纤维增强的热塑性构件结构以及用于制造这种纤维增强的热塑性构件结构的方法(发明专利)

专利号:CN201380059349.6

申请人:博泽(科堡)汽车零部件有限公司

  • 公开号:CN104781071A
  • 申请日期:20131113
  • 公开日期:20150715
专利名称: 纤维增强的热塑性构件结构以及用于制造这种纤维增强的热塑性构件结构的方法
专利名称(英文): Fibre-reinforced thermoplastic component assembly and method for producing such a fibre-reinforced thermoplastic component assembly
专利号: CN201380059349.6 申请时间: 20131113
公开号: CN104781071A 公开时间: 20150715
申请人: 博泽(科堡)汽车零部件有限公司
申请地址: 德国科堡
发明人: 安德烈亚·鲍尔萨科斯; 乌尔夫·哈特曼
分类号: B32B27/00; B32B27/04; B29C70/06; G01N23/04 主分类号: B32B27/00
代理机构: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 吴敬莲
摘要: 本发明涉及一种用于制造纤维增强的热塑性构件结构的方法以及涉及一种纤维增强的热塑性构件结构,具有:纤维增强的热塑性构件,该纤维增强的热塑性构件具有第一侧面和与第一侧面相反的第二侧面,至少一个由热塑性合成材料构成的附加元件,该附加元件布置在纤维增强的热塑性构件的第一侧面上,以及至少一个由热塑性合成材料构成的检查元件,该检查元件可见地布置在纤维增强的热塑性构件的第一或第二侧面上,并且被构造用于对附加元件与纤维增强的热塑性构件的连接加以检查。
摘要(英文): The invention relates to a method for producing a fibre-reinforced thermoplastic component assembly and to a fibre-reinforced thermoplastic component assembly, comprising : a fibre-reinforced thermoplastic component, which has a first side and a second side, opposite from the first side, at least one additional element of a thermoplastic material, which is arranged on the first side of the fibre-reinforced thermoplastic component, and at least one testing element of a thermoplastic material, which is visibly arranged on the first or second side of the fibre-reinforced thermoplastic component and is designed for testing the connection of the additional element to the fibre-reinforced thermoplastic component.
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一种纤维增强的热塑性构件结构(1),具有:纤维增强的热塑性构件(11),所述纤维增强的热塑性构件具有第一侧面和与所述第一侧面相反的第二侧面,由热塑性合成材料构成的至少一个附加元件(8),所述附加元件布置在所述纤维增强的热塑性构件(11)的第一侧面上,以及由热塑性合成材料构成的至少一个检查元件(7),所述检查元件可见地布置在所述纤维增强的热塑性构件(11)的第一或第二侧面上,并且被构造用于对所述附加元件(8)与所述纤维增强的热塑性构件(11)的连接加以检查。

1.一种纤维增强的热塑性构件结构(1),具有: 纤维增强的热塑性构件(11),所述纤维增强的热塑性构件具有第一 侧面和与所述第一侧面相反的第二侧面, 由热塑性合成材料构成的至少一个附加元件(8),所述附加元件布置 在所述纤维增强的热塑性构件(11)的第一侧面上,以及 由热塑性合成材料构成的至少一个检查元件(7),所述检查元件可见 地布置在所述纤维增强的热塑性构件(11)的第一或第二侧面上,并且被 构造用于对所述附加元件(8)与所述纤维增强的热塑性构件(11)的连 接加以检查。

2.根据权利要求1所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)布置在所述纤维增强的热塑性构件(11) 的所述第二侧面上,而不与所述附加元件(8)相叠或者不与所述附加元 件(8)至少部分相叠。

3.根据权利要求1或2所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)作为附加的分段布置在所述至少一个附 加元件(8)上。

4.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 为了构造所述至少一个附加元件(8)、所述至少一个检查元件(7) 和/或所述热塑性构件(11),分别使用具有不同颜色的热塑性的合成材料。

5.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)和/或所述至少一个附加元件(8)借助 注塑或通过流态压制构造在所述纤维增强的热塑性构件(11)上。

6.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)构造为熔体岛状件。

7.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)构造为功能元件(10),其中,所述功能 元件是肋片(10)、保持件、引导件、增强件、加固件和/或夹子。

8.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)可见地构造在所述纤维增强的热塑性构 件结构(1)上,用于借助可视评估装置,特别是借助用于所述可视评估 装置的至少一个照相机、至少一个用于颜色检测的传感器对所述检查元件 (7)加以可视评估,特别是用于评估所述至少一个检查元件(7)的几何 形状和/或颜色。

9.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)以对于用户眼睛可见的方式布置在所述 纤维增强的热塑性构件结构(1)上,用于借助目视检查对所述检查元件 (7)加以评估。

10.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 将多个检查元件(7)沿输送给所述纤维增强的热塑性构件(11)的 热塑性合成材料的流动路径设置在所述热塑性构件结构(1)上。

11.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个附加元件(8)是肋片(10)、保持件、引导件、增强件、 加固件和/或夹子。

12.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述纤维增强的热塑性构件结构(1)形成由玻璃纤维、芳胺纤维、 碳纤维、西沙尔麻、大麻、椰树麻、棉纤维和/或平麻构成的纤维结构(6), 并且所述纤维结构(6)形成至少一种编织物、纤维束、所谓的粗砂、针 织物、编织网、纺织物、垫片和/或无纺布。

13.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述热塑性构件(11)是连续纤维增强的热塑性构件(11)。

14.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)以如下方式设置在所述纤维增强的热塑 性构件结构(1)上:使得当所述检查元件充分构造时,自主地或自动地 操作触发装置,特别是开关和/或光栅,并且当所述检查元件未构造或未 充分构造时,不操作所述触发装置。

15.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)以如下方式布置:当所述热塑性构件(11) 的温度在利用热塑性合成材料注塑所述附加元件(8)期间处于针对与注 塑加入的热塑性合成材料的材料锁合连接的边界温度以上时,所述至少一 个检查元件得到充分构造,当所述热塑性构件(11)的温度在利用热塑性 合成材料注塑所述附加元件(8)期间处于针对与注塑加入的热塑性合成 材料的材料锁合连接的边界温度以下时,所述至少一个检查元件未得到构 造或者未得到充分构造。

16.一种用于制造纤维增强的热塑性构件结构(1)的方法,具有如 下步骤: 提供纤维增强的热塑性构件(11),所述热塑性构件具有第一侧面和 与所述第一侧面相反的第二侧面;以及 在所述纤维增强的热塑性构件(11)的所述第一侧面上由热塑性合成 材料构造至少一个附加元件(8);以及 在所述纤维增强的热塑性构件(11)的所述第一或第二侧面上由热塑 性合成材料构造至少一个检查元件(7),其中,所述至少一个检查元件(7) 可见地布置在所述纤维增强的热塑性构件(11)上,并且被构造用于对所 述附加元件(8)与所述纤维增强的热塑性构件(11)的连接加以检查。

17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于, 所述至少一个附加元件(8)和所述至少一个检查元件(7)通过注塑 或流态压制构造在所述纤维增强的热塑性构件(11)上。

18.根据前述与方法相关的权利要求之一所述的方法,其特征在于, 所述纤维增强的热塑性构件(11)在将至少一个附加元件(8)和/ 或至少一个检查元件(7)构造在所述纤维增强的热塑性构件(11)上的 步骤之前、期间和/或紧随所述步骤之后发生变形。

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一种纤维增强的热塑性构件结构(1),具有:纤维增强的热塑性构件(11),所述纤维增强的热塑性构件具有第一侧面和与所述第一侧面相反的第二侧面,由热塑性合成材料构成的至少一个附加元件(8),所述附加元件布置在所述纤维增强的热塑性构件(11)的第一侧面上,以及由热塑性合成材料构成的至少一个检查元件(7),所述检查元件可见地布置在所述纤维增强的热塑性构件(11)的第一或第二侧面上,并且被构造用于对所述附加元件(8)与所述纤维增强的热塑性构件(11)的连接加以检查。
原文:

1.一种纤维增强的热塑性构件结构(1),具有: 纤维增强的热塑性构件(11),所述纤维增强的热塑性构件具有第一 侧面和与所述第一侧面相反的第二侧面, 由热塑性合成材料构成的至少一个附加元件(8),所述附加元件布置 在所述纤维增强的热塑性构件(11)的第一侧面上,以及 由热塑性合成材料构成的至少一个检查元件(7),所述检查元件可见 地布置在所述纤维增强的热塑性构件(11)的第一或第二侧面上,并且被 构造用于对所述附加元件(8)与所述纤维增强的热塑性构件(11)的连 接加以检查。

2.根据权利要求1所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)布置在所述纤维增强的热塑性构件(11) 的所述第二侧面上,而不与所述附加元件(8)相叠或者不与所述附加元 件(8)至少部分相叠。

3.根据权利要求1或2所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)作为附加的分段布置在所述至少一个附 加元件(8)上。

4.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 为了构造所述至少一个附加元件(8)、所述至少一个检查元件(7) 和/或所述热塑性构件(11),分别使用具有不同颜色的热塑性的合成材料。

5.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)和/或所述至少一个附加元件(8)借助 注塑或通过流态压制构造在所述纤维增强的热塑性构件(11)上。

6.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)构造为熔体岛状件。

7.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)构造为功能元件(10),其中,所述功能 元件是肋片(10)、保持件、引导件、增强件、加固件和/或夹子。

8.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)可见地构造在所述纤维增强的热塑性构 件结构(1)上,用于借助可视评估装置,特别是借助用于所述可视评估 装置的至少一个照相机、至少一个用于颜色检测的传感器对所述检查元件 (7)加以可视评估,特别是用于评估所述至少一个检查元件(7)的几何 形状和/或颜色。

9.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)以对于用户眼睛可见的方式布置在所述 纤维增强的热塑性构件结构(1)上,用于借助目视检查对所述检查元件 (7)加以评估。

10.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 将多个检查元件(7)沿输送给所述纤维增强的热塑性构件(11)的 热塑性合成材料的流动路径设置在所述热塑性构件结构(1)上。

11.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个附加元件(8)是肋片(10)、保持件、引导件、增强件、 加固件和/或夹子。

12.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述纤维增强的热塑性构件结构(1)形成由玻璃纤维、芳胺纤维、 碳纤维、西沙尔麻、大麻、椰树麻、棉纤维和/或平麻构成的纤维结构(6), 并且所述纤维结构(6)形成至少一种编织物、纤维束、所谓的粗砂、针 织物、编织网、纺织物、垫片和/或无纺布。

13.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述热塑性构件(11)是连续纤维增强的热塑性构件(11)。

14.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)以如下方式设置在所述纤维增强的热塑 性构件结构(1)上:使得当所述检查元件充分构造时,自主地或自动地 操作触发装置,特别是开关和/或光栅,并且当所述检查元件未构造或未 充分构造时,不操作所述触发装置。

15.根据前述权利要求之一所述的结构,其特征在于, 所述至少一个检查元件(7)以如下方式布置:当所述热塑性构件(11) 的温度在利用热塑性合成材料注塑所述附加元件(8)期间处于针对与注 塑加入的热塑性合成材料的材料锁合连接的边界温度以上时,所述至少一 个检查元件得到充分构造,当所述热塑性构件(11)的温度在利用热塑性 合成材料注塑所述附加元件(8)期间处于针对与注塑加入的热塑性合成 材料的材料锁合连接的边界温度以下时,所述至少一个检查元件未得到构 造或者未得到充分构造。

16.一种用于制造纤维增强的热塑性构件结构(1)的方法,具有如 下步骤: 提供纤维增强的热塑性构件(11),所述热塑性构件具有第一侧面和 与所述第一侧面相反的第二侧面;以及 在所述纤维增强的热塑性构件(11)的所述第一侧面上由热塑性合成 材料构造至少一个附加元件(8);以及 在所述纤维增强的热塑性构件(11)的所述第一或第二侧面上由热塑 性合成材料构造至少一个检查元件(7),其中,所述至少一个检查元件(7) 可见地布置在所述纤维增强的热塑性构件(11)上,并且被构造用于对所 述附加元件(8)与所述纤维增强的热塑性构件(11)的连接加以检查。

17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于, 所述至少一个附加元件(8)和所述至少一个检查元件(7)通过注塑 或流态压制构造在所述纤维增强的热塑性构件(11)上。

18.根据前述与方法相关的权利要求之一所述的方法,其特征在于, 所述纤维增强的热塑性构件(11)在将至少一个附加元件(8)和/ 或至少一个检查元件(7)构造在所述纤维增强的热塑性构件(11)上的 步骤之前、期间和/或紧随所述步骤之后发生变形。

翻译:
纤维增强的热塑性构件结构以及用于制造这种纤维增强的热塑性构件结构的方法

技术领域

本发明涉及一种纤维增强的热塑性构件结构(例如有机片材构件), 以及涉及一种用于制造这种纤维增强的热塑性构件结构的方法。

背景技术

纤维增强的热塑性构件结构(例如有机片材构件结构)由热塑性纤维 -合成材料复合体构成。

纤维增强的热塑性塑料(FVT)是复合材料,该复合材料由用于吸收 载荷的增强纤维和基质材料构成,基质材料用于确保纤维定向和形状稳定 性。在此,能够用作纤维材料的例如是玻璃纤维、芳胺纤维、碳纤维等, 以及基于天然的纤维(例如西沙尔麻、椰树麻、大麻、平麻(Flachs)等)。 在此情况下,区分出短的、长的以及连续的增强纤维,其中,短纤维和长 纤维大多直接利用热塑性颗粒浇注或挤出而成。连续的增强纤维又大多作 为纤维束(所谓的粗砂、编织物、针织物或者织物网)得到加工。用作基 质材料的是热塑性塑料。

为了制造呈型材形式的连续纤维增强的热塑性构件,例如可以使用缠 线技术、拉挤成型技术或者间歇热压技术。平面构件现今以具有附加的后 续注塑或流态压制的热成型方法来制造(例如注塑过程)。为此,一般应 用以呈部分或完全固化的板的形式提供的并且被称为有机片材或热塑性 预浸坯料的半成品。由混合网构成的织物成型件也可以被用作半成品,其 中,除了增强纤维之外,也存在呈纤维形式的基质。

在德国实用新型DE 20 2006 019 341 U1中介绍了一种具有起加固结 构作用的合成材料嵌料的有机片材结构构件。合成材料嵌料在此利用热塑 性材料以如下方式后续注塑或者以如下方式至少部分地包封注塑:使得合 成材料嵌料和热塑性材料形成彼此材料锁合的连接。

在作为对于纤维增强的热塑性构件结构的示例的有机片材结构中,迄 今为了确定余下有机片材与附加元件(例如构造于有机片材上的肋片)之 间的强度而进行破坏性的测试。

发明内容

基于上述背景,本发明的目的在于:提出一种在质量上改善的纤维增 强热塑性构件结构,以及实现一种方法,通过这种方法确保热塑性构件结 构的质量。

根据本发明,所述目的通过一种具有权利要求1特征的、纤维增强热 塑性构件结构和/或通过一种具有权利要求16的特征的方法来实现。

相应地设置有:

纤维增强的热塑性构件结构,具有:

纤维增强的热塑性构件,其具有第一侧面和与该第一侧面相反的第二 侧面,

至少一个由热塑性合成材料构成的附加元件,该附加元件布置在纤维 增强热塑性构件的第一侧面上,以及

至少一个由热塑性合成材料构成的检查元件,该检查元件在纤维增强 热塑性构件的第一侧面或第二侧面上可见地布置和构造,用于检查附加元 件与纤维增强热塑性构件的连接;

一种用于制造纤维增强热塑性构件结构的方法,具有如下步骤:

提供纤维增强的热塑性构件,其具有第一侧面和与该第一侧面相反的 第二侧面,

在纤维增强的热塑性构件的第一侧面上由热塑性合成材料构成至少 一个附加元件,以及

在纤维增强的热塑性构件的第一或第二侧面上由热塑性合成材料构 成至少一个检查元件,其中,至少一个检查元件可见地布置在纤维增强的 热塑性构件上,并且被构成用于检查附加元件与纤维增强热塑性构件的连 接。

在纤维增强的热塑性构件结构上可见地构成的检查元件具有如下优 点:该检查元件实现了对热塑性构件结构的附加元件与纤维增强的热塑性 构件的连接进行无损的检查,这是因为:由检查元件的构造进度和/或在 应用多种颜色的热塑性合成材料时由检查元件的着色情况能够推断出附 加元件和有机片材构件的连接情况。检查元件的构造进度(例如完成构造 的检查元件或者仅部分构造的检查元件)能够非常简单而且无损地通过视 觉检查或者借助照相机来确认。相同情况适用于检查元件的颜色或颜色掺 混程度。由此,无需进行破坏式检查,例如牵拉试验或剖面成像。取而代 之地,可以根据本发明例如可以针对纤维增强的(特别是连续纤维增强的) 热塑性构件结构的批量制造提供简单、无损的质量检查方案。

有利的构造方案和改进方案由其他从属权利要求以及参照附图的说 明来获得。

在本发明的实施方式中,至少一个检查元件和/或至少一个附加元件 例如借助注塑或者通过流态压制被构造在纤维增强的热塑性构件上。诸如 注塑的流态压制实现了由热塑性合成材料制造检查元件或附加元件的非 常简单的方案。

在本发明的另一实施方式中,至少一个检查元件构造为熔体岛状件。 这种熔体岛状件能够特别简单地整合到构件中并且得到检查。

在本发明的另一实施方式中,至少一个检查元件作为附加的分段布置 在至少一个附加元件上。由此,检查元件能够与附加元件直接组合。

在又一实施方式中,为了构造热塑性构件的至少一个附加元件和/或 至少一个检查元件,分别使用具有不同颜色的热塑性合成材料。由此,例 如可以借助检查元件的热塑性合成材料的颜色改变或颜色分布来确认:具 有不同于检查元件的另一颜色的热塑性构件的热塑性合成材料是否已经 与检查元件的合成材料适当混合。当热塑性构件和检查元件的合成材料没 发生可见的掺混时,则可以推断出:热塑性构件未经适当调温,并且因此 附加元件和热塑性构件的连接强度并不足够。

根据本发明的另一实施方式,至少一个检查元件构造为功能元件,其 中,功能元件例如是肋片、保持件、引导件、增强件、加固件和/或夹子。 由此,检查元件除了能够对附加元件与纤维增强的热塑性构件的连接加以 检查之外,还通过检查元件同时作为功能元件发挥功能的方式,承担一种 功能,特别是当功能元件作为肋片、保持件、引导件和/或夹子时。

在本发明的实施方式中,检查元件以对于照相机可见的方式布置在纤 维增强的热塑性构件结构上,用以借助至少一个照相机对检查元件进行视 觉评估。在此,照相机的图像例如可以由用户或者自动借助电脑来评估。

在本发明的另一实施方式,检查元件以对于用户眼睛可见的方式布置 在纤维增强的热塑性构件结构上,用以借助目视检查对检查元件进行评 估。由用户进行的目视检查表现为特别简单而且可靠的可行方案,以便评 估检查元件并且进而推知附加元件与纤维增强热塑性构件的连接情况。

根据另一实施方式,将多个检查元件设置在纤维增强的热塑性构件 上,这些检查元件具有受限定的流动路径。由此,例如可以确认:附加元 件与纤维增强的热塑性构件之间的连接不仅在一个区域中,而是例如在附 加元件的整个部件上正常与否。

在本发明的实施方式中,附加元件例如是肋片、保持件、引导件、增 强件、加固件和/或夹子。而本发明不限于所提到的示例。另外,可以将 其他结构(例如型材)加工到附加元件中,或者将附加元件注塑在所述结 构上或者由附加元件包封注塑而成。

根据本发明的实施方式,纤维增强的热塑性构件结构是由玻璃纤维、 芳胺纤维、碳纤维、西沙尔麻、大麻、椰树麻、棉纤维和/或平麻等组成 的纤维结构。在此情况下,纤维结构可以形成至少一种编织物、纤维束、 (所谓的)粗砂、针织物、编织网、纺织物、垫片、无纺布。除了列出的 基于天然的纤维,也可以使用其他基于天然的纤维。本发明也不限于玻璃 纤维、芳胺纤维以及碳纤维。在此,针对纤维可以使用短的、长的和/或 连续的纤维。

在本发明的实施方式中,纤维增强的热塑性构件结构作为纤维增强的 热塑性构件具有有机片材或预先固化的片。有机片材或预先固化 的片具有如下优点:增强纤维已被完全浸渍并且固化,并且仅还 需要很短的加工时间和相对低的变形压力。

在本发明的另一实施方式中,纤维增强的热塑性构件在将至少一个附 加元件和/或至少一个检查元件构造在纤维增强的热塑性构件上的步骤之 前、期间和/或紧随其后发生变形。纤维增强的热塑性构件的这种变形连 同检查元件和附加元件的构造一起具有如下优点:能够使制造时间缩短并 且制造成本降低,因为所有步骤在一个工序中执行,并且仅需要一种模具。

上述构造方案和改进方案在合理的情况下就能够任意相互组合。本发 明的其他可行的构造方案、改进方案以及执行方案也包括本发明的之前或 后面与实施例相关地介绍的特征的未详细提到的组合。在此,对于本领域 技术人员特别是也可以将单个方案作为改进方案或补充方案添加给本发 明的相应基本形式。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施例来详细阐述本发明。在此:

图1示出在注塑加入合成材料前其中容纳有纤维增强的热塑性构件 的模具的剖面图;

图2示出在注塑加入合成材料后模具与其中容纳的纤维增强的热塑 性构件的剖面图;

图3示出纤维增强的热塑性构件结构的剖面图,其中,检查元件仅部 分地构造;

图4示出纤维增强的热塑性构件结构的剖视图,其中,检查元件充分 地构造;

图5示出纤维增强的热塑性构件结构的透视图,其中,可以不构造检 查元件;

图6示出纤维增强的热塑性构件结构的透视图,其中,可以充分地构 造检查元件;

图7示出在注塑加入合成材料后,模具及容纳于其中的纤维增强的热 塑性构件的剖视图;

图8示出根据图7的完成制造的热塑性构件结构的透视图;以及

图9示出根据图8的热塑性构件结构的俯视图。

附图应当传达出对于本发明实施方式的另一种理解。附图图示出实施 方式并且与本说明书相关地用于阐明本发明的原理和方案。其他实施方式 和其他所提到的优点与附图相关地得出。图中的元件并不一定彼此间忠实 于比例地示出。

在附图中,相同的、功能相同的以及起相同作用的元件、特征和部件 在只要不另行实施的情况下分别设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1和图2分别以剖视图示出模具2,其中放入纤维增强的热塑性构 件11,用以制造具有至少一个附加元件8和至少一个检查元件7的纤维 增强的热塑性构件结构1。在图1中,在此将纤维增强的热塑性构件11 (例如纤维增强的半成品)放入模具2中,以便接下来将一个附加元件8 和例如两个检查元件注塑到其上。图2示出根据图1的模具,这是在紧跟 在将附加元件8和两个检查元件7注塑到纤维增强的热塑性构件上之后。 成品的热塑性构件结构1(如其在图2中所示那样)在此包括纤维增强的 热塑性构件11,带有注塑于其上的附加元件8和两个注塑在其上的检查 元件7。

在由纤维增强的热塑性构件(如有机片材)制造构件结构时,对于高 质量的结合所需的是:在足够高的温度下,压制或注塑出肋片或其他附加 元件8。当纤维增强热塑性构件11的温度相反不足够高或者该构件未被 适当调温的话,则这可能导致纤维增强的热塑性构件结构1的附加元件8 (例如肋片)与热塑性构件11的连接的强度发生明显降低。

对于纤维增强的热塑性构件11是否被足够程度地调温或加热到合适 的温度或者肋片或其他附加元件8与纤维增强的热塑性构件11的连接的 由此产生的强度是否足够的检查截至目前通过破坏性的检查来实现。这种 破坏性的检查例如是牵拉试验或者用于检查接缝的显微照片。CT分析又 对于大型构件(例如座椅基质)来说仅可以在构件的一段上执行。

因此,根据本发明,纤维增强的热塑性构件11构造有至少一个附加 的检查元件7,所述检查元件实现了对附加元件8与纤维增强的热塑性构 件11的连接加以非破坏性地检查。

如在图1和图2的实施例中所示地,纤维增强的热塑性构件11例如 构造有至少一个附加元件8(例如肋片)。为了在接下来确认:纤维增强 的热塑性构件11在制造时被以足够程度调温或者以适当程度升温,并且 肋片作为附加元件8相应地以足够程度材料锁合地结合在纤维增强的热 塑性构件11上,至少一个检查元件7或者如在图1至图2中所示地,将 两个检查元件7构造在纤维增强的热塑性构件11上。检查元件7在此以 如下方式构造:注塑于其中或其上的热塑性合成材料12必须走过通向对 应检查元件7(如通向附加元件)的至少等大或者更大的流动路径。

在图1和图2中所示的形状例如是具有第一和第二模具半部3、4的 注塑模具2,用于注塑加入热塑性合成材料12。模具半部3在此具有空腔 9,用以构造附加元件8,以及另一模具半部4具有两个空腔9,用以在纤 维增强的热塑性构件11上构造两个检查元件7。用于附加元件8的空腔9 以及用于两个检查元件7的空腔9优选具有限定的形状,以便给附加元件 8和两个检查元件7构造有预先确定的或受限定的形状。

在此情况下,检查元件7可以作为熔体岛状件在无附加功能的情况下 构造,或者构造为具有附加功能的功能元件,例如构造为肋片、加强部、 加固部、夹子、引导件(例如线缆引导件)和/或保持件等。本发明不限 于针对检查元件7所提到的示例。

各检查元件7用于检查纤维增强的热塑性构件结构1的附加元件8 与纤维增强的热塑性构件11的连接。在此,检查以如下的基础进行:检 查元件7例如以其预先确定的或受限定的形状已完全或仅部分地构造在 纤维增强的热塑性构件结构1上,或者完全不构造于其上。由此,例如可 以推知热塑性构件结构1的附加元件8与纤维增强的热塑性构件11之间 的连接强度,如在下面借助图3至图6还要详细阐述的那样。

半成品或预先成型的构件被加热到合成材料基质的加工温度并且被 置入工具中。对于薄壁式构件而言,也可以在工具中进行加热。于是,工 具闭合并且将可塑化的附加材料注塑添入。附加元件的型腔被填充并且必 须还使材料继续流入检查元件中。这仅当有机片材的温度还处于结晶边界 以上时才能实现。

如在图1和图2的实施例中所示那样,容纳在注塑模具2中的纤维增 强的热塑性构件11被加热至适当的加工温度或者被适当调温,同时,将 同样被适当加温的流动的热塑性合成材料12注塑加入模具2中。

注塑加入的热塑性合成材料12在此例如与纤维增强的热塑性构件11 的合成材料基质的合成材料相同,并且在此具有与纤维增强的热塑性构件 11的合成材料基质的合成材料相同的颜色或者不同的颜色。可替换地, 也可以注塑加入另一种热塑性合成材料,这种合成材料能够与纤维增强的 热塑性构件11的合成材料基质5的热塑性合成材料连接,并且例如具有 相同或基本相同的加工温度。

热塑性合成材料12通过至少一次在模具2中给入用于附加元件8的 空腔9中而被注塑加入,如在图1和图2中所示那样。基于对纤维增强的 热塑性构件11的调温,使得其合成材料基质5能流动并且将所注塑加入 的热塑性合成材料12挤压穿过纤维增强的热塑性构件11的纤维结构6, 并且填充用于对应检查元件7的模具的处于另一侧的空腔9。在对模具2 中的纤维增强的热塑性构件11进行足够程度或适当的调温下或者对注塑 加入的热塑性合成材料12进行适当调温下,可以将用于对应检查元件7 的模具2中的空腔9完全以热塑性合成材料来填满。

当纤维增强的热塑性构件11相反并未被足够程度地调温和/或所注塑 加入的热塑性合成材料12未适当加温或调温时,则被注塑加入的热塑性 合成材料12可以不穿过或仅部分穿过纤维增强的热塑性构件11的纤维结 构6并且与此对应地不填充或仅以不足的程度填充针对检查元件7的空腔 9。结果是:纤维增强的热塑性构件结构1不具有或仅具有未充分构造的 检查元件7。由此可以推知:在注塑加入的热塑性合成材料12已具有对 于加工适当的加工温度的前提下,纤维增强的热塑性构件11未足够地或 者未适当地得到调温。与之相应地,纤维增强的热塑性构件结构1的附加 元件8与纤维增强的热塑性构件11的连接强度不是最佳或者是不足的。

当检查元件7的热塑性合成材料还具有不同于热塑性构件11的合成 材料基质5的颜色时,同样可以确定:附加元件8和热塑性构件11之间 的连接是否正常或者是否足够牢固。当热塑性构件11被适当地调温时, 合成材料基质5的合成材料与检查元件7的合成材料相混合。因此,由于 检查元件7和合成材料基质5的两种不同颜色的合成材料发生混合,制成 的检查元件7具有与原本用于此的注塑加入的热塑性合成材料不同的色 调和/或不同的颜色分布。相反,当热塑性构件11未被适当或未足够程度 地调温时,热塑性构件11的合成材料基质5是未熔化或熔化程度不足以 与检查元件7的合成材料相混合,从而检查元件7基本上具有的是其注塑 加入的热塑性合成材料的颜色。又由此推知:例如附加元件8和热塑性构 件11的强度是不足的。为了确定检查元件7的颜色,例如可以使用光学 评估装置,例如至少一个用于确定颜色的传感器和/或至少一个相机或者 是人眼。

此外,也可以为了对检查元件7的构造加以检查,例如可以借助照相 机或其他适当的、用于确定检查元件几何形状的装置来对检查元件7的几 何形状等加以确定,将其与额定几何形状加以比较,以便确定:检查元件 7是未充分地构造,还是充分地构造。

同样可以当检查元件7充分构造时,检查元件7可以自主地或自动地 操作触发装置(未示出),例如操作开关,中断光栅等。在此,触发装置 例如可以用于释放后续过程,例如事后焊接衬套,或者另一后续过程。当 触发装置由充分构成的检查元件7操作时,则启动后续过程。相反,当检 查元件7未充分构造时,则检查元件不能操作触发装置,也就是说例如不 能操作开关或者不能中断光栅,并且与此相应地不释放后续过程。

如在图1和图2中的实施例中所示那样,对应的检查元件7布置在纤 维增强的热塑性构件11的与附加元件8相反的侧面上。在此,检查元件 7能够以与附加元件8至少部分地或完全地相叠的方式来布置,如在图1 和图2中所示那样,或者与该附加元件错开地布置,而不与该附加元件相 叠,正如以虚线在图1中所示那样。检查元件7可以不仅布置在热塑性构 件11的与附加元件8相反的侧面,而且还可以布置在热塑性构件11的与 附加元件8相同的侧面上,正如在后面的图3和图4所示那样。在有多个 检查元件7的情况下,可以将这些检查元件布置在热塑性构件11的与附 加元件8相同的侧面上和/或布置在热塑性构件11的相反的侧面上。

另外,检查元件7优选布置在注塑加入的热塑性合成材料12的流动 路径中。在此,热塑性合成材料12在纤维增强的热塑性构件11的一侧上 从给料部13流入用于附加元件8的空腔9中,并且流通通过纤维增强的 热塑性构件11的纤维结构6而进入用于检查元件7的空腔9。在此,检 查元件7在纤维增强的热塑性构件11或热塑性构件结构1的与附加元件 相反的侧面上。在此,流动路径在图1和图2中示例性地而且纯示意地以 箭头标示。

替代注塑,纤维增强的热塑性构件11例如也可以通过流态压制来设 有至少一个检查元件7,用以构造根据本发明的一实施方式的纤维增强的 热塑性构件结构1。但是,本发明并不限于注塑和流态压制。

纤维增强的热塑性构件11如前所述地具有被设有热塑性合成材料基 质5的增强纤维。在此,增强纤维可以例如嵌入热塑性合成材料基质5 中和/或以该合成材料基质浸透或者说浸渍。纤维可以如前所述地例如具 有呈至少一种编织物、纤维束、所谓的粗砂、针织物、编织网、纺织物、 垫片、无纺布形式的纤维结构6。在此,纺织物可以是多轴纺织物或单轴 纺织物等。另外,纤维可以是短的、长的和/或连续的纤维。

另外,纤维增强的热塑性构件例如也可以由构成。在此,增 强纤维(例如玻璃纤维)被与由例如聚丙烯制成的热塑性合成材料纤维一 起加工成粗砂,粗砂被编织并且接下来被加温以及在压力下被模制成半成 品。

纤维材料例如可以是玻璃纤维、芳胺纤维、碳纤维、西沙尔麻、椰树 麻、大麻、平麻(Flachs)等。本发明并不限于所提到的纤维材料和所提 到的纤维加工模具,如纺织物、无纺布、编织物等。

纤维增强的热塑性构件11在此可以作为平面或者说平坦的半成品 (如在图1中所示)或者作为模制的结构构件(未示出)而设有至少一个 附加元件8以及设有至少一个检查元件7,用以构造根据本发明的纤维增 强的热塑性构件结构1。

在图1和图2中示出的需要包封注塑的纤维增强的热塑性构件11在 此能够在一个工序中在注塑模具2中附加一并模制出来或造型出来(未示 出)。这具有如下优点:能够降低制造成本。纤维增强的热塑性构件11 同样例如可以在注塑包封前或者紧接着注塑包封得到变形。

附加元件8构造在纤维增强的热塑性构件11的第一侧面上,并且至 少一个检查元件7构造在纤维增强的热塑性构件11的与附加元件8相反 或相同的侧面上。

图3和图4分别示出完成制造的纤维增强的热塑性构件结构1的剖面 图。

如在图3中的剖面图所示那样,当纤维增强的热塑性构件11已被足 够程度地加热时,注塑加入的合成材料流动或挤压穿过纤维增强的热塑性 构件11及其纤维结构6(例如纤维纺织物或纤维无纺布),正如之前在图 2中以箭头标示的那样,并且例如与纤维增强的热塑性构件的合成材料基 质5的热塑性合成材料一起充分填充用于检查元件的模具中的空腔。由 此,获得了纤维增强的热塑性构件结构1,该热塑性构件结构一方面具有 附加元件8并且另一方面具有充分构造的检查元件7,如在图3中所示那 样。

另外,检查元件7也可以在与附加元件8相同的侧面上构造在热塑性 构件11上,并且可选附加地构造为附加元件8的一部分,如以虚线在图 3和图4中所示那样。在此,检查元件7例如以如下方式布置在注塑加入 的热塑性合成材料的流动路径中,使得附加元件8首先处在流动路径上并 且然后跟随有检查元件7。当检查元件7不再充分构造时,(如在图4中 以虚线示出那样),则由此可以推断出:附加元件8与热塑性构件之间的 连接强度是不足的。反过来,可以由此推知:当检查元件7如在图3中以 虚线标示那样充分构造时,附加元件8与热塑性构件之间的连接强度是足 够的。

在这种情况下,可以非常简单地(例如借助目视检查和/或通过照相 机)可视检查到:检查元件7是充分构造的。由此可以在这里推知:纤维 增强的热塑性构件事先已经足够程度地加温并且因此附加元件8(例如肋 片)与热塑性构件结构1的纤维增强的热塑性构件的连接强度是足够的。 为了检查连接强度的足够性,在此不需要进行破坏性的检查。

相反,当纤维增强的热塑性构件(如在图4中的纤维增强的热塑性构 件结构1的剖视图所示那样)未充分或未足够加热时,和/或有机片材基 于与工具接触而冷却和/或在较长的操作时间中过度冷却,使得注塑加入 的热塑性合成材料没有或未足够程度地挤压穿过纤维增强的热塑性构件 的纤维结构6(例如纺织物或无纺布),从而用于检查元件的模具的空腔 不能充分以合成材料填充。由此,获得了如下的纤维增强的热塑性构件结 构1(如其在图4中所示那样),该热塑性构件结构构造有附加元件8,但 不具有或仅具有未充分构造的检查元件7,以及在附加元件8的区域中仅 未充分构造的检查元件7,该检查元件在图4中被以虚线标示。

在这种情况下,同样可以非常简单地例如借助目视检查和/或通过照 相机等进行可视检查到:检查元件7并未或未充分构造。由此,可以推知: 纤维增强的热塑性构件之前并未足够加温或者因此附加元件8(例如肋 片)与纤维增强的热塑性构件的连接时不充分或不足的。为了检查在这种 情况下不足的连接强度,不需要对纤维增强的热塑性构件结构1进行破坏 性的检查。

在图5中从多个检查元件7应当构造于纤维增强的热塑性构件结构1 上的侧面上示出纤维增强的热塑性构件结构1的实施例。如在图5中的图 示中可见地,还可以在以箭头标示的部位上不构造检查元件7。热塑性合 成材料可能未以足够程度穿过纤维结构6(在这里为纤维纺织物)。由此, 可以推知:构造在纤维增强的热塑性构件结构1的另一侧面上的附加构件 (例如肋片、固定部、线缆引导部等)与纤维增强的热塑性构件的连接强 度是不足的。为此,无需进行进一步的破坏性检查(如牵拉检查)或者 CT分析。

在图6中,从在其上将多个检查元件7构造在纤维增强的热塑性构件 结构1上的侧面上示出纤维增强的热塑性构件结构1的另一实施例。如在 图6中的图示中可见:可以在以箭头标示的部位上充分构造检查元件7。 由此可以推知:构造在纤维增强的热塑性构件结构1的另一侧面上的附加 元件(如肋片、固定部、线缆引导部等)与纤维增强的热塑性构件的连接 强度是足够的。在此,同样无需其他破坏性的检查,如牵拉检查等或者 CT分析。

在图6中所示的实施例中,检查元件7例如具有附加功能,并且相应 地形成功能元件。图6中的实施例中的检查元件7同时构造为附加的增强 肋片10或加固肋片。检查元件7同样也可以附加地构造为用于线缆敷设 的夹子、保持件、固定件、线缆引导件等。在此,本发明不限于前面提到 的针对检查元件7的示例。同样可以在无附加功能的情况下将检查元件7 例如构造为熔体岛状件(未示出)。这种熔体岛状件(例如像在图1至图 4中所示那样呈拱起的凸起部的形式),能够基于其简单形式简便而成本 低廉地制造并且能够容易地可视检查。

在图7中在为了构造具有至少一个附加元件8和至少一个检查元件7 的热塑性构件结构1而注塑加入合成材料之后,示出模具2和容纳于其中 的纤维增强的热塑性构件11的剖视图。

作为工具的模具2具有阳模14和阴模15。热塑性构件11被加热至 其合成材料基质的加工温度,并且装入模具2中。对于薄壁式热塑性构件 11而言,也可以在工具或模具2中进行加热。模具2或者其阳模14和阴 模15接下来闭合,将塑化的组成材料(也就是热塑性合成材料)注塑加 入。对于附加元件8的热塑性合成材料的注塑点16例如选择在附加元件 8的最靠上和最靠外的部位上。但同样也可以选择其他任何位置作为注塑 点16,以及不是仅设置一个而是设置多个注塑点。

在用于附加元件8的模具2中的型腔或空腔被填充,并且接下来材料 还必须继续流入检查元件7中。这仅当纤维增强的热塑性构件11(例如 有机片材)尚处于结晶边界以上时方才实现。在图7中以及接下来的图8 和图9中示出的热塑性构件结构1中设置有多个检查元件7。检查元件7 如图7所示地在与附加元件8相同的侧面上布置在热塑性构件11上并且 例如以如下方式布置:使得在注塑点16上注塑的热塑性合成材料必须相 比于通向附加元件8的流动路径走过等大或更大的、通向检查元件7的流 动路径。

在图8中以透视图以及在图9中以俯视图示出完成制造的热塑性构件 结构1,之后将完成制造的热塑性构件结构1从图7中的模具2中脱模。 相比于附加元件8,热塑性构件结构1例如具有一个肋片以及例如具有三 个检查元件7,这些检查元件在与附加元件8相同的侧面上设置在热塑性 构件结构1的热塑性构件11上。

在此,检查元件7以如下方式布置:相比于通向附加元件8的流动路 径,在注塑点16上注塑加入的热塑性合成材料必须经历至少等大或者更 大的、通向检查元件7的流动路径。在此情况下,检查元件7构造为附加 元件8的一部分并且由此形成肋片的一部分。用于热塑性合成材料的注入 点或注塑点16在此可以如之前在图7中所示地以及在图8中以虚线标示 地,设置在附加元件8的最靠上而且最靠外的部位上。可替换地,也可以 将用于热塑性合成材料的注入点或注塑点16例如设置在附加元件8的最 靠下而且最靠外的部位上。在此,检查元件7作为附加元件8的一部分例 如可以在附加元件8的另一端部设置在附加元件8的最靠上而且最靠外的 部位上和/或设置在附加元件8的最靠下而且最靠外的部位上。正如以虚 线在图8中所示那样。

原则上也可以将任何其他位置设置用于检查元件和注入或注塑点 16,图中的图示仅为示例性的,并且本发明不限于此。

借助本发明的实施方式,可以在完成制造的构件结构中非常容易地看 出:纤维增强的热塑性构件还是否充分或足够地得到调温。设置在纤维增 强的热塑性构件结构1上的检查元件7为此优选如之前参照图1至图6 所示那样,设置在热塑性构件或热塑性构件结构的与纤维增强的热塑性构 件相对置的侧面上。在此可以如之前所介绍地,可以将熔体岛状件或例如 附加的功能元件(例如肋片、夹子、保持件和/或引导件等)作为检查元 件7加设在热塑性构件结构1的纤维增强的热塑性构件上。

例如呈熔体岛状件或功能元件形式的检查元件7能够例如通过目视 检查和/或借助照相机等可视地评估。本发明不限于所提到的可视评估。 原则上可以设置任何形式的如下可视检查方案和其他检查方案:所述检查 方案适合于确定检查元件7是充分地构造、部分地构造还是未构造。

在本发明的其他实施方式中,将一个或多个检查元件7设置在纤维增 强的热塑性构件的、需要注塑加入的合成材料熔体的受限定流动路径的部 位上。针对这种流动路径的示例在图1中示出。在此,检查元件7可以沿 该流动路径布置。

本发明的实施方式的优点是:随时在构件结构上能够对针对构件结构 的简单而且无损的质量监控加以检查。在需要时,能够将至少一个附加的 元件嵌入或加工到纤维增强的热塑性构件结构中,例如金属型材或另一种 材料或材料组合。

在大型构件结构中对多个关键部位的监控同样可行。由此,对应的检 查元件7例如能够在利用整合部件的情况下形成成本适中的质量保障特 征,特别是当检查元件7附加地构造为功能元件(例如增强肋片、保持件、 引导件等)时。

虽然本发明借助优选实施例在前面充分介绍,但是本发明并不限于 此,而是能够以多种类型加以修改。特别是也能够将前面介绍的实施方式 (特别是单个特征)加以组合。

附图标记列表

1   纤维增强的热塑性构件结构

2   模具

3   第一模具半部

4   第二模具半部

5   合成材料基质

6   纤维结构

7   检查元件

8   附加元件

9   空腔

10  增强肋片

11  纤维增强的热塑性构件

12  要注塑加入的合成材料

13  给料部

14  阳模

15  阴模

16  注入点

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