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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A SANDWICH COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/102457
Kind Code:
A2
Abstract:
A method for manufacturing a sandwich component comprises the following steps: providing a plurality of webs of material (1, 2, 3, 4); applying at least one matrix material to the upper face and/or bottom face of at least one of the webs of material (1, 2, 3, 4), matrix material being applied in different ways to at least two of the webs of material (1, 2, 3, 4), and/or matrix material being applied in different ways along the top face and/or bottom face of at least one of the webs of material (1, 2, 3, 4); placing at least one core layer (24) on one of the webs of material (1, 2, 3, 4); and pressing the webs of material (1, 2, 3, 4) and the core layer (24) together in such a way as to obtain the sandwich component. Also disclosed is an apparatus for carrying out said type of method for manufacturing a sandwich component, the apparatus comprising at least one unwinding unit (10, 11, 12, 13) for unwinding webs of material (1, 2, 3, 4) from retaining rolls (5, 6, 7, 8).

Inventors:
WOLFSBERGER GÜNTER (AT)
Application Number:
PCT/EP2015/080781
Publication Date:
June 30, 2016
Filing Date:
December 21, 2015
Export Citation:
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Assignee:
MAGNA STEYR FAHRZEUGTECHNIK AG (AT)
International Classes:
B29C70/68; B29D24/00; B32B37/10; B32B38/08
Attorney, Agent or Firm:
ZANGGER, Bernd (AT)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils umfassend folgende Schritte:

- Bereitstellen mehrerer Materialbahnen (1, 2, 3, 4),

- Aufbringen zumindest eines Matrixmaterials auf die Ober- und/oder Unterseite zumindest einer der Materialbahnen (1 , 2, 3, 4), wobei auf zumindest zwei der Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht wird und/oder auf zumindest eine der Materialbahnen (1, 2, 3, 4) entlang deren Ober- und/oder Unterseite in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht wird,

- Anordnen zumindest einer Kernschicht (24) auf einer der Materialbahnen (1, 2, 3, 4), und

- Verpressen der Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) und der Kernschicht (24) zu dem Sandwichbauteil, wobei die Kernschicht (24) zwischen zumindest zwei der Materialbahnen (1, 2, 3, 4) angeordnet ist.

Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Aufbringen von Matrixmaterial in unterschiedlicherweise durch Aufbringen einer unterschiedlichen Menge und/oder unterschiedlichen Art von Matrixmaterial erfolgt.

Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass durch das Aufbringen von Matrixmaterial in unterschiedlicher Weise auf zumindest eine der Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) entlang deren Ober- und/oder Unterseite zumindest eine Zone des Sandwichbauteils geschaffen wird mit anderen mechanischen Eigenschaften als andere Berei- che des Sandwichbauteils, beispielsweise eine leichter verformbare Zone für verbesserten Fußgängerschutz.

Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine der Materialbahnen (1 , 2, 3, 4), bevorzugt zumindest zwei der Materialbahnen (1, 2, 3, 4), Fasermaterial umfassen.

Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest an einer Seite der Kernschicht (24) zumindest zwei der Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) angeordnet werden, wobei auf diese zwei Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht wird und/oder auf zumindest eine dieser zwei Materialbahnen (1, 2, 3, 4) entlang deren Fläche in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht wird.

Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kernschicht (24) wabenartig ausgebildet ist.

Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Matrixmaterial Fasern beigemischt sind.

8. Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bereitstellen der einzelnen Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) durch Abwickeln von separaten Halterollen (5, 6, 7, 8) erfolgt.

9. Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) mittels zumindest einer Abwickeleinheit (10, 11, 12, 13) von den Halterollen (5, 6, 7, 8) abgewickelt werden.

10. Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Aufbringen des Matrixmaterials mittels Sprühauftrag über eine Sprüheinheit und/oder Tauchvorgang und/oder Rollauftrag erfolgt.

11. Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach Anspruch 10,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sprüheinheit zumindest einen zweiten Sprühkopf (21) aufweist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) in Bezug auf ihren Anfang horizontal beabstandet und/oder vertikal beabstandet in Richtung einer Presse (15) geführt werden.

13. Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach Anspruch 12,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Materialbahnen (1, 2, 3, 4) im Wesentlichen horizontal, parallel zueinander und übereinander und/oder im Wesentlichen vertikal nebeneinander in Richtung der Presse (15) geführt werden.

14. Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach Anspruch 12 oder 13,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die parallel übereinander und/oder vertikal nebeneinander geführten Materialbahnen und die Kernschicht (24) mittels der Presse (15), bevorzugt im Nasspressverfahren, zu dem Sandwichbauteil verpresst werden.

15. Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils nach einem der Ansprüche 12 bis 14,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Zuge des Verpressens der Materialbahnen (1, 2, 3, 4) und der Kernschicht (24) zu einem Sandwichbauteil zudem eine Abtrennung des Sandwichbauteils von den unverpressten Materialbahnen (1, 2, 3, 4) erfolgt.

16. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend zumindest eine Abwickeleinheit (10, 11, 12, 13) zum Abwickeln von Materialbahnen (1, 2, 3, 4) von Halterollen (5, 6, 7, 8), zumindest eine Aufbringeinheit (19, 20) zum Aufbringen zumindest eines Matrixmaterials auf die Ober- und/oder Unterseite zumindest einer der Materialbahnen (1 , 2, 3, 4), wobei auf zumindest zwei der Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht werden kann und/oder auf zumindest eine der Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) entlang deren Fläche in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht werden kann, zumindest eine erste Greifeinheit (22) zum Anordnen zumindest einer Kernschicht (24) auf zumindest einer der Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) und zumindest eine Presse (15) zum Verpressen der Materialbahnen (1, 2, 3, 4) und der Kernschicht (24) zu dem Sandwichbauteil.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Presse (15) im Bereich einer oberen Pressplatte (16) und/oder im Bereich einer unteren Pressplatte (17) eine Schneidevorrichtung (18) aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mittels mehrerer Führungen die Materialbahnen (1, 2, 3, 4) im Wesentlichen horizontal, parallel zueinander und übereinander und/oder vertikal nebeneinander geführt sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Halterollen der Materialbahnen (5, 6, 7, 8) voneinander horizontal und/oder vertikal beabstandet angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Abwickeleinheit (10, 11 , 12, 13) so ausgebildet ist, dass zumindest an einer Seite der Kernschicht (24) zumindest zwei Materialbahnen (1 , 2, 3, 4) angeordnet werden können, wobei durch die Aufbringeinheit (19, 20) auf diese zwei Materialbahnen (1, 2, 3, 4) in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht werden kann und/oder auf zumindest eine dieser zwei Materialbahnen (1, 2, 3, 4) entlang deren Fläche in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht werden kann.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Aufbringeinheit (19, 20) eine Sprüheinheit und/oder eine Taucheinheit und/oder eine Rolleinheit ist. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sprüheinheit zumindest einen zweiten Sprühkopf (21 ) aufweist, wobei der zweite Sprühkopf (21) vorzugsweise Matrixmaterial in unterschiedlicherweise durch Aufbringen einer unterschiedlichen Menge und/oder unterschiedli- chen Art von Matrixmaterial aufbringen kann.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Sandwichbauteils

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils und eine Vorrichtung zur Durchführung eben dieses Verfahrens.

Stand der Technik

Unter einem Sandwichbauteil ist in der Regel ein Bauteil zu verstehen, das aus Schichten gleicher oder unterschiedlicher Werkstoffe zusammengesetzt ist. Im einfachsten Fall bestehen Sandwichbauteile aus zwei Deckschichten, einer oberen Deckschicht und einer unteren Deckschicht, sowie einer Kernschicht, die zwischen der oberen Deckschicht und der unteren Deckschicht angeordnet ist. Eine Verbindung zwischen den einzelnen Schichten erfolgt meist durch Verpressen mittels eines geeigneten Werkzeugs, wie zum Beispiel einer Presse.

Derartige Sandwichbauteile finden in vielen unterschiedlichen Branchen Anwendung. In den letzten Jahren ist ihre Bedeutung jedoch insbesondere als Strukturbauteil im Bereich des Automobil-Leichtbaus enorm gestiegen. Unter„Strukturbauteil" werden dabei dreidimensional ausgebildete Bauteile verstanden, die nicht notwendigerweise tragende Bauteile des Fahrzeuges sein müssen. Beispielsweise können das auch Frontklappen, Heckklappen oder Türen sein.

Der Stand der Technik offenbart eine Vielzahl von unterschiedlichen Ansätzen zur Herstellung von Strukturbauteilen. In der DE 10 2012 222 376 A1 beispielsweise wird ein Verfahren für die Herstellung eines Sandwichbauteils für die Verwendung als Strukturbauteil eines Fahrzeugs beschrieben. Hierbei wird zuerst eine innere Deckschicht in einem Werkzeug angeordnet, auf der inneren Deckschicht wird eine zumindest abschnittswei- se poröse Kernschicht angeordnet und wiederum darauf eine äußere Deckschicht. Nach beschriebener Anordnung der einzelnen Schichten wird ein Prozessdruck gegen die beiden Deckschichten und ein Kerndruck in der Kernschicht zum

Druckausgleich gegen den Prozessdruck erzeugt. So wird die Kernschicht nicht durch einen zu hohen Prozessdruck belastet und muss in Bezug auf ihre Stabilität nicht überdimensioniert werden.

Die DE 10 2013 013 419 A1 offenbart ein kontinuierliches Fertigungsverfahren zur Herstellung sichtseitig verschiedenartiger Sandwichbauteile, eine Vorrichtung zur Herstellung des Sandwichbauteils und ein damit herstellbares Sandwichbauteil. Das in dieser Schrift vorgestellte Verfahren zur Herstellung des Sandwichbauteils umfasst ausgehend von einem Deckschicht-Kernlage-Deckschicht Stapel, wobei die Deckschichten aus thermoplastischen Fasermateriallagen bestehen, ein ersten Erwärm-Schritt der Sandwichanordnung, wobei die Sandwichanordnung solange erwärmt wird, bis das thermoplastische Material der Fasermateriallage zumindest zu fließen beginnt. Das Erwärmen erfolgt in einem Heizwerkzeug, zum Beispiel einer Heizpresse. Bei Verwendung der Heizpresse bewirkt der erzeugte Pressdruck ein Anhaften der thermoplastischen Fasermateriallagen an dem Wabenkern (Kernlage). Im nächsten Verfahrensschritt wird eine Dekorlage mit Schaumlage auf der erwärmten Sandwichanordnung so angeordnet, dass die Schaumlage zu der Deckschicht weist. Der zähflüssige Thermoplast der Deckschicht sorgt für

Haftung der Schaumlage an der Sandwichanordnung. Danach wird die Oberfläche der Dekorlage mittels Formschablone der Oberflächenstruktur angepasst, die die fertige Sandwichanordnung haben sollte. Dazu werden eine oder mehrere Form- schablone(n) an einer oder beiden Basisformoberflächen des Formpresswerkzeu- ges angeordnet. Den abschließenden Schritt des Verfahrens stellt die gekühlte Formpressung mittels einer Formpresse dar.

Ebenso beschreibt die DEP 1 897 680 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Sandwichbauteils mit einem Wabenkern, wobei der Wabenkern nur einseitig mittels einer Deckschicht verschlossen ist, jedoch die Waben der Wabenschicht beidseitig verschlossen sind. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte: -Herstellen eines Geleges umfassend den Wabenkern, sowie zumindest einseitig auf dem Wabenkern, von Innen nach Außen angeordnet, eine aushärtba- re Klebeschicht, eine Sperrschicht und eine Faserschicht; - Einschließen des Geleges in einen gasdichten Raum; -Erzeugen eines Vakuums in diesem gasdichten Raum; Aus- bzw. Anhärten der Klebeschicht zwischen Wabenkern und Sperrschicht unter diesem Vakuum, so dass die Wabenzellen zumindest teilweise evakuiert sind bevor sie durch die Sperrschicht verschlossen werden; -nach dem Aus- bzw. Anhärten der Klebeschicht, Infusion der Faserschicht unter Vakuum mit einem Matrixmaterial, -Aushärten des Matrixmaterials unter Vakuum.

Aufgabenstellung Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils und eine Vorrichtung zur Durchführung eben dieses Verfahrens vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 , sowie den in Patentanspruch 15 angeführten Merkmalen einer Vorrichtung zur Durchführung eben dieses Verfahrens gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils beinhaltet die folgenden Schritte:

Bereitstellen mehrerer Materialbahnen,

Aufbringen zumindest eines Matrixmaterials auf die Ober- und/oder Unter- seite zumindest einer der Materialbahnen, wobei auf zumindest zwei der

Materialbahnen in unterschiedlicher weise Matrixmaterial aufgebracht wird und/oder auf zumindest eine der Materialbahnen entlang deren Ober- und/oder Unterseite in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht wird,

- Anordnen zumindest einer Kernschicht auf einer der Materialbahnen, und Verpressen der Materialbahnen und der Kernschicht zu dem Sandwichbauteil, wobei die Kernschicht zwischen zumindest zwei der Materialbahnen angeordnet ist. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Sandwichbauteil ist im Wesentlichen aus mehreren, zumindest zwei, Schichten von Materialbahnen und zumindest einer Kernschicht aufgebaut. Die Kernschicht ist dabei zwischen zumindest zwei der Materialbahnen angeordnet. Die Materialbahnen sind bevorzugt aus Fasermaterial gefertigt und im Vergleich zur Kernschicht vorzugsweise dünn gestaltet. Die dabei benutzen Fasern sind Naturfasern, wie beispielsweise Hanffasern, Bambusfasern, auf Zellulose basierende Fasern etc., und/oder organische sowie anorganische Chemiefasern, wie beispielsweise Polyamidfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern etc.

Das Fasermaterial ist somit bevorzugt aus Fasern aufgebaut, die zu Geweben, Vliesen, Gestricke, Matten, Gitter, etc. verarbeitet sind, wobei diese Gebilde bevorzugt in eine je nach Anforderung passende Grundmatrix zu sogenannten Verbundwerkstoffen weiterverarbeitet sind. Die vorherrschende Faserrichtung der in den Materialbahnen enthaltenen Fasern von zumindest zwei Materialbahnen kann sich voneinander unterscheiden, insbesondere zueinander zwischen 0 und 180 Grad oder um 180 Grad verdreht sein. Die Materialbahnen (aus Fasermaterial) sind in einer vorteilhaften Ausführungsva- riante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorbehandelt, wobei dabei sämtliche dem Fachmann geläufige Arten der Vorbehandlung, wie beispielsweise Primern, Imprägnieren, Beschichten, etc., in Frage kommen.

Die verwendeten einzelnen Materialbahnen können sich voneinander in ihrer (Grund-) Zusammensetzung und Ausgestaltung unterscheiden.

Vorteilhafterweise sind die Materialbahnen für das Matrixmaterial durchlässig ausgebildet. Die einzelnen Materialbahnen sind in einer optionalen Ausführungsvariante schichtartig ausgebildet, das heißt, dass sie aus zumindest zwei Einzelschichten aufgebaut sind, wobei zumindest eine der Einzelschichten ein Fasermaterial ist.

Einzelschichten aus Nicht-Fasermaterial bestehen dabei vorteilhafterweise aus Kunststoff und sind folienartig ausgebildet.

Auf die bereitgestellten Materialbahnen wird zumindest ein Matrixmaterial auf die Ober- und/oder Unterseite zumindest einer der Materialbahnen aufgebracht, wobei auf zumindest zwei der Materialbahnen in unterschiedlicher weise Matrixmaterial aufgebracht wird und/oder auf zumindest eine der Materialbahnen entlang deren Fläche in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht wird.

Insbesondere kann durch das Aufbringen von Matrixmaterial in unterschiedlicher Weise auf zumindest eine der Materialbahnen entlang deren Ober- und/oder Un- terseite zumindest eine Zone des Sandwichbauteils geschaffen werden, mit ande- ren mechanischen Eigenschaften als andere Bereiche des Sandwichbauteils, beispielsweise eine leichter verformbare Zone für verbesserten Fußgängerschutz. Bevorzugt können auch mehrere Zonen am Bauteil mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildet werden.

Unter der Begrifflichkeit„in unterschiedlicher Weise" ist bevorzugt das Aufbringen von Matrixmaterial durch Aufbringen einer unterschiedlichen Menge und/oder unterschiedlichen Art von Matrixmaterial auf die Materialbahnen zu verstehen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Matrixmaterial somit vorteilhafterweise homogen und/oder inhomogen auf eine oder mehrere Materialbahnen aufgetragen.

Das Matrixmaterial ist bevorzugt aus einem thermoplastischen und/oder duroplas- tischen Kunststoff.

Das Matrixmaterial ist bevorzugt ein Harz, besonders bevorzugt ein Kunstharz (z.B. Polyurethan). Besonders bevorzugt ist das Matrixmaterial klebstoffartig ausgebildet und weist beispielsweise die Hauptkomponenten Harz und Härter bzw. Basis und Härter auf.

Um die Matrixmaterial-Eigenschaften in Bezug auf diverse Anforderungen, wie beispielsweise Festigkeit oder Elastizität, zu beeinflussen sind dem Matrixmaterial vorteilhafterweise Zusatzkomponenten und/oder -materialien, wie beispielsweise Fasern, zugemischt.

Hierbei können dem Matrixmaterial homogen oder inhomogen Kurz- und/oder Langfasern beigemischt sein, um so in unterschiedlicher weise, d.h. homogen und/oder inhomogen, Matrixmaterial auf die Materialbahnen aufzutragen. So wer- den ebenfalls unterschiedliche Bauteileigenschaften, wie beispielsweise eine inhomogene und/oder homogene Zonensteifigkeit über die Fläche der Materialbahn, erzeugt. Insbesondere kann auch durch zonenweise unterschiedliche Beimischung von Fasern zumindest eine Zone mit anderen mechanischen Eigenschaf- ten ausgebildet werden, als andere Bereiche des Bauteils. Somit ergibt sich ein Sandwichbauteil mit homogenem und/oder inhomogenem Schichtaufbau sowohl über die Fläche des Bauteiles als auch über den Lagen-Schichtaufbau.

Die Materialbahnen werden bevorzugt auf Halterollen gelagert und bei Bedarf mittels zumindest einer Abwickeleinheit von den Halterollen abgewickelt. Die Materialbahnen werden während des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt im Wesentlichen horizontal, parallel zueinander und übereinander und/oder im Wesentlichen vertikal nebeneinander und/oder in einem beliebigen Winkel zueinander geführt.

In einer optionalen Ausführungsvariante liegen die Materialbahnen bereits als vorkonfektionierte, der Kontur des Sandwichbauteils entsprechende, Einzel-Lagen vor. Die Führung der Materialbahnen erfolgt vorzugsweise über eine in Richtung einer Presse bewegten Endlos-Montagelinie.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Materialbahnen in Bezug auf ihren Anfang horizontal und/oder vertikal beabstandet in Richtung der Presse geführt.

Während des Zeitraums in dem die Materialbahnen von den Halterollen in Richtung der Presse geführt werden laufen die Schritte Aufbringen zumindest eines Matrixmaterials auf die Ober- und/oder Unterseite zumindest einer der Material- bahnen, wobei auf zumindest zwei der Materialbahnen in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht wird und/oder auf zumindest eine der Materialbahnen entlang deren Fläche in unterschiedlicher weise Matrixmaterial aufgebracht wird, Anordnen der Kernschicht auf zumindest eine der Materialbahnen und Verpressen der Materialbahnen und der Kernschicht in einer Presse, in im Wesentlichen eben dieser Reihenfolge ab.

Somit steht am Anfang des Verfahrens ein Aufbringen zumindest eines Matrixmaterials auf die Ober- und/oder Unterseite zumindest einer der Materialbahnen, wobei auf zumindest zwei der Materialbahnen in unterschiedlicher weise Matrix- material aufgebracht wird und/oder auf zumindest eine der Materialbahnen entlang deren Fläche in unterschiedlicher weise Matrixmaterial aufgebracht wird.

Erfindungsgemäß erfolgt das Aufbringen des Matrixmaterials bevorzugt an der Ober- oder Unterseite der Materialbahnen, kann jedoch je nach Bedarf auch gleichzeitig an der Ober- und Unterseite der Materialbahnen erfolgen. Letzteres bedingt bei einem Aufbau aus mehreren Materialbahnen eine Zeitersparnis.

Das Aufbringen des Matrixmaterials auf die einzelnen Materialbahnen erfolgt dabei bevorzugt mittels Sprühauftrag und/oder Tauchprozess und/oder Rollauftrag (Auftrag mittels Rollen).

Die Aufbringeinheit ist besonders bevorzugt eine Sprüheinheit, wobei die Sprüheinheit bevorzugt zumindest zwei Sprühköpfe aufweist, wodurch auf einfache Art und Weise Matrixmaterial verschiedener Eigenschaften, wie beispielweise Viskosi- tät, Thixotropie, Zusammensetzung etc., auf die Materialbahnen auftragen werden kann.

Dadurch lassen sich Sandwichbauteile mit partiell unterschiedlichen Eigenschaften in Bezug auf beispielsweise Zonensteifigkeit oder Oberflächenqualität erzeu- gen. Weiters ist durch das individuelle (in verschiedener weise) Aufbringen des Mat- rixmate als auf die einzelnen Materialbahnen, sowie der Anpassung der Eigenschaften des Matrixmaterials (zum Beispiel Viskosität, Thixotropie, Menge) auf das jeweilige Material der Materialbahnen jeweils vergleichsweise nur ein dünner Matrix-Auftrag erforderlich, wodurch sich eine Gewichts- und Funktionsoptimierung ergibt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah- rens wird auf zumindest einer der Materialbahnen zumindest eine Kernschicht angeordnet. Diese Kernschicht bewirkt bei dem fertiggestellten Bauteil beispielsweise eine vorteilhafte Versteifung eben dieses Sandwichbauteils.

Die Kernschicht ist vorteilhafterweise wabenartig ausgeführt. Andere Strukturie- rungen und Formen der Kernschicht, wie zum Beispiel eine wellenartige Ausbildung, sind jedoch nicht ausgeschlossen.

Die Kernschicht ist bevorzugt aus einem Leichtmaterial, wie beispielsweise einem Polymer (Schaumstoff, Kunststoff, Gummi, etc.), einem zellulose-basierten Mate- rial (Papier, Holz, Karton, etc.), einem Verbundwerkstoff oder auch einem Metall, ausgebildet.

In einer weiteren optionalen Ausführung ist die Kernschicht schichtartig ausgebildet - beispielsweise durch mehrere übereinander angeordnete Einzel- Kernschichten. Hierbei können die mindestens zwei Einzel-Kernschichten verschieden voneinander ausgebildet sein. Insbesondere können Wabenkerne mit unterschiedlicher Wabenform, Wabengröße, Wabenausrichtung, unterschiedlichen Steggeometrien und/oder Waben- und/oder Einzel-Kernschichtmaterial gestapelt und miteinander verbunden werden. Dies ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil dadurch das spätere fertige Bauteil partiell mit unterschiedlichen Funktions- bzw. Bauteileigenschaften ausgestattet werden kann - einerseits soll das Bauteil eine bestimmte erforderliche Festigkeit und Steifigkeit aufweisen andererseits soll es aber an bestimmten Stellen weiche, leichter verformbare Zonen beinhalten, wie dies beispielsweise im Fahrzeugbereich zur Vermeidung von Verletzungen bei Kollisionen mit Fußgängern vorteilhaft ist.

Die Kernschicht ist vorzugsweise für das Matrixmaterial durchlässig, zumindest jedoch semidurchlässig, ausgebildet. Die in Bezug auf ihren Anfang horizontal versetzten, parallel und übereinander geführten und/oder vertikal nebeneinander geführten Materialbahnen und die zumindest eine Kernschicht werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu dem Sandwichbauteil verpresst. Das Verpressen erfolgt mittels einer Presse bevorzugt im Nasspressverfahren.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Zuge des Verpressens der Materialbahnen und der Kernschicht zu einem Sandwichbauteil zudem eine Abtrennung des Sandwichbauteils von den unver- pressten Materialbahnen. Dies bedingt den Vorteil, dass zwei Arbeitsschritte in einem Vorgang erfüllt werden und somit eine Zeitersparnis innerhalb des Verfahrens zur Herstellung des Sandwichbauteils erzielt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Sandwichbauteils umfasst im Wesentlichen folgendes:

zumindest eine Abwickeleinheit zum Abwickeln von Materialbahnen von Halterollen,

zumindest eine Aufbringeinheit zum Aufbringen zumindest eines Matrixmaterials auf die Ober- und/oder Unterseite zumindest einer der Materialbahnen, wobei auf zumindest zwei der Materialbahnen in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht ist und/oder auf zumindest eine der Materialbahnen entlang deren Fläche in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht ist

zumindest eine erste Greifeinheit zum Anordnen zumindest einer Kernschicht auf zumindest einer der Materialbahnen

zumindest eine Presse zum Verpressen der übereinander geführten Materialbahnen und der Kernschicht zu dem Sandwichbauteil.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Presse zum Verpressen der Materialbahnen und der Kernschicht im Bereich einer oberen Pressplatte und/oder im Bereich einer unteren Pressplatte eine Schneidevorrichtung auf. Durch die Anordnung der Schneidvorrichtung im Bereich der oberen Pressplatte und/oder der unteren Pressplatte wird ein gleichzeitiges Verpressen der Materialbahnen und der Kernschicht zu einem Sandwichbauteil und ein Abtrennen eben dieses erzielt. So werden zwei Arbeitsschritte in einem Vorgang vereint.

Die Presse kann auch heizbar ausgeführt sein. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zudem zumindest eine Abwickeleinheit und unter Umständen auch eine Endlos-Montagelinie auf, mittels derer die Materialbahnen im Wesentlichen horizontal parallel zueinander und übereinander und/oder im Wesentlichen vertikal nebeneinander in Richtung der Presse geführt sind.

In einer besonders bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Halterollen der Materialbahnen voneinander horizontal und/oder vertikal beabstandet angeordnet. Dadurch wird es möglich die Materialbahnen in Bezug auf ihren Anfang horizontal und/oder vertikal beabstandet in Richtung der Presse zu führen. Mittels der zumindest einen Aufbringeinheit wird zumindest ein Matrixmaterial eines Matrixmaterials auf die Ober- und/oder Unterseite zumindest einer der Materialbahnen aufgebracht, wobei auf zumindest zwei der Materialbahnen in unter- schiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht ist und/oder auf zumindest eine der Materialbahnen entlang deren Fläche in unterschiedlicher Weise Matrixmaterial aufgebracht ist.

Die Aufbringeinheit ist dabei bevorzugt eine Sprüheinheit und/oder eine Tauchein- heit und/oder eine Rolleinheit.

Besonders bevorzugt ist die Aufbringeinheit eine Sprüheinheit mit zumindest einem zweiten Sprühkopf, wobei der zweite Sprühkopf vorzugsweise Matrixmaterial in unterschiedlicher Weise durch Aufbringen einer unterschiedlichen Menge und/oder unterschiedlichen Art von Matrixmaterial aufbringt.

Besonders vorteilhaft ist das Aufbringen mittels Sprühauftrag vermittels einer Sprüheinheit wenn dem Matrixmaterial zusätzliches Fasermaterial, wie beispielsweise Kurzfasermaterial, beigemischt ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeich- nungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Sandwichbauteils von der Seite

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Sandwichbauteils von oben

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen schematische Darstellungen einer möglichen Ausfüh- rungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Sandwichbauteils aus unterschiedlichen Perspektiven - von der Seite (Fig. 1 ) und von oben (Fig. 2).

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer möglichen Aufbauvariante der erfindungsge- mäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit sechs Halterollen 5, 6, 7, 8 für vier Materialbahnen 1 , 2, 3, 4, vier Abwickeleinheiten 10, 1 1 , 12, 13, einer Endlos-Endlos-Montagelinie 14, zwei Aufbringeinheiten 19, 20, zwei Greifeinheiten 22, 23 und einer Presse 15 mit Schneidevorrichtung 18. Die Endlos-Endlos-Montagelinie 14 führt eine Bewegung in horizontaler Richtung zur Presse 15 aus.

Mittels der in Fig. 1 beispielhaft gezeigten Vorrichtung ist nach dem erfindungs- gemäßen Verfahren ein Sandwichbauteil mit einer Kernschicht 24 und vier Materialbahnen 1 , 2, 3, 4 - einer ersten Materialbahn 1 , einer zweiten Materialbahn 2, einer dritten Materialbahn 3 und einer vierten Materialbahn 4 - herstellbar, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Materialbahn 2 und die dritte Materialbahn 3 doppellagig ausgeführt sind.

Die Werkstoffe der einzelnen Materialbahnen 1 , 2, 3, 4 können gleich sein, oder sich unterscheiden.

Als Halterung für die Halterollen der Materialbahnen 5, 6, 7, 8 dient in der vorlie- genden Aufbauvariante ein käfigartiges Gestell 9 über/um der/die Vorrichtung. Die Halterollen der Materialbahnen 5, 6, 7, 8 sind voneinander horizontal beabstandet über der jeweiligen Abwickeleinheit 10, 1 1 , 12, 13 und der Endlos-Montagelinie 14 angeordnet. Der ersten Materialbahn 1 ist eine erste Abwickeleinheit 10, der zweiten Materialbahn 2 eine zweite Abwickeleinheit 1 1 , der dritten Materialbahn 3 eine dritte Abwickeleinheit 12 und der vierten Materialbahn 4 eine vierte Abwickeleinheit 13 zugeordnet. Die Abwickeleinheiten 10, 1 1 , 12, 13 sind ebenso an dem käfigartigen Gestell 9 angeordnet.

Durch die horizontal versetzte Anordnung der Halterollen der Materialbahnen 5, 6, 7, 8 entlang der Vorrichtung wird es möglich die Materialbahnen 1 , 2, 3, 4 in Bezug auf ihren Anfang horizontal beabstandet in Richtung einer Presse 15 zu führen und zwischen ihren Anfängen einzelne weitere Vorrichtungsbauteile, wie bei- spielsweise Aufbringeinheiten 19, 20 oder Greifeinheiten 22, anzuordnen. Die erste Materialbahn 1 wird über eine erste Abwickeleinheit 10 horizontal über die Endlos-Montagelinie 14 geführt. Die zweite Materialbahn 2 wird mittels der zweiten Abwickeleinheit 1 1 horizontal über der ersten Materialbahn 1 geführt. Die zweite Materialbahn 2 verläuft dabei im Wesentlichen parallel zur ersten Materialbahn 1 .

Die dritte Materialbahn 3 wird mittels der dritten Abwickeleinheit 12 horizontal über der zweiten Materialbahn 2 geführt. Die dritte Materialbahn 3 verläuft dabei im Wesentlichen parallel zur ersten Materialbahn 1 und zur zweiten Materialbahn 2.

Die vierte Materialbahn 4 wird mittels der vierten Abwickeleinheit 13 horizontal über der dritten Materialbahn 3 geführt. Die vierte Materialbahn 4 verläuft dabei im Wesentlichen parallel zur ersten Materialbahn 1 , zur zweiten Materialbahn 2 und zur dritten Materialbahn 3.

An dem käfigartigen Gestell 9 zwischen der Halterolle der ersten Materialbahn 5 und den beiden Halterollen der zweiten Materialbahn 6 (die zweite Materialbahn 2 ist doppellagig ausgeführt) ist eine erste Aufbringeinheit 19 angeordnet. Die erste Aufbringeinheit 19 ist als Sprüheinheit ausgeführt und weist zwei Sprühköpfe 21 auf. Je nach Bedarf ist nur ein Sprühköpf 21 oder beide Sprühköpfe 21 beim Aufbringen eines Matrixmaterials verwendbar. Diese erste Aufbringeinheit 19 bringt das Matrixmaterial auf die Oberseite der ersten Materiabahn 1 auf.

Über die mit Matrixmaterial benetzte erste Materialbahn 1 wird die zweite Materialbahn 2 geführt.

An dem käfigartigen Gestell 9 zwischen den beiden Halterollen der zweiten Mate- rialbahn 6 und den beiden Halterollen der dritten Materialbahn 7 (die zweite Mate- rialbahn 2 und die dritte Materialbahn 3 sind doppellagig ausgeführt) ist eine erste Greifeinheit 22 angeordnet. Die erste Greifeinheit 22 setzt eine Kernschicht 24 auf die Oberseite der zweiten Materialbahn 2 auf. Über die Kernschicht 24 wird die dritte Materialbahn 3 geführt.

An dem käfigartigen Gestell 9 zwischen den beiden Halterollen der dritten Materialbahn 7 (die dritte Materialbahn 3 ist doppellagig ausgeführt) und der Halterolle der vierten Materialbahn 8 ist eine zweite Aufbringeinheit 20 angeordnet. Die zwei- te Aufbringeinheit 20 ist ebenso als Sprüheinheit ausgeführt und weist ebenso zwei Sprühköpfe 21 auf. Auch hier sind je nach Bedarf beide Sprühköpfe 21 beim Aufbringen des Matrixmaterials verwendbar, oder nur einer. Diese zweite Aufbringeinheit 20 bringt das Matrixmaterial auf die Oberseite der dritten Materiabahn 3 auf.

Über die mit Matrixmaterial benetzte dritte Materialbahn 3 wird die vierte Materialbahn 4 geführt.

Das nun vorliegende Sandwichbauteil umfasst folgende Schichten (von unten nach oben): Erste Materialbahn 1 - Matrixmaterial- zweite Materialbahn 2 - Kernschicht 24 - dritte Materialbahn 3 - Matrixmaterial- vierte Materialbahn 4.

Die vierte Materialbahn 4 bildet bei dem beispielhaften Vorrichtungsaufbau somit den Abschluss des Sandwichbauteils.

Über die Endlos-Montagelinie 14 wird das gestapelte Sandwichbauteil der Presse 15 zugeführt. In der Presse 15 werden die einzelnen Schichten (Materialbahnen 1 , 2, 3, 4 und Kernschicht 24) zu einem fertigen Sandwichbauteil verpresst. Die dargestellte Presse 15 weist an einer oberen Pressplatte 16 und an einer unteren Pressplatte 17 eine Schneidevorrichtung 18 auf. So wird im Zuge des Verpress- Vorgangs das fertiggestellte Sandwichbauteil von den Rohmaterialien (Materialbahnen 1 , 2, 3, 4) abgetrennt.

Die zweite Greifeinheit 23 entfernt das fertiggestellte Sandwichbauteil aus der Presse 15.

Fig. 2 zeigt die oben beschriebene Vorrichtung von oben. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich sind in dieser Darstellung noch Zwischenlagerplätze 25 für die Kernschicht(en) 24 dargestellt. Die erste Greifein- heit 22 greift eine Kernschicht 24 von diesen Zwischenlagerplätzen 25 und positioniert diese auf der zweiten Materialbahn 2.

Bezugszeichenliste

1 Erste Materialbahn

2 Zweite Materialbahn

3 Dritte Materialbahn

4 Vierte Materialbahn

5 Halterolle(n) der ersten Materialbahn

6 Halterolle(n) der zweiten Materialbahn

7 Halterolle(n) der dritten Materialbahn

8 Halterolle(n) der vierten Materialbahn

9 Gestell

10 Erste Abwickeleinheit

1 1 Zweite Abwickeleinheit

12 Dritte Abwickeleinheit

13 Vierte Abwickeleinheit

14 Endlos-Montagelinie

15 Presse

16 Obere Pressplatte

17 Untere Pressplatte

18 Schneidevorrichtung

19 Erste Aufbringeinheit

20 Zweite Aufbringeinheit

21 Sprühkopf

22 Erste Greifeinheit

23 Zweite Greifeinheit

24 Kernschicht

25 Zwischenlagerplätze