DE102004009744B4 - Process for producing a mold core - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines endkonturengenauen, formstabilen, versiegelten Formkerns (4), umfassend folgende Schritte:
a) Anfertigen eines der Gestalt des herzustellenden Formkerns (4) angepassten, jedoch untermaßigen (LU) wasserlöslichen Hilfs-Formkerns (6) aus einer wasserlöslichen Formmasse (6a) in einem ersten Formwerkzeug (2), welches die Außenkontur des Hilfs-Formkerns (6) passgenau definiert, und Entformen des Hilfs-Formkerns (6) aus dem ersten Formwerkzeug (2);
b) Anordnen (12) des angefertigten untermaßigen wasserlöslichen Hilfs-Formkerns (6) in einem zweiten Formwerkzeug (10), welches die Außenkontur des herzustellenden Formkerns (4) endkonturengenau definiert;
c) Einfüllen eines zu einem gummielastischen Material aushärtbaren, gießbaren Kunststoffwerkstoffs (16) in das zweite Formwerkzeug (10) und in einen Zwischenraum (Z) zwischen der Außenkontur des Hilfs-Formkerns (6) und der Innenkontur des zweiten Formwerkzeugs (10);
d) Aushärten des eingefüllten Kunststoffwerkstoffs (16) zu einer gummielastischen Formkern-Außenhülle (14), welche den wasserlöslichen Hilfs-Formkern (6) umschließt und versiegelt; und
e) Entformen des fertigen Formkerns (4) aus dem zweiten Formwerkzeug (10),...A process for the production of a contour shape, dimensionally stable, sealed mandrel (4), comprising the following steps:
a) preparing a shape of the mold core (4) adapted, but undersized (L U ) water-soluble auxiliary mandrel (6) of a water-soluble molding compound (6a) in a first mold (2), which the outer contour of the auxiliary mandrel ( 6) accurately defined, and demoulding the auxiliary mandrel (6) from the first mold (2);
b) arranging (12) of the manufactured undersized water-soluble auxiliary mandrel (6) in a second mold (10), which defines the outer contour of the mold core (4) to be produced with a final contour;
c) filling a castable plastic material (16) which can be hardened into a rubber-elastic material into the second mold (10) and into a gap (Z) between the outer contour of the auxiliary mold core (6) and the inner contour of the second mold (10);
d) curing the filled plastic material (16) to a rubber-elastic mold core outer shell (14), which encloses the water-soluble auxiliary mold core (6) and sealed; and
e) removal of the finished mold core (4) from the second mold (10), ...
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkerns, der bei der Herstellung eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils (nachfolgend kurz FVW-Bauteil genannt), insbesondere eines hohlen FVW-Bauteils, verwendbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Zwischenprodukt zur Herstellung eines derartigen Formkerns, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils mittels eines solchen Formkerns.The The present invention relates to a process for producing a Formkerns, in the manufacture of a fiber composite component (hereinafter referred to as FVW component), in particular a hollow FVW component, is usable. Furthermore, the invention relates to a Intermediate for the production of such a mold core, as well a method for producing an FVW component by means of such Mold core.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Es ist bekannt, FVW-Bauteile mit Hilfe eines sogenannten verlorenen, wasserlöslichen Formkerns herzustellen. Hierbei wird auf den Formkern ein Fasermaterial und ein für das Fasermaterial als Matrixwerkstoff dienendes Harz aufgebracht und das Harz anschließend ausgehärtet. Dadurch entsteht ein formbeständiges FVW-Bauteil. Das Aufbringen des Harzes kann z. B. manuell in einem sog. Handauflegeverfahren oder auch maschinell in einem Formwerkzeug erfolgen. Im letztgenannten Fall wird die Innenkontur des herzustellenden FVW-Bauteils durch die Außenkontur des Formkerns und die Außenkontur durch die Innenkontur des Formwerkzeugs bestimmt. Als ein entsprechendes maschinelles Verfahren ist z. B. das RTM-Verfahren, d. h. Resin-Transfer-Moulding-Verfahren, bekannt. Es ist aber auch möglich, dass das zu verarbeitende Fasermaterial das Harz bereits in einer mehr oder weniger gebundenen Form enthält. Derartige Werkstoffe sind auch als Prepregs bekannt. Diese Prepregs werden beispielsweise in einem Autoklaven unter Wärmeeinwirkung zu einem Faserverbundbauteil ausgehärtet (Prepreg-Bauweise). Ebenso sind Verfahren möglich, bei denen das Harz manuell aufgetragen wird.It is known, FVW components with the help of a so-called lost, water-soluble Mold core produce. Here, on the mandrel is a fiber material and one for the fiber material is applied as a matrix material serving resin and the resin afterwards hardened. This creates a dimensionally stable Fiber-composite component. The application of the resin may, for. B. manually in one So-called manual laying method or even mechanically in a mold respectively. In the latter case, the inner contour of the produced FVW component through the outer contour the mold core and the outer contour determined by the inner contour of the mold. As a corresponding machine method is z. The RTM method, d. H. Resin transfer molding process, known. But it is also possible that the fiber material to be processed, the resin already in one contains more or less bound form. Such materials are also known as prepregs. These prepregs are for example in an autoclave under heat hardened to a fiber composite component (prepreg construction). As well are procedures possible where the resin is applied manually.
Der bei solchen Herstellungsverfahren verwendete wasserlösliche Formkern wird üblicherweise dadurch hergestellt, dass eine wasserlösliche, pastöse oder flüssige Formmasse in eine Negativform eingebracht und unter Wärmeeinwirkung ausgehärtet wird. Der so entstehende ausgehärtete, wasserlösliche Formkern besitzt in der Regel eine poröse, offenporige Struktur. Damit beim anschließenden Herstellen des Faserverbundbauteils, d. h. genauer beim Imprägnieren des Fasermaterials mit dem Harz, kein Harz in die offenen Poren des Formkerns eindringt und eine undefinierte Innenkontur sowie ein erhöhtes Bauteilgewicht mit verschlechterten mechanischen Eigenschaften entsteht oder das spätere Ausspülen des Formkerns beeinträchtigt, muss der wasserlösliche Formkern gegen das Eindringen des Harzes geschützt werden. Nach dem Aushärten und Ausformen des Formkerns wird dieser deshalb mittels eines flüssigen Versiegelungsmediums auf Lösemittelbasis (z. B. AQUASEALTM der Fa. Aero Consultants Ltd. AG, P. O. Box 335, CH-8606 Nänikon/Uster, Schweiz) durch Bestreichen, Besprühen oder Tauchen versiegelt. Als Lösungsmittel für das Versiegelungsmedium dient beispielsweise Wasser.The water-soluble mold core used in such production methods is usually prepared by introducing a water-soluble, pasty or liquid molding compound into a negative mold and curing it under the action of heat. The resulting hardened, water-soluble mold core usually has a porous, open-pored structure. So that in the subsequent production of the fiber composite component, ie more precisely when impregnating the fiber material with the resin, no resin penetrates into the open pores of the mandrel and an undefined inner contour and increased component weight with deteriorated mechanical properties or impairs the subsequent rinsing of the mandrel, the water-soluble Mold core to be protected against the penetration of the resin. After curing and molding of the mandrel this is therefore by means of a liquid solvent-based sealing medium (eg., AQUASEAL ™ Fa. Aero Consultants Ltd. AG, PO Box 335, CH-8606 Nänikon / Uster, Switzerland) by brushing, spraying or Diving sealed. The solvent used for the sealing medium is, for example, water.
Dieses vorbekannte Verfahren hat jedoch diverse Nachteile. So trägt die Versiegelung undefiniert dick auf der Außenkontur des wasserlöslichen Formkerns auf oder bildet Nasen oder eine faltenartige Struktur, was zu undefinierten Änderungen der Abmessungen bzw. zu einer Formungenauigkeit des Formkerns führt und bei der Herstellung eines FVW-Bauteils mittels eines solchen Formkerns das Entformen bzw. Entfernen der Versiegelung erschwert. Bei einer Versiegelung mittels der oben genannten Versiegelungsmedien ist zudem die Formhaltigkeit des Kerns vor einer Trocknung oder einer erneuten Trocknung des Versiegelungsmaterials nicht gegeben, und der Formkern mit dem nassen oder noch nicht ausgehärteten Versiegelungsmaterial kann nicht oder nur schlecht gehandhabt und weiteren Verarbeitungsschritten zugeführt werden. Auch ist das Versiegelungsmaterial nach der Trocknung sehr anfällig gegen mechanische Beanspruchungen bzw. Beschädigungen. Es kann leicht zu Versiegelungsbrüchen kommen. Darüber hinaus ist die Dichtigkeit des Versiegelungsmaterials bzw. des so versiegelten Formkerns nur sehr schwer zu überprüfen. Und schließlich ist es bei Verwendung eines ungeeigneten Versiegelungsmaterials möglich, dass das Versiegelungsmaterial nach dem Aushärten des fertigen FVW-Bauteils und dem Auswaschen des wasserlöslichen Formkerns am Laminat des Bauteils haften bleibt, was unerwünscht ist.This However, previously known methods have various disadvantages. So does the seal undefined thick on the outer contour of the water-soluble Formkerns or forms noses or a fold-like structure, what about undefined changes the dimensions or to a dimensional inaccuracy of the mold core leads and in the manufacture of a FVW component by means of such a mold core the removal or removal of the seal difficult. At a Seal by means of the above sealing media is In addition, the shape of the core before drying or renewed Drying of the sealing material is not given, and the mold core with the wet or uncured sealing material can not or only badly handled and further processing steps supplied become. Also, the sealing material after drying is very susceptible against mechanical stress or damage. It can be easy too Sealing breaks come. About that In addition, the tightness of the sealing material or the like sealed mold core very difficult to check. And finally is it is possible using an unsuitable sealing material that the sealing material after curing of the finished FVW component and washing out the water-soluble Mold core adheres to the laminate of the component, which is undesirable.
Ein
gattungsgemäßes, sämtliche
Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweisendes Verfahren
zur Herstellung eines endkonturengenauen, formstabilen, versiegelten
Formkerns, sowie ein gattungsgemäßes, sämtliche
Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 8 aufweisendes Verfahren
zur Herstellung eines FVW-Bauteils
mittels eines Formkerns, ist aus der
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe beziehungsweise das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines endkonturengenauen und formhaltigen, versiegelten Formkerns zu schaffen, welches die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile möglichst weitgehend vermeidet. Gemäß einem weiteren Teilaspekt ist es beabsichtigt, ein geeignetes Zwischenprodukt zur Herstellung eines solchen Formkerns zu schaffen. Und schließlich soll ein Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils, insbesondere eines hohlen FVW-Bauteils mittels eines solchen Formkerns bereit gestellt werden.Of the Invention is the task or the technical problem underlying, a method for producing a final contour accurate and form-containing, sealed mold core to provide, which The disadvantages of the prior art are avoided as far as possible. According to one Another sub-aspect is intended to be a suitable intermediate to create such a mold core. And finally should a method for producing an FVW component, in particular a hollow FVW component provided by means of such a mold core become.
Die zuvor genannte Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The The aforementioned object is according to a first aspect solved by a method according to the invention with the features of claim 1.
Dieses Verfahren zur Herstellung eines endkonturengenauen, formstabilen, versiegelten Formkerns umfasst folgende Schritte, jedoch nicht zwingender Weise in der gegebenen Reihenfolge:
- a) Anfertigen eines der Gestalt des herzustellenden Formkerns angepassten, jedoch untermaßigen wasserlöslichen Hilfs-Formkerns aus einer wasserlöslichen Formmasse in einem ersten Formwerkzeug, welches die Außenkontur des Hilfs-Formkerns passgenau definiert, und Entformen des Hilfs-Formkerns aus dem ersten Formwerkzeug;
- b) Anordnen des angefertigten untermaßigen wasserlöslichen Hilfs-Formkerns in einem zweiten Formwerkzeug, welches die Außenkontur des herzustellenden Formkerns endkonturengenau definiert;
- c) Einfüllen eines zu einem gummielastischen Material aushärtbaren, gießbaren Kunststoffwerkstoffs in das zweite Formwerkzeug und in einen Zwischenraum zwischen der Außenkontur des Hilfs-Formkerns und der Innenkontur des zweiten Formwerkzeugs;
- d) Aushärten des eingefüllten Kunststoffwerkstoffs zu einer gummielastischen Formkern-Außenhülle (Außenhaut), welche den wasserlöslichen Hilfs-Formkern umschließt und versiegelt; und
- e) Entformen des fertigen Formkerns aus dem zweiten Formwerkzeug.
- a) preparing a shape adapted to the shape of the core to be produced, but undersized water-soluble auxiliary mold core of a water-soluble molding compound in a first mold, which defines the outer contour of the auxiliary mold core accurately and demolding the auxiliary mold core from the first mold;
- b) arranging the manufactured undersized water-soluble auxiliary mold core in a second mold, which defines the outer contour of the mold core to be produced in final contour;
- c) filling a castable plastic material which can be hardened into a rubber-elastic material into the second mold and into a gap between the outer contour of the auxiliary mold core and the inner contour of the second mold;
- d) curing the filled plastic material to a rubber-elastic mold core outer shell (outer skin), which encloses the water-soluble auxiliary mold core and sealed; and
- e) removal of the finished mandrel from the second mold.
Im Schritt a) ist das Anfertigen des untermaßigen wasserlöslichen Hilfs-Formkerns z. B. durch Einfüllen einer wasserlöslichen Formmasse in das erste Formwerkzeug, welches die Gestalt des herzustellenden Formkerns definiert, und anschließendes Aushärten der wasserlöslichen Formmasse zu einem wasserlöslichen, untermaßigen Formkern realisierbar. Das Aushärten der wasserlöslichen Formmasse kann bei Bedarf auch unter Wärmeeinwirkung erfolgen. Im Schritt c) kann das Einfüllen des Kunststoffwerkstoffs bei Bedarf auch unter Druck bzw. Unterdruck ausgeführt werden. Das Aushärten im Schritt d) umfasst erfindungsgemäß auch ein Aushärten des verwendeten Kunststoffwerkstoffs unter Wärme- oder Strahleneinwirkung. Nach dem Aushärten ist zudem noch ein Tempern des Formkerns möglich. Die Wandstärke der gummielastischen Formkern-Außenhülle kann in Abhängigkeit der Abmessung und Gestalt des herzustellenden Formkerns sowie der Art des für den wasserlöslichen Hilfs-Formkern verwendeten wasserlöslichen Materials und der Oberflächenbeschaffenheit des Hilfs-Formkerns variieren. Sie kann z. B. den Bruchteil eines Millimeters bis zu mehreren Millimetern betragen. Bei dem fertigen Formkern bildet die ausgehärtete wasserlösliche Formmasse ein untermaßiges, auswaschbares Kernelement, welches von einer endkonturgenauen Formkern-Außenhülle aus gummielastischem Material umhüllt und versiegelt ist.in the Step a) is the making of the undersized water-soluble Auxiliary mold core z. B. by filling a water-soluble Molding material in the first mold, which is the shape of the produced Formkerns defined, and then curing the water-soluble Molding material to a water-soluble, undersized Form core realized. The curing the water-soluble If required, molding compound can also be carried out under the action of heat. in the Step c) may be filling the plastic material if necessary under pressure or under pressure accomplished become. The curing In step d) according to the invention also includes a curing of the used Plastic material under heat or Radiation exposure. After curing is also a tempering the mold core possible. The Wall thickness the rubber-elastic mold core outer shell can dependent on the size and shape of the mold core to be produced and the Kind of for the water-soluble Auxiliary mold core used water-soluble material and the surface texture vary the auxiliary mandrel. You can z. B. the fraction of a Millimeters to several millimeters. In the finished mold core forms the hardened water-soluble molding compound an undersized, leachable core element, which of a final contour exact form core outer shell wrapped in rubber-elastic material and sealed.
Der fertige Formkern ist aufgrund der trennenden Eigenschaften des gummielastischen Materials leicht aus dem zweiten Formwerkzeug zu entformen. Der Formkern besitzt darüber hinaus in Folge der auf die o. g. Art und Weise hergestellten gummielastischen Formkern-Außenhülle in Verbindung mit dem wasserlöslichen Kernelement eine hohe Formhaltigkeit und Maßhaltigkeit, d. h. er ist endkonturengenau. Anders als bei konventionellen Formkernen aus wasserlöslichem Material, bei denen nachträglich ein Versiegelungsmaterial aufgetragen wird, verändert sich bei der erfindungsgemäßen Lösung die Formkern-Außenhülle somit nicht nachträglich die gewünschte Außenabmessung des Formkerns. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet daher auch eine hohe Präzision und Reproduktionsfähigkeit.Of the finished mold core is due to the separating properties of the rubber elastic Easily demould material from the second mold. Of the Form core possesses over it in addition to the o. g. Fashion made rubber elastic Formkern outer shell in conjunction with the water-soluble Core element high dimensional stability and dimensional stability, d. H. he is endkonturengenau. Unlike conventional cores made of water-soluble Material in which subsequently a sealing material is applied, thus changing in the inventive solution, the mold core outer shell not retrospectively the desired external dimension of the mold core. The inventive method guaranteed therefore also a high precision and reproductive ability.
Durch die gummielastische Formkern-Außenhülle des Formkerns ist das Kernelement aus dem wasserlöslichen Material zuverlässig und in einer fertigungsgerechten Weise umhüllt und versiegelt. Die Dichtigkeit dieser Versiegelung ist optisch einfach zu überprüfen. Gleichzeitig gewährleistet die gummielastische Formkern-Außenhülle eine vergleichsweise hohe Festigkeit bzw. mechanische Widerstandsfähigkeit, so dass Versiegelungsbrüche im Gegensatz zum Stand der Technik per se wirkungsvoll vermeidbar sind.By the rubber-elastic mold core outer shell of Formkerns is the core element of the water-soluble material reliable and wrapped and sealed in a production-friendly way. The tightness This seal is visually easy to check. At the same time guaranteed the rubber-elastic mold core outer shell a comparatively high strength or mechanical resistance, so that sealing breaks In contrast to the prior art per se effectively avoidable are.
Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formkern bietet bei der Fertigung eines FVW-Bauteils, insbesondere eines hohlen FVW-Bauteils, diverse Vorteile. Aufgrund der endkonturengenauen Ausgestaltung des Formkerns ist ein sehr präzises, formgenaues und hochfestes FVW-Bauteil mit einer genau vorbestimmten Faserarchitektur produzierbar. Durch die gummielastische Formkern-Außenhülle wird das für das FVW-Bauteil verwendete Verstärkungsfasermaterial im unverstärkten Zustand nicht beschädigt bzw. eine vorbestimmte Faserorientierung nicht beeinträchtigt. Und die gummielastische Formkern-Außenhülle gestattet beim Bestücken eines Formwerkzeugs mit einem Verstärkungsfasermaterial-Vorformling eine leichtere Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten des Vorformlings und des Formwerkzeugs. Sofern das FVW-Bauteil in dem Formwerkzeug unter Wärmeeinwirkung ausgehärtet wird, wird die gummielastische Formkern-Außenhülle hierbei geringfügig expandieren, was von Vorteil ist, da das Verstärkungsfasermaterial in dem Formwerkzeug besser kompaktiert wird und somit unter Berücksichtigung eines erforderlichen Verstärkungsharzes (Matrix) ein höherer Faservolumengehalt im FVW-Bauteil und damit eine höhere Festigkeit erzielbar ist.The mold core produced by the method according to the invention offers various advantages in the production of an FVW component, in particular a hollow FVW component. Due to the shape of the final contour of the mold core, a very precise, dimensionally accurate and high-strength FVW component with a precisely predetermined fiber architecture can be produced. Due to the rubber-elastic mold core outer shell, the reinforcing fiber material used for the FVW component is not damaged in the unreinforced state or a predetermined fiber orientation is not affected. And the rubber-elastic mandrel outer sheath allows for easier fitting to the particular conditions of the preform and the mold when loading a molding tool with a reinforcing fiber material preform. If the FVW component is cured in the mold under heat, the rubber-elastic mold core outer shell will expand slightly, which is advantageous because the reinforcing fiber material is better compacted in the mold and thus taking into account a required reinforcing resin (matrix), a higher fiber volume content in the FVW component and thus achieve higher strength bar is.
Darüber hinaus bietet der Formkern gemäß der erfindungsgemäßen Lösung zusätzlich zu den oben geschilderten Vorteilen alle Vorzüge eines konventionellen wasserlöslichen Formkerns. So lässt sich der erfindungsgemäße Formkern einschließlich der die Versieglung bildenden gummielastischen Formkern-Außenhülle nach dem Aushärten FVW-Bauteils wieder leicht und ohne Rückstände aus dem FVW-Bauteil entfernen. Denn das wasserlösliche Kernelement des Formkerns lässt sich wie bei einem konventionellen wasserlöslichen Formkern vollständig aus der Formkern-Außenhülle entfernen bzw. auswaschen. Hierzu wird z. B. bei hohlen, vollständig geschlossenen FVW-Bauteilen z. B. über eine in der Wandung des FVW-Bauteils und in der Formkern-Außenhülle angebrachte Hilfsöffnung, die in oder an den wasserlöslichen Hilfs-Formkern mündet, der wasserlösliche Hilfs-Formkern mittels Wasser oder einem anderen geeigneten Medium ausgewaschen und dadurch ausgeformt. Auf diese Weise bildet sich eine leere Formkern-Außenhülle, die ähnlich wie ein Beutel leicht verformbar ist und durch die Hilfsöffnung einfach und vollständig aus dem FVW-Bauteil herausgezogen werden kann. Da die gummielastische Formkern-Außenhülle in Bezug auf das für das FVW-Bauteil verwendete Verstärkungsharz trennende Eigenschaften besitzt, erleichtert dies den Vorgang. Die Innenkontur des so im FVW-Bauteil entstehenden Hohlraums besitzt eine gleichmäßige Oberfläche von hoher Güte und weist keine Versiegelungsmittelrückstände auf. Die entfernte leere Formkern-Außenhülle kann in mindestens einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sogar wiederverwendet und mit einer wasserlöslichen Formmasse befüllt werden, wodurch wieder ein vollwertiger erfindungsgemäßer Formkern entsteht.Furthermore offers the mandrel according to the inventive solution in addition to the advantages described above all the benefits of a conventional water-soluble Mold core. That's how it works the mold core according to the invention including the the seal forming rubber-elastic mold core outer shell after curing the FVW component again light and without residue remove the FVW component. Because the water-soluble core element of the mold core let yourself as in a conventional water-soluble mold core completely off Remove the mold core outer shell or Wash. For this purpose, z. B. in hollow, fully closed FVW components z. B. over a mounted in the wall of the FVW component and in the mold core outer shell Auxiliary port, in or on the water-soluble Auxiliary mold core opens, the water-soluble Auxiliary mandrel using water or other suitable medium washed out and thereby formed. This is how it forms an empty mold core outer shell, similar to a bag is easily deformable and easy through the auxiliary opening and completely can be pulled out of the FVW component. Because the rubbery Molded core outer cover in relation on the for the FVW component used reinforcing resin has separating properties, this facilitates the process. The Inner contour of the resulting so in the FVW component cavity has a uniform surface of high quality and has no sealant residue. The removed blank Molded core outer shell can in at least one embodiment the solution according to the invention even reused and with a water-soluble molding compound filled become, whereby again a full inventive mold core arises.
Es ist an dieser Stelle anzumerken, dass der erfindungsgemäße endkonturengenaue, formstabile, versiegelte Formkern grundsätzlich auch nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann, welches folgende Schritte, jedoch nicht zwingender Weise in der gegebenen Reihenfolge, umfasst:
- u) Einfüllen eines zu einem gummielastischen Material aushärtbaren, gießbaren Kunststoffwerkstoffs in eine Negativform eines Schleudergießwerkzeugs;
- v) Schleudern des Schleudergießwerkzeugs und Aushärten des darin eingefüllten Kunststoffwerkstoffs zu einer gummielastischen Formkern-Außenhülle während des Schleudervorgangs;
- w) Einfüllen einer wasserlöslichen Formmasse in die gummielastische Formkern-Außenhülle;
- x) Aushärten der eingefüllten wasserlöslichen Formmasse innerhalb der gummielastischen Formkern-Außenhülle zu einem der Gestalt des herzustellenden Formkerns angepassten, jedoch dem gegenüber untermaßigen wasserlöslichen Hilfs-Formkern, der durch die gummielastische Formkern-Außenhülle umschlossen und versiegelt ist, wodurch der fertige Formkern entsteht.
- u) filling a castable plastic material which can be hardened into a rubber-elastic material into a negative mold of a centrifugal casting tool;
- v) spinning the centrifugal casting tool and curing the plastic material filled therein to form a rubber-elastic mandrel outer shell during the spin-coating operation;
- w) filling a water-soluble molding compound in the rubber-elastic mold core outer shell;
- x) curing of the filled water-soluble molding compound within the rubber-elastic mold core outer shell to a shape of the mold core adapted, but the undersized underside water-soluble auxiliary mold core, which is enclosed by the rubber-elastic mold core outer shell and sealed, whereby the finished mold core is formed.
Die im Schritt v) produzierte gummielastische Formkern-Außenhülle kann als Zwischenprodukt bereit gestellt werden. Das Einfüllen der wasserlöslichen Formmasse im Schritt w) kann sowohl erfolgen, wenn sich die gummielastische Formkern-Außenhülle noch im Schleudergießwerkzeug befindet, als auch, wenn die gummielastische Formkern-Außenhülle bereits aus dem Schleudergießwerkzeug entformt bzw. ggf. in einer zusätzlichen Hilfs- oder Stützform angeordnet ist. Des Entformen der gummielastischen Formkern-Außenhülle bzw. des fertigen Formkerns aus dem Schleudergießwerkzeug wird zweckmäßiger Weise entweder nach dem Schritt v) oder nach dem Schritt x) ausgeführt, je nach dem, wie der Schritt w) gestaltet wird, wie bereits zuvor erwähnt. Diese Verfahrensvariante ist aufwändiger als die nach Anspruch 1 und erfordert auch einen größeren apparativen Aufwand. Sie eignet sich daher nicht so gut für Kleinserien, wie sie bei luft- und raumfahrttechnischen Anwendungen häufiger vorkommen. Darüber hinaus haben die Erfinder herausgefunden, dass mit dem Verfahren nach Anspruch 1 eine bessere Endkonturengenauigkeit als bei dem das Schleudergießen umfassenden Verfahren erzielbar ist. Die Schleudergieß-Variante kann je nach Stückzahl, Art und Gestaltung des herzustellenden Formkerns sowie des damit anzufertigenden FVW-Bauteils jedoch durchaus eine passable/Alternative darstellen. The in step v) produced rubber-elastic mold core outer shell can be provided as an intermediate. The filling of the water-soluble Molding compound in step w) can be done both when the rubber-elastic Form core outer shell still in the centrifugal casting tool is located, as well as when the rubber-elastic mold core outer shell already removed from the centrifugal casting mold or possibly in an additional Auxiliary or support form is arranged. The demolding of the rubber-elastic mold core outer shell or the finished mandrel from the centrifugal casting tool is expedient manner either after step v) or after step x), depending according to how the step w) is designed, as already mentioned above. These Process variant is more complex than that according to claim 1 and also requires a larger apparatus Effort. It is therefore not as good for small series as they are aerospace applications are more common. Furthermore the inventors have found that with the method according to claim 1 a better final contour accuracy than in the centrifugal casting comprehensive Method is achievable. The centrifugal casting variant can, depending on the number of pieces, Type and design of the mold core to be produced as well as of it to be produced FVW component but quite a passable / alternative pose.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 7.Further preferred and advantageous embodiments of the inventive method Claim 1 are subject of the dependent claims 2 to 7.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt gelöst durch ein erfindungsgemäßes Zwischenprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 8.The The object underlying the invention is achieved according to a second aspect by a Inventive intermediate with the features of claim 8.
Dieses Zwischenprodukt zur Herstellung eines Formkerns umfasst eine leere, endkonturengenaue Formkern-Außenhülle aus einem zu einem gummielastischen Material ausgehärteten Kunststoffwerkstoff, die mit einer aushärtbaren, wasserlöslichen Formmasse befüllbar ist. Das Zwischenprodukt kann auch als Set zusammen mit der aushärtbaren, wasserlöslichen Formmasse bereit gestellt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Zwischenprodukt sind demnach im Wesentlichen die gleichen Vorteile erzielbar, wie sie bereits weiter oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 erörtert wurden.This Intermediate for producing a mandrel comprises an empty, Contoured form core outer shell out a cured plastic material to a rubber-elastic material, those with a hardenable, water-soluble Fillable molding compound is. The intermediate can also be used as a set together with the curable, water-soluble Be provided molding compound. With the intermediate of the invention are Accordingly, essentially the same advantages can be achieved as they already above in connection with the method according to the invention according to claim 1 discussed were.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gemäß einem dritten Aspekt gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9.The invention underlying Aufga Be is solved according to a third aspect by a method according to the invention with the features of claim 9.
Dieses
Verfahren zur Herstellung eines FVW-Bauteils, insbesondere eines
hohlen FVW-Bauteils, mittels eines Formkerns umfasst folgende Schritte,
jedoch nicht zwingender Weise in der gegebenen Reihenfolge:
Anfertigen
des Formkerns nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis
7 (oder alternativ nach dem oben beschriebenen Schleudergießverfahren);
Aufbringen eines Verstärkungsfasermaterials
auf den Formkern; Imprägnieren
des Verstärkungsfasermaterials
mit aushärtbaren
Harz; Aushärten
des Harzes, wodurch ein festes FVW-Bauteil entsteht; und Entfernen
des Formkerns aus dem fertigen FVW-Bauteil.This method for producing an FVW component, in particular a hollow FVW component, by means of a mold core comprises the following steps, but not necessarily in the given order:
Preparing the mandrel by a process according to any one of claims 1 to 7 (or alternatively by the centrifugal casting process described above); Applying a reinforcing fiber material to the mandrel; Impregnating the reinforcing fiber material with hardenable resin; Curing the resin, creating a solid FVW component; and removing the mandrel from the finished FVW component.
Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 9 ermöglicht es, auf vergleichsweise einfache und effektive Art und Weise qualitativ hochwertige, formgenaue und hochfeste FVW-Bauteile herzustellen. Darüber hinaus gehend sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 9 im Wesentlichen die gleichen Vorteile erzielbar, wie sie bereits weiter oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 erörtert wurden.The inventive method according to claim 9 allows it is qualitative in a comparatively simple and effective manner manufacture high-quality, dimensionally accurate and high-strength FVW components. About that going beyond are with the inventive method according to claim 9 essentially achieves the same benefits as they already have above in connection with the inventive method according to claim 1 discussed were.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 9 sind Gegenstand der Unteransprüche 10 und 11.Further advantageous embodiments the method according to the invention according to claim 9 are subject of the dependent claims 10 and 11th
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.preferred embodiments the invention with additional Design details and other advantages are below Reference to the attached Drawings closer described and explained.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Es zeigen:It demonstrate:
DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELENPRESENTATION OF PREFERRED EMBODIMENTS
In der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren werden zur Vermeidung von Wiederholungen gleiche Bauteile oder Komponenten auch mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern keine weitere Differenzierung erforderlich oder sinnvoll ist.In The following description and in the figures are to avoid of repetitions same components or components with the same Numeral indicated, provided no further differentiation required or useful.
In
den
Bei
dieser wasserlöslichen
Formmasse
Bei
der zuvor beschriebenen Herstellung des Hilfs-Formkerns
Der
fertig ausgehärtete
und dem ersten Formwerkzeug
Der
so vorbereitete Hilfs-Formkern
Das
Anordnen des Hilfs-Formkerns
Die
Kegelhöhe
der Abstandshalter
Falls
der verwendete Hilfs-Formkern
Nach
der Positionierung des Hilfs-Formkerns
Im
vorliegenden Beispiel wird als Kunststoffwerkstoff
Dann
wird das eingefüllte
Silikonharz
Falls
bei der zuvor beschriebenen Herstellung des Formkerns
Der
fertige Formkern
Es
ist an dieser Stelle anzumerken, dass in den
Obwohl
in dem obigen Beispiel ein erfindungsgemäßer Formkern
Der
fertige Formkern
Das
Entfernen des Formkerns
Die
Dann
wird zunächst
der wasserlösliche Hilfs-Formkern
Die
Da
bei diesem FVW-Bauteil
Die
leere Formkern-Außenhülle
Sowohl
bei der Ausführungsform
nach den
Anstelle
einer bereits benutzten leeren Formkern-Außenhülle
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.reference numeral in the claims, The description and the drawings are only for the better understanding of the invention and are not intended to limit the scope.
- 22
- Erstes Formwerkzeugfirst mold
- 44
- Formkernmold core
- 66
- Hilfs-FormkernAuxiliary mandrel
- 6a6a
-
Wasserlösliche,
aushärtbare
Formmasse für
6 Water-soluble, hardenable molding compound for6 - 88th
- Reißleinen-ElementRipcords element
- 1010
- Zweites Formwerkzeugsecond mold
- 10a10a
- Öffnungopening
- 1212
- Abstandshalterspacer
- 1414
- Formkern-AußenhülleMold core outer shell
- 1616
- Zu einem gummielastischen Material aushärtbarer, gießbarer KunststoffwerkstoffTo a rubber-elastic material curable, pourable plastic material
- 1818
- FVW-BauteilFVW component
- 18a18a
-
Offene
Seite von
18 Open side of18 - 18b18b
-
Wandung
von
18 Wall of18 - 2020
-
Durchgangsöffnung in
14 Passage opening in14 - 2222
- Hilfsöffnungauxiliary opening
- 2424
- Bohrerdrill
- Lsoll L should
-
Soll-Länge von
4 Target length of4 - LU L U
-
Untermaßige Länge von
6 Undersize length of6 - XX
-
Wandstärke von
14 Wall thickness of14 - ZZ
- Zwischenraumgap
Claims (11)
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