with the side part before molding the bodyshell structure.
  • the mold core can laterally support at least one side frame of the cell-like shell structure.
  • the side frame comprises at least one frame-like side part 30, a door frame 32 and at least one pillar 34.
  • further reinforcing and shaping elements are positioned on the carrier element 12 in the second method step.
  • these comprise a front roof cross member 36, a rear roof cross member 38, a first 40 and second 42 cross member in the end wall region, a cross member 44 and extending in curb height cross member 46.
  • a running in the vehicle longitudinal direction tunnel structure 48 is provided.
  • Fig. 2 shows the arrangement of these reinforcing elements in a longitudinal section along the line II-II.
  • the reinforcing elements can be over their entire volume as a woven or knitted fabric of reinforcing fibers, which with hardenable matrix material are impregnated, are shown.
  • the shaped body 50 can be designed as a subsequently removable mold core, so as to represent a hollow profile.
  • a core which later remains in the reinforcing element and influences its material properties in a desired manner.
  • foams or honeycomb materials are possible, which have a very high mechanical strength at very low weight.
  • the positioning of the reinforcing elements can be done by simply laying on and pressing.
  • these elements in particular if they are made of textile raw materials, can also be connected to the support structure 12 by sewing or by gluing.
  • a mold core is introduced into the central region 52 of the carrier element 12, which images the interior of the shell structure to be represented.
  • the carrier element 12 with the reinforcing and shaped parts attached thereto and prepositioned can now be formed around this mold core, in particular simply folded, resulting in the final three-dimensional structure of the shell structure shown in FIG.
  • This must then be cured, depending on the used matrix materials can be thermally, by cold curing, UV initiated, by pressurization or by a combination of these methods.
  • the structure now forms a complete shell cell 52, with the transverse elements of the cell being formed by the reinforcing elements 36, 38, 40, 42, 44 and 46.
  • the carrier element 12 forms the longitudinal members 54 in the bottom region, the roof side members 56, the columns 34, 58, 60, as well as a vehicle floor 62, an end wall 64 and a rear wall 66 of the passenger compartment.
  • the roof area 68 is left free in the exemplary embodiment shown and is available for receiving a roof module.
  • the cell-like bodyshell structure is formed as a one-piece component from a cohesive composite of a flat support member (12) and a plurality of reinforcing and shaping elements (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) made of fiber composite material.
  • the individual elements can only be formally assigned, as they have become integral and indissoluble components of the bodyshell structure.
  • the elements formed here merely by the support structure 12 can be additionally stiffened by further reinforcement elements to be positioned in method step b).
  • Reinforcement elements to be arranged connecting elements may be additionally provided. Furthermore, it is possible, additional connection parts, which are to facilitate the further construction of the motor vehicle, such as parts for the connection of doors, exterior skins, or functional elements of the vehicle directly in the production this Rohbauzelle 52 are connected to the support member 12 or to one of the reinforcing elements.
  • the cell-like bodyshell structure carries at least one, more preferably both side frames.
  • This side frame is then also considered to be integral with the shell structure.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Rohbaustruktur für einen Kraftwagen, wobei ein flächiges mit einem aushärtbarem Matrixmaterial imprägniertes textiles Trägerelement bereitgestellt wird, welches nach entsprechendem Positionieren von Verstärkungs- und Formelementen, um zumindest einen Formkern geformt wird, woraufhin das Matrixmaterial ausgehärtet wird. Nach Entfernen des zumindest einen Formkerns ergibt sich so eine stoffflüssige, einteilige Rohbaustruktur. Die Erfindung betrifft weiterhin eine mit diesem Verfahren hergestellte Rohbaustruktur.

Description

Daimler AG Dr. Zimmermann-Chopin
10.03.2009
Rohbaustruktur für einen Kraftwagen und Verfahren zu deren
Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Rohbaustruktur für einen Kraftwagen, sowie eine solche Rohbaustruktur .
Beim Leichtbau von Kraftfahrzeugkarosserien besteht eine zunehmende Tendenz zur Verwendung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen. Diese werden heutzutage vorwiegend in nicht tragenden Bereichen eingesetzt. Aufgrund der hohen Fertigungs- und Materialkosten von
Faserverbundkunststoffbauteilen und dem hohen Fügeaufwand sind diese Leichtbaumaterialien nur dann wirtschaftlich einzusetzen, wenn die Anzahl von Fügeoperationen minimiert wird.
Um eine Rohbaustruktur, insbesondere eine selbsttragende Rahmenstruktur für eine Kraftfahrzeugkarosserie aus faserverstärktem Kunststoff herzustellen, sind daher neue Fertigungskonzepte nötig, welche nicht direkt aus der klassischen Metallbauweise übernommen werden können. Unter der Rohbaustruktur ist insbesondere eine Fahrgastzelle oder eine Karosserierahmenstruktur, in jedem Falle eine 3- dimensionale einen Innenraum zumindest teilweise umschließende Struktur zu verstehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer zellenartigen Rohbaustruktur für einen Kraftwagen bereitzustellen, welches eine kostengünstige und prozesstechnisch einfache Herstellung einer solchen Rohbaustruktur ermöglicht, wobei insbesondere die Fügestellenanzahl vermindert werden soll. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Rohbaustruktur aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Rohbaustruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22 gelöst .
Das Verfahrenumfasst somit zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines flächigen, mit einem aushärtbaren Matrixmaterial imprägnierten, textilen Trägerelements aus Verstärkungs fasern, b) Positionieren von Verstärkungs- und Formelementen aus einem Fasermaterial aus Verstärkungsfasern, welches mit aushärtbarem Matrixmaterial imprägniert ist, auf dem Trägerelement, cl) Formen, insbesondere Falten, des Trägerelementes um zumindest einen der Kontur der zellenartigen Rohbaustruktur entsprechenden Formkern, c2 ) stoffschlüssiges Verbinden aller aneinander grenzenden Elemente zu einer einstückigen Struktur d) Aushärten des Matrixmaterials, e) Entfernen des zumindest einen Formkerns.
Bei einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren wird zuerst ein flächiges, mit einem aushärtbaren Matrixmaterial imprägniertes textiles Trägerelement aus Verstärkungsfasern bereitgestellt. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Prepreg oder auch ein SMC (sheet molding Compound) handeln. Im folgenden Schritt werden Verstärkungs- und Formelemente für die Rohbaustruktur positioniert, wobei diese Positionierung an oder insbesondere auf dem Trägerelement selbst erfolgt. Anschließend wird das Trägerelement, gegebenenfalls mit den darauf positionierten Verstärkungs- und Formelementen um zumindest einen Formkern geformt und im folgenden Schritt das Matrixmaterial ausgehärtet. Abschließend wird noch der zumindest eine Formkern aus der entstandenen Struktur entfernt.
Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass die Verstärkungsund Formelemente sowie das Trägerelement beim Umformen zur 3- dimensionalen zellenartigen Struktur um den Formkern herum miteinander über aneinander grenzende Bereiche stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Diese Stoffschlüssige Verbindung kann sehr effektiv erfolgen, da die Elemente und die Trägerstruktur noch unausgehärtetes Matrixmaterial aufweisen und selbst plastisch formbar sind. Nach dem Aushärten des Matrixmaterials entstehen feste und unlösbare Verbindungen, so dass eine einstückige zellenartige Rohbaustruktur gebildet wird.
Durch das Aushärten des geformten und in seiner Gesamtheit mit Matrixmaterial imprägnierten Trägerelementes entsteht somit ein einstückiges, an allen Fügestellen stoffschlüssig geschlossenes Rohbauteil, welches alle, oder zumindest die Mehrzahl der benötigten Verstärkungs- und Formelemente bereits integral umfasst. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit vorteilhaft die maximal mögliche Reduktion an Fügeschritten bei der Rohbaufertigung erzielt. Die allseits stoffschlüssige Verbindung zwischen Trägerelementen und Verstärkungs- und Formelementen minimiert weiterhin potentielle strukturelle Schwachstellen der Rohbaustruktur und führt zu besonders stabilen und sicheren Strukturen. Das Positionieren von Verstärkungs- und Formelementen, insbesondere auf dem anfangs flächig ausgebreiteten Trägerelement, ist zudem ein prozesstechnisch besonders einfacher Arbeitsschritt. Die eigentliche dreidimensionale Anordnung der Elemente der Rohbaustruktur entsteht erst im nächsten Arbeitsschritt, nämlich dem Formen des Trägerelementes um den zumindest einen Formkern. Dieses Formen kann im einfachsten Fall durch einfaches Falten des Trägerelementes um den Kern herum ausgeführt werden und ist damit ebenfalls prozesstechnisch besonders einfach. Die Verwendung vorimprägnierter textiler Trägerelemente aus Verstärkungsfasern vereinfacht das Verfahren weiterhin, so dass beim Aushärteprozess keine Harzinfusion bzw. Imprägnierung der Fasern mehr erfolgen muss. Für die Aushärtung sind daher nur geringe Verarbeitungsdrücke erforderlich, so dass unter Umständen kein Werkzeug für die Außenkontur mehr benötigt wird.
Es ist ganz besonders vorteilhaft, auch die Verstärkungs- und Formelemente aus einem Fasermaterial aus Verstärkungsfasern, welches mit aushärtbarem Matrixmaterial imprägniert ist, herzustellen. Damit ist nach der Positionierung dieser Bauteile auf dem Trägerelement kein Verfahrensschritt zum Anfügen dieser Teile an das Trägerelement mehr nötig. Beim Aushärten fügt sich die Gesamtheit aus Träger-, Verstärkungsund Formelementen zu einem einzigen einstückigen Bauteil, was sowohl verfahrenstechnisch äußerst vorteilhaft ist, als auch im Hinblick auf die Stabilität der entstehenden Rohbaustruktur besonders große Vorteile bringt.
Für die Ausführung der Verstärkungs- und Formelemente steht eine Reihe alternativer, bzw. sich ergänzender Methoden zur Verfügung. Neben massiv aus imprägnierten Fasermaterial bestehenden Elementen können auch Verstärkungs- und Formelemente eingesetzt werden, deren Fasermaterial zumindest bereichsweise ein Stützelement aus Schaumstoff oder einem wabenartig strukturiertem Material umgibt. Es ist weiterhin ebenfalls möglich, diese Elemente so auszubilden, dass ein Fasermaterial zumindest bereichsweise einen nach dem aushärtenden Schritt d) entfernbaren Kern umhüllt, so dass sich in der resultierenden Rohbaustruktur in diesem Bereich ein Hohlprofil ergibt. Diese Verfahren können ergänzend eingesetzt werden, so dass für jeden Bereich der Rohbaustruktur diejenige Ausführungsform der Verstärkungsund Formelemente gewählt werden kann, die den dort erforderlichen Gewichts- und Festigkeitskriterien am besten genügt. Ein massiv aus einem Fasermaterial gefertigtes Formelement gewährleistet dabei aufgrund der hohen Faserdichte in seinem Querschnitt eine möglicht hohe Belastbarkeit. Die beiden anderen Ausführungsformen zielen mehr auf Gewichtseinsparung ab, wobei ein Stützelement aus Schaumstoff oder einem wabenartig strukturierten Material dem Verstärkungs- oder Formelement auch zusätzliche Stabilität verleihen kann.
In weiterer Ausgestaltung sind die Verstärkungs- und Formelemente zum Teil zusätzlich aus Metallen, insbesondere Aluminium oder Stahl gebildet. Hierdurch entsteht eine Verbundbauweise aus FVK und Stahl oder Leichtmetall. Die Stahl oder Leichtmetall-Formelemente sind insbesondere als Verbindungselemente für die Anbindung weiterer metallischer Rohbaukomponenten von Vorteil. Damit lassen seh auch die konventionellen metallischen Fügetechniken, wie bspw. das Schweißen durchführen.
Bevorzugterweise ist weiterhin das textile Trägerelement derart ausgebildet, dass es Beschnitte zur Darstellung von Tür- oder Fensteröffnungen oder dergleichen aufweist. Damit können diese Öffnungen in einem erfindungsgemäßen Verfahren bereits mit dargestellt werden, ohne dass nachträgliche trennende Verfahren zum Erstellen solcher Öffnungen nötig sind.
Es ist weiterhin ganz besonders vorteilhaft, die Verstärkungsfasern des textilen Trägerelements und/oder der Verstärkungs- und Formelemente kraftfluss- und spannungsoptimiert auszurichten. Die Erkenntnisse aus Kraftfluss- und Spannungsanalysen können so direkt beim Aufbau der Rohbaustruktur zur Anwendung gebracht werden. Die Anpassung der Faserausrichtung an die zu erwartenden Kraftflüsse und Materialspannungen ermöglicht eine noch leichtere und dünnere Ausführung der entsprechenden Bauteile, da die notwendige Festigkeit durch die optimiert abgelegten Fasern bereitgestellt wird.
Um zusätzliche Stabilität an den Kontaktstellen zwischen einzelnen Form- und Verstärkungselementen bereitzustellen, kann nach dem Formen des Trägerelements in Schritt c) zumindest ein zusätzliches Verbindungselement im Bereich einer solchen Kontaktstelle zwischen zumindest zwei Verstärkungs- oder Formelementen angebracht werden. Bevorzugterweise wird ein solches Verbindungselement dabei durch Nähen oder Kleben mit den Verstärkungs- oder Formelementen verbunden. Durch solche Verbindungselemente können zusätzliche Kraftpfade zur Verfügung gestellt werden, welche die statische und dynamische Belastbarkeit einer solchen Rohbaustruktur weiter verbessern.
Zur Sicherung der Vorpositionierung der Verstärkungs- und/oder Formelemente in Schritt b) können diese Elemente ebenfalls durch Nähen und/oder Kleben mit dem Trägerelement verbunden werden, bevor dieses in Schritt c) an den Formkern angeformt wird.
Es kann dabei je nach Rohbautyp ein vollständiges oder auch nur teilweises Umgeben des Formkerns erforderlich sein. Beim Formen des Trägerelementes kann bspw. die einer nach oben geöffneten Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs entsprechende Seite des Formkerns frei bleibt. Dies entspricht bspw. einem oben offenen Cabriolet.
Der Formkern trägt in einer weiteren Ausführung Fixierungsbzw. Positionierhilfsmittel für die Verstärkungs- oder Formelemente. Hierfür sind insbesondere Nuten, Kanten oder Leisten von Bedeutung. Beim Umformen des Formkerns im Schritt c lassen sich hiermit die entsprechenden Verstärkungs- oder Formelemente sehr genau in die vorgegebene Position einrasten und fixieren. Hierdurch wird über die gesamte Rohbaustruktur eine sehr hohe Maßgenauigkeit erreicht.
Der Formkern selbst kann ein- oder mehrteilig aufgebaut sein. Vorteilhafterweise ist der Kern aus mehreren einzelnen Elementen wieder zerlegbar und wieder verwendbar zusammengesetzt. Je nachdem wie fest die einzelnen Kernteile hier zusammengefügt sind kann von einem einzigen Kern oder auch von mehreren Kernen die Rede sein. Von besonderem Interesse sind dabei zerlegbare Metallkerne.
Es ist des Weiteren möglich nach oder beim Formen des Trägerelementes um den mindestens einen Formkern Klemm- oder Befestigungsmittel zur Fixierung der Formelemente angebracht werden. Eine Kombination von Nuten oder Ausnehmungen des Kerns mit von außen zuführbahren Klemmvorrichtungen ist besonders effektiv.
Eine weitere Verbesserung der Fixierung des Trägerelementes bzw. der Verstärkungs- oder Formelemente erfolgt, indem das Trägerelement unter Spannung um den mindestens einen Formkern geformt wird. Bevorzugt werden die Verstärkungs- oder Formelemente dabei in die Nuten, Aussparungen oder Kanten der Positionierhilfsmittel im Kern, bzw. auf der Kernoberfläche eingepresst .
Zwischen den Schritten c) und d) können auch weitere Verstärkungs- und Formelemente angebracht werden. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden vor dem Aushärten in Schritt d) des Verfahrens zusätzliche Anbindungselemente zum Anbinden benachbarter Bauteile an dem Trägerelement angebracht. Damit wird die Weiterverarbeitung der Rohbaustruktur beim weiteren Fahrzeugaufbau erleichtert. Hierbei kann es sich insbesondere um metallische Anbindungselemente handeln.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Verstärkungs- und/oder Formelemente in Schritt b) so positioniert, dass sie nach dem Aushärten in Schritt d) eine Raumtragwerkstruktur bilden. Solche Raumtragwerke oder Spaceframes sind die Grundlage selbsttragender Karosserien und stellen besonders optimierte Kraftpfade zur Verfügung, welche eine optimale Belastbarkeit einer derart aufgebauten Rohbaustruktur sowohl unter normalen Betriebsbedingungen, als auch im Falle eines Unfalls gewährleisten.
Das Aushärten im Verfahrensschritt d) kann thermisch oder photoinitiiert oder auch durch Kalthärtung, Anlegen von äußerem Druck oder Pressen erfolgen.
Zu den bevorzugten Aushärteverfahren zählt die thermische Aushärtung, insbesondere unter äußerem Druck, da während oder unmittelbar vor der Aushärtung die Harzviskosität sinkt, beziehungsweise Feststoff-Harze aufschmelzen und das Harz in die von den Fasern gebildeten Zwischenräume fließt. Die thermische Härtung wird durch angepasste Erhitzung durchgeführt, wobei das Harz vor dem Aushärten unterhalb der Aushärtetemperatur des Fasermaterials aufschmilzt und bei Erreichen der Aushärtetemperatur thermisch vernetzt.
Das photoinitiierte Aushärten, insbesondere durch UV-Licht, wird bevorzugt für Fasermaterial mit flüssigen Harzen angewendet. Gegebenenfalls kann zunächst eine photochemische Vorvernetzung und hierauf eine thermische Endvernetzung erfolgen.
Dadurch ergeben sich verringerte Zykluszeiten des Fertigungsprozesses, so dass die Kosten für die Herstellung der Faserverbundbauteile deutlich gesenkt werden können. Von besonderem Vorteil ist es, dass die Verstärkungsfasern oder -faserbündel zusammen mit der Vorstufe der Matrix in einem Zustand hervorragender Formbarkeit vorliegen, der sich insbesondere für anspruchsvolle Strick, Web- oder Knüpfverfahren eignet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Aushärten des Faserverbundmaterials gemäß Verfahrensschritt d) ein Pressen, das Aufbringen von äußerem Druck und/oder ein Erwärmen des Faserverbundmaterials. Dabei kann die vorgeformte Rohbaustruktur in einem vorzugsweise beheizten Werkzeug gepresst und ausgehärtet werden. Auch die Verwendung von so genannten Autoklaven oder Mikrowellenvorrichtungen sind in dem Aushärteschritt denkbar. Die Rohbaustruktur wird im Autoklaven bevorzugt in bekannter Weise in eine Schutzfolie eingehüllt, um den äußeren Druck flächig auf das Fasermaterial aufzubringen.
Als Matrixmaterial kann Harz aus der Gruppe der vernetzbaren duroplastischen und/oder elastomeren Kunststoffe verwendet werden.
Als Harz sind insbesondere die thermischen, kalthärtenden oder UV-härtenden Polyester, Polyurethane, Epoxide, Phenole oder Vinylester geeignet. Als Polymerblends sind Vinylester-Polyurethan-Blends besonderes bevorzugt.
Bevorzugt werden als Verstärkungsfasern Glasfasern, Kohlefasern (Carbonfasern) , Keramikfasern, Metallfasern, Naturfasern oder einem Gemisch von mindestens zwei dieser Fasermaterialien verwendet. Weitere geeignete Verstärkungsfasern sind Aramidfasern oder hochmodulige Polyethylenfasern.
Als Formkern zum Formen des Trägerelements in Schritt c) des Verfahrens wird weiterhin bevorzugt ein Formkern aus Sand, Holz, Kunststoff oder Karton verwendet.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Rohbaustruktur für einen Kraftwagen, welche ein flächiges Trägerelement und eine Mehrzahl von Verstärkungs- und Formelementen aus einem Faserverbundwerkstoff umfasst, wobei die Rohbaustruktur durch Formen des Trägerelementes und der Verstärkungs- und Formelemente an einen Formkern und anschließendes Aushärten ausgebildet ist.
Eine solche Rohbaustruktur ist vorteilhafterweise ohne weitere Verfahrensschritte mit einem erfindungsgemäßen Verfahren wie eingangs erläutert herstellbar. Bevorzugt sind die Verstärkungselemente in Form einer Raumtragwerkstruktur angeordnet.
Wie bereits bei der Beschreibung des Verfahrens geschildert, kann hierbei zumindest ein Verstärkungselement einen Kern aus Schaumstoff oder einen wabenförmig strukturierten Material umfassen, oder auch einen inneren Hohlraum aufweisen. Die konkrete Strukturierung solcher Verstärkungselemente richtet sich dabei im Wesentlichen nach ihrem Einsatzort und den an diesem Einsatzort zu erwartenden Stauchungs-, Biegungs- oder Torsionskräften. Durch geeignete Wahl der Ausführungsform kann somit für jeden Teil der Rohbaustruktur ein optimaler Kompromiss zwischen Biege- und Torsionssteifigkeit, Dehnbarkeit und Kompressibilität, sowie Baugewicht und Bauraumansprüchen erzielt werden.
Zur weiteren Kraftflussoptimierung kann eine solche Rohbaustruktur vorteilhaft durch Verbindungselemente ergänzt werden, welche zwischen zumindest zwei benachbarten Verstärkungs- und/oder Formelementen anzuordnen sind, und dadurch vorteilhaft zusätzliche Kraftpfade zur Verfügung stellen.
Die Erfindung betrifft schließlich weiterhin einen Kraftwagen mit einer solchen Rohbaustruktur. Insbesondere der Aufbau der Rohbaustruktur als geschlossene Zelle mit
Raumtragwerkstruktur verleiht einem solchen Kraftwagen dabei besonders hohe statische und dynamische Belastbarkeit bei besonders geringem Gewicht. Weiterhin ist durch das einfache einstückige Fertigen der Rohbaustruktur nach oben geschildertem Verfahren eine besonders kostengünstige und prozesssichere Herstellung eines solchen Kraftwagens ermöglicht.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden, wobei
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines flächig ausgebreiteten Trägerelementes nach dem
Positionieren von Verstärkungs- und Formelementen im Verfahrensschritt b) zeigt,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Fig. 1 gezeigte
Struktur entlang der Linie II-II darstellt, und
Fig. 3 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Rohbaustruktur darstellt.
Um nach einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Rohbaustruktur für ein Kraftfahrzeug herzustellen, muss zunächst ein flächiges Trägerelement 12 bereitgestellt werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird dieses als in einer Ebene ausgebreitetes Textilstück vorgelegt, welches so beschnitten wird, dass sein Kontur die gewünschte Endkontur der Rohbaustruktur im Sinne eines geometrischen Netzes in der Ebene abbildet. Das Trägerelement 12 ist dabei als textiles Werkstück aus Verstärkungsfasern gefertigt. Die Verstärkungsfasern können dabei in Abstimmung auf die gewünschten Materialeigenschaften als Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, Metallfasern, Naturfasern, Aramitfasern oder hochmoduligen
Polyethylenfasern ausgeführt sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, ein Gemisch solcher Fasern zu verwenden.
Bereits bei der Herstellung des Trägerelementes 12 kann dessen Festigkeit weiter optimiert werden, indem die Anordnung der Verstärkungsfasern im Trägerelement 12 in Abstimmung auf vorher durchgeführte Kraftfluss- und Spannungsanalysen optimiert wird. Die lokale Festigkeit des Trägerelementes 12 variiert dadurch mit den zu erwarteten Belastungen, so dass in jedem Bereich des Trägerelementes 12 die jeweils optimale Faserdichte vorliegt. Um eine gesicherte Anordnung dieser Fasern zu gewährleisten, wird das Trägerelement 12 bevorzugt aus vorimprägnierten Verstärkungsfasern gefertigt. Zu Imprägnieren der Fasern dient dabei ein aushärtbares Harzmaterial, welches vorzugsweise aus der Gruppe der thermisch härtenden, kalt härtenden oder UV-härtenden Polyester, Polyurethane, Epoxide, Phenole oder Vynilester gewählt wird. Auch
Vynilester-Polyurethan-Blends eignen sich sehr gut für diese Anwendung.
Neben dem Zuschneiden des Trägerelementes 12 auf eine äußere Kontur können bereits bei der Bereitstellung des Trägerelementes weitere Beschnitte im inneren Bereich des Trägerelements 12 bereitgestellt werden, um so beispielsweise Fensteröffnungen 14 oder Türöffnungen 16 bereitzustellen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel bildet das Trägerelement 12 die Kontur einer vollständigen Fahrgastzelle ab. Es besteht dabei aus einem im Wesentlichen rechteckigem Grundbereich 18, welcher einen ersten Bereich 20, welcher später die Windschutzscheibe aufnehmen soll, einen zweiten Bereich 22, welcher später einen Stirnwandbereich der Fahrgastzelle ausbilden wird, einen dritten Bereich 24, der den später entstehenden Fahrzeugboden entspricht, einen Bereich 26, welcher den späteren Anbindungsbereich für ein Heckmodul entspricht, sowie einen Bereich 28, welcher später eine Heckscheibe aufnehmen wird. Flügelartig ausgeklappt sind an den Grundbereich 18 zwei rahmenartig ausgeführte Seitenteile 30 angeschlossen, die in der fertigen Rohbaustruktur eine Türumrahmung 32, sowie eine Säule 34 der Fahrgast zelle bilden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Seitenteile bereits beim Formen der Rohbaustruktur, also vor dem Aushärten des Matrixmaterials integriert. Hierzu kann der Formkern vor dem Formen der Rohbaustruktur mit dem Seitenteil ausgestattet werden. Der Formkern kann seitlich zumindest einen Seitenrahmen der zellenartigen Rohbaustruktur tragen. Der Seitenrahmen umfasst dabei zumindest ein rahmenartiges Seitenteil 30, eine Türrahmung 32 und zumindest eine Säule 34. Dadurch, dass der Seitenrahmen im Schritt c2) mit den Elementen verbunden und in die einstückige Struktur integriert wird, kann ein zusätzlicher aufwändiger Fügeprozess eingespart werden.
Nachdem die Struktur gefertigt und gegebenenfalls nachträglich mit Matrixmaterial imprägniert ist, werden im zweiten Verfahrensschritt weitere Verstärkungs- und Formelemente auf dem Trägerelement 12 positioniert. Im gezeigten Beispiel umfassen diese einen vorderen Dachquerträger 36, einen hinteren Dachquerträger 38, einen ersten 40 und zweiten 42 Querträger im Stirnwandbereich, einen Querträger 44 sowie einen in Bordkantenhöhe verlaufenden Querträger 46. Darüber hinaus ist eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Tunnelstruktur 48 vorgesehen.
Fig. 2 zeigt die Anordnung dieser Verstärkungselemente in einem Längsschnitt entlang der Linie II-II. Die Verstärkungselemente können dabei über ihr komplettes Volumen als Gewebe oder Gewirke aus Verstärkungsfasern, welche mit aushärtbarem Matrixmaterial imprägniert sind, dargestellt werden. Um einen optimalen Kompromiss zwischen Belastbarkeit und Gewicht zu erzielen, kann weiterhin wie hier am Stirnwandquerträger 40 im Querschnitt gezeigt ein Formkörper 50 eingelegt werden, welcher dann von textilem Material aus Verstärkungsfasern umgeben wird. Der Formkörper 50 kann dabei als nachträglich entfernbarer Formkern ausgeführt sein, um so ein Hohlprofil darzustellen. Andererseits ist es auch möglich, einen Kern zu wählen, welcher später im Verstärkungselement verbleibt und dessen Materialeigenschaften auf gewünschte Weise beeinflusst. Hierzu ist beispielsweise der Einsatz von Schäumen oder Wabenmaterialen möglich, welche bei sehr geringem Gewicht eine sehr hohe mechanische Belastbarkeit aufweisen.
Je nach der Grundhaftung verwendeten Matrixmaterialien, mit denen sowohl das Trägerelement 12, als auch alle Verstärkungselemente getränkt sind, kann die Positionierung der Verstärkungselemente durch einfaches Auflegen und Andrücken erfolgen. Um eine besonders gute Positionssicherheit zu erzielen, können diese Elemente, insbesondere wenn sie aus textilen Grundstoffen gefertigt sind, auch durch Nähen oder durch Kleben mit der Trägerstruktur 12 verbunden werden.
Im nächsten Verfahrensschritt wird ein Formkern in den zentralen Bereich 52 des Trägerelementes 12 eingebracht, welcher den darzustellenden Innenraum der Rohbaustruktur abbildet. Das Trägerelement 12 mit den daran befestigten und vorpositionierten Verstärkungs- und Formteilen kann nun um diesen Formkern geformt, insbesondere einfach gefaltet werden, wobei sich die in Fig. 3 gezeigte endgültige dreidimensionale Struktur der Rohbaustruktur ergibt. Diese muss anschließend ausgehärtet werden, was in Abhängigkeit der verwendeten Matrixmaterialen thermisch, durch Kalthärten, UV-initiiert , durch Druckbeaufschlagung oder durch eine Kombination genannter Methoden erfolgen kann.
Die Struktur bildet nun eine vollständige Rohbauzelle 52, wobei die quertragenden Elemente der Zelle von den Verstärkungselementen 36, 38, 40, 42, 44 und 46 gebildet werden. Das Trägerelement 12 bildet die Längsträger 54 im Bodenbereich, die Dachlängsträger 56, die Säulen 34, 58, 60, sowie einen Fahrzeugboden 62, eine Stirnwand 64 sowie eine hintere Wand 66 der Fahrgastzelle aus. Der Dachbereich 68 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel freigelassen und steht für die Aufnahme eines Dachmoduls zur Verfügung.
Wesentlich ist dabei, dass die zellenartige Rohbaustruktur als einteiliges Bauteil aus einem stoffschlüssigen Verbund eines flächigen Trägerelements (12) und einer Mehrzahl von Verstärkungs- und Formelementen (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) aus Faserverbundwerkstoff gebildet ist. In der Rohbaustruktur lassen sich die einzelnen Elemente nur noch formal zuordnen, da sie integraler und unlösbarer Bestandteil der Rohbaustruktur geworden sind.
Selbstverständlich können auch die hier lediglich von der Trägerstruktur 12 gebildeten Elemente durch weitere im Verfahrensschritt b) zu positionierende Verstärkungselemente zusätzlich versteift werden. Zwischen den
Verstärkungselementen anzuordnende Verbindungselemente können zusätzlich vorgesehen sein. Weiterhin ist es möglich, zusätzliche Anschlussteile, welche den Weiterbau des Kraftfahrzeuges erleichtern sollen, wie beispielsweise Teile zum Anschluss von Türen, von Außenbeplankungen, oder von Funktionselementen des Fahrzeugs direkt bei der Herstellung dieser Rohbauzelle 52 mit an das Trägerelement 12 oder an eines der Verstärkungselemente angebunden werden.
Bevorzugt trägt die zellenartige Rohbaustruktur zumindest einen, besonders bevorzugt beide Seitenrahmen. Dieser Seitenrahmen ist dann ebenso als einstückig mit der Rohbaustruktur verbunden anzusehen.
Be zugs zeichenliste
12 Trägerelement
14 Fensteröffnungen
16 Türöffnungen
18 Grundbereich
20, 22, 24, 26, 28 Bereiche
30 Seitenteile
32 Türumrahmung
34, 58, 60 Säule
36, 38, 40, 42, 44, 46 Querträger
48 Tunnelstruktur
50 Formkörper
52 Bereich des Trägerelements 12
54, 56 Längsträger
62 Fahrzeugboden
64 Stirnwand
66 hintere Wand
68 Dachbereich
II- II Linie

Claims

17Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer zellenartigen Rohbaustruktur (52) für einen Kraftwagen, mit den Schritten: a) Bereitstellen eines flächigen, mit einem aushärtbaren Matrixmaterial imprägnierten, textilen Trägerelements
(12) aus Verstärkungsfasern, b) Positionieren von Verstärkungs- und Formelementen (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) aus einem Fasermaterial aus Verstärkungsfasern, welches mit aushärtbarem Matrixmaterial imprägniert ist, auf dem Trägerelement
(12) , cl) Formen, insbesondere Falten, des Trägerelementes (12) um zumindest einen der Kontur der zellenartigen
Rohbaustruktur entsprechenden Formkern, c2) stoffschlüssiges Verbinden aller aneinander grenzenden Elemente zu einer einstückigen Struktur d) Aushärten des Matrixmaterials, e) Entfernen des zumindest einen Formkerns.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkern seitlich zumindest einen Seitenrahmen der zellenartigen Rohbaustruktur trägt, der ein rahmenartiges Seitenteil 30, eine Türrahmung 32 und zumindest eine Säule 34 umfasst. 18
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenrahmen im Schritt c2 ) mit den Elementen verbunden und in die einstückige Struktur integriert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
Verstärkungs- und Formelemente (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) verwendet werden, deren Fasermaterial zumindest bereichsweise ein Stützelement (50) aus Schaumstoff oder einem wabenartig strukturierten Material umgibt.
5. Verfahren nach ach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Verstärkungs- und Formelemente (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) verwendet werden, deren Fasermaterial zumindest bereichsweise einen nach dem Aushärten in Schritt d) entfernbaren Kern umhüllt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungs- und Formelemente (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) oder der Seitenrahmen zum Teil aus Metallen, insbesondere Aluminium oder Stahl bestehen.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Formen des Trägerelementes (12) zumindest eine Seite des Formkerns frei bleibt.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkern Führungsmittel, insbesondere Nuten, Kanten 19 oder Leisten aufweist, für die Fixierung der Verstärkungs- oder Formelemente aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach oder beim Formen des Trägerelementes (12) um den mindestens einen Formkern Klemm- oder Befestigungsmittel zur Fixierung der Formelemente angebracht werden.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (12) zur zusätzlichen Fixierung der Formelemente unter Spannung um den mindestens einen Formkern geformt wird.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schritten cl) und d) weitere Verstärkungsund Formelemente (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) angebracht werden.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägerelement (12) mit Beschnitten zur Darstellung von Tür- (16) oder Fensteröffnungen (14) oder dgl . verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern des textilen Trägerelements (12) und/oder der Verstärkungs- und Formelemente (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) kraftfluss- und spannungsoptimiert ausgerichtet werden. 20
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Formen des Trägerelements (12) in Schritt cl) Verbindungselemente an zumindest einer Kontaktstelle zwischen zumindest zwei Verstärkungs- oder Formelementen (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) mit den zumindest zwei Verstärkungs- oder Formelementen (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) durch Nähen oder Kleben verbunden werden.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt b) auf dem Trägerelement (12) positionierten Verstärkungs- und/oder Formelemente (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) durch Nähen und/oder Kleben mit dem Trägerelement (12) verbunden werden.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aushärten in Schritt d) Anbindungselemente zum Anbinden benachbarter Bauteile an dem Trägerelement (12) angebracht werden.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungs- und/oder Formelemente (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) nach dem Aushärten in Schritt d) eine Raumtragwerkstruktur bilden.
18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten in Schritt d) thermisch und/oder photoinitiiert, oder durch Kalthärtung, Anlegen von äußerem Druck oder Pressen erfolgt. 21
19. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial aus der Gruppe der thermischen, kalthärtenden oder UV-härtenden Polyester, Polyurethane, Epoxide, Phenole oder Vynilester, insbesondere Vinylester-Polyurethan-Blends ausgewählt wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstärkungsfasern Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Polyethylenfasern, Keramikfasern, Metallfasern und/oder Naturfasern gewählt werden.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Formkern aus Metall, Sand, Holz, Kunststoff oder Karton verwendet wird.
22. Zellenartige Rohbaustruktur (52) für einen Kraftwagen, dadurch gekennzeichnet, dass sie als einteiliges Bauteil aus einem Stoffschlüssigen Verbund eines flächigen Trägerelements (12) und einer Mehrzahl von Verstärkungs- und Formelementen (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) aus Faserverbundwerkstoff gebildet ist.
23. Rohbaustruktur nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) in Form einer Raumtragwerkstruktur angeordnet sind und die einteilige Rohbaustruktur zumindest einen Seitenrahmen mit rahmenartigem Seitenteil 30, einer Türrahmung 32 und zumindest einer Säule 34 umfasst. 22
24. Rohbaustruktur nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verstärkungselement (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) einen Kern (50) aus Schaumstoff oder einem wabenförmig strukturierten Material umfasst.
25. Rohbaustruktur nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verstärkungselement (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) einen inneren Hohlraum aufweist.
26. Rohbaustruktur nach Anspruch 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest zwei benachbarten Verstärkungs- und/oder Formelementen (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) ein Verbindungselement angeordnet ist.
27. Kraftwagen mit einer Rohbaustruktur nach einem der Ansprüche 22 bis 26.
PCT/EP2009/001836 2008-06-09 2009-03-13 Rohbaustruktur für einen kraftwagen und verfahren zu deren herstellung Ceased WO2009149778A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/994,889 US8465084B2 (en) 2008-06-09 2009-03-13 Bodyshell structure for a motor vehicle and method for the production thereof
JP2011512840A JP5229597B2 (ja) 2008-06-09 2009-03-13 車両用ボディシェル構造及びその製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008027429.1 2008-06-09
DE102008027429.1A DE102008027429B4 (de) 2008-06-09 2008-06-09 Verfahren zur Herstellung einer Rohbaustruktur für einen Kraftwagen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009149778A1 true WO2009149778A1 (de) 2009-12-17

Family

ID=40765718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/001836 Ceased WO2009149778A1 (de) 2008-06-09 2009-03-13 Rohbaustruktur für einen kraftwagen und verfahren zu deren herstellung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8465084B2 (de)
JP (1) JP5229597B2 (de)
DE (1) DE102008027429B4 (de)
WO (1) WO2009149778A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2003940C2 (en) * 2009-12-10 2011-06-14 Univ Delft Technology Method for producing a nodal frame of interconnected structural members and flexible elongated material structure for use in the method.
NL2003941C2 (en) * 2009-12-10 2011-06-14 Univ Delft Technology Method and device for manufacturing a product of a composite material of reinforcing elements.
CN108481762A (zh) * 2018-03-16 2018-09-04 航天材料及工艺研究所 一种火箭用复合材料芯级盖板及其制备方法
CN110382336A (zh) * 2017-03-24 2019-10-25 罗森巴赫国际股份公司 舱室模块以及配备有舱室模块的机动车

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010033288A1 (de) 2010-08-04 2012-02-09 Daimler Ag Verfahren, Vorrichtung und Formkern zum Herstellen eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils
DE102011085590A1 (de) * 2011-11-02 2013-05-02 Ford Global Technologies, Llc Karosserieträger einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere B-Säule
DE102014112138A1 (de) * 2014-08-25 2016-02-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeugkarosserie in Mischbauweise und Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugkarosserie in Mischbauweise
JP7353758B2 (ja) 2015-08-31 2023-10-02 ダイバージェント テクノロジーズ， インコーポレイテッド 車両のサブアセンブリおよび製造のシステムおよび方法
GB201611788D0 (en) * 2016-07-06 2016-08-17 Williams Grand Prix Eng Ltd Manufacturing fibre-reinforced composite structures
JP7378782B2 (ja) * 2016-12-31 2023-11-14 鄭州吉田専利運営有限公司 繊維織物複合材料構造部材及びそれで製造された自動車骨格と製造方法
US10661838B2 (en) * 2017-05-31 2020-05-26 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material vehicle roof stiffener
US11135903B2 (en) * 2019-10-17 2021-10-05 Honda Motor Co., Ltd. Method of assembling a composite side cabin structure with integrated structural core for a vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0670257A1 (de) * 1994-02-24 1995-09-06 Ciba-Geigy Ag Leichtbaufahrzeug
FR2732301A1 (fr) * 1995-03-28 1996-10-04 Peugeot Structure composite pour vehicule automobile, element constitutif de cette structure et vehicule automobile comportant une telle structure
EP1375310A2 (de) * 2002-06-29 2004-01-02 Dr.Ing. h.c.F. Porsche Aktiengesellschaft Aufbaustruktur für ein Fahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3483285A (en) * 1967-01-06 1969-12-09 Potter Instrument Co Inc Clamping device and method
US3997645A (en) * 1974-10-08 1976-12-14 Canathane Roller Corporation Method of rotational molding a rectangular mat
US4808364A (en) * 1984-03-23 1989-02-28 Hercules Incorporated Rotational polymerization molding
DE3444377A1 (de) * 1984-12-05 1986-06-12 Huss, Heinrich, 6054 Rodgau Karosserie
JPH0733987Y2 (ja) 1989-06-20 1995-08-02 本田技研工業株式会社 サンドイッチ構造体からなる車両の車体構造
EP0687611B1 (de) * 1994-06-14 2000-01-05 Inventio Ag Verfahren für die Herstellung von Fahrzeugstrukturen
KR20010075455A (ko) * 1998-09-30 2001-08-09 히라이 가쯔히꼬 중공 단면을 갖는 섬유 강화 수지 구조체 및 그의 제조 방법
DE19903281A1 (de) * 1999-01-28 2000-08-03 Abb Daimler Benz Transp Schienenfahrzeug mit selbsttragendem Wagenkasten
DE50003413D1 (de) * 1999-05-12 2003-10-02 Alcan Tech & Man Ag Wandgruppe für PKW
JP2001293746A (ja) * 2000-04-14 2001-10-23 Denso Corp 樹脂成形品
US20050281980A1 (en) * 2004-06-22 2005-12-22 Cruz Jose A Vacuum pressure bag for use with large scale composite structures
EP2611586A1 (de) * 2010-09-03 2013-07-10 CVG Management Corporation Formtrennfolie

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0670257A1 (de) * 1994-02-24 1995-09-06 Ciba-Geigy Ag Leichtbaufahrzeug
FR2732301A1 (fr) * 1995-03-28 1996-10-04 Peugeot Structure composite pour vehicule automobile, element constitutif de cette structure et vehicule automobile comportant une telle structure
EP1375310A2 (de) * 2002-06-29 2004-01-02 Dr.Ing. h.c.F. Porsche Aktiengesellschaft Aufbaustruktur für ein Fahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2003940C2 (en) * 2009-12-10 2011-06-14 Univ Delft Technology Method for producing a nodal frame of interconnected structural members and flexible elongated material structure for use in the method.
NL2003941C2 (en) * 2009-12-10 2011-06-14 Univ Delft Technology Method and device for manufacturing a product of a composite material of reinforcing elements.
CN110382336A (zh) * 2017-03-24 2019-10-25 罗森巴赫国际股份公司 舱室模块以及配备有舱室模块的机动车
US11167159B2 (en) * 2017-03-24 2021-11-09 Rosenbauer International Ag Cabin module and motor vehicle equipped with same
CN108481762A (zh) * 2018-03-16 2018-09-04 航天材料及工艺研究所 一种火箭用复合材料芯级盖板及其制备方法
CN108481762B (zh) * 2018-03-16 2020-07-14 航天材料及工艺研究所 一种火箭用复合材料芯级盖板及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110080020A1 (en) 2011-04-07
US8465084B2 (en) 2013-06-18
DE102008027429A1 (de) 2009-12-17
JP2011524832A (ja) 2011-09-08
DE102008027429B4 (de) 2016-01-28
JP5229597B2 (ja) 2013-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008027429B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Rohbaustruktur für einen Kraftwagen
EP2651751B1 (de) Karosseriemodulbauteil und verfahren zu dessen herstellung
DE102006058601B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Karosserie- und Fahrwerkbauteils sowie Karosserie- und Fahrwerkbauteil
DE102006058602B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer B-Säulenanordnung eines Kraftfahrzeugs
EP3007960B1 (de) Seitenwandgruppe für personenkraftwagen
EP2734432B1 (de) Verbindungsstruktur für einen kraftwagen und verfahren zu deren herstellung
DE102012007005B4 (de) Leichtbaulenksäule aus Faserverbundwerkstoff
EP1867559A2 (de) Aufprallschutzverstärkungsteil
WO2011124305A1 (de) Tür für einen kraftwagen und verfahren zu deren herstellung
DE10240395A1 (de) Querträger für ein Kraftfahrzeug
DE10022360A1 (de) Profilverbundbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2001028845A1 (de) Fahrzeugzelle aus faserverstärktem thermoplastischem kunststoff
DE102009035777A1 (de) Strukturbauteil sowie Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils
DE102009042272A1 (de) Leichtbauteil
EP2895381B1 (de) Kraftfahrzeugkarosserie mit einer seitenwand und verfahren zu deren herstellung
DE102005041894B4 (de) Trägerelement, insbesondere in einem Kraftfahrzeug
EP3027489B1 (de) Profilleiste einer fahrzeugkarosserie
EP3052307B1 (de) Fahrzeugbauteil aus faserverstärktem kunststoff und verfahren zum reparieren von beschädigten fahrzeugbauteilen aus faserverstärktem kunststoff
EP1052164B1 (de) Wandgruppe für PKW
DE10134372A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Hybridstruktur aus Metall und faserverstärktem Kunststoff sowie Hybridstruktur
DE102011087497A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Faserverbund-Hohlbauteilen
DE102011003626B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Bauteils
DE102021108564A1 (de) Bauteil eines Kraftfahrzeugs
EP3490768B1 (de) Verfahren zum herstellen eines bauteilverbundes für ein kraftfahrzeug, bauteilverbund für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug mit dem bauteilverbund
WO2019115041A1 (de) Faserverstärkte fahrzeugkarosserie

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09761341

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12994889

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011512840

Country of ref document: JP

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09761341

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1