DE102004042422A1

DE102004042422A1 - Beheizbares Formwerkzeug für die Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundstoffen

Info

Publication number: DE102004042422A1
Application number: DE102004042422A
Authority: DE
Inventors: Michael Hanke; Lars Dr. Herbeck; Holger Franken
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2006-03-23

Abstract

Ein Formwerkzeug (1) für die Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen weist eine Faserverbundstruktur (5) mit einer Kunststoffmatrix (6) auf, in die ein elektrisches Widerstandsheizelement (3) eingebettet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein beheizbares Formwerkzeug für die Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen.

STAND DER TECHNIK

Insbesondere bei der Konstruktion hoch belastbarer Bauteile gewinnen Faserverbundwerkstoffe immer mehr an Bedeutung. Sie bieten durch Auswahl und Orientierung der Verstärkungsfasern und der Kunststoffmatrix die Möglichkeit, den Faserverbundwerkstoff an bauteilspezifische Belastungen anzupassen. Hieraus resultieren Gestaltungsmöglichkeiten, die bei konventionellen Werkstoffen nicht vorhanden sind. Durch die Orientierung der Verstärkungsfasern in Kraftflussrichtung werden einem Bauteil genau dort Festigkeit und Steifigkeit verliehen, wo sie benötigt werden. Um Verbundwerkstoffe in die gewünschte Gestalt zu überführen, wird in der Regel ein Formwerkzeug verwendet. Auf das Formwerkzeug werden die Verstärkungsfasern aufgelegt. Dann werden die Verstärkungsfasern mit einem Harz getränkt, das anschließend zu einer Kunststoffmatrix ausgehärtet wird. Alternativ oder zusätzlich können bereits mit einem Harz getränkte Verstärkungsfasern auf das Formwerkzeug aufgelegt werden, deren Harzanteile anschließend zu einer zusammenhängenden Kunststoffmatrix verbunden und ausgehärtet werden. Das Ausbilden der Kunststoffmatrix erfolgt in aller Regel im Bereich erhöhter Temperaturen, wobei für temperaturbeständige Bauteile eine thermisch induzierte Vernetzung des Harzes zu der Kunststoffmatrix sinnvoll ist. Auch bei der Herstellung von Verbundbauteilen auf der Basis von thermoplastischen Kunststoffen müssen diese Kunststoffe erwärmt werden. Der Zeitraum, für den eine Erwärmung des Harzes zur Ausbildung der Kunststoffmatrix erfolgen muss, ist bei der Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen vergleichsweise lang. Typischerweise werden die Formwerkzeuge für diesen Zeitraum in einen Temperofen oder Autoklaven eingebracht. Derartige Geräte sind insbesondere dann, wenn sie für große Formwerkzeuge geeignet sein sollen, angesichts ihrer langen Belegungsdauer je Bauteil sehr kostenintensiv. Dies ist ein wesentlicher Kostennachteil, der einem Einsatz von Verbundwerkstoffen bei der Massenherstellung von Bauteilen vielfach im Wege steht. Konkret bedarf beispielsweise der Einsatz von duroplasten Epoxidharzen zur Ausbildung der Kunststoffmatrix in der Regel eines Zeitraums von einigen Stunden, für den die Temperatur des Harzes erhöht sein muss. Im Gegensatz dazu nehmen die im Metallbau üblichen Umformintervalle zur Bauteilherstellung nur sehr kurz Zeiten in Anspruch.

Es ist daher bekannt, beheizbare Formwerkzeuge für die Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen zu verwenden. Die bekannten beheizbaren Formwerkzeuge bestehen aus Metall, in der Regel Aluminium oder Stahl. Dieses Material verleiht einem Formwerkzeug zwar eine an sich ausreichende Formsteifigkeit. Ein Formwerkzeug aus Metall weist aber verglichen mit einem Bauteil aus Faserverbundwerkstoff eine sehr viel größere thermische Ausdehnung auf. Dies führt dazu, dass es schwierig wird, Bauteile aus Faserverbundwerkstoff, die ihre Form beim Aushärten des Harzes bei erhöhter Temperatur angenommen haben, aus einem erkalteten Formwerkzeug aus Metall zu entformen. Auch bei einer Temperaturführung während des Aushärtens des Harzes mit unterschiedlichen Temperaturstufen kann es aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Metallen und Faserverbundwerkstoffen zu einer unerwünschten Einleitung von Kräften in das noch nicht vollständig ausgehärtete Bauteil aus Faserverbundwerkstoff kommen. Darüber hinaus ist die Herstellung von beheizbaren Formwerkzeugen aus Metall mit hohen Kosten verbunden. Bekannte beheizbare Formwerkzeuge aus Metall weisen Kanäle für ein Wärmeübertragungsfluid, beispielsweise Wasser oder Öl, auf. Sie müsste zur Beheizung an eine Quelle für heißes Wärmeübertragungsfluidum angeschlossen werden. Hierzu sind aufwändige Fluidleitungen notwendig. Auch die Steuerung der Temperatur erweist sich als kompliziert. Sie erfordert steuerbare Ventile für das Wärmeübertragungsfluid, und sie ist dennoch immer relativ träge. Bei den Kosten für beheizbare Formwerkzeuge aus Metall sind auch die Kosten für die Quelle für heißes Wärmeübertragungsfluid und die Ventile zur Temperaturregelung zu berücksichtigen. Da die Formwerkzeuge für die Herstellung jedes Bauteils aus Faserverbundwerkstoff für einen relativ langen Zeitraum benötigt werden, sind mit dem bekannten beheizbaren Formwerkzeug deutliche Kostenreduzierungen, wie sie für eine Massenfertigung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen Voraussetzung sind, nicht zu erreichen. Dies gilt insbesondere für den Fall der Herstellung sehr großer Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein beheizbares Formwerkzeug für die Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen aufzuzeigen, das trotz hoher Formtreue kostengünstig herstellbar und einsetzbar ist.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein beheizbares Formwerkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsform des neuen Formwerkzeugs sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 definiert.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das neue Formwerkzeug weist eine Faserverbundstruktur mit einer Kunststoffmatrix auf, in die ein elektrisches Widerstandsheizelement eingebettet ist. D.h., das neue Formwerkzeug ist zumindest teilweise selbst aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet. In die Kunststoffmatrix der Faserverbundstruktur ist dabei ein elektrisches Widerstandsheizelement eingebettet, so dass das neue Formwerkzeug durch Anschließen an eine Spannungsquelle mit elektrischem Strom direkt beheizbar ist. Das Einbetten des Widerstandsheizelements in die Kunststoffmatrix der Faserverbundstruktur kann bei deren Ausbildung in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass das Widerstandsheizelement vor dem Aushärten des jeweiligen Harzes zu der Kunststoffmatrix eingebracht wird.

Vorzugsweise ist das Widerstandsheizelement derart in die Kunststoffmatrix der Faserverbundstruktur eingebettet, dass es selbst von der Kunststoffmatrix durchsetzt ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Widerstandsheizelement in Form eines Lochbands oder -gitters ausgebildet ist. Bevorzugt ist es jedoch, wenn das Widerstandsheizelement ein Gewebe, Gelege und/oder Vlies aus Fasern oder Filamenten aufweist. Zumindest ein Teil dieser Fasern oder Filamente müssen dabei eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Diese Voraussetzung wird jedoch bereits durch Kohlenstofffasern erfüllt, die üblicherweise als Verstärkungsfaser in Faserverbundwerkstoffen eingesetzt. D.h., dass Widerstandsheizelement des neuen Formwerkzeugs kann eine Lage von Kohlenstofffaser der Faserverbundstruktur sein, die zugleich Verstärkungsfasern der Faserverbundstruktur sind.

Eine elektrische Isolation des Widerstandsheizelements, die für einen kontrollierten Stromfluss durch das Widerstandsheizelement erforderlich ist, kann bei dem neuen Formwerkzeug dadurch erreicht werden, dass das Widerstandsheizelement bis auf seine Anschlüsse für das Anschließen an eine Spannungsversorgung durch umliegende nicht elektrisch leitende Bereiche der Faserverbundstruktur elektrisch isoliert ist. Derartige nicht elektrisch leitende Bereiche der Faserverbundstruktur können beispielsweise dadurch ausgebildet werden, dass hier statt Kohlenstofffasern Glasfasern als Verstärkungsfasern vorgesehen sind. Ansonsten kann eine Isolation im Bereich der Anschlüsse auch durch andere nicht elektrisch leitende und dabei temperaturstabile Kunststoffe, wie beispielsweise Teflon ausgebildet werden.

Um das neue Formwerkzeug zusammen mit üblichen Spannungsquellen zu verwenden, wozu der elektrische Innenwiderstand so abzustimmen ist, dass bei der von der Spannungsquelle abgegebenen Spannung ein Strom mit einer Stromdichte und einer Gesamtstromstärke in angemessenen Größenordnungen hervorgerufen wird, können das Flächengewicht von das Widerstandsheizelement ausbildenden Materialien und/oder die geometrischen Abmessungen des Widerstandsheizelements variiert werden. Es können aber auch mehrere in die Kunsstoffmatrix eingebettete Widerstandsheizelemente vorgesehen sein, die insbesondere in eine parallel zu einer formgebenden Oberfläche des Formwerkzeugs mäandernde Reihe geschaltet sein können.

Um die in das neue Formwerkzeug eingespeiste elektrische Energie möglichst effektiv bei der Herstellung eines Bauteils aus Faserverbundwerkstoff zu nutzen, kann das Widerstandsheizelement zwischen einer formgebenden Oberfläche des Formwerkzeugs und einer rückwärtigen thermischen Isolierung angeordnet sein. Die rückwärtige thermische Isolierung verhindert das Abstrahlen der mit dem Widerstandsheizelement elektrisch erzeugten Wärme an der Rückseite des Formwerkzeugs, wo sie nicht genutzt wird. Eine sich aufgrund der thermischen Isolierung ergebende ungleichmäßige Erwärmung des neuen Formwerkzeugs ist aufgrund seiner geringen thermischen Ausdehnung unbedenklich. Der geringe thermische Ausdehnungseffizient des neuen Formwerkzeugs aus Faserverbundwerkstoff ist auch ganz grundsätzlich von Vorteil, weil er selbst bei einer unterschiedlichen Zusammensetzung viel näher an der Wärmeausdehnung des hergestellten Bauteils liegt als im Falle eines Formwerkzeugs, das aus Metall besteht.

Die thermische Isolierung des neuen Formwerkzeugs kann beispielsweise einen in die Kunststoffmatrix selbst eingebetteten Formkörper aufweisen. D.h., das neue Formwerkzeug ist einschl. der thermischen Isolierung in einem Arbeitsgang herstellbar. Der Formkörper für die Ausbildung der thermischen Isolierung kann aus einem Hartschaum bestehen, wie er bereits im Stand der Technik so genannter Sandwichkonstruktionen mit Faserverbundwerkstoffen eingesetzt wird. Ein solcher Hartschaum ist temperaturstabil und beispielsweise unter dem Handelsnamen Rohacell kommerziell erhältlich.

Um die Temperatur, auf die das neue Formwerkzeug mit dem Widerstandsheizelement aufgeheizt wird, zu regeln, kann mindestens ein Temperatursensor dem Widerstandsheizelement benachbart in die Kunststoffmatrix eingebettet sein. Auch der Einbau des Temperatursensors kann damit in dem einen Schritt erfolgen, der zur Ausbildung des neuen Formwerkzeugs aus Faserverbundwerkstoff erforderlich ist. Die Herstellung des neuen Formwerkzeugs erfolgt dabei "in einem Schuss", wobei das Widerstandsheizelement und alle anderen wesentlichen Bestandteile des Formwerkzeugs in situ, dass heißt bei der originären Ausbildung des Formwerkzeugs mit ausgebildet bzw. in das Formwerkzeug eingebettet werden.

Besonders groß sind die Vorteile des neuen Formwerkzeugs, wenn es für sehr große Bauteile vorgesehen ist, weil die Kosten für die Ausbildung eines entsprechenden beheizbaren Formwerkzeugs aus Metall oder eines Temperofens oder Autoklaven zur Aufnahme großer unbeheizbarar Formwerkzeuge extrem hoch sind.

Die Herstellung des neuen Formwerkzeugs kann in grundsätzlich konventioneller Faserverbundtechnologie erfolgen. Dabei kann natürlich auch zur Herstellung eines neuen Formwerkzeugs ein neues Formwerkzeug eingesetzt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt einen Schnitt durch einen charakteristischen Bereichs des neuen beheizbaren Formwerkzeugs; und
2 zeigt einen Horizontalschnitt auf Höhe der Widerstandsheizelemente einer speziellen Ausführungsform des beheizbaren Formwerkzeugs.
FIGURENBESCHREIBUNG
1 zeigt einen Schnitt durch einen Teilbereich eines beheizbaren Formwerkzeugs 1 im Bereich eines elektrischen Anschlusses 2 eines in das Formwerkzeug 1 integrierten elektrischen Widerstandsheizelements 3. Für das Widerstandsheizelement 3 ist an anderer Stelle noch ein weiterer elektrischer Anschluss 2 vorgesehen, um eine elektrische Spannung an das Widerstandsheizelement 3 anzulegen. Das Formwerkzeug 1 weist eine formgebende Oberfläche 4 auf, die hier zwar nur eben wiedergegeben ist, aber typischerweise eine dreidimensionale Gestalt hat. Die formgebende Oberfläche 4 bestimmt die räumliche Gestalt eines Bauteils aus Faserverbundwerkstoff, das unter Anlage an der formgebenden Oberfläche 4 auf dem Formwerkzeug 1 hergestellt wird. Dabei ist das Formwerkzeug 1 beheizbar, um ein Harz, mit dem Verstärkungsfasern des jeweiligen Bauteils getränkt sind, auszuhärten oder zumindest die Aushärtung des Harzes thermisch zu beschleunigen. Grundsätzlich kann das Formwerkzeug 1 aber auch verwendet werden um ein Bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff auf Basis eines thermoplastischen Kunststoffs auszubilden. Das Formwerkzeug 1 weist selbst eine Faserverbundstruktur 5 auf, die eine Kunststoffmatrix 6 mit darin eingebetteten, hier nicht einzeln wiedergegebenen Verstärkungsfasern umfasst. Zusätzlich sind in die Kunststoffmatrix 6 ein Temperatursensor 7 und ein Hartschaumkern 8 aus einem temperaturbeständigen Hartschaum, wie er beispielsweise unter der Handels marke Rohacell verfügbar ist, eingebettet. Auch das Widerstandsheizelement 3 ist durch in die Kunststoffmatrix 6 eingebettete Verstärkungsfasern ausgebildet. Konkret handelt es sich um eine Lage von Kohlenstofffasern, die durch ein angepresstes Kupferband 9 und einen daran angelöteten Stehbolzen 10 mit dem Anschluss 2 elektrisch kontaktiert ist. Eine entsprechende elektrische Kontaktierung des Widerstandsheizelements 3 ist an dem anderen, hier nicht sichtbaren Anschluss 2 vorgesehen. Abgesehen von den Kupferbändern 9 und den Stehbolzen 10 ist die Lage der Kohlenstofffasern, die das Widerstandsheizelement 3 ausbildet, allseitig elektrisch isoliert. Diese elektrische Isolierung wird durch Bereiche 11 der Faserverbundstruktur 5 ausgebildet, in denen statt elektrisch leitfähiger Kohlenfaser nicht elektrisch leitende Glasfasern in die Kunststoffmatrix 6 eingebettet sind. In dem von der formgebenden Oberfläche 4 aus hinter dem Widerstandsheizelement 3 liegenden elektrisch isolierenden Bereich 11 ist der Temperatursensor 7 in die Kunststoffmatrix 6 eingebettet. Auf der der formgebenden Oberfläche 4 abgekehrten Seite des Widerstandsheizelements 3 schließt an diesen elektrisch isolierenden Bereich 11 ein Bereich 12 der Faserverbundstruktur 5 an, in dem die Verstärkungsfasern, die in die Kunststoffmatrix 6 eingebettet sind, wieder Kohlenstofffasern sind. Diese Kohlenstofffasern sind jedoch gegenüber dem Widerstandsheizelement 3 elektrisch isoliert. Zu diesem Zweck ist für den Stehbolzen 10 im Bereich seines Durchtritts durch den Bereich 12 eine elektrische Isolierung 13 in Form einer Hülse aus Teflon vorgesehen. Über die Isolierung 13 steht der Stehbolzen 10 mit einem Anschlussgewinde 14 über, auf dem eine Mutter 15 angeordnet ist, um einen Kontakt 16 festzuklemmen, über den eine Anschlussleitung 17 den Stehbolzen 10 mit dem Anschluss 2 verbindet. Der Anschluss 2 dient darüber hinaus auch zum Kontaktieren des Temperatursensors 7 über eine Anschlussleitung 18, die eine eigene, hier nicht separat dargestellte Isolierung aus einem temperaturstabilen Kunststoff aufweist. Das Kupferband 9 kann nicht nur an die das Widerstandsheizelement 3 ausbildenden Lage aus den Kohlenstofffasern angedrückt, sonder zusätzlich mit dieser Lage verklebt sein, um den elektrischen Kontaktwiderstand klein zu halten. Zusätzlich kann auch ein gitterförmiges Zwischenelement vorgesehen sein, das in die Lage aus den Kohlenstofffasern eingepresst ist. Der innerhalb des Bereichs 12 der Faserverbundstruktur 5 angeordnete Hartschaumkern 8 hat neben einer Stabilisierung des Verlaufs der formgebenden Oberfläche 4, die insbesondere bei sehr großflächigen Oberflächen 4 Bedeutung haben kann, die Aufgabe einer thermischen Isolierung, die verhindert, dass die mit dem Widerstandsheizelement 3 eingebrachte Wärmeenergie ungenutzt über die Rückseite des Formwerkzeugs 1 dissipiert wird. Aufgrund des niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Faserverbundstruktur 5 sind die aus der Isolierwirkung des Hartschaumkerns 8 resultierenden großen Temperaturunterschiede zwischen der formgebenden Oberfläche 4 und der Rückseite des Formwerkzeugs 1 nicht mit einer unerwünschten Aufbiegung der Oberfläche 4 verbunden. So kann die in das Formwerkzeug 1 eingebrachte Wärmeenergie tatsächlich zu sehr großen Anteilen für die Herstellung des auf der Oberfläche 4 angeordneten Bauteils verwendet werden. Die Temperaturausdehnung der Faserverbundstruktur 5 ist überdies an die Wärmeausdehnung des ebenfalls aus Faserverbundwerkstoff herzustellenden Bauteils auch dann, wenn es sich hierbei um unterschiedliche Faserverbundwerkstoffe handelt, so weit angepasst, dass es selbst bei komplizierten dreidimensionalen Verläufen der Oberfläche 4 nicht zu Entformungsproblemen durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen kommt.
In konkreten Messungen an einem Formwerkzeug mit dem Aufbau gemäß 1 wurde festgestellt, dass die Temperatur der Oberfläche 4 oberhalb des Formkörpers 8 einen in engen Grenzen konstanten Wert annimmt. So konnte bei einer Ausbildung des Widerstandsheizelements 3 aus einer Lage Kohlenstofffaser von 300 g/m² eine Temperatur von ca. 60° auf +/– 1,5° genau eingehalten werden. Auch bei höheren Temperaturen ergaben sich sehr konstante Temperaturprofile. Bei einer Erhöhung der Temperatur der Oberfläche 4 auf über 180 °C, wie sie durch den Temperatursensor 7 in Form eines PT 100 Sensors angezeigt wurde, betrug die geringste Temperatur auf der Rückseite des Formwerkzeugs unter 50 °C, was einer Temperaturdifferenz von über 130 °C entspricht. Dennoch resultierte hieraus keine signifikante Verformung des Formwerkzeugs 1 aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnungen. Die Temperatur der Oberfläche 4 konnte auch noch weiter erhöht werden. Eine testweise Erhöhung bis auf 290 °C resultierte in keine visuell sichtbaren Schäden. Eine Arbeitstemperatur von 210 °C erscheint dauerhaft möglich. Die typische Temperatur, die zur Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen von einem beheizten Werkzeug sinnvoller Weise erreicht wird, liegt demgegenüber bei nur 180 °C. Das neue beheizbare Formwerkzeug 1 erreicht diesen Temperaturbereich mühelos.
Um den elektrischen Innenwiderstand des beheizbaren Formwerkzeugs 1 zwischen seinen Anschlüssen 2 für das Widerstandsheizelement 2 auf eine Spannungsquelle abzustimmen, kann statt eines einzigen Widerstandsheizelements 3 eine Mehrzahl von Widerstandsheizelementen 3 vorgesehen sein, die wie in 2 in einem Schnitt parallel zu der Oberfläche 4 gezeigt in eine parallel zu der Oberfläche 4 mäandernde Reihe elektrisch hintereinander geschaltet sein können. Dabei sind die einzelnen Widerstandsheizelemente 3, die wie in 1 aus einzelnen Lagen von Kohlenfasern ausgebildet sind, jeweils durch Kupferbänder 19 aus demselben Material wie die Kupferbänder 9 für untereinander elektrisch verbunden. Außer im Bereich der Kupferbänder 19 sind die Widerstandsheizelemente 3 seitlich durch dazwischen liegende Bereiche 11 gegeneinander isoliert, in denen keine elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern in die Kunststoffmatrix 6 eingebettet sind. Über diesen Bereichen 11 zwischen den Widerstandsheizelementen 3 erreicht die Oberfläche 4 des Formwerkzeugs 1 gemäß 1 allerdings nicht dieselbe Temperatur wie oberhalb der Widerstandsheizelemente 3. Dieser Effekt kann z.B. dadurch unterdrückt werden, dass benachbarte Widerstandsheizelemente 3 in unterschiedlichen Ebenen parallel zu der formgebenden Oberfläche 4 angeordnet werden, so dass sie in ihrer Projektion auf die Oberfläche 4 direkt aneinander anschließen oder sich sogar überlappen können, ohne dass ihre gegenseitige elektrische Isolation gefährdet ist.

1: Formwerkzeug
2: Anschluss
3: Widerstandsheizelement
4: formgebende Oberfläche
5: Faserverbundstruktur
6: Kunststoffmatrix
7: Temperatursensor
8: Hartschaumkern
9: Kupferband
10: Stehbolzen
11: Bereich
12: Bereich
13: Isolierung
14: Anschlussgewinde
15: Mutter
16: Kontakt
17: Anschlussleitung
18: Anschlussleitung
19: Kupferband

Claims

Formwerkzeug für die Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (1) eine Faserverbundstruktur (5) mit einer Kunststoffmatrix (6) aufweist, in die ein elektrisches Widerstandsheizelement (3) eingebettet ist.
Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsheizelement (3) von der Kunststoffmatrix (6) durchsetzt ist.
Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsheizelement (3) ein Gewebe, Gelege und/oder Vlies aus Fasern oder Filamenten aufweist.
Formwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Kohlenstofffaser umfassen.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsheizelement (3) Anschlüsse (2) für das Anschließen an eine Spannungsversorgung aufweist und ansonsten durch umliegende nicht elektrisch leitende Bereiche (11) der Faserverbundstruktur (5) elektrisch isoliert ist.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in die Kunststoffmatrix (6) eingebettete Widerstandsheizelemente (3) in eine parallel zu einer formgebenden Oberfläche (4) des Formwerkzeugs (1) mäandernden Reihe geschaltet sind.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsheizelement (3) zwischen einer formgebenden Oberfläche (7) des Formwerkzeugs (1) und einer rückwärtigen thermischen Isolierung angeordnet ist.
Formwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolierung einen in die Kunststoffmatrix (6) eingebetteten Formkörper aufweist.
Formwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper aus einem Hartschaum besteht.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Temperatursensor (7) dem Widerstandsheizelement (3) benachbart in die Kunststoffmatrix (6) eingebettet ist.