纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)以及用于制造這種纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)（例如有機(jī)片材構(gòu)件），以及涉及一 種用于制造這種纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)（例如有機(jī)片材構(gòu)件結(jié)構(gòu)）由熱塑性纖維-合成材料 復(fù)合體構(gòu)成。
[0003] 纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料（FVT)是復(fù)合材料，該復(fù)合材料由用于吸收載荷的增強(qiáng)纖 維和基質(zhì)材料構(gòu)成，基質(zhì)材料用于確保纖維定向和形狀穩(wěn)定性。在此，能夠用作纖維材料 的例如是玻璃纖維、芳胺纖維、碳纖維等，以及基于天然的纖維（例如西沙爾麻、椰樹麻、大 麻、平麻（Flachs)等）。在此情況下，區(qū)分出短的、長(zhǎng)的以及連續(xù)的增強(qiáng)纖維，其中，短纖維 和長(zhǎng)纖維大多直接利用熱塑性顆粒澆注或擠出而成。連續(xù)的增強(qiáng)纖維又大多作為纖維束 (所謂的粗砂、編織物、針織物或者織物網(wǎng)）得到加工。用作基質(zhì)材料的是熱塑性塑料。
[0004] 為了制造呈型材形式的連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件，例如可以使用纏線技術(shù)、拉 擠成型技術(shù)或者間歇熱壓技術(shù)。平面構(gòu)件現(xiàn)今以具有附加的后續(xù)注塑或流態(tài)壓制的熱成型 方法來制造（例如注塑過程）。為此，一般應(yīng)用以呈部分或完全固化的板的形式提供的并且 被稱為有機(jī)片材或熱塑性預(yù)浸坯料的半成品。由混合網(wǎng)構(gòu)成的織物成型件也可以被用作半 成品，其中，除了增強(qiáng)纖維之外，也存在呈纖維形式的基質(zhì)。
[0005] 在德國(guó)實(shí)用新型DE 20 2006 019 341 Ul中介紹了一種具有起加固結(jié)構(gòu)作用的合 成材料嵌料的有機(jī)片材結(jié)構(gòu)構(gòu)件。合成材料嵌料在此利用熱塑性材料以如下方式后續(xù)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熱塑性材料形成彼此材料鎖合 的連接。
[0006] 在作為對(duì)于纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)的示例的有機(jī)片材結(jié)構(gòu)中，迄今為了確定 余下有機(jī)片材與附加元件（例如構(gòu)造于有機(jī)片材上的肋片）之間的強(qiáng)度而進(jìn)行破壞性的測(cè) 試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 基于上述背景，本發(fā)明的目的在于：提出一種在質(zhì)量上改善的纖維增強(qiáng)熱塑性構(gòu) 件結(jié)構(gòu)，以及實(shí)現(xiàn)一種方法，通過這種方法確保熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過一種具有權(quán)利要求1特征的、纖維增強(qiáng)熱塑性構(gòu)件結(jié) 構(gòu)和/或通過一種具有權(quán)利要求16的特征的方法來實(shí)現(xiàn)。
[0009] 相應(yīng)地設(shè)置有：
[0010] 纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)，具有：
[0011] 纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件，其具有第一側(cè)面和與該第一側(cè)面相反的第二側(cè)面，
[0012] 至少一個(gè)由熱塑性合成材料構(gòu)成的附加元件，該附加元件布置在纖維增強(qiáng)熱塑性 構(gòu)件的第一側(cè)面上，以及
[0013] 至少一個(gè)由熱塑性合成材料構(gòu)成的檢查元件，該檢查元件在纖維增強(qiáng)熱塑性構(gòu)件 的第一側(cè)面或第二側(cè)面上可見地布置和構(gòu)造，用于檢查附加元件與纖維增強(qiáng)熱塑性構(gòu)件的 連接；
[0014] 一種用于制造纖維增強(qiáng)熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)的方法，具有如下步驟：
[0015] 提供纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件，其具有第一側(cè)面和與該第一側(cè)面相反的第二側(cè)面，
[0016] 在纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件的第一側(cè)面上由熱塑性合成材料構(gòu)成至少一個(gè)附加元 件，以及
[0017] 在纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件的第一或第二側(cè)面上由熱塑性合成材料構(gòu)成至少一個(gè) 檢查元件，其中，至少一個(gè)檢查元件可見地布置在纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件上，并且被構(gòu)成用 于檢查附加元件與纖維增強(qiáng)熱塑性構(gòu)件的連接。
[0018] 在纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)上可見地構(gòu)成的檢查元件具有如下優(yōu)點(diǎn)：該檢查元 件實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)的附加元件與纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件的連接進(jìn)行無損的檢查， 這是因?yàn)椋河蓹z查元件的構(gòu)造進(jìn)度和/或在應(yīng)用多種顏色的熱塑性合成材料時(shí)由檢查元件 的著色情況能夠推斷出附加元件和有機(jī)片材構(gòu)件的連接情況。檢查元件的構(gòu)造進(jìn)度（例如 完成構(gòu)造的檢查元件或者僅部分構(gòu)造的檢查元件）能夠非常簡(jiǎn)單而且無損地通過視覺檢 查或者借助照相機(jī)來確認(rèn)。相同情況適用于檢查元件的顏色或顏色摻混程度。由此，無需 進(jìn)行破壞式檢查，例如牽拉試驗(yàn)或剖面成像。取而代之地，可以根據(jù)本發(fā)明例如可以針對(duì)纖 維增強(qiáng)的（特別是連續(xù)纖維增強(qiáng)的）熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)的批量制造提供簡(jiǎn)單、無損的質(zhì)量檢 查方案。
[0019] 有利的構(gòu)造方案和改進(jìn)方案由其他從屬權(quán)利要求以及參照附圖的說明來獲得。
[0020] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，至少一個(gè)檢查元件和/或至少一個(gè)附加元件例如借助注 塑或者通過流態(tài)壓制被構(gòu)造在纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件上。諸如注塑的流態(tài)壓制實(shí)現(xiàn)了由熱 塑性合成材料制造檢查元件或附加元件的非常簡(jiǎn)單的方案。
[0021] 在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，至少一個(gè)檢查元件構(gòu)造為熔體島狀件。這種熔體島 狀件能夠特別簡(jiǎn)單地整合到構(gòu)件中并且得到檢查。
[0022] 在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，至少一個(gè)檢查元件作為附加的分段布置在至少一個(gè) 附加元件上。由此，檢查元件能夠與附加元件直接組合。
[0023] 在又一實(shí)施方式中，為了構(gòu)造熱塑性構(gòu)件的至少一個(gè)附加元件和/或至少一個(gè)檢 查元件，分別使用具有不同顏色的熱塑性合成材料。由此，例如可以借助檢查元件的熱塑性 合成材料的顏色改變或顏色分布來確認(rèn)：具有不同于檢查元件的另一顏色的熱塑性構(gòu)件的 熱塑性合成材料是否已經(jīng)與檢查元件的合成材料適當(dāng)混合。當(dāng)熱塑性構(gòu)件和檢查元件的合 成材料沒發(fā)生可見的摻混時(shí)，則可以推斷出：熱塑性構(gòu)件未經(jīng)適當(dāng)調(diào)溫，并且因此附加元件 和熱塑性構(gòu)件的連接強(qiáng)度并不足夠。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，至少一個(gè)檢查元件構(gòu)造為功能元件，其中，功能元件 例如是肋片、保持件、引導(dǎo)件、增強(qiáng)件、加固件和/或夾子。由此，檢查元件除了能夠?qū)Ω郊?元件與纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件的連接加以檢查之外，還通過檢查元件同時(shí)作為功能元件發(fā) 揮功能的方式，承擔(dān)一種功能，特別是當(dāng)功能元件作為肋片、保持件、引導(dǎo)件和/或夾子時(shí)。
[0025] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，檢查元件以對(duì)于照相機(jī)可見的方式布置在纖維增強(qiáng)的熱 塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)上，用以借助至少一個(gè)照相機(jī)對(duì)檢查元件進(jìn)行視覺評(píng)估。在此，照相機(jī)的圖像 例如可以由用戶或者自動(dòng)借助電腦來評(píng)估。
[0026] 在本發(fā)明的另一實(shí)施方式，檢查元件以對(duì)于用戶眼睛可見的方式布置在纖維增強(qiáng) 的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)上，用以借助目視檢查對(duì)檢查元件進(jìn)行評(píng)估。由用戶進(jìn)行的目視檢查表 現(xiàn)為特別簡(jiǎn)單而且可靠的可行方案，以便評(píng)估檢查元件并且進(jìn)而推知附加元件與纖維增強(qiáng) 熱塑性構(gòu)件的連接情況。
[0027] 根據(jù)另一實(shí)施方式，將多個(gè)檢查元件設(shè)置在纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件上，這些檢查 元件具有受限定的流動(dòng)路徑。由此，例如可以確認(rèn)：附加元件與纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件之間 的連接不僅在一個(gè)區(qū)域中，而是例如在附加元件的整個(gè)部件上正常與否。
[0028] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，附加元件例如是肋片、保持件、引導(dǎo)件、增強(qiáng)件、加固件和 /或夾子。而本發(fā)明不限于所提到的示例。另外，可以將其他結(jié)構(gòu)（例如型材）加工到附加 元件中，或者將附加元件注塑在所述結(jié)構(gòu)上或者由附加元件包封注塑而成。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)是由玻璃纖維、芳胺纖維、碳 纖維、西沙爾麻、大麻、椰樹麻、棉纖維和/或平麻等組成的纖維結(jié)構(gòu)。在此情況下，纖維結(jié) 構(gòu)可以形成至少一種編織物、纖維束、（所謂的）粗砂、針織物、編織網(wǎng)、紡織物、墊片、無紡 布。除了列出的基于天然的纖維，也可以使用其他基于天然的纖維。本發(fā)明也不限于玻璃 纖維、芳胺纖維以及碳纖維。在此，針對(duì)纖維可以使用短的、長(zhǎng)的和/或連續(xù)的纖維。
[0030] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)作為纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件 具有有機(jī)片材或預(yù)先固化的丁Wintex'片。有機(jī)片材或預(yù)先固化的Twintex?片具有如下 優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)纖維已被完全浸漬并且固化，并且僅還需要很短的加工時(shí)間和相對(duì)低的變形壓 力。
[0031] 在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件在將至少一個(gè)附加元件和/ 或至少一個(gè)檢查元件構(gòu)造在纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件上的步驟之前、期間和/或緊隨其后發(fā) 生變形。纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件的這種變形連同檢查元件和附加元件的構(gòu)造一起具有如下 優(yōu)點(diǎn)：能夠使制造時(shí)間縮短并且制造成本降低，因?yàn)樗胁襟E在一個(gè)工序中執(zhí)行，并且僅需 要一種模具。
[0032] 上述構(gòu)造方案和改進(jìn)方案在合理的情況下就能夠任意相互組合。本發(fā)明的其他可 行的構(gòu)造方案、改進(jìn)方案以及執(zhí)行方案也包括本發(fā)明的之前或后面與實(shí)施例相關(guān)地介紹的 特征的未詳細(xì)提到的組合。在此，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員特別是也可以將單個(gè)方案作為改進(jìn) 方案或補(bǔ)充方案添加給本發(fā)明的相應(yīng)基本形式。
【附圖說明】
[0033] 下面借助在附圖中示出的實(shí)施例來詳細(xì)闡述本發(fā)明。在此：
[0034] 圖1示出在注塑加入合成材料前其中容納有纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件的模具的剖 面圖；
[0035] 圖2示出在注塑加入合成材料后模具與其中容納的纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件的剖 面圖；
[0036] 圖3示出纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中，檢查元件僅部分地構(gòu)造；
[0037] 圖4示出纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件結(jié)構(gòu)的剖視圖，其中，檢查元件充分地構(gòu)造；
[0038] 圖5示出纖維增強(qiáng)的熱塑性構(gòu)件