AT511885B1 - Verfahren zur herstellung eines bauteils aus einem vorimprägnierten verbundmaterial, derart hergestelltes bauteil und legeform - Google Patents

Abstract

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. In einer Fügeform (10) werden entweder die bereits vorgeformten Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) des Bauteils abgelegt oder Zuschnitte aus Prepreg zu Komponenten geformt, wobei die Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) mitsamt der /den in sie eingelegten Dichtmembrane(n) (15) der Fügeform (10) entnommen und in das Formwerkzeug übertragen werden.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES BAUTEILS AUS EINEM VORIMPRÄGNIERTENFASERVERBUNDMATERIAL

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus im Querschnitthohlen, halbhohlen, schalen- oder U-förmigen und dergleichen Komponenten aus vorimpräg¬niertem Faserverbundmaterial (Prepreg), welche in Form gebracht und mittels zumindest einereingelegten Dichtmembrane in einem Formwerkzeug unter Druck und Wärme ausgehärtetwerden.

[0002] Für hochbelastete Bauteile von Fahrzeugen und Maschinen ist es üblich, endlosfaser¬verstärkte flächige Halbzeuge aus Karbonfasern oder anderen hochfesten Fasern mit Kunst¬stoffen als Matrixmaterial zu geschichteten Verbundwerkstoffen zu verarbeiten. Dabei soll einmöglichst großer Anteil des Bauteils aus Fasern gebildet sein, da diesen die lasttragende Funk¬tion 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, beidenen die flächigen Faserhalbzeuge durch schichtweises Auflegen (Laminieren) geformt wer¬den.

[0003] Bei einem der üblichen Verfahren werden trockene Faserhalbzeuge auf eine Vorformabgelegt, wobei die einzelnen Schichten durch textile Verarbeitung, wie Nähen, Flechten oderWeben, oder durch einen oberflächlichen Auftrag eines Bindemittels zu einer sogenanntenPreform fixiert werden, sodass eine Übertragung des geformten Schichtaufbaus von der Vor¬form in das Formwerkzeug möglich ist. Bei diesem als RTM- Verfahren bekannten Verfahrenwerden im Formwerkzeug die Hohlräume zwischen den Verstärkungsfasem mit einem geeigne¬ten flüssigen Kunststoff ausgefüllt, der nachfolgend durch Vernetzung oder Abkühlung verfes¬tigt, wobei aus Fasern und Kunststoff ein fester Verbundwerkstoff gebildet wird.

[0004] Bei einem weiteren üblichen Verfahren erfolgt ein Ablegen von vorimprägnierten Faser¬halbzeugen (sogenannten Prepregs) in geeignete Formwerkzeuge. Dabei werden meist Pre-pregs mit klebriger Oberfläche eingesetzt, um ein Haften der einzelnen Schichten aneinanderzu gewährleisten. Gesonderte Verfahrensschritte zur Fixierung des Schichtaufbaus sind dahernicht erforderlich. Da durch die Imprägnierung mit zähflüssigen Kunstharzen die Beweglichkeitder Fasern im Halbzeug eingeschränkt ist, wurde eine Vielzahl von Verfahren entwickelt, dieeine Umformung des Prepregs, einzeln oder in mehreren Schichten, zu Komponenten derBauteile vorschlagen. In vielen Fällen wird zur Konsolidierung und Stabilisierung der Bauteileeine teilweise Vernetzung der Kunstharze im Prepreg empfohlen. Auch diesen bekannten Ver¬fahren ist gemein, dass eine Ablage bzw. Drapierung der imprägnierten Komponenten direkt indas bzw. im Formwerkzeug erfolgt.

[0005] Aus der DE 198 13 104 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilenaus in einer evakuierbaren Vakuumfolie befindenden, Fasern umfassenden Preform und einemMatrixmaterial bekannt, wobei zwischen der Vakuumfolie und dem herzustellenden Faserver¬bundbauteil 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 Matrixmaterial in flüssiger Form oder alsFaserhalbzeug und das Matrixmaterial als Film oder als mit Matrixmaterial vorimprägnierteFaserhalbzeuge eingesetzt.

[0006] Aus der DE 601 02 741 T2 ist ein Verfahren zum Formen eines Gegenstands ausSchichten eines Verbundmaterials aus mit nicht gehärtetem Harz imprägnierten Fasern be¬kannt, bei dem eine Formungsvorrichtung verwendet wird, die ein Formungswerkzeug undeinen Rahmen aufweist, welcher eine Öffnung bietet, in welcher eine Membran eingebracht ist.Die Schicht bzw. Schichten des Verbundmaterials werden über dem Formungswerkzeug dra¬piert, die Membran wird über den Verbundmaterialschichten aufgebracht und es wird ein Vaku¬um zwischen der Membran und dem Formungswerkzeug angelegt. Es handelt sich daher hier um ein Verfahren zum Membran-Vakuumformen eines schichtweisen Faserverbundteils, beidem die Verbundmaterialschichten direkt auf der Form drapiert werden. Die DE 10 2009 044834 A1 befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines Vorformlings für einen Faserver¬bundbauteil. Der Vorformling wird derart hergestellt, dass vorerst eine Faserverstärkungsschichtgebildet wird, ein Bindemittel durch Aufsprühen aufgebracht wird, die mit dem Bindemittel ver¬sehene Faserverstärkungsschicht kalt umgeformt wird und die umgeformte mit Bindemittelversehene Faserverstärkungsschicht erwärmt und anschließend abgekühlt wird.

[0007] Aus der DE 44 15 509 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Hockey-Schlägersbekannt, bei dem vorerst ein Prepreg-Wickel hergestellt wird. An einem Stab wird ein Schlauchaufgezogen, der nachfolgend als Drucksack dient, anschließend wird ein Faserverbundmaterialbei einer rotierenden Bewegung des Stabes aufgerollt. Die US 2005/0112304 A1 offenbart einVerfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers, insbesondere eines Baseball-Schlägers, bei demein stabiler Vorformling hergestellt wird, wodurch das Einlegen in das Formwerkzeug erleichtertsein soll. Die US 2011/0086199 A1 befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung und Um¬formung von Bauteilkomponenten, insbesondere von gebogenen Profilen. Ausgangsmaterial istein aus mit Fasern verstärkten Bändern geformter Streifen, aus welchem gekrümmte und imQuerschnitt etwa U-förmige Profile für spezielle Anwendungen hergestellt werden. Bei einerAusführungsform wird der Streifen mit einer Einrichtung in eine Vertiefung einer Vorform einge¬presst und derart in die der Vertiefung entsprechende Gestalt gebracht. Das Verfestigen desBauteils erfolgt in einer Heizform mit komplementärer Ausgestaltung unter Zuhilfenahme einesSilikonkerns.

[0008] Wie bereits oben erwähnt ist es bei der Verwendung von vorimprägnierten Faserhalb¬zeugen, sogenannten Prepregs, üblich, entweder vorgeformte Komponenten direkt im Form¬werkzeug abzulegen, oder Zuschnitte aus Prepreg direkt in bzw. auf der Form zu drapieren. DieAblage von vorgeformten Komponenten bzw. das Drapieren von Zuschnitten aus Prepreg istnur in abgekühlten Formwerkzeugen möglich, sodass es erforderlich ist, das Formwerkzeugjeweils nach Ende eines vorherigen Aushärtungsprozesses abzukühlen, um das nächste Bau¬teil fertigstellen zu können. Es ist daher auch erforderlich, das Formwerkzeug anschließendwieder aufzuheizen. Der Konsolidierungs- und Aushärtungsprozess erfordert eine Formtempe¬ratur von bis zu 200^ bei vernetzenden Matrixharzen, bei thermoplastischen Kunstharzen vonbis zu 400 °C, sodass der Energieaufwand erheblich sein kann. Während des Aushärtungspro¬zesses ist der Bauteil einem hydrostatischen Druck auszusetzen und gegebenenfalls unterVakuum zu halten. Das Formwerkzeug muss daher derart ausgeführt sein, dass es den Pro¬zessbedingungen während der Aushärtung des Bauteiles standhält. Es sind daher temperatur¬beständige Materialien in dickwandiger Konstruktion notwendig, die hohe Herstellkosten für dasFormwerkzeug verursachen. Aus wirtschaftlichen Überlegungen sollte daher die Zeit, in der dasFormwerkzeug für die Herstellung eines Bauteils gebunden ist, möglichst kurz gehalten werden.

[0009] Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, ein Verfahren der ein¬gangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Zeit, in der das Formwerkzeug für dieHerstellung eines Bauteils quasi gebunden ist, möglichst kurz gehalten wird.

[0010] Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass in einer Fügeformentweder die bereits vorgeformten Komponenten des Bauteils abgelegt oder Zuschnitte ausPrepreg zu Komponenten geformt werden, wobei die Komponenten mit der /den eingelegtenDichtmembrane(n) der Fügeform entnommen und in das Formwerkzeug übertragen werden.

[0011] Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet daher im Formwerkzeug lediglich die Konso¬lidierung und Vernetzung des Matrixharzes statt. Dabei wird die Dichtmembrane, welche an derformabgewandeten Oberfläche des Bauteils liegt, durch Luft, Dampf, Heißwasser, Öl oderdergleichen mit hydrostatischem Druck beaufschlagt und gleichzeitig wird das Formwerkzeugbeheizt, um die Konsolidierung und Vernetzung zu beschleunigen bzw. durchzuführen. DasFormwerkzeug braucht daher nach dem Ende eines Aushärtungsprozesses nicht oder nurgeringfügig abgekühlt zu werden, um das fertige Bauteil zu entnehmen. Nach der Entnahmekönnen die in der Fügeform zusammengefügten Komponenten des nächsten Bauteils mitsamtder Dichtmembrane bzw. den Dichtmembranen in das Formwerkzeua übertraaen werden, ohne dieses vorher abzukühlen. Gemäß der Erfindung steht daher das Formwerkzeug nach demEnde eines Aushärtungsprozesses sofort wieder für die Herstellung des nächsten Bauteils zurVerfügung, ein zeitaufwändiges und energietechnisch ungünstiges Abkühlen und Aufheizen desFormwerkzeuges entfallen.

[0012] Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird eine Fügeform verwendet, welche Vertiefun¬gen aufweist, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der Außenkonturen der vorgeform¬ten Komponenten bzw. der durch Drapieren gebildeten Komponenten entsprechen.

[0013] 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 Dicht¬membranein) in die in der Fügeform befindlichen Komponenten einzulegen.

[0014] Die Komponenten können aus Zuschnitten aus gelartig klebrigem Prepreg vorgeformtwerden. Dabei werden die Zuschnitte des Prepreg nach dem Entfernen der Trennfolien, die einVerkleben des Prepreg während der Lagerung auf Rollen verhindern, in bekannter Weise,beispielsweise durch Drapieren, Wickeln um einen Dom, Stapeln und dergleichen zu Bauteil-Komponenten geformt. Die Komponenten können auch aus Zuschnitten aus trockenem Prepregund unter Einwirkung von Wärme vorgeformt werden. Sowohl bei einem Herstellen vorgeform¬ter Komponenten als auch beim Drapieren von Zuschnitten in der Fügeform können die Kom¬ponenten aus einer Lage oder aus mehreren Lagen Prepreg hergestellt werden. Das erfin¬dungsgemäße Verfahren gestattet daher die Herstellung von auf vielfältige Weise ausgestalte¬ten Komponenten und Bauteilen.

[0015] Es ist von Vorteil, wenn die Komponenten in der Fügeform einander an ihren Stoßberei¬chen überlappen. Dadurch werden die Komponenten zum Bauteil zusammen gefügt. Bei klebri¬gen Prepregs reicht die Überlappung aus, das Bauteil problemlos von der Fügeform in dasFormwerkzeug zu transferieren. Komponenten aus trockenem Prepreg können zusätzlich anden überlappenden Bereichen miteinander verklebt werden.

[0016] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lassen sich außen geschlosseneKomponenten derart hersteilen, dass nach dem Positionieren der Dichtmembrane auf in derFügeform abgelegten, oben offenen, im Querschnitt beispielsweise U-förmigen Komponentenjeweils eine weitere Komponente mit beispielsweise ebenfalls U-förmigen, halbhohlen oderdergleichen Querschnitt positioniert wird, sodass geschlossene hohle Komponenten gebildetwerden.

[0017] Alternativ können Komponenten aus überlappend gewickeltem Prepreg zu Hohlkörpernvorgeformt werden.

[0018] Die Dichtmembrane wird erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass sie die formabge-wandten Innenseiten der Komponenten des Bauteils bedecken kann. Sie kann ein beliebiggeformter Hohlkörper sein.

[0019] In der Fügeform kann vorteilhafterweise durch Druckbeaufschlagung der Dichtmembra¬ne diese auf Dichtheit geprüft werden.

[0020] Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeich¬nung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, näher beschrieben.Dabei zeigen [0021] Fig. 1 ein Flussdiagramm zum Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0022] Fig. 2 eine Fügeform gemäß der Erfindung und vorgeformte Bauteilkompo¬ nenten, [0023] Fig. 3 eine Draufsicht auf die Fügeform mit positionierten Bauteilkomponen¬ ten, [0024] Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 3, [0025] Fig. 5 bis Fig. 7 zu Fig. 4 analoge Schnittdarstellungen mit weiteren Ausführungsfor¬ men der Erfindung und [0026] Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines Formwerkzeuges mit einem eingelegten

Bauteil gemäß Fig. 7.

[0027] Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich zum Herstellen von Bauteilen, die ausim Querschnitt hohlen, halbhohlen, U-förmigen, schalenförmigen und dergleichen Komponentenzusammengefügt werden können.

[0028] Fig. 1 illustriert den Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßenVerfahrens zur Herstellung von Bauteilen aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial. Imersten Verfahrensschritt (Schritt 1 in Fig. 1) wird zunächst das vorimprägnierte Faserverbund¬material, üblicherweise Prepreg genannt, gebildet. Das Faserverbundmaterial besteht aus einerLage oder mehreren Lagen von Fasergewebe oder Fasergelege und ist mit einem Matrixharzvorimprägniert. Das Fasergewebe bzw. Fasergelege kann aus Glasfasern, Kohlenstofffasem,Synthesefasern, Naturfasern, Hybridfasem oder Kombinationen der erwähnten Fasern beste¬hen. Das zur Imprägnierung verwendete Matrixharz kann fest, flüssig oder gelartig klebrig seinund ist ein unvollständig vernetzter Duroplast oder ein Thermoplast. Es werden überwiegendHarze auf Basis von Epoxiden, Vinylestem, ungesättigten Polyestern, Phenolen, Polyurethanenoder Cyanatestem verwendet. Der Prepreg ist somit ein flächiges Halbzeug aus Verstärkungs¬fasern und einem für die Konsolidierung und Aushärtung ausreichenden Anteil an Matrixharzund wird bahnenförmig, auf Rollen gewickelt, zur Verfügung gestellt. Liegt das Matrixharz imPrepreg in flüssiger oder gelartig klebriger Form vor, können aus Zuschnitten des Prepreg, nachdem Entfernen der Trennfolien, die ein Verkleben des Prepreg während der Lagerung auf Rol¬len verhindern, nun in bekannter Weise, beispielsweise durch Drapieren, Wickeln um einenDom, Stapeln und dergleichen Bauteil-Komponenten hergestellt werden. Liegt das Matrixharzbei einer alternativen Ausführungsform von Prepregs in fester Form vor, werden Zuschnitte ausdem Prepreg durch Einwirkung von Wärme derart erweicht, dass ein Uniformen des flächigenHalbzeuges durch Biegen, Kanten oder Tiefziehen zu vorgeformten Komponenten des herzu¬stellenden Bauteils stattfinden kann. In jedem Fall werden die Zuschnitte aus den Prepregsderart erstellt, dass sie entsprechende Umrisse und die erwünschte Faserausrichtung aufwei¬sen. Diese Herstellungsmöglichkeiten von Bauteil- Komponenten (Schritt 2 in Fig. 1) sind optio¬nal.

[0029] Fig. 2 zeigt beispielhaft mehrere, unterschiedlich vorgeformte Komponenten 12a bis12e, welche zusammengefugt den herzustellenden Bauteil ergeben. Im nächsten Verfahrens¬schritt (Schritt 3 in Fig. 1) werden die vorgeformten Komponenten 12a bis 12e, welche aus einerLage oder aus mehreren Lagen Prepreg bestehen, in eine Fügeform 10 positioniert. Die Füge¬form 10 weist Formvertiefungen auf, deren Innenkonturen zumindest großteils gemäß denAußenkonturen der vorgeformten Komponenten 12a bis 12e ausgeführt sind. Bei der in Fig. 2gezeigten Ausführungsform bilden die weitgehend bzw. im Wesentlichen jeweils einen U-förmigen Querschnitt aufweisenden Komponenten 12a bis 12e ein Bauteil, welches einen imWesentlichen rechteckigen Rahmen und einen Verbindungsteil aufweist, der aus der Kompo¬nente 12e besteht, welche die beiden Komponenten 12a und 12c verbindet. Die Komponenten12a und 12c sind mit Ausformungen 14a und 14c zur verbindenden Positionierung der Kompo¬nente 12d versehen. Sämtliche Komponenten 12a bis 12e und die Vertiefungen in der Füge¬form 10 sind derart aneinander angepasst, dass die in der Fügeform 10 positionierten Kompo¬nenten 12a bis 12e an ihren Randabschnitten einander überlappend zusammengefügt werdenkönnen bzw. aneinander anschließen und gemeinsam das Bauteil bilden. Dabei sind die Kom¬ponenten derart hergestellt, dass sie in der Fügeform 10 die gegenseitigen Überlappungsberei¬che bilden können. Reicht die Klebrigkeit des Prepreg-Materials nicht aus, dem Bauteil dienotwendige Stabilität für die nachfolgende Übertragung von der Fügeform 10 in das Formwerk¬zeug zu verleihen, können zusätzlich Klebematerialien in Pasten- oder Folienform eingesetztwerden.

[0030] Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, bei der kein Vorformen(Schritt 2 in Fia. 11 erfolat. werden entsorechende Zuschnitte aus Preorea ein- oder mehrlaaia in der Fügeform 10 drapiert und daher beim Einlegen zum Bauteil zusammengefügt.

[0031] Die Fügeform 10 besteht aus einem Material, das eine problemlose Entnahme der Kom¬ponenten 12a bis 12e ermöglicht, beispielsweise aus Kunststoff oder Aluminium. Alternativkönnen die Innenseiten der Vertiefungen entsprechend beschichtet oder behandelt sein. Mög¬lich ist auch eine Ausführung der Innenseiten mit Rippen, Perforationen und dergleichen.

[0032] Im anschließenden Verfahrensschritt (Schritt 4 in Fig. 1) wird in die positionierten (oderalternativ drapierten) Bauteilkomponenten 12a bis 12e eine flexible Dichtmembrane 15 einge¬legt. 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 ge¬schlossenen Ende 15a. Es ist jedoch jede Ausführung der Dichtmembrane 15 denkbar, die eineoder mehrere geschlossene Kammern ergibt und die eine Beaufschlagung der formabgewand-ten Oberfläche des Bauteils mit einem hydrostatischen Druck erlaubt Die Dichtmembrane 15wird derart dimensioniert und ausgeführt, dass sie die formabgewandte Oberfläche (Innenseite)des Bauteils vollständig bedecken kann. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Dichtmembrane 15 bei einemAusschnitt 10b am Rand der Fügeform 10 aus dieser herausgeführt. Bei der gezeigten Ausfüh¬rungsform kann die flexible Dichtmembrane 15 durchgehend in sämtliche Komponenten 12a bis12e eingelegt werden. Fig. 4 zeigt im Schnitt die in der Fügeform 10 positionierte Komponente12b mit eingelegter Dichtmembrane 15.

[0033] Wie Fig. 5 zeigt, können nach dem Einlegen der Dichtmembrane 15 weitere vorgeformteKomponenten auf den eingelegten Komponenten positioniert werden. Dargestellt ist eine Kom¬ponente 16a, welche im Querschnitt U-förmig vorgeformt die Komponente 12b abdeckt, so dassein Bauteil mit geschlossenem, in Fig. 5 beispielhaft etwa rechteckigem Querschnitt hergestelltwird.

[0034] Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Bauteilkomponente 17a im Quer¬schnitt der Fügeform 10 mit einer bereits in geschlossener Form vorgeformten Bauteilkompo¬nente 17. Die Komponente 17 ist beispielhaft ein im Querschnitt etwa rechteckiger hohler Teil,welcher aus einer oder aus mehreren Prepreglage(n) mit überlappenden Randabschnitten 17adurch Wickeln über einen Dom oder dergleichen vorgeformt und anschließend in die Fügeform10 eingelegt wird. Im Inneren der Komponente 17 ist die eingebrachte Dichtmembrane 15 imSchnitt 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 ist als anihrem einen Ende geschlossener länglicher „Sack“ eingebracht.

[0035] Fig. 7 zeigt im Querschnitt eine Bauteilkomponente 18 als Kombination einer im Quer¬schnitt U-förmigen, vorgeformten oder drapierten Komponente 12b und einer in dieser eingeleg¬ten „gewickelten“ Komponente 17, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist.

[0036] Die tatsächliche Ausgestaltung des herzustellenden Bauteils bestimmt die Ausführungund Anzahl seiner einzelnen Komponenten, wobei darauf geachtet wird, dass die Fügeform 10entsprechend ausgeführt werden kann. Je nach Komplexität des Bauteils kann es erforderlichsein, mehrere Dichtmembranen und mehrere Fügeformen 10 zu verwenden. Je nachdem, wiedie einzelnen Bauteilkomponenten in der Fügeform 10 positioniert sind, erfolgt die Übertragungder Bauteilkomponenten als Ganzes oder in Teilen von der Fügeform 10 in das in herkömmli¬cher Weise ausgeführte Formwerkzeug. Im Formwerkzeug wird die Konsolidierung des Bauteilsdurch Einbringen eines hydrostatischen Innendruckes in die Dichtmembrane bzw. die Dicht¬membranen 15 und unter Erhitzen der Formkomponenten durchgeführt, sodass das Matrixharzvernetzt wird bzw. aushärtet (Schritt 6 in Fig. 1). Dabei wird der Bauteil aus seinem Bauteilkom¬ponenten fest zusammengefügt und nach der Vernetzung als Ganzes der Form entnommen.Die Druckmembran 15 bzw. die Druckmembranen können bei Bedarf nach der Entnahme desBauteils entfernt werden. Fig. 8 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein geschlossenesFormwerkzeug mit Formoberteil 19 und Formunterteil 20 mit einer in dieser ausgebildetenFormkavität zur Aufhahme des in der Fügeform 10 gefügten Bauteils. Dargestellt ist eine Kom¬ponente 18 gemäß Fig. 7. Γ00371 Das erfindunasaemäße Verfahren ermöalicht es. die Zeit, in der das Formwerkzeua für die Herstellung bzw. Aushärtung des Bauteils verwendet wird, sehr kurz zu halten. Das Form¬werkzeug braucht nach Ende des Aushärtungsprozesses nicht oder nur wenig abgekühlt zuwerden, um das fertige Bauteil zu entnehmen. Die in der Fügeform bereits zusammengestelltenBauteilkomponenten bzw. Zuschnitte können mitsamt der bzw. den Dichtmembrane(n) in dasFormwerkzeug übertragen werden, ohne dass dieses abgekühlt wird. Die Erfindung gestattet esdaher, das Formwerkzeug nach dem Ende eines Aushärtungsprozesses nach einer sehr kurzenZeit für die Herstellung des nächsten Bauteils bereitzustellen, da ein zeitaufwändiges Abkühlenund Aufheizen des Formwerkzeuges entfallen können. In der bzw. den Fügeformen kann be¬reits eine Zusammenstellung der Komponenten für das nächste Bauteil erfolgen, während dasFormwerkzeug für den Aushärtprozess im Einsatz ist. Es ist somit auch der erforderliche Ener¬gieeinsatz gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich geringer, da eine zwischenzeitlicheTemperierung des Formwerkzeuges einen wesentlich geringeren Energieeinsatz erfordert alsein Abkühlen mit nachfolgendem Erwärmen.

BEZUGSZIFFERNLISTE 1 bis 7 Verfahrensschnitt 12a bis 12e Komponente10 Fügeform 14a Ausformung 14c Ausformung 15 Dichtmembrane 15a geschlossenes Ende 10b Ausschnitt 16a Komponente 17 Komponente 17a Randabschnitt 18 Komponente 19 Formwerkzeug, Oberteil 20 Formwerkzeug, Unterteil

Claims (14)

1. Patentansprüche 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 vorimprägnier¬tem Faserverbundmaterial (Prepreg), welche in Form gebracht und mittels zumindest einereingelegten flexiblen Dichtmembrane (15) in einem Formwerkzeug unter Druck und Wärmeausgehärtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Fügeform (10) entweder die bereits vorgeformten Komponenten (12a bis 12e,16, 17, 18) des Bauteils abgelegt oder Zuschnitte aus Prepreg zu Komponenten geformtwerden, wobei die Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) mitsamt der /den in sie eingeleg¬ten Dichtmembrane(n) (15) der Fügeform (10) entnommen und in das Formwerkzeug über¬tragen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeform (10) Vertiefun¬gen aufweist, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der Außenkonturen der vorge¬formten Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) bzw. der durch Drapieren gebildeten Kom¬ponenten entsprechen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane(n) (15) bereits beim Vorformen der Komponenten in diese eingelegt wird bzw. werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane(n) (15) in die in der Fügeform (10) befindlichen Komponenten eingelegt wird bzw. werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompo¬nenten aus Zuschnitten aus gelartig klebrigem Prepreg vorgeformt werden.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompo¬nenten aus Zuschnitten aus trockenem Prepreg und unter Einwirkung von Wärme vorge¬formt werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompo¬nenten aus einer Lage oder aus mehreren Lagen Prepreg hergestellt werden.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompo¬nenten in der Fügeform (10) einander an ihren Stoßbereichen überlappen.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten aus trocke¬nem Prepreg an den überlappenden Bereichen miteinander verklebt werden.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach demPositionieren 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 Querschnittpositioniert wird, sodass geschlossene hohle Komponenten gebildet werden.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Komponen¬ten aus überlappend gewickeltem Prepreg hohlkörperförmig vorgeformt werden.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicht¬membrane (15) derart ausgeführt ist, dass sie die formabgewandten Innenseiten der Kom¬ponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) des Bauteils bedeckt.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicht¬membrane (15) ein beliebig geformter Hohlkörper ist.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicht¬membrane (15) in der Fügeform (10) durch Druckbeaufschlagung auf Dichtheit geprüftwird. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen