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WO2013026801A1 - Method for producing a structural element made of a pre-impregnated composite fibrous material, structural element thus produced and joining mold - Google Patents

Method for producing a structural element made of a pre-impregnated composite fibrous material, structural element thus produced and joining mold Download PDF

Info

Publication number
WO2013026801A1
WO2013026801A1 PCT/EP2012/066131 EP2012066131W WO2013026801A1 WO 2013026801 A1 WO2013026801 A1 WO 2013026801A1 EP 2012066131 W EP2012066131 W EP 2012066131W WO 2013026801 A1 WO2013026801 A1 WO 2013026801A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
components
component
mold
joining
prepreg
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/066131
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gerald Possarnig
Original Assignee
C6 Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by C6 Gmbh filed Critical C6 Gmbh
Priority to EP12753927.8A priority Critical patent/EP2744642A1/en
Publication of WO2013026801A1 publication Critical patent/WO2013026801A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • B29C70/446Moulding structures having an axis of symmetry or at least one channel, e.g. tubular structures, frames

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component from hollow, semi-hollow, shell-shaped or U-shaped and similar components made of preimpregnated fiber composite material (prepreg), which is shaped and cured by means of at least one inserted sealing membrane in a mold under pressure and heat become.
  • prepreg preimpregnated fiber composite material
  • Continuous fiber-reinforced flat semi-finished products made from carbon fibers or other high-strength fibers with plastics as matrix material to form layered composite materials.
  • the largest possible proportion of the component should be formed from fibers, as these have the load-bearing function, wherein the fibers should be aligned in the direction of the load on the components. According to the state of the art, these requirements are met by the best method in which the flat semi-finished fiber products are formed by layering (lamination).
  • dry semifinished fiber products are deposited on a preform, wherein the individual layers are fixed by textile processing, such as sewing, braiding or weaving, or by a superficial application of a binder to a so-called preform, so that a transfer of the molded
  • Layer structure of the preform in the mold is possible.
  • the cavities between the reinforcing fibers are filled in the mold with a suitable liquid plastic, hereinafter solidified by crosslinking or cooling, wherein a solid composite material is formed from fibers and plastic.
  • prepregs Semi-finished fiber products in suitable molds. In most cases, prepregs with a sticky surface are used to ensure adhesion of the individual layers to one another. Separate process steps for fixing the
  • From DE 198 13 104 AI discloses a process for the production of fiber composite components located in an evacuable vacuum film, fibers comprising preform and a matrix material, wherein between the vacuum film and the fiber composite component to be produced, a porous membrane is introduced, whose pores are dimensioned such that Air can escape unhindered and the liquid matrix material is retained.
  • the preform is either as semi-finished fiber and the
  • Matrix material in liquid form or as semi-finished fiber and the matrix material used as a film or as preimpregnated with matrix material semifinished fiber products are provided.
  • Cold-formed fiber reinforcement layer is heated and the reshaped binder-provided fiber reinforcement layer is heated and then cooled.
  • prepregs Semi-finished fiber products, so-called prepregs, customary either to deposit preformed components directly in the mold, or to drape prepreg blanks directly into or onto the mold.
  • the storage of preformed components or the draping of blanks from prepreg is possible only in cooled molds, so it is necessary to the mold after each of a previous
  • Cure cooling process to complete the next component can. It is therefore also necessary to then reheat the mold.
  • the consolidation and curing process requires a mold temperature of up to 200 ° C for crosslinking matrix resins, and for thermoplastic resins up to 400 ° C, so energy consumption can be significant.
  • the component must be subjected to hydrostatic pressure and, if necessary, kept under vacuum.
  • the mold must therefore be designed so that it
  • the sealing membrane which is located on the formabgewandeten surface of the component, by air, steam, hot water, oil or the like subjected to hydrostatic pressure and at the same time the mold is heated to accelerate the consolidation and networking or perform.
  • the mold therefore needs after the end of a
  • the mold is immediately after the end of a curing process again for the production of the next component to
  • the method according to the invention uses a joining mold which
  • the joining mold is in two parts with a
  • a two-part joining form is especially advantageous for creating or joining hollow components or molded parts.
  • the sealing membrane (s) is / are already inserted into the components during preforming of the components, in particular in the case of hollow body-shaped components.
  • the components can be preformed from blanks of gelatinous prepreg.
  • the blanks of the prepreg after removal of the release films, which prevent sticking of the prepreg during storage on rollers, formed in a known manner, for example by draping, winding around a mandrel, stacking and the like to component components.
  • the components can also be preformed from blanks of dry prepreg and under the action of heat. Both when producing preformed components and when draping blanks in the mold, the components can be made from one or more layers of prepreg.
  • the method according to the invention therefore permits the production of components and components designed in many different ways.
  • Overlap shock areas As a result, the components are joined together to form the component.
  • the overlap is sufficient to easily transfer the component from the joining form into the molding tool.
  • Components made of dry prepreg can additionally be glued together at the overlapping areas.
  • components which are closed on the outside can be produced in such a way that, after the positioning of the sealing membrane, they are deposited on the joining form, open at the top and, for example, U-shaped in cross section
  • Components each have a further component with, for example, also U-shaped, semi-hollow or similar cross-section is positioned so that closed hollow components are formed.
  • components of overlapped wound prepreg can be preformed into hollow bodies.
  • the sealing membrane is inventively designed so that they
  • the invention further relates to a component which is produced by the method according to the invention and further a joining mold for assembling or draping preformed in cross-section hollow, semi-hollow, shell or U-shaped and the like components of a component of pre-impregnated fiber composite material, with recesses whose Inner contours correspond to at least portions of the outer contours of the components.
  • FIG. 1 shows a flow chart for the sequence of the method according to the invention.
  • 3 is a plan view of the joining mold with positioned component components
  • FIG. 4 is a section along the line AA of Fig. 3
  • FIGS. 5 to 7 are sectional views similar to FIG. 4 with further embodiments of the invention
  • FIG. 8 is a sectional view of a molding tool with an inserted component according to FIGS. 7 and
  • FIG. 9 shows a view of a two-part joining mold with component transfer into a molding tool.
  • the method according to the invention is suitable for producing components which are hollow, semi-hollow, U-shaped, cup-shaped and the like in cross-section
  • Components can be joined together.
  • step 1 illustrates the sequence of a preferred embodiment of the method according to the invention for the production of components from preimpregnated fiber composite material.
  • the prepreg is first of all
  • Fiber composite material usually called prepreg formed.
  • the fiber composite material consists of one layer or several layers of fiber fabric or fiber fabric and is preimpregnated with a matrix resin.
  • the fiber fabric or fiber fabric may be made
  • Glass fibers carbon fibers, synthetic fibers, natural fibers, hybrid fibers or
  • the matrix resin used for the impregnation may be solid, liquid or gel-like tacky and is an incompletely crosslinked duroplastic or a thermoplastic. Resins based on epoxides, vinyl esters, unsaturated polyesters, phenols, polyurethanes or cyanate esters are predominantly used.
  • the prepreg is thus a flat semifinished product made of reinforcing fibers and a sufficient amount of matrix resin for consolidation and curing and is provided in the form of webs, wound on rolls.
  • the matrix resin in the prepreg in liquid or gel-like sticky form before, from blanks of the prepreg, after removing the release films, which prevent sticking of the prepreg during storage on rollers, now in a known manner, for example by draping, winding around a mandrel , Stacking and the like component components are manufactured. Lies the matrix resin in an alternative embodiment of prepregs in solid form, blanks are softened from the prepreg by the action of heat such that a deformation of the sheet semifinished by bending, edge or deep drawing can take place to preformed components of the component to be produced. In either case, the blanks of the prepregs are made to have corresponding contours and the desired fiber orientation. These manufacturing capabilities of component components (step 2 in FIG. 1) are optional.
  • FIG. 2 shows, by way of example, a plurality of differently preformed components 12a to 12e which, when joined together, produce the component to be produced.
  • the preformed components 12a to 12e which consist of one or more layers of prepreg, are positioned in a joining mold 10.
  • the joining mold 10 has mold cavities whose inner contours are executed at least largely in accordance with the outer contours of the preformed components 12a to 12e.
  • the components 12a to 12e which have a U-shaped cross section or substantially in each case, form a component which has a substantially rectangular frame and a connecting part which consists of the component 12e which comprises the two
  • Components 12a and 12c connects.
  • the components 12a and 12c are with
  • All components 12a to 12e and the depressions in the joining mold 10 are adapted to one another such that the components 12a to 12e positioned in the joining form 10 can be joined together overlapping one another at their edge sections or join one another and jointly form the component.
  • the components are produced in such a way that in the joining form 10 they are the mutual ones
  • Overlap areas can form. If the tackiness of the prepreg material is insufficient to give the component the necessary stability for the subsequent transfer of the joining form 10 into the molding tool, adhesive materials in paste or film form can additionally be used. According to an alternative embodiment of the invention, in which no preforming (step 2 in FIG. 1) takes place, corresponding blanks made of prepreg are draped in one or more layers in the joining form 10 and therefore joined together when being inserted into the component.
  • the joining mold 10 is made of a material that allows easy removal of the
  • Components 12a to 12e allows, for example, plastic or aluminum.
  • the insides of the wells may be appropriately coated or treated.
  • an embodiment of the insides with ribs is also possible.
  • a flexible sealing membrane 15 is inserted into the positioned (or alternatively draped) component components 12a to 12e.
  • the sealing membrane 15 is an elongated, hose-like executed bellows made of elastic plastic or elastomer with a closed end 15 a.
  • any embodiment of the sealing membrane 15 is conceivable, which results in one or more closed chambers and which allows the formabgewandten surface of the component with a hydrostatic pressure, the sealing membrane 15 is dimensioned and designed such that they
  • the sealing membrane 15 is led out of the joining mold 10 at a cut-out 10b at the edge of the joining mold 10.
  • Sealing membrane 15 are continuously inserted into all components 12a to 12e. 4 shows, in section, the component 12b positioned in the joining mold 10 with the sealing membrane 15 inserted.
  • FIG. 5 15 additional preformed components can be positioned on the inserted components after inserting the sealing membrane.
  • a component 16a which preformed in cross-section U-shaped component 12b covers, so that a component with a closed, in FIG. 5 by way of example approximately rectangular cross section is produced.
  • FIG. 6 shows a further embodiment variant of a component component 17a in cross-section of the joining form 10 with a component component 17 already preformed in closed form.
  • the component 17 is, for example, a hollow part which is approximately rectangular in cross-section and which consists of one or more prepreg layers (n) with overlapping ones Edge sections 17a preformed by winding over a mandrel or the like and then inserted into the joining mold 10. Inside the component 17 is the introduced
  • sealing diaphragm 15 shown in section.
  • the sealing diaphragm 15 is preferably already positioned in step 2, during the formation of the component 17, or subsequently introduced into the component 17 as an elongated "bag” closed at its one end.
  • Fig. 7 shows in cross section a component component 18 as a combination of in
  • the actual design of the component to be produced determines the design and number of its individual components, taking care that the joining mold 10 can be carried out accordingly.
  • the component components are transferred as a whole or in parts from the joining mold 10 into the mold which is designed in a conventional manner. in the
  • Forming tool is the consolidation of the component by inserting a
  • Fig. 8 shows schematically a section through a closed mold with upper mold part 19 and lower mold part 20 with a trained in this Mold cavity for receiving the joined in the mold 10 component. Shown is a component 18 according to FIG. 7.
  • FIG. 9 further shows the component 21 joined in the joining form 11, which is a hollow body with several sections, analogous to the embodiment shown in FIGS. 2 and 3. Also visible is the pressure port 15b of the introduced, not visible here sealing membrane 15.
  • Fig. 9 is also a
  • the molding tool which may also have more than two parts, at least substantially coincide with the joining mold 11.
  • the two arrows in Fig. 9 illustrate the transfer of the joined component 21 of the joining mold 11 in the
  • the inventive method makes it possible to keep the time in which the mold is used for the production or curing of the component very short.
  • the mold does not need to be cooled or only slightly cooled after the end of the curing process to remove the finished component.
  • the component components or blanks already assembled in the joining form can be transferred together with the sealing membrane (s) into the molding tool without this being cooled down.
  • the invention therefore allows the mold after the end of a
  • Forming tool can be omitted.
  • the joining forms can already have a
  • Forming tool for the curing process is in use. It is therefore also the required Energy use compared to the known methods much lower, since an intermediate temperature of the mold requires a much lower energy consumption than cooling with subsequent heating.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a structural element from components (12a through 12e, 16, 17, 18) made of pre-impregnated composite fibrous material (prepreg) having a hollow, semi-hollow, shallow or U-shaped or similar cross section, which are shaped and hardened under pressure and heat by means of at least one inserted flexible sealing membrane (15) in a molding tool. Either the already pre-formed components (12a through 12e, 16, 17, 18) of the structural element are deposited on a joining mold (10, 11) or blanks made of prepreg are formed into components therein, the components (12a through 12e, 16, 17, 18) being removed from the joining mold (10, 11) with the inserted sealing membrane(s) (15) and transferred into the molding tool.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem vorimprägnierten Faserverbundmaterial, derart hergestelltes Bauteil und Fügeform  Method for producing a component from a preimpregnated fiber composite material, component and joining form produced in this way
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U-förmigen und dergleichen Komponenten aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial (Prepreg), welche in Form gebracht und mittels zumindest einer eingelegten Dichtmembrane in einem Formwerkzeug unter Druck und Wärme ausgehärtet werden. The invention relates to a method for producing a component from hollow, semi-hollow, shell-shaped or U-shaped and similar components made of preimpregnated fiber composite material (prepreg), which is shaped and cured by means of at least one inserted sealing membrane in a mold under pressure and heat become.
Für hochbelastete Bauteile von Fahrzeugen und Maschinen ist es üblich, For heavily loaded components of vehicles and machines, it is common
endlosfaserverstärkte flächige Halbzeuge aus Karbonfasern oder anderen hochfesten Fasern mit Kunststoffen als Matrixmaterial zu geschichteten Verbundwerkstoffen zu verarbeiten. Dabei soll ein möglichst großer Anteil des Bauteils aus Fasern gebildet sein, da diesen die lasttragende Funktion zukommt, wobei die Fasern in Richtung der Belastung der Bauteile ausgerichtet sein sollen. Nach dem Stand der Technik kommen diesen Anforderungen am Besten Verfahren nach, bei denen die flächigen Faserhalbzeuge durch schichtweises Auflegen (Laminieren) geformt werden. Bei einem der üblichen Verfahren werden trockene Faserhalbzeuge auf eine Vorform abgelegt, wobei die einzelnen Schichten durch textile Verarbeitung, wie Nähen, Flechten oder Weben, oder durch einen oberflächlichen Auftrag eines Bindemittels zu einer sogenannten Preform fixiert werden, sodass eine Übertragung des geformten Continuous fiber-reinforced flat semi-finished products made from carbon fibers or other high-strength fibers with plastics as matrix material to form layered composite materials. In this case, the largest possible proportion of the component should be formed from fibers, as these have the load-bearing function, wherein the fibers should be aligned in the direction of the load on the components. According to the state of the art, these requirements are met by the best method in which the flat semi-finished fiber products are formed by layering (lamination). In one of the conventional methods, dry semifinished fiber products are deposited on a preform, wherein the individual layers are fixed by textile processing, such as sewing, braiding or weaving, or by a superficial application of a binder to a so-called preform, so that a transfer of the molded
Schichtaufbaus von der Vorform in das Formwerkzeug möglich ist. Bei diesem als RTM- Verfahren bekannten Verfahren werden im Formwerkzeug die Hohlräume zwischen den Verstärkungsfasern mit einem geeigneten flüssigen Kunststoff ausgefüllt, der nachfolgend durch Vernetzung oder Abkühlung verfestigt, wobei aus Fasern und Kunststoff ein fester Verbundwerkstoff gebildet wird. Layer structure of the preform in the mold is possible. In this known as RTM process method, the cavities between the reinforcing fibers are filled in the mold with a suitable liquid plastic, hereinafter solidified by crosslinking or cooling, wherein a solid composite material is formed from fibers and plastic.
Bei einem weiteren üblichen Verfahren erfolgt ein Ablegen von vorimprägnierten In another conventional method, a deposit of pre-impregnated takes place
Faserhalbzeugen (sogenannten Prepregs) in geeignete Formwerkzeuge. Dabei werden meist Prepregs mit klebriger Oberfläche eingesetzt, um ein Haften der einzelnen Schichten aneinander zu gewährleisten. Gesonderte Verfahrensschritte zur Fixierung des Semi-finished fiber products (so-called prepregs) in suitable molds. In most cases, prepregs with a sticky surface are used to ensure adhesion of the individual layers to one another. Separate process steps for fixing the
Schichtaufbaus sind daher nicht erforderlich. Da durch die Imprägnierung mit zähflüssigen Kunstharzen die Beweglichkeit der Fasern im Halbzeug eingeschränkt ist, wurde eine Vielzahl von Verfahren entwickelt, die eine Umformung des Prepregs, einzeln oder in mehreren Schichten, zu Komponenten der Bauteile vorschlagen. In vielen Fällen wird zur Konsolidierung und Stabilisierung der Bauteile eine teilweise Vernetzung der Kunstharze im Prepreg empfohlen. Auch diesen bekannten Verfahren ist gemein, dass eine Ablage bzw. Drapierung der imprägnierten Komponenten direkt in das bzw. im Formwerkzeug erfolgt. Layer structure are therefore not required. Since the impregnation with viscous synthetic resins limits the mobility of the fibers in the semifinished product, a large number of methods has been developed which propose a transformation of the prepreg, individually or in several layers, into components of the components. In many cases, partial consolidation of the synthetic resins in the prepreg is recommended for consolidation and stabilization of the components. It is also common to these known methods that a deposit or draping of the impregnated components takes place directly in or in the mold.
Aus der DE 198 13 104 AI ist ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen aus in einer evakuierbaren Vakuumfolie befindenden, Fasern umfassenden Preform und einem Matrixmaterial bekannt, wobei zwischen der Vakuumfolie und dem herzustellenden Faserverbundbauteil eine poröse Membrane eingebracht wird, deren Poren derart dimensioniert sind, dass Luft ungehindert entweichen kann und das flüssige Matrixmaterial zurückgehalten wird. Die Preform wird entweder als Faserhalbzeug und das From DE 198 13 104 AI discloses a process for the production of fiber composite components located in an evacuable vacuum film, fibers comprising preform and a matrix material, wherein between the vacuum film and the fiber composite component to be produced, a porous membrane is introduced, whose pores are dimensioned such that Air can escape unhindered and the liquid matrix material is retained. The preform is either as semi-finished fiber and the
Matrixmaterial in flüssiger Form oder als Faserhalbzeug und das Matrixmaterial als Film oder als mit Matrixmaterial vorimprägnierte Faserhalbzeuge eingesetzt. Matrix material in liquid form or as semi-finished fiber and the matrix material used as a film or as preimpregnated with matrix material semifinished fiber products.
Aus der DE 601 02 741 T2 ist ein Verfahren zum Formen eines Gegenstands aus Schichten eines Verbundmaterials aus mit nicht gehärtetem Harz imprägnierten Fasern bekannt, bei dem eine Formungsvorrichtung verwendet wird, die ein Formungswerkzeug und einen Rahmen aufweist, welcher eine Öffnung bietet, in welcher eine Membran eingebracht ist. Die Schicht bzw. Schichten des Verbundmaterials werden über dem Formungswerkzeug drapiert, die Membran wird über den Verbundmaterialschichten aufgebracht und es wird ein Vakuum zwischen der Membran und dem Formungswerkzeug angelegt. Es handelt sich daher hier um ein Verfahren zum Membran- Vakuumformen eines schichtweisen Faserverbundteils, bei dem die Verbundmaterialschichten direkt auf der Form drapiert werden. Die DE 10 2009 044 834 AI befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines Vorformlings für einen Faserverbundbauteil. Der Vorformling wird derart hergestellt, dass vorerst eine Faserverstärkungsschicht gebildet wird, ein Bindemittel durch Aufsprühen aufgebracht wird, die mit dem Bindemittel versehene From DE 601 02 741 T2 there is known a method of forming an article from layers of uncured resin impregnated fiber composite using a forming apparatus having a forming tool and a frame providing an opening in which a Membrane is introduced. The layer or layers of the composite material are draped over the forming tool, the membrane is applied over the composite material layers and it becomes a vacuum is applied between the membrane and the forming tool. Thus, this is a method of membrane vacuum forming a layered fiber composite part in which the composite material layers are draped directly on the mold. DE 10 2009 044 834 AI deals with a method for producing a preform for a fiber composite component. The preform is made by first forming a fiber reinforcement layer, applying a binder by spraying it with the binder
Faserverstärkungsschicht kalt umgeformt wird und die umgeformte mit Bindemittel versehene Faserverstärkungsschicht erwärmt und anschließend abgekühlt wird. Cold-formed fiber reinforcement layer is heated and the reshaped binder-provided fiber reinforcement layer is heated and then cooled.
Wie bereits oben erwähnt ist es bei der Verwendung von vorimprägnierten As already mentioned above, it is the use of prepreg
Faserhalbzeugen, sogenannten Prepregs, üblich, entweder vorgeformte Komponenten direkt im Formwerkzeug abzulegen, oder Zuschnitte aus Prepreg direkt in bzw. auf der Form zu drapieren. Die Ablage von vorgeformten Komponenten bzw. das Drapieren von Zuschnitten aus Prepreg ist nur in abgekühlten Formwerkzeugen möglich, sodass es erforderlich ist, das Formwerkzeug jeweils nach Ende eines vorherigen Semi-finished fiber products, so-called prepregs, customary either to deposit preformed components directly in the mold, or to drape prepreg blanks directly into or onto the mold. The storage of preformed components or the draping of blanks from prepreg is possible only in cooled molds, so it is necessary to the mold after each of a previous
Aushärtungsprozesses abzukühlen, um das nächste Bauteil fertigstellen zu können. Es ist daher auch erforderlich, das Formwerkzeug anschließend wieder aufzuheizen. Der Konsolidierungs- und Aushärtungsprozess erfordert eine Formtemperatur von bis zu 200°C bei vernetzenden Matrixharzen, bei thermoplastischen Kunstharzen von bis zu 400°C, sodass der Energieaufwand erheblich sein kann. Während des Aushärtungsprozesses ist das Bauteil einem hydrostatischen Druck auszusetzen und gegebenenfalls unter Vakuum zu halten. Das Formwerkzeug muss daher derart ausgeführt sein, dass es den Cure cooling process to complete the next component can. It is therefore also necessary to then reheat the mold. The consolidation and curing process requires a mold temperature of up to 200 ° C for crosslinking matrix resins, and for thermoplastic resins up to 400 ° C, so energy consumption can be significant. During the curing process, the component must be subjected to hydrostatic pressure and, if necessary, kept under vacuum. The mold must therefore be designed so that it
Prozessbedingungen während der Aushärtung des Bauteils standhält. Es sind daher temperaturbeständige Materialien in dickwandiger Konstruktion notwendig, die hohe Herstellkosten für das Formwerkzeug verursachen. Aus wirtschaftlichen Überlegungen sollte daher die Zeit, in der das Formwerkzeug für die Herstellung eines Bauteils gebunden ist, möglichst kurz gehalten werden. Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Zeit, in der das Formwerkzeug für die Herstellung eines Bauteils quasi gebunden ist, möglichst kurz gehalten wird. Process conditions during curing of the component withstands. There are therefore temperature-resistant materials in thick-walled construction necessary, which cause high production costs for the mold. For economic reasons, therefore, the time in which the mold is bound for the manufacture of a component should be kept as short as possible. Here is where the invention, whose task is to improve a method of the type mentioned in such a way that the time in which the mold is quasi bound for the production of a component is kept as short as possible.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass auf einer Fügeform entweder die bereits vorgeformten Komponenten des Bauteils abgelegt oder Zuschnitte aus Prepreg zu Komponenten geformt werden, wobei die Komponenten mit der /den eingelegten Dichtmembrane(n) der Fügeform entnommen und in das Formwerkzeug übertragen werden. This object is achieved according to the invention in that either the already preformed components of the component are deposited or blanks are formed from prepreg to components on a joining form, wherein the components are removed with the / the inserted sealing membrane (s) of the joining mold and transferred into the mold ,
Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet daher im Formwerkzeug lediglich die In the method according to the invention therefore finds in the mold only the
Konsolidierung und Vernetzung des Matrixharzes statt. Dabei wird die Dichtmembrane, welche an der formabgewandeten Oberfläche des Bauteils liegt, durch Luft, Dampf, Heißwasser, Öl oder dergleichen mit hydrostatischem Druck beaufschlagt und gleichzeitig wird das Formwerkzeug beheizt, um die Konsolidierung und Vernetzung zu beschleunigen bzw. durchzuführen. Das Formwerkzeug braucht daher nach dem Ende eines Consolidation and networking of the matrix resin instead. In this case, the sealing membrane, which is located on the formabgewandeten surface of the component, by air, steam, hot water, oil or the like subjected to hydrostatic pressure and at the same time the mold is heated to accelerate the consolidation and networking or perform. The mold therefore needs after the end of a
Aushärtungsprozesses nicht oder nur geringfügig abgekühlt zu werden, um das fertige Bauteil zu entnehmen. Nach der Entnahme können die in der Fügeform zusammengefügten Komponenten des nächsten Bauteils mitsamt der Dichtmembrane bzw. den Curing process not or only slightly to be cooled to remove the finished component. After removal, the assembled in the joining form components of the next component together with the sealing membrane or the
Dichtmembranen in das Formwerkzeug übertragen werden, ohne dieses vorher Sealing membranes are transferred to the mold, without this before
abzukühlen. Gemäß der Erfindung steht daher das Formwerkzeug nach dem Ende eines Aushärtungsprozesses sofort wieder für die Herstellung des nächsten Bauteils zur cool. According to the invention, therefore, the mold is immediately after the end of a curing process again for the production of the next component to
Verfügung, ein zeitaufwändiges und energietechnisch ungünstiges Abkühlen und Available, a time-consuming and energy technically unfavorable cooling and
Aufheizen des Formwerkzeuges entfallen. Heating the mold omitted.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird eine Fügeform verwendet, welche The method according to the invention uses a joining mold which
Vertiefungen aufweist, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der Außenkonturen der vorgeformten Komponenten bzw. der durch Drapieren gebildeten Komponenten entsprechen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Fügeform zweiteilig mit einem Recesses whose inner contours correspond to at least portions of the outer contours of the preformed components or the components formed by draping. In one embodiment of the invention, the joining mold is in two parts with a
Formoberteil und einem Formunterteil ausgeführt. Eine zweiteilige Fügeform st vor allem für das Erstellen bzw. Fügen von hohlen Bauteilen bzw. Formteilen von Vorteil. Je nach der Ausgestaltung des Bauteils bzw. der Komponenten des Bauteils wird bzw. werden die Dichtmembrane(n) bereits beim Vorformen der Komponenten in diese eingelegt, insbesondere bei hohlkörperförmig ausgeführten Bauteilen. Alternativ ist es möglich, die Dichtmembrane(n) in die in der Fügeform befindlichen Komponenten einzulegen. Molded upper part and a lower mold part executed. A two-part joining form is especially advantageous for creating or joining hollow components or molded parts. Depending on the configuration of the component or the components of the component, the sealing membrane (s) is / are already inserted into the components during preforming of the components, in particular in the case of hollow body-shaped components. Alternatively, it is possible to insert the sealing membrane (s) in the components in the joining form.
Die Komponenten können aus Zuschnitten aus gelartig klebrigem Prepreg vorgeformt werden. Dabei werden die Zuschnitte des Prepreg nach dem Entfernen der Trennfolien, die ein Verkleben des Prepreg während der Lagerung auf Rollen verhindern, in bekannter Weise, beispielsweise durch Drapieren, Wickeln um einen Dorn, Stapeln und dergleichen zu Bauteil- Komponenten geformt. Die Komponenten können auch aus Zuschnitten aus trockenem Prepreg und unter Einwirkung von Wärme vorgeformt werden. Sowohl bei einem Herstellen vorgeformter Komponenten als auch beim Drapieren von Zuschnitten in der Fügeform können die Komponenten aus einer Lage oder aus mehreren Lagen Prepreg hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet daher die Herstellung von auf vielfältige Weise ausgestalteten Komponenten und Bauteilen. The components can be preformed from blanks of gelatinous prepreg. In this case, the blanks of the prepreg after removal of the release films, which prevent sticking of the prepreg during storage on rollers, formed in a known manner, for example by draping, winding around a mandrel, stacking and the like to component components. The components can also be preformed from blanks of dry prepreg and under the action of heat. Both when producing preformed components and when draping blanks in the mold, the components can be made from one or more layers of prepreg. The method according to the invention therefore permits the production of components and components designed in many different ways.
Es ist von Vorteil, wenn die Komponenten in der Fügeform einander an ihren It is advantageous if the components in the joining form are in contact with each other
Stoßbereichen überlappen. Dadurch werden die Komponenten zum Bauteil zusammen gefügt. Bei klebrigen Prepregs reicht die Überlappung aus, das Bauteil problemlos von der Fügeform in das Formwerkzeug zu transferieren. Komponenten aus trockenem Prepreg können zusätzlich an den überlappenden Bereichen miteinander verklebt werden. Overlap shock areas. As a result, the components are joined together to form the component. In the case of sticky prepregs, the overlap is sufficient to easily transfer the component from the joining form into the molding tool. Components made of dry prepreg can additionally be glued together at the overlapping areas.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lassen sich außen geschlossene Komponenten derart herstellen, dass nach dem Positionieren der Dichtmembrane auf in der Fügeform abgelegten, oben offenen, im Querschnitt beispielsweise U- förmigen In a preferred embodiment of the invention, components which are closed on the outside can be produced in such a way that, after the positioning of the sealing membrane, they are deposited on the joining form, open at the top and, for example, U-shaped in cross section
Komponenten jeweils eine weitere Komponente mit beispielsweise ebenfalls U-förmigen, halbhohlen oder dergleichen Querschnitt positioniert wird, sodass geschlossene hohle Komponenten gebildet werden. Components each have a further component with, for example, also U-shaped, semi-hollow or similar cross-section is positioned so that closed hollow components are formed.
Alternativ können Komponenten aus überlappend gewickeltem Prepreg zu Hohlkörpern vorgeformt werden. Alternatively, components of overlapped wound prepreg can be preformed into hollow bodies.
Die Dichtmembrane wird erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass sie die The sealing membrane is inventively designed so that they
formabgewandten Innenseiten der Komponenten des Bauteils bedecken kann. Sie kann ein beliebig geformter Hohlkörper sein. can cover the inner side of the components of the component which faces away from the form. It can be an arbitrarily shaped hollow body.
In der Fügeform kann vorteilhafterweise durch Druckbeaufschlagung der Dichtmembrane diese auf Dichtheit geprüft werden. In the form of joining, it can be advantageously tested by pressurizing the sealing membrane for tightness.
Die Erfindung betrifft ferner ein Bauteil, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist und des Weiteren eine Fügeform zum Zusammenfügen oder Drapieren von vorgeformten im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U- förmigen und dergleichen Komponenten eines Bauteils aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial, mit Vertiefungen, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der Außenkonturen der Komponenten entsprechen. The invention further relates to a component which is produced by the method according to the invention and further a joining mold for assembling or draping preformed in cross-section hollow, semi-hollow, shell or U-shaped and the like components of a component of pre-impregnated fiber composite material, with recesses whose Inner contours correspond to at least portions of the outer contours of the components.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Other features, advantages and details of the invention will be apparent from the
Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen Fig. 1 ein Flussdiagramm zum Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Drawing which schematically illustrates embodiments of the invention, described in more detail. 1 shows a flow chart for the sequence of the method according to the invention.
Fig. 2 eine Fügeform gemäß der Erfindung und vorgeformte Bauteilkomponenten, 2 shows a joining mold according to the invention and preformed component components,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Fügeform mit positionierten Bauteilkomponenten, 3 is a plan view of the joining mold with positioned component components,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 3, Fig. 5 bis Fig. 7 zu Fig. 4 analoge Schnittdarstellungen mit weiteren Ausführungsformen der Erfindung, Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines Formwerkzeuges mit einem eingelegten Bauteil gemäß Fig. 7 und 4 is a section along the line AA of Fig. 3, FIGS. 5 to 7 are sectional views similar to FIG. 4 with further embodiments of the invention, FIG. 8 is a sectional view of a molding tool with an inserted component according to FIGS. 7 and
Fig. 9 eine Ansicht einer zweiteiligen Fügeform mit Bauteiltransfer in ein Formwerkzeug. Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich zum Herstellen von Bauteilen, die aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, U-förmigen, schalenförmigen und dergleichen 9 shows a view of a two-part joining mold with component transfer into a molding tool. The method according to the invention is suitable for producing components which are hollow, semi-hollow, U-shaped, cup-shaped and the like in cross-section
Komponenten zusammengefügt werden können. Components can be joined together.
Fig. 1 illustriert den Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Bauteilen aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial. Im ersten Verfahrensschritt (Schritt 1 in Fig. 1) wird zunächst das vorimprägnierte 1 illustrates the sequence of a preferred embodiment of the method according to the invention for the production of components from preimpregnated fiber composite material. In the first process step (step 1 in FIG. 1), the prepreg is first of all
Faserverbundmaterial, üblicherweise Prepreg genannt, gebildet. Das Faserverbundmaterial besteht aus einer Lage oder mehreren Lagen von Fasergewebe oder Fasergelege und ist mit einem Matrixharz vorimprägniert. Das Fasergewebe bzw. Fasergelege kann aus Fiber composite material, usually called prepreg formed. The fiber composite material consists of one layer or several layers of fiber fabric or fiber fabric and is preimpregnated with a matrix resin. The fiber fabric or fiber fabric may be made
Glasfasern, Kohlenstofffasern, Synthesefasern, Naturfasern, Hybridfasern oder Glass fibers, carbon fibers, synthetic fibers, natural fibers, hybrid fibers or
Kombinationen der erwähnten Fasern bestehen. Das zur Imprägnierung verwendete Matrixharz kann fest, flüssig oder gelartig klebrig sein und ist ein unvollständig vernetzter Duroplast oder ein Thermoplast. Es werden überwiegend Harze auf Basis von Epoxiden, Vinylestern, ungesättigten Polyestern, Phenolen, Polyurethanen oder Cyanatestern verwendet. Der Prepreg ist somit ein flächiges Halbzeug aus Verstärkungsfasern und einem für die Konsolidierung und Aushärtung ausreichenden Anteil an Matrixharz und wird bahnenförmig, auf Rollen gewickelt, zur Verfügung gestellt. Liegt das Matrixharz im Prepreg in flüssiger oder gelartig klebriger Form vor, können aus Zuschnitten des Prepreg, nach dem Entfernen der Trennfolien, die ein Verkleben des Prepreg während der Lagerung auf Rollen verhindern, nun in bekannter Weise, beispielsweise durch Drapieren, Wickeln um einen Dorn, Stapeln und dergleichen Bauteil-Komponenten hergestellt werden. Liegt das Matrixharz bei einer alternativen Ausführungsform von Prepregs in fester Form vor, werden Zuschnitte aus dem Prepreg durch Einwirkung von Wärme derart erweicht, dass ein Umformen des flächigen Halbzeuges durch Biegen, Kanten oder Tiefziehen zu vorgeformten Komponenten des herzustellenden Bauteils stattfinden kann. In jedem Fall werden die Zuschnitte aus den Prepregs derart erstellt, dass sie entsprechende Umrisse und die erwünschte Faserausreichtung aufweisen. Diese Herstellungsmöglichkeiten von Bauteil- Komponenten (Schritt 2 in Fig. 1) sind optional. Combinations of the mentioned fibers are made. The matrix resin used for the impregnation may be solid, liquid or gel-like tacky and is an incompletely crosslinked duroplastic or a thermoplastic. Resins based on epoxides, vinyl esters, unsaturated polyesters, phenols, polyurethanes or cyanate esters are predominantly used. The prepreg is thus a flat semifinished product made of reinforcing fibers and a sufficient amount of matrix resin for consolidation and curing and is provided in the form of webs, wound on rolls. If the matrix resin in the prepreg in liquid or gel-like sticky form before, from blanks of the prepreg, after removing the release films, which prevent sticking of the prepreg during storage on rollers, now in a known manner, for example by draping, winding around a mandrel , Stacking and the like component components are manufactured. Lies the matrix resin in an alternative embodiment of prepregs in solid form, blanks are softened from the prepreg by the action of heat such that a deformation of the sheet semifinished by bending, edge or deep drawing can take place to preformed components of the component to be produced. In either case, the blanks of the prepregs are made to have corresponding contours and the desired fiber orientation. These manufacturing capabilities of component components (step 2 in FIG. 1) are optional.
Fig. 2 zeigt beispielhaft mehrere, unterschiedlich vorgeformte Komponenten 12a bis 12e, welche zusammengefügt das herzustellende Bauteil ergeben. Im nächsten FIG. 2 shows, by way of example, a plurality of differently preformed components 12a to 12e which, when joined together, produce the component to be produced. In the next
Verfahrensschritt (Schritt 3 in Fig. 1) werden die vorgeformten Komponenten 12a bis 12e, welche aus einer Lage oder aus mehreren Lagen Prepreg bestehen, in eine Fügeform 10 positioniert. Die Fügeform 10 weist Formvertiefungen auf, deren Innenkonturen zumindest großteils gemäß den Außenkonturen der vorgeformten Komponenten 12a bis 12e ausgeführt sind. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bilden die weitgehend bzw. im Wesentlichen jeweils einen U- förmigen Querschnitt aufweisenden Komponenten 12a bis 12e ein Bauteil, welches einen im Wesentlichen rechteckigen Rahmen und einen Verbindungsteil aufweist, der aus der Komponente 12e besteht, welche die beiden Process step (step 3 in FIG. 1), the preformed components 12a to 12e, which consist of one or more layers of prepreg, are positioned in a joining mold 10. The joining mold 10 has mold cavities whose inner contours are executed at least largely in accordance with the outer contours of the preformed components 12a to 12e. In the embodiment shown in FIG. 2, the components 12a to 12e, which have a U-shaped cross section or substantially in each case, form a component which has a substantially rectangular frame and a connecting part which consists of the component 12e which comprises the two
Komponenten 12a und 12c verbindet. Die Komponenten 12a und 12c sind mit Components 12a and 12c connects. The components 12a and 12c are with
Aus formungen 14a und 14c zur verbindenden Positionierung der Komponente 12d versehen. Sämtliche Komponenten 12a bis 12e und die Vertiefungen in der Fügeform 10 sind derart aneinander angepasst, dass die in der Fügeform 10 positionierten Komponenten 12a bis 12e an ihren Randabschnitten einander überlappend zusammengefügt werden können bzw. aneinander anschließen und gemeinsam das Bauteil bilden. Dabei sind die Komponenten derart hergestellt, dass sie in der Fügeform 10 die gegenseitigen From formations 14a and 14c for connecting positioning of the component 12d provided. All components 12a to 12e and the depressions in the joining mold 10 are adapted to one another such that the components 12a to 12e positioned in the joining form 10 can be joined together overlapping one another at their edge sections or join one another and jointly form the component. In this case, the components are produced in such a way that in the joining form 10 they are the mutual ones
Überlappungsbereiche bilden können. Reicht die Klebrigkeit des Prepreg-Materials nicht aus, dem Bauteil die notwendige Stabilität für die nachfolgende Übertragung von der Fügeform 10 in das Formwerkzeug zu verleihen, können zusätzlich Klebematerialien in Pasten- oder Folienform eingesetzt werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, bei der kein Vorformen (Schritt 2 in Fig. 1) erfolgt, werden entsprechende Zuschnitte aus Prepreg ein- oder mehrlagig in der Fügeform 10 drapiert und daher beim Einlegen zum Bauteil zusammengefügt. Die Fügeform 10 besteht aus einem Material, das eine problemlose Entnahme der Overlap areas can form. If the tackiness of the prepreg material is insufficient to give the component the necessary stability for the subsequent transfer of the joining form 10 into the molding tool, adhesive materials in paste or film form can additionally be used. According to an alternative embodiment of the invention, in which no preforming (step 2 in FIG. 1) takes place, corresponding blanks made of prepreg are draped in one or more layers in the joining form 10 and therefore joined together when being inserted into the component. The joining mold 10 is made of a material that allows easy removal of the
Komponenten 12a bis 12e ermöglicht, beispielsweise aus Kunststoff oder Aluminium. Alternativ können die Innenseiten der Vertiefungen entsprechend beschichtet oder behandelt sein. Möglich ist auch eine Ausführung der Innenseiten mit Rippen,  Components 12a to 12e allows, for example, plastic or aluminum. Alternatively, the insides of the wells may be appropriately coated or treated. Also possible is an embodiment of the insides with ribs,
Perforationen und dergleichen. Perforations and the like.
Im anschließenden Verfahrensschritt (Schritt 4 in Fig. 1) wird in die positionierten (oder alternativ drapierten) Bauteilkomponenten 12a bis 12e eine flexible Dichtmembrane 15 eingelegt. Wie Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 4 zeigt, ist die Dichtmembrane 15 ein länglicher, schlauchartig ausgeführter Balg aus elastischem Kunststoff oder Elastomer mit einem geschlossenen Ende 15a. Es ist jedoch jede Ausführung der Dichtmembrane 15 denkbar, die eine oder mehrere geschlossene Kammern ergibt und die eine Beaufschlagung der formabgewandten Oberfläche des Bauteils mit einem hydrostatischen Druck erlaubt Die Dichtmembrane 15 wird derart dimensioniert und ausgeführt, dass sie die In the subsequent method step (step 4 in FIG. 1), a flexible sealing membrane 15 is inserted into the positioned (or alternatively draped) component components 12a to 12e. As shown in Fig. 3 in conjunction with Fig. 4, the sealing membrane 15 is an elongated, hose-like executed bellows made of elastic plastic or elastomer with a closed end 15 a. However, any embodiment of the sealing membrane 15 is conceivable, which results in one or more closed chambers and which allows the formabgewandten surface of the component with a hydrostatic pressure, the sealing membrane 15 is dimensioned and designed such that they
formabgewandte Oberfläche (Innenseite) des Bauteils vollständig bedecken kann. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Dichtmembrane 15 bei einem Ausschnitt 10b am Rand der Fügeform 10 aus dieser herausgeführt. Bei der gezeigten Ausführungsform kann die flexible Completely cover surface facing away from the form (inside) of the component. As shown in FIG. 3, the sealing membrane 15 is led out of the joining mold 10 at a cut-out 10b at the edge of the joining mold 10. In the embodiment shown, the flexible
Dichtmembrane 15 durchgehend in sämtliche Komponenten 12a bis 12e eingelegt werden. Fig. 4 zeigt im Schnitt die in der Fügeform 10 positionierte Komponente 12b mit eingelegter Dichtmembrane 15. Sealing membrane 15 are continuously inserted into all components 12a to 12e. 4 shows, in section, the component 12b positioned in the joining mold 10 with the sealing membrane 15 inserted.
Wie Fig. 5 zeigt, können nach dem Einlegen der Dichtmembrane 15 weitere vorgeformte Komponenten auf den eingelegten Komponenten positioniert werden. Dargestellt ist eine Komponente 16a, welche im Querschnitt U- förmig vorgeformt die Komponente 12b abdeckt, so dass ein Bauteil mit geschlossenem, in Fig. 5 beispielhaft etwa rechteckigem Querschnitt hergestellt wird. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Bauteilkomponente 17a im Querschnitt der Fügeform 10 mit einer bereits in geschlossener Form vorgeformten Bauteilkomponente 17. Die Komponente 17 ist beispielhaft ein im Querschnitt etwa rechteckiger hohler Teil, welcher aus einer oder aus mehreren Prepreglage(n) mit überlappenden Randabschnitten 17a durch Wickeln über einen Dorn oder dergleichen vorgeformt und anschließend in die Fügeform 10 eingelegt wird. Im Inneren der Komponente 17 ist die eingebrachte As shown in FIG. 5, 15 additional preformed components can be positioned on the inserted components after inserting the sealing membrane. Shown is a component 16a, which preformed in cross-section U-shaped component 12b covers, so that a component with a closed, in FIG. 5 by way of example approximately rectangular cross section is produced. FIG. 6 shows a further embodiment variant of a component component 17a in cross-section of the joining form 10 with a component component 17 already preformed in closed form. The component 17 is, for example, a hollow part which is approximately rectangular in cross-section and which consists of one or more prepreg layers (n) with overlapping ones Edge sections 17a preformed by winding over a mandrel or the like and then inserted into the joining mold 10. Inside the component 17 is the introduced
Dichtmembrane 15 im Schnitt dargestellt. Die Dichtmembrane 15 wird in diesem Fall vorzugsweise bereits in Schritt 2, beim Bilden der Komponente 17, positioniert oder nachträglich in die Komponente 17 als an ihrem einen Ende geschlossener länglicher „Sack" eingebracht. Sealing membrane 15 shown in section. In this case, the sealing diaphragm 15 is preferably already positioned in step 2, during the formation of the component 17, or subsequently introduced into the component 17 as an elongated "bag" closed at its one end.
Fig. 7 zeigt im Querschnitt eine Bauteilkomponente 18 als Kombination einer im Fig. 7 shows in cross section a component component 18 as a combination of in
Querschnitt U-förmigen, vorgeformten oder drapierten Komponente 12b und einer in dieser eingelegten„gewickelten" Komponente 17, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Cross-section U-shaped, preformed or draped component 12b and a "wound" in this inserted component 17, as shown in Fig. 6.
Die tatsächliche Ausgestaltung des herzustellenden Bauteils bestimmt die Ausführung und Anzahl seiner einzelnen Komponenten, wobei darauf geachtet wird, dass die Fügeform 10 entsprechend ausgeführt werden kann. Je nach Komplexität des Bauteils kann es erforderlich sein, mehrere Dichtmembranen und mehrere Fügeformen 10 zu verwenden. Je nachdem, wie die einzelnen Bauteilkomponenten in der Fügeform 10 positioniert sind, erfolgt die Übertragung der Bauteilkomponenten als Ganzes oder in Teilen von der Fügeform 10 in das in herkömmlicher Weise ausgeführte Formwerkzeug. Im The actual design of the component to be produced determines the design and number of its individual components, taking care that the joining mold 10 can be carried out accordingly. Depending on the complexity of the component, it may be necessary to use a plurality of sealing membranes and a plurality of joining molds 10. Depending on how the individual component components are positioned in the joining mold 10, the component components are transferred as a whole or in parts from the joining mold 10 into the mold which is designed in a conventional manner. in the
Formwerkzeug wird die Konsolidierung des Bauteils durch Einbringen eines Forming tool is the consolidation of the component by inserting a
hydrostatischen Innendruckes in die Dichtmembrane bzw. die Dichtmembranen 15 und unter Erhitzen der Formkomponenten durchgeführt, sodass das Matrixharz vernetzt wird bzw. aushärtet (Schritt 6 in Fig. 1). Dabei wird das Bauteil aus seinen Bauteilkomponenten fest zusammengefügt und nach der Vernetzung als Ganzes der Form entnommen. Die Druckmembran 15 bzw. die Druckmembranen können bei Bedarf nach der Entnahme des Bauteils entfernt werden. Fig. 8 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein geschlossenes Formwerkzeug mit Formoberteil 19 und Formunterteil 20 mit einer in dieser ausgebildeten Formkavität zur Aufnahme des in der Fügeform 10 gefügten Bauteils. Dargestellt ist eine Komponente 18 gemäß Fig. 7. hydrostatic internal pressure in the sealing membrane or the sealing membranes 15 and carried out under heating of the mold components, so that the matrix resin is crosslinked or cured (step 6 in Fig. 1). The component is firmly assembled from its component components and removed after networking as a whole of the form. The pressure membrane 15 or the pressure membranes can be removed if necessary after removal of the component. Fig. 8 shows schematically a section through a closed mold with upper mold part 19 and lower mold part 20 with a trained in this Mold cavity for receiving the joined in the mold 10 component. Shown is a component 18 according to FIG. 7.
Insbesondere bei der Herstellung von Hohlkörpern oder von Bauteilen mit In particular, in the production of hollow bodies or components with
Hohlkörperabschnitten ist es vorteilhaft, eine zumindest zweiteilige Fügeform 11 , insbesondere mit einem Fügeformunterteil I Ia und einem Fügeformoberteil 1 lb, wie sie beispielhaft in Fig. 9 gezeigt sind, zu verwenden. Der Fügeformunterteil I Ia, welcher im Bespiel der in Fig. 2 gezeigten Fügeform 10 entspricht, und der Fügeformoberteil 1 lb sind mit Formvertiefungen versehen, deren Innenkonturen gemäß den Außenkonturen des zu bildenden Formteils bzw. Bauteils 21 entsprechen. Fig. 9 zeigt ferner den in der Fügeform 11 gefügten Bauteil 21, welcher ein Hohlkörper mit mehreren Abschnitten ist, analog zu der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführung. Zu sehen ist auch der Druckanschluss 15b der eingebrachten, hier nicht sichtbaren Dichtmembrane 15. In Fig. 9 ist ferner ein Hollow body sections, it is advantageous to use an at least two-part joining mold 11, in particular with a Fügeformunterteil I Ia and a joining mold upper part 1 lb, as shown by way of example in Fig. 9. The joining mold bottom I 1 a, which in the example corresponds to the joining mold 10 shown in FIG. 2, and the joining mold top 1 lb are provided with mold cavities whose inner contours correspond to the outer contours of the molded part or component 21 to be formed. FIG. 9 further shows the component 21 joined in the joining form 11, which is a hollow body with several sections, analogous to the embodiment shown in FIGS. 2 and 3. Also visible is the pressure port 15b of the introduced, not visible here sealing membrane 15. In Fig. 9 is also a
Formwerkzeug mit einem Oberteil 22 und einem Unterteil 23 dargestellt. Wie gezeigt kann das Formwerkzeug, welches auch mehr als zwei Teile aufweisen kann, zumindest im Wesentlichen mit der Fügeform 11 übereinstimmen. Die beiden Pfeile in Fig. 9 verdeutlichen den Transfer des gefügten Bauteils 21 von der Fügeform 11 in das Mold with an upper part 22 and a lower part 23 shown. As shown, the molding tool, which may also have more than two parts, at least substantially coincide with the joining mold 11. The two arrows in Fig. 9 illustrate the transfer of the joined component 21 of the joining mold 11 in the
Formwerkzeug. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Zeit, in der das Formwerkzeug für die Herstellung bzw. Aushärtung des Bauteils verwendet wird, sehr kurz zu halten. Das Formwerkzeug braucht nach Ende des Aushärtungsprozesses nicht oder nur wenig abgekühlt zu werden, um das fertige Bauteil zu entnehmen. Die in der Fügeform bereits zusammengestellten Bauteilkomponenten bzw. Zuschnitte können mitsamt der bzw. den Dichtmembrane(n) in das Formwerkzeug übertragen werden, ohne dass dieses abgekühlt wird. Die Erfindung gestattet es daher, das Formwerkzeug nach dem Ende eines Mold. The inventive method makes it possible to keep the time in which the mold is used for the production or curing of the component very short. The mold does not need to be cooled or only slightly cooled after the end of the curing process to remove the finished component. The component components or blanks already assembled in the joining form can be transferred together with the sealing membrane (s) into the molding tool without this being cooled down. The invention therefore allows the mold after the end of a
Aushärtungsprozesses nach einer sehr kurzen Zeit für die Herstellung des nächsten Bauteils bereitzustellen, da ein zeitaufwändiges Abkühlen und Aufheizen des To provide curing process after a very short time for the production of the next component, as a time-consuming cooling and heating of the
Formwerkzeuges entfallen können. In der bzw. den Fügeformen kann bereits eine Forming tool can be omitted. In the or the joining forms can already have a
Zusammenstellung der Komponenten für das nächste Bauteil erfolgen, während dasAssembly of the components for the next component take place while the
Formwerkzeug für den Aushärtprozess im Einsatz ist. Es ist somit auch der erforderliche Energieeinsatz gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich geringer, da eine zwischenzeitliche Temperierung des Formwerkzeuges einen wesentlich geringeren Energieeinsatz erfordert als ein Abkühlen mit nachfolgendem Erwärmen. Forming tool for the curing process is in use. It is therefore also the required Energy use compared to the known methods much lower, since an intermediate temperature of the mold requires a much lower energy consumption than cooling with subsequent heating.
Bezugsziffernliste References list
1 bis 7 . Verfahrensschnitt1 to 7. process interface
12a bis 12e . Komponente12a to 12e. component
10 . Fügeform 10. Add shape
11 . Fügeform  11. Add shape
I Ia . Fügeformunterteil I, Ia. Add mold part
I Ib . FügeformoberteilI Ib. Add mold top
14a . Ausformung14a. formation
14c . Ausformung14c. formation
15 . Dichtmembrane15. sealing membrane
15a . geschlossenes Ende15a. closed end
15b Druckanschluss15b pressure connection
10b Ausschnitt10b section
16a Komponente16a component
17 Komponente17 component
17a Randabschnitt17a edge section
18 Komponente18 component
19 Oberteil19 top part
0 Unterteil 0 lower part
1 Bauteil 1 component
2 Oberteil 2 top part
3 Unterteil  3 lower part

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U-förmigen und dergleichen Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial (Prepreg), welche in Form gebracht und mittels zumindest einer eingelegten flexiblen Dichtmembrane (15) in einem Formwerkzeug unter Druck und Wärme ausgehärtet werden, 1. A method for producing a component from in cross-section hollow, semi-hollow, shell or U-shaped and the like components (12a to 12e, 16, 17, 18) of pre-impregnated fiber composite material (prepreg), which is brought into shape and by means of at least one inserted flexible sealing membrane (15) are cured in a mold under pressure and heat,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,  characterized,
dass auf einer Fügeform (10, 11) entweder die bereits vorgeformten Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) des Bauteils abgelegt oder Zuschnitte aus Prepreg zu Komponenten geformt werden, wobei die Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) mit der /den eingelegten Dichtmembrane(n) (15) der Fügeform (10, 11) entnommen und in das Formwerkzeug übertragen werden.  that on a joining form (10, 11) either the already preformed components (12a to 12e, 16, 17, 18) of the component are deposited or blanks are formed from prepreg to components, the components (12a to 12e, 16, 17, 18 ) with the inserted sealing membrane (s) (15) of the joining form (10, 11) and transferred into the mold.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeform (10, 11) Vertiefungen aufweist, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der 2. The method according to claim 1, characterized in that the joining form (10, 11) recesses whose inner contours at least partial areas of
Außenkonturen der vorgeformten Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) bzw. der durch Drapieren gebildeten Komponenten entsprechen.  Outer contours of the preformed components (12a to 12e, 16, 17, 18) and the components formed by draping correspond.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeform (11) zumindest zweiteilig ausgeführt ist und insbesondere ein Formoberteil (I Ib) und ein Formunterteil (I Ia) aufweist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the joining form (11) is designed at least in two parts and in particular a top mold (I Ib) and a lower mold part (I Ia).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane(n) (15) bereits beim Vorformen der Komponenten in diese eingelegt wird bzw. werden. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing membrane (s) (15) is already inserted during preforming of the components in this or are.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane(n) (15) in die in der Fügeform (10, 11) befindlichen Komponenten eingelegt wird bzw. werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing membrane (s) (15) is inserted in the in the joining form (10, 11) located components or be.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus Zuschnitten aus gelartig klebrigem Prepreg vorgeformt werden. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the components are preformed from blanks of gel-like sticky prepreg.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus Zuschnitten aus trockenem Prepreg und unter Einwirkung von Wärme vorgeformt werden. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the components are preformed from blanks of dry prepreg and under the action of heat.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus einer Lage oder aus mehreren Lagen Prepreg hergestellt werden. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the components are produced from one layer or from several layers of prepreg.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten in der Fügeform (10) einander an ihren Stoßbereichen überlappen. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the components in the joining form (10) overlap each other at their joint areas.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten aus 10. The method according to claim 9, characterized in that components
trockenem Prepreg an den überlappenden Bereichen miteinander verklebt werden.  dry prepreg are glued together at the overlapping areas.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Positionieren der Dichtmembrane (15) auf in der Fügeform (10) abgelegten oben offenen, im Querschnitt beispielsweise U- förmigen Komponenten jeweils eine weitere Komponente (16a) mit beispielsweise ebenfalls U- förmigen, halbhohlen oder dergleichen Querschnitt positioniert wird, sodass geschlossene hohle Komponenten gebildet werden. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that after positioning the sealing membrane (15) in the joining form (10) deposited open-top, in cross-section, for example, U-shaped components each having a further component (16a) with, for example also U-shaped, semi-hollow or the like cross-section is positioned so that closed hollow components are formed.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten aus überlappend gewickeltem Prepreg hohlkörperförmig vorgeformt werden. 12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that components of overlapping wound prepreg hollow body preformed.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane (15) derart ausgeführt ist, dass sie die formabgewandten 13. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the sealing membrane (15) is designed such that it is the formabgewandten
Innenseiten der Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) des Bauteils bedeckt.  Inner sides of the components (12a to 12e, 16, 17, 18) of the component covered.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane (15) ein beliebig geformter Hohlkörper ist. 14. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the sealing membrane (15) is an arbitrarily shaped hollow body.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane (15) in der Fügeform (10) durch Druckbeaufschlagung auf Dichtheit geprüft wird. 15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the sealing membrane (15) in the joining mold (10) is checked by pressurization for leaks.
16. Bauteil, welcher nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 hergestellt ist. 16. component which is produced by the method according to one or more of claims 1 to 15.
17. Fügeform (10, 11) zum Zusammenfügen oder Drapieren von vorgeformten im 17. Joining Form (10, 11) for joining or draping preformed in
Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U- förmigen und dergleichen Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) eines Bauteils aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial, mit Vertiefungen, deren Innenkonturen zumindest  Cross-section hollow, semi-hollow, shell or U-shaped and the like components (12a to 12e, 16, 17, 18) of a component of pre-impregnated fiber composite material, with recesses whose inner contours at least
Teilbereichen der Außenkonturen der Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) entsprechen.  Partial regions of the outer contours of the components (12a to 12e, 16, 17, 18) correspond.
18. Fügeform (11) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest zweiteilig ausgeführt ist und insbesondere ein Formoberteil (I Ib) und ein 18. joining mold (11) according to claim 17, characterized in that it is designed at least in two parts and in particular a top mold part (I Ib) and a
Formunterteil (I Ia) aufweist.  Mold lower part (I Ia) has.
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