本發(fā)明涉及纖維復(fù)合構(gòu)件(Faserverbundbauteil)、尤其是車輛纖維復(fù)合構(gòu)件。此外，本發(fā)明涉及用于制造纖維復(fù)合構(gòu)件、尤其是車輛纖維復(fù)合構(gòu)件的方法。

背景技術(shù)：

對機(jī)動車構(gòu)件、像例如機(jī)動車中間扶手(Mittelarmlehne)提出以下要求，一方面以高剛度和強(qiáng)度而突顯，以及同時以低重量而突顯。為此，所述構(gòu)件通常具有重量優(yōu)化的金屬結(jié)構(gòu)，在所述金屬結(jié)構(gòu)上可以布置有合成材料構(gòu)件。然而，如此能達(dá)到的重量降低大多已被如此程度地充分利用，使得在這類構(gòu)件設(shè)計中無法進(jìn)行進(jìn)一步的重量降低。通過短玻璃纖維增強(qiáng)的注塑結(jié)構(gòu)來替換金屬結(jié)構(gòu)由于在此大多不能達(dá)到的足夠剛度和強(qiáng)度而不是替代的可行方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明基于以下任務(wù)，提供纖維復(fù)合構(gòu)件和用于制造纖維復(fù)合構(gòu)件的方法，其中，在纖維復(fù)合構(gòu)件、尤其是車輛纖維復(fù)合構(gòu)件中，在進(jìn)一步降低重量的同時能達(dá)到足夠高的剛度和強(qiáng)度。

該任務(wù)的解決通過獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。優(yōu)選的構(gòu)型和改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中提出。

根據(jù)本發(fā)明的纖維復(fù)合構(gòu)件，尤其是用于機(jī)動車的纖維復(fù)合構(gòu)件，具有注塑成形的基礎(chǔ)體，其中，所述基礎(chǔ)體具有至少一個區(qū)域，所述區(qū)域具有多個單向的、連續(xù)纖維增強(qiáng)的(endlosfaserverstaerkten)半制品(Halbzeugen)，其中，所述半制品棒狀地構(gòu)造。

可以三維地構(gòu)造的基礎(chǔ)體能夠構(gòu)成用于纖維復(fù)合構(gòu)件的支撐結(jié)構(gòu)，從而基礎(chǔ)體可以構(gòu)成一種用于纖維復(fù)合構(gòu)件的芯或者說基礎(chǔ)支架。由此，基礎(chǔ)體優(yōu)選地用于，給予纖維復(fù)合構(gòu)件足夠的剛度和強(qiáng)度?；A(chǔ)體由合成材料、尤其是熱塑性合成材料、像例如聚丙烯、聚乙烯或者聚酰胺注塑成形。在合成材料中可以包括短纖維、尤其是短玻璃纖維。注塑成形的基礎(chǔ)體具有一個區(qū)域或者也具有超過一個區(qū)域，所述區(qū)域增強(qiáng)地構(gòu)造，并由此具有提高的剛度和強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明，基礎(chǔ)體的強(qiáng)化由此實現(xiàn)：這種區(qū)域具有多個單向的、連續(xù)纖維增強(qiáng)的半制品。這種單向的、連續(xù)纖維增強(qiáng)的半制品具有同向地沿軸向方向延伸的纖維。單向的、連續(xù)纖維增強(qiáng)的半制品的特點在于，這種單向的、連續(xù)纖維增強(qiáng)的半成棒狀地構(gòu)造。通過半制品的棒狀的構(gòu)造，這種半制品具有非常好的可改型性，使得所述半制品能夠相應(yīng)于對纖維復(fù)合構(gòu)件的要求既二維地又三維地成形、尤其彎曲。通過非常好的可改型性能夠?qū)胫破穾У揭恍螤钪校鲂螤顑?yōu)化地與纖維復(fù)合構(gòu)件的剛度要求和強(qiáng)度要求相匹配，從而纖維復(fù)合構(gòu)件的剛度由此能夠顯著提高。在改型半制品時，能夠使半制品中的纖維優(yōu)化地取向，以便能夠?qū)崿F(xiàn)有目的地接收力。這通過扁平地構(gòu)造的半制品、像例如帶是無法實現(xiàn)的。棒狀的半制品允許更高數(shù)量的改型自由度，因為纖維或者說纖維束不被布置在一個平面中，像例如在帶的情況中那樣。與此相反，在棒狀的半制品中，纖維或者說纖維束能夠成捆地布置。除了改進(jìn)的可改型性以外，棒狀地構(gòu)造的半制品的特點在于，這種半制品可良好地被集成到注塑成形的基礎(chǔ)體中。由于基礎(chǔ)體現(xiàn)在由合成材料注塑成形且不再由金屬材料構(gòu)造，纖維復(fù)合構(gòu)件此外的特點在于顯著降低的重量?；A(chǔ)體的不具有棒狀地構(gòu)造的半制品的區(qū)域可以通過短纖維、尤其是短玻璃纖維來增強(qiáng)地構(gòu)造。

棒狀地構(gòu)造的半制品優(yōu)選分別具有多個纖維，其中，所述纖維優(yōu)選以熱塑性基體材料來浸漬。通過以熱塑性基體材料浸漬半制品的纖維，半制品能夠被良好地進(jìn)一步加工，以便能夠被集成到注塑成形的基礎(chǔ)體中。熱塑性纖維基體材料可以例如由聚丙烯或者聚酰胺構(gòu)造。

半制品的纖維可以是玻璃纖維、芳綸纖維(Aramidfasern)和/或碳纖維。玻璃纖維的特點在于高彈性模量。通過玻璃纖維的高拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度，在將玻璃纖維引入到熱塑性基體材料中時，能夠在由于玻璃纖維的高彈性斷裂延伸率而得到一定柔性的同時在這些區(qū)域中實現(xiàn)有目的的加固。芳綸纖維的特點在于非常高的強(qiáng)度、高沖擊韌性、高斷裂延伸率和好的振動阻尼。此外，芳綸纖維非常耐高溫且耐火。當(dāng)使用碳纖維時，相對于使用玻璃纖維和芳綸纖維能夠進(jìn)一步降低纖維復(fù)合構(gòu)件的重量。

根據(jù)使用和應(yīng)用情況，棒狀地構(gòu)造的半制品可以具有圓形地、橢圓形地或者多邊形地構(gòu)造的橫截面。此外，棒狀地構(gòu)造的半制品的橫截面也可以例如具有C形或者U形或者其他任意形狀。橫截面的形狀可以由此任意地選擇，并且可以與需求相匹配。

為了能夠降低用于棒狀地構(gòu)造的半制品的成本進(jìn)而降低用于纖維復(fù)合構(gòu)件的成本，棒狀地構(gòu)造的半制品可以例如由注塑顆粒的被拉擠的(pultrudiertem)原材料制成。在這種拉擠方法或者說拉束方法中，纖維能夠以相應(yīng)的基體材料來浸漬，以便能夠構(gòu)造棒狀地構(gòu)造的半制品。

為了達(dá)到纖維復(fù)合構(gòu)件的期望的性能、尤其為了達(dá)到纖維復(fù)合構(gòu)件的與要求相匹配的優(yōu)化的剛度和強(qiáng)度，棒狀地構(gòu)造的半制品可以在以下區(qū)域中與載荷路徑有關(guān)地(lastpfadabhaengig)布置和/或成形或者說改型，在所述區(qū)域半制品被集成在基礎(chǔ)體中。半制品可以由此在基礎(chǔ)體內(nèi)部與重要的、待接收的力和載荷相應(yīng)地布置和/或改型。

此外，根據(jù)本發(fā)明的任務(wù)的解決借助于用于制造纖維復(fù)合構(gòu)件、尤其是車輛纖維復(fù)合構(gòu)件的方法來實現(xiàn)，其中，基礎(chǔ)體被注塑成形，其中，在基礎(chǔ)體中構(gòu)造有至少一個區(qū)域，所述區(qū)域具有多個單向的、連續(xù)纖維增強(qiáng)的半制品，其中，所述半制品棒狀地構(gòu)造。

附圖說明

下面根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選構(gòu)型的說明根據(jù)附圖更詳細(xì)地描述另外的、改進(jìn)本發(fā)明的措施。

附圖示出：

圖1根據(jù)本發(fā)明的纖維復(fù)合構(gòu)件的示意圖，和

圖2棒狀地構(gòu)造的半制品的示意圖。

具體實施方式

圖1示出了纖維復(fù)合構(gòu)件100，尤其是車輛纖維復(fù)合構(gòu)件，所述纖維復(fù)合構(gòu)件能夠例如用于構(gòu)造機(jī)動車的中間扶手。纖維復(fù)合構(gòu)件100具有基礎(chǔ)體10，所述基礎(chǔ)體構(gòu)造一種用于纖維復(fù)合構(gòu)件100的支撐結(jié)構(gòu)。

此處所示的基礎(chǔ)體10具有矩形地構(gòu)造的區(qū)段11和橢圓形地構(gòu)造的區(qū)段12，其中，橢圓形地構(gòu)造地區(qū)段12被矩形地構(gòu)造的區(qū)段11包圍。橢圓形地構(gòu)造的區(qū)段12經(jīng)由多個接片13與矩形地構(gòu)造的區(qū)段11連接。

矩形地構(gòu)造的區(qū)段11具有一區(qū)域，在所述區(qū)域上布置有多個單向的、連續(xù)纖維增強(qiáng)的半制品14。該區(qū)域包括矩形地構(gòu)造的區(qū)段11的兩個縱向側(cè)15、16以及一橫向側(cè)17。布置在該區(qū)域中的半制品14棒狀地構(gòu)造。

在圖2中示出了多個這樣的、棒狀地構(gòu)造的半制品14，其中，此處所示的棒狀的半制品14具有圓形的橫截面。棒狀地構(gòu)造的半制品14分別具有多個纖維，尤其是玻璃纖維，其中，纖維以熱塑性基體材料來浸漬。棒狀地構(gòu)造的單個半制品14的厚度可以例如分別大約相應(yīng)于火柴的厚度。

通過棒狀地構(gòu)造的半制品14的集成，能夠在獲得纖維復(fù)合構(gòu)件100的明顯降低的重量的同時顯著改進(jìn)纖維復(fù)合構(gòu)件100的剛度和強(qiáng)度?；A(chǔ)體10的區(qū)域(在所述區(qū)域中集成有棒狀地構(gòu)造的半制品14)優(yōu)選為以下區(qū)域：在那出現(xiàn)最大的載荷進(jìn)而出現(xiàn)特別高的應(yīng)力、尤其是拉伸應(yīng)力。在構(gòu)造為中間扶手的纖維復(fù)合構(gòu)件中，在中間扶手的接收部上出現(xiàn)最大的載荷。這些載荷或者說應(yīng)力能夠被棒狀地構(gòu)造的半制品接收，從而這些載荷或者說應(yīng)力不對基礎(chǔ)體10的其余區(qū)域產(chǎn)生作用或者僅小程度地對基礎(chǔ)體的其余區(qū)域產(chǎn)生作用?；A(chǔ)體10的進(jìn)而纖維復(fù)合構(gòu)件100的出現(xiàn)較低載荷的區(qū)域能夠由此更精細(xì)(filigran)地構(gòu)造。由此，棒狀地構(gòu)造的半制品14被引入在基礎(chǔ)體10中的進(jìn)而纖維復(fù)合構(gòu)件100中的如下區(qū)域中，在所述區(qū)域中，傳統(tǒng)的合成材料結(jié)構(gòu)、即使是通過短纖維增強(qiáng)的合成材料結(jié)構(gòu)也不足以接收這樣的載荷或者說應(yīng)力。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化的力接收和應(yīng)力接收，棒狀地構(gòu)造的半制品14與載荷路徑有關(guān)地布置和/或成形或者說改型在基礎(chǔ)體10的相應(yīng)區(qū)域中。通過棒狀地構(gòu)造的半制品14，半制品14的多軸線彎曲改型是可能的。

由于整個基礎(chǔ)體10可以被注塑成形，則不需要接合步驟、像例如焊接。此外，在制造基礎(chǔ)體10進(jìn)而纖維復(fù)合構(gòu)件100時，能夠在降低制造缺陷的同時達(dá)到更好地重復(fù)精度。此外，因為不必再在基礎(chǔ)體10上設(shè)置金屬材料，所以能夠排除腐蝕的危險。

基礎(chǔ)體10的區(qū)域(棒狀地構(gòu)造的半制品14不集成到所述區(qū)域中)、像例如橢圓形地構(gòu)造的區(qū)段12可以通過短纖維、尤其是短玻璃纖維來增強(qiáng)。

本發(fā)明在其實施方案方面不局限于之前提出的優(yōu)選構(gòu)型。而是能夠考慮多個變型，這些變型即使基本不同于這些實施方案也利用所示的解決方案。源于說明書權(quán)利要求或者附圖的所有特征和/或優(yōu)點包括空間要求的結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)以及方法步驟可以既對自身也在不同的組合中是對于本發(fā)明重要的。

附圖標(biāo)記列表

100 纖維復(fù)合構(gòu)件

10 基礎(chǔ)體

11 矩形的區(qū)段

12 橢圓形的區(qū)段

13 接片

14 半制品

15 縱向側(cè)

16 縱向側(cè)

17 橫向側(cè)