AT524530B1 - Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere faserverstärkten, Kunststoffbauteiles sowie Tragestruktur zum Tragen des Kunststoffbauteiles - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere faserverstärkten, Kunststoffbauteiles, wobei ein auf einer Tragestruktur (1) angeordnetes Kunststoffhalbzeug (2), bevorzugt ein Kunststoff-Faser-Verbundhalbzeug, in einer Wärmeübertragungseinrichtung (3), insbesondere einem Autoklav, angeordnet und das Kunststoffhalbzeug (2) mit einer ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung (3), bevorzugt mittels Heizgasströmung, temperiert wird, wobei die Tragestruktur (1) eine formgebende Schale (4) aufweist, an welcher das Kunststoffhalbzeug (2) angeformt ist, und einen Tragestrukturunterbau (5) aufweist, welcher die Schale (4) trägt. Um eine Effizienz zu optimieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass am Tragestrukturunterbau (5) eine zweite Temperierungseinrichtung (7) angeordnet oder als Teil dieses ausgebildet ist, mit welcher der Tragestrukturunterbau (5) geheizt und/oder gekühlt wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Tragestruktur (1) sowie ein Verfahren zum Aufrüsten einer Tragekonstruktion zu einer Tragestruktur (1).

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES, INSBESONDERE FASERVERSTÄRKTEN, KUNSTSTOFFBAUTEILES SOWIE TRAGESTRUKTUR ZUM TRAGEN DES KUNSTSTOFFBAUTEILES

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere faserverstärkten, Kunststoffbauteiles, wobei ein auf einer Tragestruktur angeordnetes Kunststoffhalbzeug, bevorzugt ein Kunststoff-Faser-Verbundhalbzeug, in einer Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere einem Autoklav, angeordnet und das Kunststoffhalbzeug mit einer ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung, bevorzugt mittels Heizgasströmung, temperiert wird, wobei die Tragestruktur eine formgebende Schale aufweist, an welcher das Kunststoffhalbzeug angeformt ist, und einen Tragestrukturunterbau aufweist, welcher die Schale trägt.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung eine Tragestruktur zum Tragen eines Kunststoffhalbzeuges, bevorzugt eines Kunststoff-Faser-Verbundhalbzeuges, in einer Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere einem Autoklav, um das Kunststoffhalbzeug mit einer ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung, bevorzugt mittels Heizgasströmung, zu temperieren, wobei die Tragestruktur eine formgebende Schale aufweist, an welcher das Kunststoffhalbzeug anformbar ist, und einen Tragestrukturunterbau aufweist, welcher die Schale trägt.

[0003] Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufrüsten einer Tragekonstruktion zu einer Tragestruktur, wobei die Tragekonstruktion zum Tragen eines Kunststoffhalbzeuges in einer Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere einem Autoklav, ausgebildet ist, um das Kunststoffhalbzeug mit einer ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung, bevorzugt mittels Heizgasströmung, zu temperieren, wobei die Tragekonstruktion eine formgebende Schale aufweist, an welcher das Kunststoffhalbzeug anformbar ist, und einen Tragekonstruktionsunterbau aufweist, welcher die Schale trägt.

[0004] Zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen bzw. Kunststoff-Faser-Verbundbauteilen insbesondere in der Flugzeugindustrie werden meist sogenannte Prepregs (preimpregnated fibers), welche mit unausgehärtetem Kunststoffharz vorimprägnierte Fasern oder Gewebe bezeichnen, in einem Autoklav ausgehärtet. Im Speziellen Flugzeugrumpfabschnitte oder Tragflächenabschnitte können auf diese Weise bei hoher Formgenauigkeit hergestellt werden. Hierzu werden Prepregs auf einer Schale einer Tragestruktur, üblicherweise in mehreren Schichten, als Kunststoffhalbzeug angeordnet bzw. an die Schale angeformt, wobei eine Anformoberfläche der Schale eine Kontur des herzustellenden Faserverbundbauteiles darstellt. Häufig werden die an die Schale angeformten Pregpregs zusätzlich in einen Vakuumsack eingehüllt und in diesem vakuumiert. Die Schale wird in der Regel von einem, häufig als Balkenkonstruktion ausgebildeten, Tragestrukturunterbau getragen, um das an der Schale angeformte Kunststoffhalbzeug in einen Autoklav zu überführen. Die Tragestruktur samt Kunststoffhalbzeug wird anschließend im Autoklav, üblicherweise unter Überdruckbedingungen, mit einem Heizsystem, meist durch Beaufschlagung des Kunststoffhalbzeuges mit einer Heizgasströmung, aufgeheizt bzw. einem Aufheizprogramm unterworfen, häufig gefolgt von einem Halten bei konstanter Temperatur und anschließendem Abkühlen. Alternativ sind auch, häufig weniger praktikable, Versuche bekannt geworden, das Kunststoffhalbzeug mittels Infrarotstrahlung oder durch direkte Beheizung über die Schale zu erwärmen.

[0005] Das Dokument JP 2009-125976 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteiles, wobei auf einer Rückseite einer Schale Temperierungsfluidkanäle angeordnet sind, um ein auf der Schale angeordnetes Kunststoffhalbzeug mit den Temperierungsfluidkanälen zu heizen. Ein ähnlicher Aufbau mit Temperierungsfluidkanälen auf einer Rückseite einer Schale ist im Dokument EP2 184 150 A1 offenbart.

[0006] Das Dokument CN 106738493 A offenbart einen Aufbau, wobei auf einer Schale elektrische Heizstäbe angeordnet oder in der Schale Temperierungsfluidkanäle angeordnet sind, um die Schale vorzuheizen.

[0007] Das Dokument DE 20 2012 100 794 U1 offenbart eine Heizung eines Kunststoffhalbzeuges mittels eines Wärmeabgaberohres bei Energiezuführung über einen Sonnenkollektor. Das Dokument EP 3 406 412 A1 offenbart eine Heizung mittels in einer Schale positionierten Induktionsspulen kombiniert mit Kühlkanälen und das weitere Dokument DE 10 2011 119 613 A1 eine Heizung mittels in einem Formwerkzeug angeordneten Heizkanälen und/oder elektrischen Heizleitern.

[0008] Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem eine Effizienz und/oder Kunststoffbauteileigenschaften bei einer Herstellung eines, insbesondere faserverstärkten, Kunststoffbauteiles optimierbar sind.

[0009] Weiter ist es ein Ziel, eine Tragestruktur der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher eine Effizienz und/oder Kunststoffbauteileigenschaften bei einer Herstellung eines, insbesondere faserverstärkten, Kunststoffbauteiles mit einem Verfahren der eingangs genannten Art optimierbar sind.

[0010] Außerdem ist es ein weiteres Ziel, ein Verfahren zum Aufrüsten der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem eine Effizienz und/oder Kunststoffbauteileigenschaften bei einer Herstellung eines, insbesondere faserverstärkten, Kunststoffbauteiles mit einem Verfahren zur Herstellung der eingangs genannten Art optimierbar sind.

[0011] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art am Tragestrukturunterbau eine zweite Temperierungseinrichtung angeordnet oder als Teil dieses ausgebildet ist, mit welcher der Tragestrukturunterbau geheizt und/oder gekühlt wird.

[0012] Grundlage der Erfindung ist die Überlegung, dass der Anteil einer Masse des Kunststoffhalbzeuges häufig nur wenige Prozent einer Gesamtmasse von Kunststoffhalbzeug und Tragestruktur beträgt. Dies bedeutet, dass üblicherweise eine zum Aufheizen des Kunststoffhalbzeuges in den Autoklaven, meist durch Heizgasströmung, üblicherweise erwärmte Luft, eingebrachte Wärmeenergie zu einem großen Teil für eine Erwärmung der Tragestruktur verwendet wird, also die Tragestruktur eine große thermische Trägheit repräsentiert. Dadurch ergibt sich eine zeitausgedehnte Aufheizphase bis zum Erreichen einer Zieltemperatur des Kunststoffhalbzeuges bzw. eine zeitausgedehnte Zykluszeit des Aushärteprozesses. Eine Reduzierung der Zykluszeit durch beispielsweise Erhöhen der Heizgastemperatur ist nur begrenzt durchführbar, da qualitätsvermindernde UÜberhitzungen von Kunststoffhalbzeugbereichen zu vermeiden sind.

[0013] Idee ist, die durch die Tragestruktur gebildete thermische Trägheit in Bezug auf einen Temperierungsprozess des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungsvorrichtung, welche in der Regel als Autoklav bzw. Wärmebehandlungsofen ausgebildet ist, zu reduzieren bzw. zu eliminieren. Der Temperierungsprozess umfasst üblicherweise eine oder mehrere Aufheiz- und/oder Abkühlvorgänge bzw. ein vorgegebenes Temperaturprogramm. Üblicherweise erfolgt ein Temperieren, insbesondere Aufheizen und/oder Abkühlen, mit der ersten Temperierungseinrichtung mit einer Temperierungsgasströmung, meist einer Heizgasoder Kühlgasströmung, mit welcher das Kunststoffhalbzeug beaufschlagt wird, um dieses zu heizen oder zu kühlen. Indem eine zweite Temperierungseinrichtung vorhanden ist, mit welcher die Tragestruktur, insbesondere unabhängig bzw. gesondert von einer Temperierung des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung, temperierbar ist, insbesondere aufheizbar bzw. abkühlbar ist, kann ein Temperieren, insbesondere Heizen bzw. Kühlen, des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung durchgeführt werden, ohne dass die gesamte Tragestruktur ebenfalls mit der ersten Temperierungseinrichtung aufgeheizt bzw. abgekühlt werden muss bzw. dies nur mit reduzierter Ausprägung erforderlich ist. So kann eine durch die erste Temperierungseinrichtung zugeführte Wärmeenergie entsprechend deren Zweck im Wesentlichen zur Heizung des an der Tragestruktur angeordneten Kunststoffhalbzeuges verwendet werden, insbesondere ohne dass große Anteile dieser Wärmeenergie zur Mitaufheizung der Tragestruktur aufgewendet werden müssen. Dies gilt in analoger Weise für einen Abkühlprozess. Es versteht sich, dass es zweckmäßig ist, wenn die zweite Temperierungseinrichtung ge-

sondert von der ersten Temperierungseinrichtung ausgebildet ist. Auf diese Weise sind Temperierungsprozesszeiten bzw. Zykluszeiten eklatant reduzierbar. Eine erreichbare Verringerung von Latenzzeiten und Temperaturdifferenzen zwischen Kunststoffhalbzeug und Wärmeübertragungseinrichtungstemperatur bzw. mit der ersten Temperierungseinrichtung vorgegebener Temperatur ermöglicht eine hohe Flexibilität des Temperaturprogrammes zur Temperierung des Kunststoffhalbzeuges. In Versuchen hat sich gezeigt, dass Zykluszeiten um mehr als 30%, insbesondere bis zu 70 %, reduziert werden können. Darüber hinaus sind vorteilhaft durch einen zeitoptimierten Aushärteprozess ausgeprägte Energieeinsparungen erreichbar.

[0014] Üblicherweise ist vorgesehen, dass die Tragestruktur mit einer Schale und einem die Schale tragenden Tragestrukturunterbau gebildet ist. Die Schale kann grundsätzlich eine beliebige Form aufweisen und definiert eine Anformoberfläche, an welche das Kunststoffhalbzeug anformbar ist, um das Kunststoffhalbzeug mit einer Oberfläche bzw. Oberflächenkontur entsprechend der Anformoberfläche der Schale auszubilden. In der Regel ist vorgesehen, dass das Kunststoffhalbzeug durch Auflegen von zumindest einer verformbaren Kunststoffhalbzeugschicht, meist mehreren nebeneinander- und/oder übereinanderliegenden verformbaren Kunststoffhalbzeugschichten, auf die Schale bzw. deren Anformoberfläche gebildet wird. Das Kunststoffhalbzeug bzw. die Kunststoffhalbzeugschichten sind üblicherweise, insbesondere wie eingangs ausgeführt, mit unausgehärtetem Kunststoffharz vorimprägnierten Fasern, Gelege und/oder Gewebe, fachüblich auch als Prepregs (preimpregnated fibers) bezeichnet, gebildet. Als Fasern sind häufig Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und/oder Basaltfasern verwendet. Die Fasern können als Endlosfasern, insbesondere mit einer Länge von mehr als 10 cm bis zu mehreren Metern, und/oder als Faserschnipsel, insbesondere mit einer Länge kleiner als 50 mm, häufig kleiner als 10 mm, ausgebildet sein. Das Kunststoffharz ist üblicherweise mit einer Epoxidharzbasis oder Venylesterbasis gebildet. Durch Aushärten in der Wärmeübertragungseinrichtung, vorzugsweise in einem Autoklav, unter vorgegebenen Druck- und/oder Temperaturverhältnissen, kann das Kunststoffhalbzeug zu einem, insbesondere faserverstärkten, Kunststoffbauteil verfestigt bzw. ausgehärtet werden. Dies erfolgt meist unter variablen Druck- bzw. Vakuumbedingungen, meist Überdruckbedingungen. Das Kunststoffhalbzeug wird dabei üblicherweise auf eine Temperatur zwischen 100 °C und 400°C, meist zwischen 120°C und 200°C, aufgeheizt. Die Wärmeübertragungseinrichtung weist hierzu standardmäßig meist eine Prozesskammer auf, in welcher die Tragestruktur samt Kunststoffhalbzeug für ein Aushärten des Kunststoffhalbzeuges angeordnet wird. Praktikabel kann das Kunststoffhalbzeug in der Prozesskammer mit der ersten Temperierungseinrichtung, insbesondere entsprechend vorgenannten Temperaturen, temperiert und, vorzugsweise wie vorgenannt ausgeführt, mit variablen Druckbedingungen, insbesondere Überdruck, beaufschlagt werden. Die Prozesskammer ist üblicherweise gasdicht verschließbar ausgebildet bzw. weist ein derart ausgebildetes Verschlusssystem auf, um einen Überdruck oder Unterdruck in der Prozesskammer herzustellen. Häufig wird das an die Anformoberfläche angeformte Kunststoffhalbzeug zusätzlich in einen Vakuumsack eingehüllt und in diesem vakuumiert, und derart auf vorgenannte Weise, insbesondere druckbeaufschlagt, temperiert.

[0015] Der Tragestrukturunterbau kann mit einer Anordnung von, in der Regel miteinander verbundenen, Balken, insbesondere in Form eines Stabwerkes oder Fachwerkes, gebildet sein. Dies ermöglicht einen stabilen, materialsparenden Aufbau des Tragestrukturunterbaues. Zweckmäßig können die Balken hierzu als Hohlkörper, insbesondere Rohre, ausgebildet sein. Alternativ kann der Tragestrukturunterbau im Wesentlichen monolithisch ausgebildet sein, jedoch ist vorgenannte Ausbildung mit Balken, insbesondere im Hinblick auf eine zeiteffiziente und praktikable Temperatursteuerung des Tragestrukturunterbaues mit der zweiten Temperierungseinrichtung bevorzugt. Zweckmäßig ist es, wenn der Tragestrukturunterbau im Wesentlichen mit bzw. aus Metall, insbesondere Eisen, häufig Stahl, gebildet ist. Damit ist eine hohe Wärmeausbreitung im Tragestrukturunterbau, insbesondere wenn dieser mit einem Stabwerk oder Fachwerk gebildet ist, erreichbar. Praktikabel ist es, wenn die, insbesondere nachstehend, erläuterte Schalenstützstruktur derart ausgebildet ist.

[0016] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Tragestruktur eine formgebende Schale aufweist, an welcher das Kunststoffhalbzeug angeformt ist bzw. wird, und einen Tragestrukturunter-

bau aufweist, welcher die Schale trägt, wobei die zweite Temperierungseinrichtung ausgebildet ist, den Tragestrukturunterbau zu heizen und/oder zu kühlen. Dadurch ist eine funktionelle Trennung zwischen der ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung und der zweiten Temperierungseinrichtung entsprechend deren Zwecken praktikabel umsetzbar. Zweckoptimiert kann der Tragestrukturunterbau mit der zweiten Temperierungseinrichtung auf eine vorgegebene Temperatur gebracht, insbesondere geheizt und/oder gekühlt, werden, und das Kunststoffhalbzeug und üblicherweise zwangsläufig auch die Schale, auf welcher das Kunststoffhalbzeug anliegt bzw. aufliegt, mit der ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung temperiert, insbesondere geheizt und/oder gekühlt, werden. Dadurch ist eine zeiteffiziente, präzise und energieoptimierte Prozesssteuerung umsetzbar.

[0017] Es hat sich bewährt, wenn der Tragestrukturunterbau mit einer Schalenstützstruktur und einem Transporttablett gebildet ist, wobei die Schale an der Schalenstützstruktur anliegt und die Schalenstützstruktur auf dem Transporttablett angeordnet ist, um durch Bewegen des Transporttabletts die Schalenstützstruktur samt Schale zu bewegen. Die Schalenstützstruktur kann mit dem Transporttablett, insbesondere lösbar, verbunden sein und/oder beweglich, in der Regel verschiebbar, auf dem Transporttablett gelagert sein, üblicherweise auf diesem aufliegen. Dadurch ist praktikabel ermöglicht, dass durch Bewegen, insbesondere Verschieben, der Schalenstützstruktur auf dem Transporttablett die Schale in unterschiedlichen Positionen auf dem Transporttablett positionierbar ist. Meist weist das Transporttablett eine ebene Transportfläche auf, um die Schalenstützstruktur auf dieser, insbesondere verschiebbar, anzuordnen. Praktikabel ist es, wenn mehrere Tragestrukturen bzw. deren Tragestrukturunterbauten ein gemeinsames Transporttablett aufweisen bzw. entsprechend Schalenstützstrukturen von unterschiedlichen Tragestrukturen auf einem gemeinsamen Transporttablett angeordnet sind. Auf dem Transporttablett können dann mehrere Schalenstützstrukturen angeordnet sein, welche jeweils mit dem Transporttablett einen Tragestrukturunterbau einer Tragestruktur bilden. Praktikabel ist es, wenn mehrere Tragestrukturen mit jeweils auf diesen angeordneten Kunststoffhalbzeugen in der Wärmeübertragungseinrichtung bzw. Prozesskammer angeordnet werden, um die Kunststoffhalbzeuge zeitparallel zu temperieren. Hierzu können zumindest ein oder mehrere Transporttabletts mit jeweils auf diesen angeordneter Stützstruktur und Schale in der Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere deren Prozesskammer, angeordnet werden bzw. die Wärmeübertragungseinrichtung entsprechend ausgebildet sein. Häufig werden mehrere Transporttabletts übereinander und/oder nebeneinander in der Wärmeübertragungseinrichtung bzw. deren Prozesskammer angeordnet. Die Wärmeübertragungseinrichtung bzw. Prozesskammer weist in der Regel einen Haltemechanismus auf, um eine oder mehrere Transporttabletts, bevorzugt formschlüssig und/oder kraftschlüssig, innerhalb Wärmeübertragungseinrichtung bzw. Prozesskammer zu halten. Beispielsweise kann der Haltemechanismus mit einem oder mehreren Transporttabletthaltern gebildet sein, mit welchen das Transporttablett geführt verschiebbar anordenbar ist. Zweckmäßig können hierzu die Transporttabletthalter einander gegenüberliegend an einer oder mehreren Wänden der Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet sein. Üblicherweise sind mehrere solche Haltemechanismen vorhanden, um mehrere Transporttabletts in unterschiedlichen Positionen, insbesondere übereinander, in der Wärmeübertragungseinrichtung bzw. deren Prozesskammer anzuordnen. Die zweite Temperierungseinrichtung kann an der Schalenstützstruktur und/oder dem Transporttablett angeordnet sein oder als Teil dieser ausgebildet sein, um diese zu temperieren, insbesondere zu heizen und/oder zu kühlen.

[0018] Die erste Temperierungseinrichtungen und zweite Temperierungseinrichtung sind in der Regel gesondert voneinander betreibbar, insbesondere ansteuerbar bzw. steuerbar, bevorzugt regelbar. Dies wird üblicherweise mit zumindest einer Steuereinrichtung umgesetzt. Hierzu können die erste und zweite Temperierungseinrichtung jeweils eine eigene Steuereinrichtung aufweisen bzw. mit einer solchen angesteuert, insbesondere geregelt, werden. Die Steuereinrichtungen können für einen Datenaustausch zwischen diesen miteinander gekoppelt sein. Es kann aber auch günstig sein, wenn die erste und zweite Temperierungseinrichtung von derselben Steuereinrichtung angesteuert, insbesondere, geregelt werden. Damit können die erste und zweite Temperierungseinrichtung, insbesondere prozessabhängig, aufeinander abgestimmt angesteuert bzw. geregelt werden. Dies kann gemäß einer vorgegebenen Regelungsabhängigkeit erfol-

gen, wobei die zweite Temperierungseinrichtung unter Berücksichtigung von Steuerkennwerten der ersten Temperierungseinrichtung gesteuert bzw. geregelt wird, oder umgekehrt. Die erste und/oder zweite Temperierungseinrichtung werden vorzugsweise, wie nachstehend beschrieben, abhängig bzw. unter Berücksichtigung von mit einem oder mehreren Temperatursensoren ermittelten Temperaturmessdaten gesteuert bzw. geregelt.

[0019] Die erste Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung ist üblicherweise ausgebildet, das Kunststoffhalbzeug mittels, insbesondere aufgeheizter oder gekühlter, Temperierungsgasströmung, üblicherweise Luftströmung, zu temperieren, insbesondere zu heizen und/oder zu kühlen. Alternativ oder kumulativ kann die erste Temperierungseinrichtung ausgebildet sein, das Kunststoffhalbzeug mittels Wärmestrahlung zu heizen. Die Temperierungsgasströmung wird hierzu üblicherweise durch die Prozesskammer geleitet.

[0020] Die zweite Temperierungseinrichtung ist an dem Tragestrukturunterbau angeordnet oder als Teil dieses ausgebildet. Die zweite Temperierungseinrichtung kann lösbar mit der Tragestruktur, insbesondere dem Tragestrukturunterbau, verbindbar bzw. für eine Wärmeübertragung koppelbar sein. Günstig für eine Anwendungsflexibilität ist es, wenn die zweite Temperierungseinrichtung gemeinsam mit der Tragestruktur durch Bewegen der Tragestruktur, insbesondere in die Wärmeübertragungseinrichtung bzw. deren Prozesskammer, bewegbar ist. Ein effizienter Wärmeübergang ist erreichbar, wenn die zweite Temperierungseinrichtung die Tragestruktur bzw. den Tragestrukturunterbau zumindest abschnittsweise, insbesondere für eine kontaktierende Wärmeübertragung, bevorzugt unmittelbar, kontaktiert. Die zweite Temperierungseinrichtung kann ausgebildet sein, die Tragestruktur bzw. den Tragestrukturunterbau kontaktierend, beispielsweise mit Temperierungsfluidkanälen und/oder Heizdrähten und/oder einem oder mehreren Peltier- Elementen, zu temperieren, insbesondere zu heizen und/oder zu kühlen. Alternativ oder kumulativ kann die zweite Temperierungseinrichtung ausgebildet sein, die Tragestruktur bzw. den Tragestrukturunterbau kontaktlos bzw. nicht-kontaktierend, beispielsweise mittels Wärmestrahlung und/oder mittels elektromagnetischer Induktion, zu temperieren, insbesondere zu heizen und/oder zu kühlen. Als besonders praktikabel und energieeffizient hat sich dabei ein kontaktierendes Temperieren, insbesondere mittels Temperierungsfluidkanälen, erwiesen.

[0021] Vorteilhaft ist es, wenn während eines Heizens des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung die zweite Temperierungseinrichtung derart gesteuert, insbesondere geregelt, wird, dass die Temperatur des Tragestrukturunterbaues im Wesentlichen gleich oder höher ist als die Temperatur der Schale und/oder des Kunststoffhalbzeuges. Der Tragestrukturunterbau stellt dadurch keine thermische Trägheit, insbesondere thermische Senke, in Bezug auf ein Temperieren, insbesondere Heizen, mit der ersten Temperierungseinrichtung dar. So kann die mit der ersten Temperierungseinrichtung eingebrachte Wärmeenergie besonders effizient für ein Heizen des Kunststoffhalbzeuges eingesetzt und insbesondere eine präzise Steuerung bzw. Regelung des Heizens umgesetzt werden. Vorzugsweise wird dies während eines Großteils, insbesondere mehr als 75 %, bevorzugt mehr als 90 %, insbesondere im Wesentlichen einer Gesamtheit, einer Aufheizzeit, während welcher das Kunststoffhalbzeug geheizt wird, umgesetzt. Analog ist es vorteilhaft, wenn während eines Abkühlens des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung die zweite Temperierungseinrichtung derart gesteuert, insbesondere geregelt, wird, dass die Temperatur des Tragestrukturunterbaues im Wesentlichen gleich oder kleiner ist als die Temperatur der Schale und/oder des Kunststoffhalbzeuges. Vorzugsweise wird dies während eines Großteils, insbesondere mehr als 75 %, bevorzugt mehr als 90 %, insbesondere im Wesentlichen einer Gesamtheit, einer Kühlzeit, während welcher das Kunststoffhalbzeug gekühlt wird, umgesetzt. Zweckmäßig kann eine Temperaturobergrenze und/oder Temperaturuntergrenze des Kunststoffhalbzeuges und/oder Tragestrukturunterbaues festgelegt werden, bis zu welcher die zweite Temperierungseinrichtung derart während des Heizens und/oder Kühlens gesteuert bzw. geregelt wird.

[0022] Zweckmäßig für eine ausgeprägte Zeiteffizienz ist es, wenn ein Aufheizen bzw. Abkühlen des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung bzw. ein Abkühlenlassen des Kunststoffhalbzeuges in der Wärmeübertragungseinrichtung zeitparallel zu einem Aufheizen bzw. Abkühlen der Tragestruktur, insbesondere des Tragestrukturunterbaues, mit der zweiten

Temperierungseinrichtung erfolgt. Alternativ oder kumulativ kann es für eine Zeiteffizienz günstig sein, wenn ein Temperieren, insbesondere Aufheizen bzw. Abkühlen, der Tragestruktur, insbesondere des Tragestrukturunterbaues, mit der zweiten Temperierungseinrichtung vor und/oder nach einem Aufheizen bzw. Abkühlen des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung bzw. Abkühlenlassen des Kunststoffhalbzeuges in der Wärmeübertragungseinrichtung erfolgt bzw. beginnt. Zeiteffizient ist es, wenn die Tragestruktur, insbesondere der Tragestrukturunterbau, vor Anordnen bzw. Einbringen der Tragestruktur, insbesondere des Tragestrukturunterbaues, in der bzw. die Wärmeübertragungseinrichtung, vorzugsweise mit der zweiten Temperierungseinrichtung, aufgeheizt wird. Auf diese Weise kann beispielsweise die Tragestruktur, insbesondere der Tragestrukturunterbau vor und/oder nach Anordnen der Tragestruktur in der Wärmeübertragungseinrichtung mit der zweiten Temperierungseinrichtung vor Beginn eines Heizens des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung geheizt oder gekühlt werden bzw. damit begonnen werden.

[0023] Beispielsweise kann, insbesondere wie vorstehend ausgeführt, die zweite Temperierungseinrichtung am Tragestrukturunterbau angeordnet bzw. als Teil dieses ausgebildet sein, wobei der Tragestrukturunterbau vor, während und/oder nach Anordnen des Tragestrukturunterbaues in der Wärmeübertragungseinrichtung bzw. deren Prozesskammer mit der zweiten Temperierungseinrichtung temperiert wird. Im Besonderen hat es sich bewährt, wenn der Tragestrukturunterbau vor Anordnen des Tragestrukturunterbaues in der Wärmeübertragungseinrichtung bzw. Prozesskammer mit der zweiten Temperierungseinrichtung geheizt bzw. vorgeheizt wird und nach Anordnen des Tragestrukturunterbaues in der Wärmeübertragungseinrichtung bzw. Prozesskammer, insbesondere vor und/oder während eines Temperierens, im Speziellen Heizens, des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung, der Tragestrukturunterbau mit der zweiten Temperierungseinrichtung temperiert, insbesondere geheizt und/oder gekühlt, wird.

[0024] Zur genauen Temperatursteuerung ist es günstig, wenn zumindest ein Temperatursensor zur Messung einer Temperatur der Tragestruktur, insbesondere gegebenenfalls der Schale und/oder dem Tragestrukturunterbau, und/oder dem Kunststoffhalbzeug vorhanden ist, um die erste Temperierungseinrichtung und/oder die zweite Temperierungseinrichtung in Abhängigkeit von einer mit dem Temperatursensor gemessenen Temperatur zu regeln. Zweckmäßig sind dabei mehrere Temperatursensoren vorgesehen. Bewährt hat es sich, wenn sowohl jeweils ein oder mehrere Temperatursensoren zur Messung einer Temperatur des Tragestrukturunterbaues als auch einer Temperatur der Schale vorhanden sind. Dadurch kann eine Regelung der ersten Temperierungseinrichtung und/oder der zweiten Temperierungseinrichtung in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz zwischen Tragestrukturunterbau und Schale erfolgen. Zweckmäßig kann der Temperatursensor ausgebildet sein, die Temperatur kontaktlos, beispielsweise pyrometrisch, oder kontaktierend zu messen. Bei kontaktierender Temperaturmessung ist es praktikabel, wenn jeweils zumindest ein oder mehrere Temperatursensoren an der Tragestruktur, insbesondere gegebenenfalls der Schale und/oder dem Tragestrukturunterbau, und/oder dem Kunststoffhalbzeug angeordnet sind bzw. als Teil dieser ausgebildet sind, um die jeweilige Temperatur zu ermitteln. Zweckmäßig ist es, wenn mehrere Temperatursensoren am Tragestrukturunterbau an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. Dies ermöglicht es, die zweite Temperierungseinrichtung bzw. die erste Temperierungseinrichtung besonders zweckoptimiert zu steuern, um eine hohe Zeit- und Energieeffizienz umzusetzen.

[0025] Es versteht sich, dass üblicherweise, wie vorgenannt dargelegt, zumindest eine Steuerungseinrichtung vorhanden ist, welche ausgebildet ist, die zweite Temperierungseinrichtung und/oder die erste Temperierungseinrichtung zu steuern, im Besonderen zu regeln, und insbesondere in Abhängigkeit von mit den Temperatursensoren ermittelten Temperaturen zu steuern bzw. zu regeln. Die Temperatursensoren können mit einer elektronischen Datenverarbeitungseinheit gekoppelt sein, mit welcher mit den Temperatursensoren ermittelte Messdaten aufgenommen und verarbeitet werden. Die Datenverarbeitungseinheit kann Teil der bzw. einer der Steuerungseinrichtungen sein.

[0026] Für einen effizienten Wärmeaustausch ist es günstig, wenn die zweite Temperierungsein-

richtung mit einem oder mehreren fluiddurchströmten Temperierungsfluidkanälen gebildet ist, welche zumindest abschnittsweise an der und/oder innerhalb der Tragestruktur, insbesondere dem Tragestrukturunterbau, angeordnet sind. Temperierungsfluidkanäle sind dabei üblicherweise als Heiz- und/oder Kühlkanäle ausgebildet, um mittels eines diese durchströmenden Temperierungsfluids Wärmeenergie der Tragestruktur zuzuführen oder von dieser abzuführen. Das Temperierungsfluid kann gasförmig und/oder flüssig ausgebildet sein, beispielsweise als Wasser und/oder Wasserdampf. Zweckmäßig kann ein Thermoöl als Temperierungsfluid eingesetzt sein. Für einen guten Wärmeübergang ist es praktikabel, wenn Temperierungsfluidkanäle die Tragestruktur bzw. den Tragestrukturunterbau kontaktierend ausgebildet sind. Die Temperierungsfluidkanäle können als Teil der Tragestruktur bzw. des Tragestrukturunterbaues ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Tragestruktur bzw. der Tragestrukturunterbau zumindest teilweise mit Hohlrohren gebildet sein, welche zumindest abschnittsweise Temperierungsfluidkanäle bilden bzw. darstellen. Es versteht sich, dass üblicherweise ein oder mehrere Temperierungsfluidbpumpen vorhanden sind, um das Temperierungsfluid durch die Temperierungsfluidkanäle zu pumpen. Die Temperierungsfluidkanäle sind meist als Teil eines Temperierungsfluidkreislaufes ausgebildet. Zweckmäßig können ein oder mehrere mit den Temperierungsfluidkanälen bzw. dem Temperierungsfluicdkreislauf gekoppelte Wärmetauscher vorhanden sein, um den Temperierungsfluidkanälen Wärmeenergie zuzuführen oder von diesen abzuführen, beispielsweise von bzw. an einen weiteren Temperierungsfluidkreis bzw. Temperierungsmittelkreis oder einen insbesondere nachstehend beschriebenen Energiespeicher. In der Regel ist vorgesehen, dass die Temperierungsfluidkanäle durch Wände der Prozesskammer der Wärmeübertragungseinrichtung, in welcher das Kunststoffhalbzeug für einen Aushärteprozess angeordnet wird, hindurchgeführt wird, um Wärmeenergie nach außerhalb der Prozesskammer abzuführen bzw. in diese einzubringen. Dies gilt insbesondere, wenn die Wärmeübertragungseinrichtung als Autoklav ausgebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Temperierungsfluidkanäle bzw. der Temperierungsfluidkreislauf gänzlich innerhalb der Prozesskammer angeordnet bzw. die Temperierungsfluidkanäle nicht durch Wände der Prozesskammer nach außen geführt sind. Dies kann umgesetzt sein, indem die Temperierungsfluidkanäle bzw. der Temperierungsfluidkreislauf am Tragestrukturunterbau angeordnet oder als Teil dieses ausgebildet sind, und innerhalb der Prozesskammer zur Wärmeübertragung mit einem Wärmetauscher oder Energiespeicher, wie beschrieben, gekoppelt sind.

[0027] Für eine hohe Energieeffizienz ist es günstig, wenn mit den Temperierungsfluidkanälen Energie, insbesondere Wärmeenergie, zwischen der Tragestruktur bzw. dem Tragestrukturunterbau und zumindest einem, insbesondere mehreren, Energiespeicher ausgetauscht wird, um von der Tragestruktur bzw. dem Tragestrukturunterbau mit den Temperierungsfluidkanälen abgeführte Wärmeenergie im Energiespeicher zwischenzuspeichern bzw. vom Energiespeicher Wärmeenergie mit den Temperierungsfluidkanälen der Tragestruktur bzw. dem Tragestrukturunterbau zuzuführen. Auf diese Weise kann effizient eine hohe Wiederverwertung von eingesetzter Wärmeenergie erreicht werden. Zweckmäßig kann damit in einem ersten Prozessschritt von der Tragestruktur über die Temperierungsfluidkanäle an den Energiespeicher abgeführte Wärmeenergie in einem dem ersten Prozessschritt nachfolgendem zweiten Prozessschritt vom Energiespeicher der Tragestruktur über die Temperierungsfluidkanäle wieder zugeführt werden - bzw. analog in umgekehrter Weise. Praktikabel kann der Energiespeicher als Temperierungsmittelspeicher ausgebildet sein, welcher Wärmeenergie durch Erhitzen eines Temperierungsmittels speichert. Das Temperierungsmittel kann gasförmig und/oder flüssig ausgebildet sein, beispielsweise als Wasser oder Thermoöl. Insbesondere kann das Temperierungsmittel entsprechend vorgenanntem Temperierungsfluid ausgebildet sein. Unterschiedliche Energiespeicher können unterschiedlich, insbesondere jeweils wie beschrieben, ausgebildet sein.

[0028] Der zumindest eine bzw. die Energiespeicher sind vorzugsweise über einen oder mehrere Wärmetauscher und/oder einen oder mehrere Wärmepumpen mit den Temperierungsfluidkanälen bzw. dem Temperierungsfluidkreislauf gekoppelt, um Wärme zwischen den Temperierungsfluidkanälen bzw. dem Temperierungsfluidkreislauf und dem Energiespeicher zu übertragen. Der Energiespeicher kann durch einen, insbesondere mit den Temperierungsfluidkanälen gekoppelten, Temperierungsmittelkreislauf gebildet sein oder einen solchen aufweisen, um Wärme mit

dem Temperierungsfluickreislauf auszutauschen. In der Regel ist vorgesehen, dass der Energiespeicher außerhalb einer Prozesskammer der Wärmeübertragungseinrichtung positioniert ist. Dies gilt insbesondere, wenn die Wärmeübertragungseinrichtung als Autoklav ausgebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine, insbesondere die, Energiespeicher als Teil der Wärmeübertragungseinrichtung oder innerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere innerhalb deren Prozesskammer, positioniert ist. Es kann praktikabel sein, wenn der Energiespeicher als Teil der Tragestruktur, insbesondere dem Tragestrukturunterbau, oder an dieser angeordnet ist. Der Energiespeicher kann derart ausgebildet sein, dass dieser bei einem Bewegen bzw. Uberführen der Tragestruktur bzw. des Tragestrukturunterbaues, insbesondere in die Wärmeübertragungseinrichtung bzw. deren Prozesskammer, mit der Tragestruktur bzw. dem Tragestrukturunterbau mitbewegt wird. Praktikabel ist es, wenn der zumindest eine Energiespeicher mit den Temperierungsfluidkanälen zur Wärmeübertragung lösbar koppelbar ist. Günstig kann es sein, wenn zumindest einer, insbesondere mehrere, der Energiespeicher außerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet sind, um vor Anordnen bzw. Einbringen der Tragestruktur bzw. des Tragestrukturunterbaues in die Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere deren Prozesskammer, für ein Heizen bzw. Vorheizen der Tragestruktur bzw. des Tragestrukturunterbaues mit den Temperierungsfluidkanälen Wärmeenergie zwischen dem Energiespeicher und den Temperierungsfluidkanälen zu übertragen. Dies ermöglicht ein praktikables Vorerwärmen der Tragestruktur vor Einbringen dieser in die Wärmeübertragungseinrichtung.

[0029] Zweckmäßig können für ein Temperieren der Tragestruktur bzw. des Tragestrukturunterbaues mit den Temperierungsfluidkanälen vor Einbringen der Tragestruktur in die Wärmeübertagungseinrichtung bzw. deren Prozesskammer und für ein anschließendes Temperieren der Tragestruktur bzw. des Tragestrukturunterbaues mit den Temperierungsfluidkanälen bei innerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung bzw. deren Prozesskammer positionierter Tragestruktur unterschiedliche Energiespeicher für eine Wärmeübertragung zwischen den Temperierungsfluidkanälen und dem jeweiligen Energiespeicher vorgesehen sein.

[0030] Sind mehrere Energiespeicher vorhanden, ist es praktikabel, wenn diese miteinander für einen Energieaustausch untereinander gekoppelt sind. Dies kann mit einem oder mehreren Wärmetauschern und/oder einer oder mehreren Wärmepumpen umgesetzt sein.

[0031] Für eine hohe Energieeffizienz ist es günstig, wenn die zweite Temperierungseinrichtung, insbesondere wenn diese mit Temperierungsfluidkanälen ausgebildet ist, und/oder der zumindest eine Energiespeicher für einen Energieaustausch mit zumindest einem Energieverbraucher und/oder zumindest einer Energiequelle verbunden ist, um Energie an den Energieverbraucher zur weiteren funktionellen Nutzung zu übertragen bzw. Energie von der Energiequelle zur energetischen Versorgung der zweiten Temperierungseinrichtung bzw. des Energiespeichers zu übertragen. Dies kann mit mehreren Energieverbrauchern und/oder mehreren Energiequellen umgesetzt sein. Der Energieverbraucher kann eine Heizung bzw. ein Heizkreis sein, beispielsweise eine Gebäudeheizung zur Heizung eines Gebäudes bzw. Gebäuderaumes, eine Werkzeugheizung zur Heizung, insbesondere Vorerwärmung, eines Werkzeuges und/oder ein Nutzwasserspeicher zur Bereitstellung von erwärmtem Wasser sein.

[0032] Insbesondere kann der Energieverbraucher eine andere zweite Temperierungseinrichtung und/oder ein Energiespeicher sein, welche(r) mit einer anderen Tragestruktur, insbesondere auf beschriebene Weise, zur Wärmeübertragung gekoppelt sind. Die Energiequelle ist bevorzugt eine erneuerbare bzw. regenerative Energiequelle, insbesondere eine Anlage zur Bereitstellung von Geothermie-Energie, Hydro-Energie, Sonnenenergie, Thermalquellwasser-Energie, WindEnergie und/oder Biomasse-Energie. Bewährt hat es sich, wenn die Energiequelle eine Erdwärmeanlage zur Bereitstellung von über Erdwärme gewonnene Energie und/oder eine Thermalquellwasseranlage zur Bereitstellung von über Thermalquellenwasser gewonnene Energie und/oder eine Solarenergieanlage zur Bereitstellung von über Sonnenenergie gewonnene Energie und/oder eine Biomasseenergieanlage zur Bereitstellung von über Biomasse gewonnene Energie ist. Alternativ oder kumulativ ist es praktikabel, wenn die Energiequelle mit Industrieabwärme gewonnene Energie zur Verfügung stellt bzw. mit einer derartigen Anlage gebildet ist. Zweckmäßig können mehrere gleiche und/oder unterschiedliche vorgenannte Energiequellen

vorhanden und genutzt werden. Besonders effizient und praktikabel ist es, wenn die zweite Temperierungseinrichtung, insbesondere wenn diese mit Temperierungsfluidkanälen ausgebildet ist, mit einer Erdwärmeanlage und/oder Thermalquellenwasseranlage zur Bereitstellung von über Erdwärme bzw. Thermalquellenwasser gewonnene Energie gekoppelt ist, um Energie, insbesondere Wärmeenergie, der zweiten Temperierungseinrichtung zuzuführen. Dies gilt alternativ oder kumulativ entsprechend für den zumindest einen Energiespeicher. Praktikabel ist es, wenn der Energieverbraucher bzw. die Energiequelle mit zumindest einem Wärmetauscher und/oder zumindest einer Wärmepumpe mit der zweiten Temperierungseinrichtung und/oder dem zumindest einen Energiespeicher zur Energie- bzw. Wärmeübertragung gekoppelt sind.

[0033] Eine hohe Energie- und Zeiteffizienz ist erreichbar, wenn mehrere unterschiedliche Energieniveaus bzw. Temperaturniveaus repräsentierende Energiespeicher vorhanden sind und je nach anzuwendender Heizleistung bzw. Kühlleistung der zweiten Temperierungseinrichtung ein jeweiliger Energiespeicher zum Energieaustausch mit der zweiten Temperierungseinrichtung bzw. Tragestruktur, insbesondere steuerbar, ausgewählt wird. So können mehrere Temperierungsmittelspeicher vorhanden sein, deren jeweilige Temperierungsmittel voneinander verschiedene Temperaturen aufweisen, wobei prozessabhängig ein passender Temperierungsmittelspeicher für eine Wärmeübertragung mit den Temperierungsfluidkanälen gekoppelt wird. Für eine diesbezügliche Steuerung kann eine elektronische Kontrolleinheit vorhanden sein, welche insbesondere als Teil der Steuerungseinrichtung ausgebildet sein kann. Die Temperierungsmittelspeicher können jeweils entsprechend vorgenanntem Temperierungsmittelspeicher ausgebildet und/oder mit dem Temperierungsfluickreislauf für eine Wärmeübertragung gekoppelt sein.

[0034] Eine hohe Effizienz ist erreichbar, wenn mehrere Tragestrukturen mit jeweils darauf angeordnetem Kunststoffhalbzeug in der Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet werden, um die Kunststoffhalbzeuge mit der ersten Temperierungseinrichtung zeitparallel zu temperieren. Zweckmäßig können dann eine oder mehrere, wie hier beschriebene, zweite Temperierungseinrichtungen vorgesehen sein, um die Tragestrukturen mit den zweiten Temperierungseinrichtungen zu heizen und/oder zu kühlen. Die Tragestrukturen können dabei jeweils mit einer eigenen zweiten Temperierungseinrichtung geheizt und/oder gekühlt werden bzw. kann jeweils eine eigene zweite Temperierungseinrichtung an diesen angeordnet sein. Praktikabel ist es, wenn unterschiedliche Tragestrukturen mit derselben zweiten Temperierungseinrichtung geheizt und/oder gekühlt werden bzw. dieselbe zweite Temperierungseinrichtung zur Wärmeübertragung an diesen angeordnet ist. Beispielsweise können, insbesondere wie vorstehend ausgeführt, die Tragestrukturunterbauten mit Transporttabletts gebildet sein, welche meist mit einem oder mehreren Transporttabletthaltern in der Wärmeübertragungseinrichtung bzw. deren Prozesskammer angeordnet werden. Im Besonderen können dabei mehrere Transporttabletthalter übereinander und/oder nebeneinander angeordnet werden bzw. die Tragestrukturunterbauten von unterschiedlichen Tragestrukturen ein gemeinsames Transporttablett aufweisen. Die Tragestrukturunterbauten, insbesondere jeweils deren Schalenstützstruktur und/oder Transporttablett, können dann jeweils mit einer eigenen oder gemeinsamen zweiten Temperierungseinrichtung geheizt bzw. gekühlt werden, im Besonderen kann jeweils eine eigene zweite Temperierungseinrichtung zur Wärmeübertragung an diesen angeordnet sein. Im Speziellen hat es sich bewährt, wenn Tragestrukturunterbauten mit verschiedenen Transporttabletts von unterschiedlichen zweiten Temperierungseinrichtungen geheizt bzw. gekühlt werden, insbesondere wenn die Transporttabletts überreinander in der Wärmeübertragungseinrichtung bzw. deren Prozesskammer angeordnet sind.

[0035] Das Ziel wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der Tragestruktur der eingangs genannten Art am Tragestrukturunterbau eine zweite Temperierungseinrichtung angeordnet oder als Teil dieses ausgebildet ist, um den Tragestrukturunterbau zu heizen und/oder zu kühlen.

[0036] Wie vorstehend ausgeführt kann dadurch eine zeiteffiziente und energieeffiziente Prozessführung bzw. eine zeitreduzierte Zykluszeit erreicht werden, da die durch die Tragestruktur gebildete thermische Trägheit, insbesondere thermische Senke, durch Temperierung, insbesondere Heizen und/oder Kühlen der Tragestruktur, reduzierbar, insbesondere eliminierbar, ist. Die zweite Temperierungseinrichtung ist üblicherweise eine konstruktiv von der ersten Temperierungseinrichtung gesonderte ausgebildete Einrichtung bzw. ist üblicherweise gesondert bzw. se-

parat, im Besonderen unabhängig, von der ersten Temperierungseinrichtung betreibbar bzw. ansteuerbar, insbesondere regelbar. Bewährt hat es sich, wenn die zweite Temperierungseinrichtung die Tragestruktur bzw. den Tragestrukturunterbau zumindest abschnittsweise für eine kontaktierende Wärmeübertragung, kontaktiert. Praktikabel ist es, wenn die erste und zweite Temperierungseinrichtung jeweils eigene Steuereinrichtungen aufweisen. Diese können für einen Datenaustausch, insbesondere über eine Datenverarbeitungsanlage, miteinander gekoppelt sein.

[0037] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Tragestruktur eine formgebende Schale aufweist, an welcher das Kunststoffhalbzeug anformbar ist, und einen Tragestrukturunterbau aufweist, welcher die Schale trägt, wobei die zweite Temperierungseinrichtung am Tragestrukturunterbau angeordnet ist, um diesen zu temperieren, insbesondere zu heizen bzw. zu kühlen. Wie bereits ausgeführt kann die Anformoberfläche der Schale eine beliebige zweckangepasste Form aufweisen, um das Kunststoffhalbzeug an dieser anzuformen bzw. auf diese aufzubringen. Die Anformoberfläche repräsentiert dabei eine in das Kunststoffhalbzeug einzubringende Außenkontur bzw. Außenoberfläche des herzustellenden Kunststoffbauteiles. Indem die zweite Temperierungseinrichtung zumindest abschnittsweise am Tragestrukturunterbau, insbesondere innerhalb dieses, angeordnet ist, kann der Tragestrukturunterbau unabhängig bzw. separat temperiert, insbesondere geheizt bzw. gekühlt, werden, sodass dessen thermische Trägheit ein Heizen des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung nur wenig, bevorzugt nur vernachlässigbar, beeinflusst. Die zweite Temperierungseinrichtung kann als Teil der Tragestruktur bzw. Tragestrukturunterbaues ausgebildet sein.

[0038] Es versteht sich, dass die Tragestruktur entsprechend bzw. analog den Merkmalen, Vorteilen und Wirkungen, welche im Rahmen eines Verfahrens zur Herstellung, insbesondere vorstehend, beschrieben sind, ausgebildet sein kann. Dies gilt analog auch in umgekehrter Richtung.

[0039] Vorteilhaft ist es, wenn ein Wärmeübergang zwischen dem Tragestrukturunterbau und der Schale minimiert wird, um eine Temperatursteuerung des Kunststoffhalbzeuges zu optimieren. Dies kann praktikabel umgesetzt sein, indem die Schale und der Tragestrukturunterbau, insbesondere lediglich, mit zumindest einem oder mehreren Beabstandungsstücken, insbesondere Beabstandungsbolzen, beabstandet voneinander miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann eine Kontaktfläche zwischen Tragestrukturunterbau und Schale effizient reduziert werden. Alternativ oder kumulativ ist es für eine effiziente Temperatursteuerung günstig, wenn zwischen dem Tragestrukturunterbau und der Schale ein oder mehrere thermische Isolationselemente angeordnet sind, welche eine geringere durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit als der Tragestrukturunterbau und/oder die Schale aufweisen. Auf diese Weise ist ein Wärmefluss zwischen Tragestrukturunterbau und Schale reduzierbar. Dadurch sind der Tragestrukturunterbau und die Schale zumindest abschnittsweise, bevorzugt gänzlich, thermisch entkoppelbar. Vorzugsweise sind die Isolationselemente derart zwischen Schale und Tragestrukturunterbau angeordnet, dass Schale und Tragestrukturunterbau nicht unmittelbar miteinander in Kontakt stehen bzw. nicht unmittelbar aufeinander aufliegen. Dies ermöglicht eine besonders genaue und zeitoptimierte Temperatursteuerung, da störende gegenseitige thermische Beeinflussungen reduziert bzw. unterbunden werden. Im Besonderen kann vorgenanntes Beabstandungsstück als Isolationselement ausgebildet sein.

[0040] Eine hohe Einsatzeffizienz ist erreichbar, wenn die Schale und der Tragestrukturunterbau mit eine Einstelleinrichtung miteinander verbunden sind, mit welcher eine Ausrichtung und/oder Form der Schale oder eines Schalenabschnittes der Schale relativ zum Tragestrukturunterbau varlierbar ist. Zweckmäßig können mehrere solche Einstelleinrichtungen vorgesehen sein. Eine Ausrichtung kann dabei eine räumliche Position und/oder ein Kippen der Schale bzw. des Schalenabschnittes relativ zum Tragestrukturunterbau sein. Insbesondere kann auf diese Weise eine Ausrichtung und/oder Form der Anformoberfläche der Schale bzw. des Schalenabschnittes varijert werden, an welche Anformoberfläche das Kunststoffhalbzeug, insbesondere auf beschriebene Weise für ein Aushärten dieser, angeformt bzw. angeordnet wird. Die Einstelleinrichtung kann beispielsweise mit einer oder mehreren Stellschrauben gebildet sein, mit welchen ein Abstand zwischen einem Segment der Schale bzw. des Schalenabschnitt bzw. der Anformoberfläche und dem Tragestrukturunterbau einstellbar ist.

[0041] Günstig ist es, wenn die Schale lösbar mit dem Tragestrukturunterbau, insbesondere der Schalenstützstruktur, verbunden ist. Dies ermöglicht einen einfachen Austausch bzw. ein einfaches Auswechseln der Schale. Beispielsweise um die Schale mit einer anders geformten Schale bzw. einer Schale mit einer anders geformten Anformoberfläche zur Anformung des Kunststoffhalbzeuges an diese auszutauschen. Dadurch sind eine hohe Flexibilität und Zeiteffizienz im Betrieb erreichbar. Zweckmäßig ist es hierzu, wenn eine Verbindungseinrichtung vorhanden ist, welche die Schale formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Tragestrukturunterbau lösbar verbindet. Die Verbindungseinrichtung kann beispielsweise als Schnellverschluss, welcher es ermöglicht, die Verbindung zwischen Schale und Tragestrukturunterbau ohne Werkzeug zu lösen bzw. herzustellen, ausgebildet sein. Praktikabel ist es, wenn die Verbindungseinrichtung als Schnappverschluss ausgebildet ist, wobei üblicherweise vorgesehen ist, dass ein Schnappelement entgegen einer Federkraft bewegt wird, um einen Formschluss und/oder Kraftschluss zwischen der Schale und dem Tragestrukturunterbau aufzuheben. Praktisch kann es aber auch sein, hierzu eine Schraubverbindung oder ähnlich zweckmäßige Verbindungsart einzusetzen.

[0042] Eine effiziente Umsetzung ist praktikabel erreichbar, wenn die zweite Temperierungseinrichtung mit einem oder mehreren von einem Temperierungsfluid durchströmbaren Temperierungsfluidkanälen und/oder einer elektrischen Widerstandsheizung und/oder einer elektromagnetischen Induktionsheizung und/oder zumindest einem Peltierelement gebildet ist. Die zweite Temperierungseinrichtung kann mit einer elektrischen Widerstandsheizung und/oder einer elektromagnetischen Induktionsheizung gebildet sein, um die Tragestruktur bzw. den Tragestrukturunterbau zu heizen. Zweckmäßig können mehrere solche vorgesehen sein. Alternativ oder kumulativ kann die zweite Temperierungseinrichtung mit einem oder mehreren Peltierelementen gebildet sein, um die Tragestruktur mit diesen zu heizen und/oder zu kühlen. Bewährt hat es sich, wenn, alternativ oder kumulativ, die zweite Temperierungseinrichtung mit zumindest einem, bevorzugt mehreren, temperierungsfluidleitenden Temperierungsfluidkanälen gebildet ist, um mittels eines diese durchströmenden Temperierungsfluids Wärmeenergie der Tragestruktur zuzuführen oder von dieser abzuführen. Die Temperierungsfluidkanäle können zumindest abschnittsweise an der und/oder innerhalb der Tragestruktur, insbesondere dem Tragestrukturunterbau, angeordnet sein. Die Temperierungsfluidkanäle sind üblicherweise rohrförmig ausgebildet. Diese können zumindest teilweise auch als Teil der Tragestruktur bzw. des Tragestrukturunterbaues ausgebildet sein.

[0043] Von Vorteil ist es, wenn eine Anordnung, gebildet mit einer, insbesondere vorstehend beschriebenen, Tragestruktur vorgesehen ist, wobei die Tragestruktur in einer Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere einem Autoklav, angeordnet ist, um ein von der Tragestruktur getragenes Kunststoffhalbzeug mit einer ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung, bevorzugt mittels Heizgasströmung, zu temperieren, insbesondere zu heizen bzw. zu kühlen, insbesondere zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei eine zweite Temperierungseinrichtung vorhanden ist, um die Tragestruktur, insbesondere den Tragestrukturunterbau, zu temperieren, insbesondere zu heizen und/oder zu kühlen. Die Anordnung ist üblicherweise mit der Wärmeübertragungseinrichtung und deren ersten Temperierungseinrichtung, der Tragestruktur und der zweiten Temperierungseinrichtung gebildet. Vorgesehen ist, dass die zweite Temperierungseinrichtung Teil des Tragestrukturunterbaues ist oder an diesem angeordnet ist.

[0044] Die zweite Temperierungseinrichtung ist üblicherweise ausgebildet, die Tragestruktur, insbesondere den Tragestrukturunterbau, gesondert von einer Temperierung des Kunststoffhalbzeuges mit der ersten Temperierungseinrichtung zu heizen und/oder zu kühlen. Zweckmäßig ist es entsprechend, wenn die zweite Temperierungseinrichtung gesondert von der ersten Temperierungseinrichtung steuerbar, insbesondere regelbar, ist, um die Tragestruktur, insbesondere den Tragestrukturunterbau, zu heizen und/oder zu kühlen. Wie vorstehend ausgeführt kann dadurch eine zeiteffiziente und energieeffiziente Prozessführung bzw. eine zeitreduzierte Zykluszeit erreicht werden, da die durch die Tragestruktur gebildete thermische Trägheit durch Temperierung, insbesondere Heizen und/oder Kühlen der Tragestruktur, reduzierbar, insbesondere eliminierbar, ist. Günstig ist es, wenn die Tragestruktur, insbesondere der Tragestrukturunterbau,

die zweite Temperierungseinrichtung aufweist.

[0045] Das weitere Ziel wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Aufrüsten einer Tragekonstruktion zu einer Tragestruktur, insbesondere einer vorstehend beschriebenen Tragestruktur bzw. insbesondere zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung, gelöst, indem zum Tragekonstruktionsunterbau eine zweite Temperierungseinrichtung hinzugefügt bzw. an dieser angeordnet wird, um den Tragekonstruktionsunterbau zu heizen und/oder zu kühlen. Auf diese Weise kann eine übliche bekannte Tragekonstruktion zu einer hinsichtlich deren Effizienz im Betrieb optimierte Tragestruktur, wie diese insbesondere vorstehend beschrieben ist, aufgerüstet werden. Tragekonstruktion bezeichnet, dabei eine übliche Tragekonstruktion bzw. Tragestruktur, welche keine, insbesondere vorgenannte, zweite Temperierungseinrichtung aufweist bzw. an welcher keine solche angeordnet ist.

[0046] Dies ermöglicht, wie vorstehend ausgeführt, eine zeiteffiziente und energieeffiziente Prozessführung bzw. eine zeitreduzierte Zykluszeit, da die durch die Tragekonstruktion bzw. Tragestruktur gebildete thermische Trägheit durch Temperierung, insbesondere Heizen und/oder Kühlen der Tragekonstruktion bzw. der Tragestruktur, reduzierbar, insbesondere eliminierbar, ist. Die Tragekonstruktion weist üblicherweise eine Schale und einen die Schale tragenden Tragekonstruktionunterbau auf, wobei die Schale eine Anformoberfläche aufweist, an welche das Kunststoffhalbzeug anformbar ist, um das Kunststoffhalbzeug mit einer Oberfläche bzw. Oberflächenkontur entsprechend der Anformoberfläche auszubilden. Günstig ist es, wenn die zweite Temperierungseinrichtung am Tragekonstruktionsunterbau angeordnet wird und/oder ausgebildet ist, den Tragestrukturunterbau zu temperieren, insbesondere zu heizen und/oder zu kühlen.

[0047] Vorteilhaft kann die Tragekonstruktion entsprechend bzw. analog den Merkmalen, Vorteilen und Wirkungen, welche im Rahmen einer, insbesondere vorstehend, beschriebenen Tragestruktur bzw. eines, insbesondere vorstehend, beschriebenen Verfahrens zur Herstellung beschrieben sind, aufgerüstet werden bzw. die gebildete Tragestruktur entsprechend ausgebildet werden.

[0048] Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:

[0049] Fig. 1 eine Tragestruktur zum Tragen eines Kunststoffhalbzeuges mit einer zweiten Temperierungseinrichtung;

[0050] Fig. 2 die Tragestruktur der Fig. 1, angeordnet in einer Wärmeübertragungseinrichtung;

[0051] Fig. 3 eine Tragestruktur in einer Wärmeübertragungseinrichtung und mehrere außerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung angeordnete Energiespeicher zum Zwischenspeichern von Wärmeenergie;

[0052] Fig. 4 eine Tragestruktur und mehrerer Energiespeicher, welche in einer Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet sind;

[0053] Fig. 5 eine Tragestruktur, welche vor Einbringen dieser in die Wärmeübertragungseinrichtung mittels eines an die zweite Temperierungseinrichtung gekoppelten Energiespeichers geheizt wird;

[0054] Fig. 6 eine Darstellung einer an eine zweite Temperierungseinrichtung und/oder einen Energiespeicher zur Energieübertragung gekoppelten Energiequelle;

[0055] Fig. 7 mehrere in einer Wärmeübertragungseinrichtung angeordnete Tragestrukturen.

[0056] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Tragestruktur 1 zum Tragen eines Kunststoffhalbzeuges 2, bevorzugt eines Kunststoff-Faser-Verbundhalbzeuges, in einer Wärmeübertragungseinrichtung 3, um das Kunststoffhalbzeug 2 mit einer ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung 3, bevorzugt mittels Temperierungsgasströmung 6, zu temperieren, insbesondere aufzuheizen bzw. abzukühlen. Die Wärmeübertragungseinrichtung 3 ist dabei bevorzugt als Autoklav ausgebildet. Die Tragestruktur 1 weist eine Schale 4 und einen die

Schale 4 tragenden Tragestrukturunterbau 5 auf. Die Schale 4 kann grundsätzlich eine beliebige Form aufweisen und definiert eine Anformoberfläche, an welche das Kunststoffhalbzeug 2 anformbar ist, um das Kunststoffhalbzeug 2 mit einer Oberfläche bzw. Oberflächenkontur entsprechend der Anformoberfläche der Schale 4 auszubilden. In Fig. 1 ist schematisch ein Kunststoffhalbzeug 2 dargestellt, welches an die Schale 4 angeformt auf dieser angeordnet ist. Der Tragestrukturunterbau 5 kann mit einer Balkenkonstruktion, gebildet mit mehreren miteinander verbundenen Balken, ausgeführt sein. Üblicherweise ist vorgesehen, dass das Kunststoffhalbzeug 2 durch Auflegen von zumindest einer verformbaren Kunststoffhalbzeugschicht, meist mehrere solcher nebeneinanderliegend und aufeinanderliegend, auf die Schale 4 bzw. deren Anformoberfläche gebildet wird. Das Kunststoffhalbzeug 2 bzw. die Kunststoffhalbzeugschichten sind üblicherweise, insbesondere wie vorstehend beschrieben, mit unausgehärtetem Kunststoffharz vorimprägnierten Fasern, Gelege und/oder Gewebe, fachüblich auch als Prepregs (preimpregnated fibers) bezeichnet, gebildet. Als Fasern sind häufig Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und/oder Basaltfasern verwendet.

[0057] Um die thermische Trägheit, insbesondere Senke, welche der Tragestrukturunterbau 5 darstellt zu reduzieren bzw. vorzugsweise zu eliminieren, ist eine gesondert von der ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung 3 steuerbare zweite Temperierungseinrichtung 7 am Tragestrukturunterbau 5 angeordnet, um diesen zu heizen und/oder zu kühlen. Auf diese Weise kann der Tragestrukturunterbau 5 in der Wärmeübertragungseinrichtung 3 separat gesteuert temperiert werden, sodass ein mit der ersten Temperierungseinrichtung durchgeführter Aufheizprozess nicht oder nur in reduziertem Maße durch eine thermische Trägheit des Tragestrukturunterbaues 5 gestört wird. Die zweite Temperierungseinrichtung 7 ist mit von einem Temperierungsfluid durchströmbaren Temperierungsfluidkanälen 8 gebildet, welche zumindest abschnittsweise am Tragestrukturunterbau 5 angeordnet sind, um Wärme an diesen zuzuführen bzw. von diesem abzuführen. Die Temperierungsfluidkanäle 8 können zumindest teilweise an oder innerhalb der Tragestruktur 1, vorzugsweise diese kontaktierend, angeordnet sein. Die Temperierungsfluidkanäle 8 bilden üblicherweise einen Temperierungsfluidkanalkreislauf.

[0058] Zweckmäßig ist vorgesehen, dass zwischen der Schale 4 und dem Tragestrukturunterbau 5 thermische Isolationselemente 9 angeordnet sind, welche eine kleinere durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit als der Tragestrukturunterbau 5 und/oder die Schale 4 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können der Tragestrukturunterbau 5 und die Schale 4 durch Beabstandungsstücke, insbesondere Beabstandungsbolzen, beabstandet voneinander miteinander verbunden sein. Im Besonderen können die thermischen Isolationselemente 9 solche Beabstandungsstücke sein. Dies ermöglicht eine thermische Entkoppelung der Schale 4 vom Tragestrukturunterbau 5. Wie in Fig. 1 exemplarisch dargestellt ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Schale 4 und der Tragestrukturunterbau 5 nicht unmittelbar miteinander kontaktieren, sondern mittelbar über thermische Isolationselemente 9 verbunden sind. Dadurch ist eine gegenseitige thermische Beeinflussung von Schale 4 und Tragestrukturunterbau 5 besonders ausgeprägt reduzierbar.

[0059] Zur genauen Temperatursteuerung sind zweckmäßig mehrere Temperatursensoren 10 am Tragestrukturunterbau 5 und/oder der Schale 4 angeordnet. Dadurch kann im Betrieb die zweite Temperierungseinrichtung 7 bzw. die erste Temperierungseinrichtung in Abhängigkeit von einer mit den Temperatursensoren 10 gemessenen Temperatur, insbesondere einer Temperaturdifferenz zwischen Schale 4 und Tragestrukturunterbau 5, geregelt werden.

[0060] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Tragestruktur 1 der Fig. 1, angeordnet in einer vorzugsweise als Autoklav ausgebildeten Wärmeübertragungseinrichtung 3. Die Wärmeübertragungseinrichtung 3 ist schematisch durch deren Wände 12 in einer ausschnittsweisen Querschnittsdarstellung gezeigt, wobei die Wände 12 eine Prozesskammer 11 definieren, in welcher die Tragestruktur 1 angeordnet ist, um ein auf der Schale 4 angeordnetes an diese angeformtes Kunststoffhalbzeug 2 auszuhärten. Hierzu wird das Kunststoffhalbzeug 2 üblicherweise einem Temperaturprogramm unterzogen, wobei eine Temperierung, insbesondere ein Aufheizen und/oder Abkühlen, des Kunststoffhalbzeuges 2 mit der ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung 3 durchgeführt wird. In der Regel erfolgt dies mittels Temperierungsgasströmung 6, häufig einer Heizluftströmung, mit welcher der Autoklav bzw. dessen Pro-

zesskammer 11 durchströmt wird. Hierzu ist häufig ein Temperierungsgasströmungskreislauf vorhanden, wobei üblicherweise das Kunststoffhalbzeug 2 mit einer Hinströmung der Temperierungsgasströmung 6 temperiert wird und eine Rückströmung der Temperierungsgasströmung 6 räumlich getrennt von der Hinströmung erfolgt. Beispielsweise kann die Rückströmung in einem räumlich abgetrennten Bereich der Prozesskammer 11, wie einem Doppelwandbereich, oder einem Rückströmungskanal erfolgen. Indem der Tragestrukturunterbau 5 mit der zweiten Temperierungseinrichtung 7 separat temperiert, insbesondere aufgeheizt, wird, kann ein Heizen des Kunststoffhalbzeuges 2 zeiteffizient in hohe Maße ohne Berücksichtigung des Tragestrukturunterbaues 5 erfolgen. Zweckmäßig sind die Temperierungsfluidkanäle 8 in der Regel durch eine Wand der Wärmeübertragungseinrichtung 3 bzw. deren Prozesskammer 11 hindurchgeführt, um einen Einlass und Auslass der Temperierungsfluidkanäle 8 zur Zufuhr und Abfuhr von Temperierungsfluid außerhalb der Prozesskammer 11 anzuordnen. Ublicherweise ist eine Verkabelung der Temperatursensoren 10 durch eine Wand der Wärmeübertragungseinrichtung 3 bzw. deren Prozesskammer 11 hindurchgeführt, um Messsignale der Temperatursensoren 10 außerhalb der Prozesskammer 11, in der Regel mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der ersten Temperierungseinrichtung und/oder zweiten Temperierungseinrichtung 7, abzunehmen.

[0061] Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer in einer Wärmeübertragungseinrichtung 3 angeordneten Tragestruktur 1. Die Ausgestaltung der Wärmeübertragungseinrichtung 3 und/oder Tragestruktur 1 kann dabei entsprechend jener der Fig. 1 und Fig. 2 sein bzw. deren Merkmale aufweisen - dies gilt analog in umgekehrter Richtung. Zweckmäßig kann die Wärmeübertragungseinrichtung 3 eine Prozesskammer 11 aufweisen, in welcher die Tragestruktur 1 zum Aushärten des Kunststoffhalbzeuges 2 angeordnet wird. Die Wärmekammer kann eine Zuführung und Abführung für eine Temperierungsgasströmung 6 zum Temperieren des Kunststoffhalbzeuges 2 aufweisen. Weiter kann eine Vakuumpumpe 13 vorgesehen sein, um einen Unterdruck bzw. ein Vakuum in der Prozesskammer 11 zu erzeugen. Der Tragestrukturunterbau 5 wird mit einer mit Temperierungsfluidkanälen 8 gebildeten zweiten Temperierungseinrichtung 7 temperiert, wobei mit den Temperierungsfluidkanälen 8 Wärmeenergie zwischen dem Tragestrukturunterbau 5 und zumindest einem, bevorzugt mehreren, Energiespeichern 14 ausgetauscht wird. Von der Tragestruktur 1 mit den Temperierungsfluidkanälen 8 abgeführte Wärmeenergie kann im Energiespeicher 14 zwischengespeichert bzw. vom Energiespeicher 14 Wärmeenergie über die Temperierungsfluidkanäle 8 dem Tragestrukturunterbau 5 zugeführt werden, dies ist in Fig. 3 mit den beiden den Tragestrukturunterbau 5 und die schematisch dargestellten Energiespeicher 14 verbindenden Pfeile symbolisiert. Dadurch ist eine effiziente Wiederverwertung von Wärmeenergie ermöglicht. Die Energiespeicher 14 sind vorzugsweise als Temperierungsmittelspeicher ausgebildet, wobei Wärmeenergie durch Erhitzen von Temperierungsmittel gespeichert wird, beispielsweise mit einem als Heißwasserspeicher ausgebildeten Energiespeicher 14. Vorteilhaft können mehrere Energiespeicher 14 vorgesehen sein, welche unterschiedliche Energieniveaus repräsentieren, beispielweise Temperierungsmittelspeicher deren Temperierungsmittel auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten sind, dies ist in Fig. 3 mit drei dargestellten Energiespeichern 14 exemplarisch verdeutlicht. Die Energiespeicher 14 sind zweckmäßig derart mit den Temperierungsfluidkanälen 8, vorzugsweise steuerbar, gekoppelt, dass je nach anzuwendender Heizleistung bzw. Kühlleistung der zweiten Temperierungseinrichtung 7 einer der Energiespeicher 14 abhängig von dessen Energieniveau bzw. Temperatur dessen Temperierungsmittel für eine Wärmeenergieübertragung zwischen dem Energiespeicher 14 und dem Tragestrukturunterbau 5 über die Temperierungsfluidkanäle 8 auswählbar ist. Eine Kopplung zwischen den Energiespeichern 14 und den Temperierungsfluidkanälen 8 kann zweckmäßig mit einem oder mehreren Wärmetauschern und/oder Wärmepumpen umgesetzt sein. Der bzw. die Energiespeicher 14 können, insbesondere während eines Temperierens des Kunststoffhalbzeuges 2 mit der ersten Temperierungseinrichtung, innerhalb und/oder außerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung 3 bzw. dem Autoklav angeordnet sein. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante, bei welcher die Energiespeicher 14 außerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung 3 bzw. deren Prozesskammer angeordnet sind.

[0062] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren in einer Wärmeübertragungseinrichtung 3 angeordneten Tragestruktur 1. Die Ausgestaltung von Wärmeübertragungseinrich-

tung 3, Energiespeicher 14 und/oder Tragestruktur 1 kann dabei entsprechend jener der Fig. 1, Fig. 2 und/oder Fig. 3 sein bzw. deren Merkmale aufweisen - dies gilt analog in umgekehrter Richtung. Im Unterschied zur Ausführungsvariante der Fig. 3 ist gemäß Fig. 4 vorgesehen, dass der bzw. die Energiespeicher 14, insbesondere während eines Temperierens des Kunststoffhalbzeuges 2 mit der ersten Temperierungseinrichtung, innerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung 3 bzw. dem Autoklav angeordnet sind. Zweckmäßig ist es, wenn die Energiespeicher 14 derart mit der Tragestruktur 1 gekoppelt sind, dass die Energiespeicher 14 bei einem Bewegen bzw. UÜberführen der Tragestruktur 1 in die Wärmeübertragungseinrichtung 3 mit dieser mit in die Wärmeübertragungseinrichtung 3 bewegt werden. Hierzu können die Energiespeicher 14 starr mit der Tragestruktur 1, insbesondere lösbar, verbunden sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Energiespeicher 14 separat von der Tragestruktur 1 in die Wärmeübertragungseinrichtung 3 überführt bzw. bei einem Bewegen der Tragestruktur 1 in die Wärmeübertragungseinrichtung 3 bereits in dieser angeordnet sind. Bewährt hat es sich, wenn wie zu Fig. 3 ausgeführt unterschiedliche Energiespeicher 15 unterschiedliche Energieniveaus bzw. Temperaturniveaus repräsentieren, wobei die Energiespeicher 15 üblicherweise als Temperierungsmittelspeicher ausgebildet sind. Hierzu können die Energiespeicher 15 jeweils einen Temperierungsmittelbehälter zur Aufnahme von Temperierungsmittel aufweisen, wobei die Temperierungsmittelbehälter zur Wärmeübertragung an die Temperierungsfluidkanäle 8 ankoppeln bzw. ankoppelbar sind. Beispielsweise kann einer der Energiespeicher 15 zum Kühlen des Tragestrukturunterbaues 5 ausgebildet sein, indem kaltes Temperierungsmittel in diesen eingefüllt wird, und ein anderer der Energiespeicher 15 zum Heizen des Tragestrukturunterbaues 5 ausgebildet sein, indem heißes Temperierungsmittel in diesen eingefüllt wird. Häufig ist zumindest ein weiterer Energiespeicher 15 vorgesehen, um bereits zum Heizen oder Kühlen verwendetes Temperierungsmittel von einem der Temperierungsmittelbehälter der anderen Energiespeicher 15 aufzunehmen bzw. in diese zu überführen. Die Temperierungsmittelbehälter von unterschiedlichen Energiespeichern 15 können über Temperierungsmittelkanäle temperierungsmittelleitend verbunden sein. Eine Wärmeübertragung zwischen Energiespeicher 15 und Temperierungsfluidkanälen 8 kann umgesetzt sein, indem die Temperierungsmittelkanäle und die Temperierungsfluidkanäle 8 wärmeleitend miteinander gekoppelt sind, beispielsweise mit einem Wärmetauscher oder einer Wärmepumpe.

[0063] Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Tragestruktur 1, insbesondere eines Tragestrukturunterbaues 5, welcher vor Einbringen dieser in die Wärmeübertragungseinrichtung 3 mittels zumindest eines oder mehrerer an die zweite Temperierungseinrichtung 7 gekoppelter Energiespeicher 14 geheizt bzw. vorgeheizt wird. Die Ausgestaltung von Wärmeübertragungseinrichtung 3, Energiespeicher 14 und/oder Tragestruktur 1 kann dabei entsprechend jener der Fig. 1 bis Fig. 4 sein bzw. deren Merkmale aufweisen - dies gilt analog in umgekehrter Richtung. Im Besonderen kann der in Fig. 5 gezeigte Zustand vor einem der in Fig. 2 bis Fig. 5 gezeigten Zustände erfolgen. Gemäß Fig. 5 ist vorgesehen, dass die Tragestruktur 1, insbesondere der Tragestrukturunterbau 5, bereits außerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung 3 bzw. vor Uberführung der Tragestruktur 1 in die Wärmeübertragungseinrichtung 3 mit der zweiten Temperierungseinrichtung 7 geheizt bzw. vorgewärmt wird. Hierzu ist die zweite Temperierungseinrichtung 7 vor Einbringen der Tragestruktur 1 in die Wärmeübertragungseinrichtung 3 mit zumindest einem oder mehreren außerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung 3 positionierten Energiespeicher 14 zur Wärmeübertragung vom Energiespeicher 14 an die zweite Temperierungseinrichtung 7 gekoppelt, um die Tragestruktur 1, insbesondere den Tragestrukturunterbau 5, mit der zweiten Temperierungseinrichtung 7 zu heizen bzw. vorzuwärmen. Anschließend kann vorgesehen sein, dass die Tragestruktur 1 in die Wärmeübertragungseinrichtung 3 überführt wird und der Energiespeicher 14 außerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung 3 angeordnet bleibt und beispielsweise ein Zustand gemäß Fig. 3 umgesetzt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Tragestruktur 1 und der bzw. die Energiespeicher 14 in die Wärmeübertragungseinrichtung 3 bewegt bzw. überführt werden und beispielsweise ein vorstehend im Rahmen der Erläuterungen zur Fig. 4 beschriebener Zustand umgesetzt wird. Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Temperierungseinrichtung 7 für ein Heizen bzw. Vorheizen der Tragestruktur 1 bzw. des Tragestrukturunterbaues 5 außerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung 3 an einen anderen Energiespeicher

14 zur Wärmeübertragung gekoppelt ist als bei Positionierung der Tragestruktur 1 innerhalb der Wärmeübertragungseinrichtung 3.

[0064] Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer an eine zweite Temperierungseinrichtung 7 und/oder zumindest einen, insbesondere mehrere, Energiespeicher 14 zur Energieübertragung gekoppelten Energiequelle 15. Die Ausgestaltung von Wärmeübertragungseinrichtung 3, Energiespeicher 14 und/oder Tragestruktur 1 kann dabei entsprechend jener der Fig. 1 bis Fig. 5 sein bzw. deren Merkmale aufweisen - dies gilt analog in umgekehrter Richtung. Im Besonderen kann die Anordnung der Fig. 6 bei jeder der in Fig. 1 bis Fig. 5 gezeigten Varianten umgesetzt sein. Gemäß Fig. 6 ist vorgesehen, dass die zweite Temperierungseinrichtung 7 mit einer Energiequelle 15, bevorzugt einer Erdawärmeanlage, gekoppelt ist, um Erdwärme an die zweite Temperierungseinrichtung 7 bzw. den Energiespeicher 14 zu übertragen. Dies ermöglicht einen energieeffizienten Betrieb. Dies ist in Fig. 6 mit einem ersten Pfeil L1 von der Energiequelle 15 zur zweiten Temperierungseinrichtung 7 bzw. Ankoppelung dieser an den zumindest einen Energiespeicher 14 dargestellt. Alternativ oder kumulativ ist es günstig, wenn der zumindest eine Energiespeicher 14 mit der Energiequelle 15 gekoppelt ist, um Erdwärme an den Energiespeicher 14 zu übertragen. Dies ist in Fig. 6 mit einem zweiten Pfeil L2 von der Energiequelle 15 zu einer Wärmepumpe 16 und einem dritten Pfeil L3 von der Wärmepumpe 16 zum zumindest einen Energiespeicher 14 dargestellt. Es versteht sich, dass alternativ die Energiequelle 15 auch ohne Wärmepumpe 16 an den zumindest einen Energiespeicher 14 gekoppelt sein kann. Eine Kopplung der Energiequelle 15 an die zweite Temperierungseinrichtung 7 und/oder an den zumindest einen Energiespeicher 14 zur Energieübertragung kann beispielsweise mit einem oder mehreren Wärmetauschern und/oder mit einer oder mehreren Wärmepumpen 16 umgesetzt sein. Alternativ oder kumulativ kann die Energiequelle 15 der Fig. 6 zur Energie- bzw. Wärmeübertragung in analoger Weise mit einer Solarenergieanlage und/oder Windenergieanlage und/oder Biomasseenergieanlage und/oder mit Industrieabwärme umgesetzt sein.

[0065] Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung von mehreren in einer Wärmeübertragungseinrichtung 3, insbesondere einem Autoklav, angeordnete Tragestrukturen 1. Der Autoklav bzw. die jeweilige Tragestruktur 1 kann dabei analog den zu Fig. 1 bis Fig. 6 gezeigten Ausgestaltungen ausgebildet sein und umgekehrt. Für eine hohe Praktikabilität ist es günstig, wenn der jeweilige Tragestrukturunterbau 5 der Tragestrukturen 1 mit einer Schalenstützstruktur 17 und einem Transporttablett 18 gebildet ist. Die jeweilige Schale 4 der Tragestrukturen 1 liegt dabei an der Schalenstützstruktur 17 an und die Schalenstützstruktur 17 ist auf dem Transporttablett 18 angeordnet, um durch Bewegen des Transporttabletts 18 die Schalenstützstruktur 17 samt Schale 4 zu bewegen, insbesondere in die Wärmeübertragungseinrichtung 3 bzw. deren Prozesskammer 11 einzubringen. Zweckmäßig können auch die in Fig. 1 bis Fig. 6 gezeigten Tragestrukturen 1 derart ausgebildet sein. Es hat sich bewährt, wenn die Schalenstützstruktur 17 beweglich, bevorzugt verschiebbar, auf dem Transporttablett 18 gelagert ist bzw. auf diesem aufliegt. Damit kann durch Bewegen der Schalenstützstruktur 17 auf dem Transporttablett 18 die jeweilige Schale 4 auf dem Transporttablett 18 positioniert werden. Üblicherweise weist die Wärmeübertragungseinrichtung 3 bzw. deren Prozesskammer 11 ein oder mehrere Transporttabletthalter 19 auf, mit welchen das Transporttablett 18 geführt verschiebbar in der Wärmeübertragungseinrichtung 3 bzw. Prozesskammer 11 anordenbar ist.

[0066] Zweckmäßig können jeweils korrespondierende Transporttabletthalter 19, wie in Fig. 7 dargestellt, einander gegenüberliegend an einer oder mehreren Wänden 12 der Prozesskammer 11 vorhanden sein, um das Transporttablett 18 geführt verschiebbar zu halten. Praktikabel ist es, wenn mehrere Tragestrukturen 1 bzw. Transporttabletts 18 nebeneinander und/oder übereinander in der Prozesskammer 11 angeordnet werden. Effizient ist es, wenn mehrere Tragestrukturunterbauten 5 dasselbe Transporttablett 18 aufweisen bzw. die Schalenstützstrukturen 17 von Tragestrukturunterbauten 5 von unterschiedlichen Tragestrukturen 1 auf demselben Transporttablett 11 angeordnet sind.

[0067] Es kann vorgesehen sein, dass zur Heizung bzw. Kühlung des Tragestrukturunterbaues 5 sowohl die Schalenstützstruktur 17 als auch das Transporttablett 18 geheizt und/oder gekühlt werden, insbesondere die Temperierungsfluidkanäle 8 der zweiten Temperierungseinrichtung 7

zumindest abschnittsweise sowohl an der Schalenstützstruktur 17 als auch am Transporttablett 18 angeordnet sind, um Wärme an diese zuzuführen bzw. von diesen abzuführen. Bevorzugt verlaufen die Temperierungsfluidkanäle 8 zumindest teilweise an oder innerhalb der Schalenstützstruktur 17 und/oder dem Transporttablett 18. Je nach Anwendungsbedingungen kann es ausreichend sein, dass nur die Schalenstützstruktur 17 geheizt bzw. gekühlt wird. Die Temperierungsfluidkanäle 8 verlaufen dann üblicherweise zumindest abschnittsweise an bzw. in der Schalenstützstruktur 17 und nicht im Transporttablett 18. Es ist aber bevorzugt, dass sowohl die Schalenstützstruktur 17 als auch das Transporttablett 18 geheizt bzw. gekühlt werden. Die Temperierungsfluidkanäle 8 verlaufen dann üblicherweise zumindest abschnittsweise an bzw. in sowohl der Schalenstützstruktur 17 als auch dem Transporttablett 18.

[0068] Die Tragestrukturen 1 bzw. Tragestrukturunterbauten 5 können mit derselben zweiten Temperierungseinrichtung 7, beispielsweise deren Temperierungsfluidkanälen 8, geheizt und/oder gekühlt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass verschiedene Tragestrukturen 1 bzw. Tragestrukturunterbauten 5 mit unterschiedlichen zweiten Temperierungseinrichtungen 7 bzw. deren jeweiligen Temperierungsfluidkanälen 8 geheizt und/oder gekühlt werden.

[0069] Durch das Vorsehen einer zweiten Temperierungseinrichtung 7 zur Temperierung der Tragestruktur 1 bzw. des Tragestrukturunterbaues 5 kann eine Zeiteffizienz einer Aushärteprozessführung eines Kunststoffhalbzeuges 2, insbesondere Kunststoff-Faser-Verbundhalbzeuges, zur Herstellung eines, insbesondere faserverstärkten, Kunststoffbauteiles bzw. eine Zykluszeit der Aushärteprozessführung eklatant reduziert werden. Durch eine Entkopplung eines Temperierens, insbesondere Heizens, des Kunststoffhalbzeuges von einer Temperierung, insbesondere eines Heizens, des Tragestrukturunterbaues 5 kann der Aushärteprozess präzise, zeitoptimiert und energieoptimiert durchgeführt werden. Dies gilt besonders, wenn die Schale 4 mittels thermischer Isolationselemente 9 thermisch vom Tragestrukturunterbau 5 entkoppelt ist. Ist weiter vorgesehen, dass ein oder mehrere Energiespeicher 14 vorhanden sind, welche vorzugsweise unterschiedliche Energieniveaus bzw. Temperaturniveaus repräsentieren, um Wärmeenergie der Tragestruktur 1 bzw. des Tragestrukturunterbaues 5 in den Energiespeichern 14 zwischenzuspeichern und bedarfsabhängig wieder rückzuführen, kann eine vorteilhaft hohe Energieeffizienz umgesetzt werden.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere faserverstärkten, Kunststoffbauteiles, wobei ein auf einer Tragestruktur (1) angeordnetes Kunststoffhalbzeug (2), bevorzugt ein Kunststoff-Faser-Verbundhalbzeug, in einer Wärmeübertragungseinrichtung (3), insbesondere einem Autoklav, angeordnet und das Kunststoffhalbzeug (2) mit einer ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung (3), bevorzugt mittels Heizgasströmung, temperiert wird, wobei die Tragestruktur (1) eine formgebende Schale (4) aufweist, an welcher das Kunststoffhalbzeug (2) angeformt ist, und einen Tragestrukturunterbau (5) aufweist, welcher die Schale (4) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass am Tragestrukturunterbau (5) eine zweite Temperierungseinrichtung (7) angeordnet oder als Teil dieses ausgebildet ist, mit welcher der Tragestrukturunterbau (5) geheizt und/oder gekühlt wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Heizens des Kunststoffhalbzeuges (2) mit der ersten Temperierungseinrichtung die zweite Temperierungseinrichtung (7) derart gesteuert wird, dass die Temperatur des Tragestrukturunterbaues (5) im Wesentlichen gleich oder höher ist als die Temperatur der Schale (4) und/oder des Kunststoffhalbzeuges (2).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufheizen bzw. Abkühlen des Kunststoffhalbzeuges (2) mit der ersten Temperierungseinrichtung bzw. Abkühlenlassen des Kunststoffhalbzeuges (2) in der Wärmeübertragungseinrichtung (3) zeitparallel zu einem Aufheizen bzw. Abkühlen der Tragestruktur (1) mit der zweiten Temperierungseinrichtung (7) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragestruktur (1), insbesondere der Tragestrukturunterbau (5), vor Anordnen der Tragestruktur (1) in der Wärmeübertragungseinrichtung (3) aufgeheizt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperierungseinrichtung (7) mit einem oder mehreren temperierungsfluiddurchströmten Temperierungsfluidkanälen (8) gebildet ist, welche zumindest abschnittsweise an der und/oder innerhalb der Tragestruktur (1) angeordnet sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Temperierungsfluidkanälen (8) Energie zwischen der Tragestruktur (1) und zumindest einem Energiespeicher (14) ausgetauscht wird, um von der Tragestruktur (1) abgeführte Wärmeenergie im Energiespeicher (14) zwischenzuspeichern bzw. vom Energiespeicher (14) Wärmeenergie der Tragestruktur (1) zuzuführen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unterschiedliche Energieniveaus bzw. Temperaturniveaus repräsentierende Energiespeicher (14) vorhanden sind und je nach anzuwendender Heizleistung bzw. Kühlleistung der zweiten Temperierungseinrichtung (7) ein jeweiliger Energiespeicher (14) zum Energieaustausch mit der Tragestruktur (1) ausgewählt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Temperatursensor zur Messung einer Temperatur der Tragestruktur (1), insbesondere gegebenenfalls der Schale (4) und/oder dem Tragestrukturunterbau (5), und/oder dem Kunststoffhalbzeug (2) vorhanden ist, um die erste Temperierungseinrichtung und/oder die zweite Temperierungseinrichtung (7) zu regeln.

9. Tragestruktur (1) zum Tragen eines Kunststoffhalbzeuges (2), bevorzugt eines KunststoffFaser-Verbundhalbzeuges, in einer Wärmeübertragungseinrichtung (3), insbesondere einem Autoklav, um das Kunststoffhalbzeug (2) mit einer ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung (3), bevorzugt mittels Heizgasströmung, zu temperieren, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Tragestruktur (1) eine formgebende Schale (4) aufweist, an welcher das Kunststoffhalbzeug (2) anformbar ist, und einen Tragestrukturunterbau (5) aufweist, welcher die Schale (4)

trägt, dadurch gekennzeichnet, dass am Tragestrukturunterbau (5) eine zweite Temperierungseinrichtung (7) angeordnet oder als Teil dieses ausgebildet ist, um den Tragestrukturunterbau (5) zu heizen und/oder zu kühlen.

10. Tragestruktur (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tragestrukturunterbau (5) und der Schale (4) ein oder mehrere thermische Isolationselemente (9) angeordnet sind, welche eine geringere durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit als der Tragestrukturunterbau (5) und/oder die Schale (4) aufweisen.

11. Tragestruktur (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperierungseinrichtung (7) mit einem oder mehreren von einem Temperierungsfluid durchströmbaren Temperierungsfluidkanälen (8) und/oder einer elektrischen Widerstandsheizung und/oder einer elektromagnetischen Induktionsheizung und/oder zumindest einem Peltierelement gebildet ist.

12. Anordnung gebildet mit einer Tragestruktur (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Tragestruktur (1) in einer Wärmeübertragungseinrichtung (3), insbesondere einem Autoklav, angeordnet ist, um ein von der Tragestruktur (1) getragenes Kunststoffhalbzeug (2) mit einer ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung (3), bevorzugt mittels Heizgasströmung, zu temperieren, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Tragestruktur (1) eine formgebende Schale (4) aufweist, an welcher das Kunststoffhalbzeug (2) anformbar ist, und einen Tragestrukturunterbau (5) aufweist, welcher die Schale (4) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass am Tragestrukturunterbau (5) eine zweite Temperierungseinrichtung (7) angeordnet oder als Teil dieses ausgebildet ist, um den Tragestrukturunterbau (5) zu heizen und/oder zu kühlen.

13. Verfahren zum Aufrüsten einer Tragekonstruktion zu einer Tragestruktur (1), insbesondere einer Tragestruktur (1) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11 bzw. insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Tragekonstruktion zum Tragen eines Kunststoffhalbzeuges (2) in einer Wärmeübertragungseinrichtung (3), insbesondere einem Autoklav, ausgebildet ist, um das Kunststoffhalbzeug (2) mit einer ersten Temperierungseinrichtung der Wärmeübertragungseinrichtung (3), bevorzugt mittels Heizgasströmung, zu temperieren, wobei die Tragekonstruktion (1) eine formgebende Schale (4) aufweist, an welcher das Kunststoffhalbzeug (2) anformbar ist, und einen Tragekonstruktionsunterbau aufweist, welcher die Schale (4) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass zum Tragekonstruktionsunterbau eine zweite Temperierungseinrichtung (7) hinzugefügt wird, um den Tragekonstruktionsunterbau zu heizen und/oder zu kühlen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen