[发明专利]纤维复合体以及用于制造纤维复合体的方法

说明书

本发明涉及一种纤维复合体(10)、尤其是结构加固元件，其具有多个支柱(12、12a、…、12g)，这些支柱由嵌入到塑料基质(16)中的、在各个支柱(12、12a、…、12g)的区域中基本上彼此平行延伸的增强纤维(18)构成，其中，这些支柱(12、12a、…、12g)设置在框架状的型材结构(14)中，该型材结构通过缠绕增强纤维(18)或通过对增强纤维针织而产生。此外本发明涉及一种用于制造纤维复合体(10)、尤其是结构加固元件的方法，所述纤维复合体具有多个设置在框架状的型材结构(14)中的支柱(12、12a、…、12g)。

技术领域

本发明涉及一种纤维复合体、尤其是结构加固元件，以及一种用于制造纤维复合体、尤其是结构加固元件的方法。

背景技术

纤维增强塑料具有高的轻型结构潜力并且由于所添加的纤维而能够吸收高的拉力。在此，如果基质材料中的纤维沿载荷路径延伸，这以构件的符合载荷的结构为前提，纤维增强塑料的特定于重量的优点是最佳可用的。

由DE 10 2013 219 820 A1例如已知一种纤维复合构件，其被用作车身构件、例如车辆的导流槽。纤维复合构件具有多个嵌入到塑料基质中的、形成型材的长形纤维束，在这些纤维束之间设置有支撑器件，该支撑器件尤其是通过将塑料材料注射到型材上而产生。

此外已知结构构件，所述结构构件以壳结构方式由(增强的)塑料、以钢结构方式或通过铝挤压成型制造。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种纤维复合体，其特征在于轻的重量、成本低廉的制造以及高稳定性，以及提供一种用于制造该纤维复合体的方法。

所述任务通过一种纤维复合体、尤其是结构加固元件来解决，其具有多个支柱，这些支柱由嵌入到塑料基质中的、在各个支柱的区域中基本上彼此平行延伸的增强纤维构成，其中，这些支柱设置在框架状的型材结构中，该型材结构通过缠绕增强纤维或通过对增强纤维针织而产生。增强纤维可以是碳纤维、玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维，增强纤维在此在各个支柱的区域中形成纤维束，由此实现纤维复合体的符合载荷的结构。通过直接缠绕增强纤维实现了特别小的重量。缠绕技术(在所述缠绕技术中纤维仅沿各个支柱的载荷方向延伸并且仅使用与在具体位置上所需一样多的纤维)甚至特征在于所有纤维复合技术的最高的轻型结构潜力。对此代替地，框架状的型材结构可通过将增强纤维针织到载体材料(优选纺织品，例如玻璃纤维纺织品或碳纤维纺织品)上而产生。载体材料连同增强纤维能够实施成带状的，使得所述带然后如各个纤维那样被铺放或缠绕。对此代替地，载体材料是大面积的纺织品，增强纤维根据支柱的走向被针织到所述纺织品中。通过剪切大面积的纺织品已经预备好在各支柱之间的纤维复合体中的空隙。换句话说，首先借助具有增强纤维的载体材料形成纤维复合体的一种二维结构，并且随后将所述二维结构嵌入到塑料基质中。载体材料随后可选地也可以机械地至少部分地被切除。此外，按照本发明的纤维复合体由于模具以及类似物低的投资成本而可以成本低廉地制造。

优选地，所述型材结构通过直接缠绕利用基质材料预浸渍的增强纤维并且随后将增强纤维挤压而产生。在此，可以由热塑性或热固性材料制成的塑料基质在压制预浸渍的纤维时构成材料锁合的连接。这实现一种用于按照本发明的纤维复合体的简单且成本低廉的制造方法，该制造方法的特征尤其是在于低的模具成本。

有利地，整个型材结构由嵌入到塑料基质中的、缠绕的增强纤维构成。与已知的纤维复合体不同，在已知的纤维复合体中仅沿主载荷路径设置有具有长形增强纤维的所谓的纤维棒，而设置在其之间的支柱通过注塑塑料材料可能利用短纤维增强地产生，在按照本发明的纤维复合体中所有的支柱都由缠绕的增强纤维构成，即尤其是短的“支柱”也由缠绕的增强纤维构成，这些短的支柱在沿主载荷方向设置的较长的支柱之间延伸。由此得到特别轻的构件，其特征在于高的多轴载荷能力。

当增强纤维是连续纤维，其中至少一部分增强纤维在多个支柱上延伸时，可以实现一种轻的并且同时可承受很高载荷的结构。理论上甚至可考虑由唯一的连续纤维束来缠绕整个型材结构。