DE102007046734B4 - Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils - Google Patents

Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils Download PDF

Info

Publication number
DE102007046734B4
DE102007046734B4 DE102007046734.8A DE102007046734A DE102007046734B4 DE 102007046734 B4 DE102007046734 B4 DE 102007046734B4 DE 102007046734 A DE102007046734 A DE 102007046734A DE 102007046734 B4 DE102007046734 B4 DE 102007046734B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
mold
seal
molding tool
fiber mats
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102007046734.8A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007046734A1 (de
Inventor
Horst Mai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102007046734.8A priority Critical patent/DE102007046734B4/de
Publication of DE102007046734A1 publication Critical patent/DE102007046734A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007046734B4 publication Critical patent/DE102007046734B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/541Positioning reinforcements in a mould, e.g. using clamping means for the reinforcement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/543Fixing the position or configuration of fibrous reinforcements before or during moulding

Landscapes

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

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils umfassend die Verfahrensschritte: – Einlegen einer oder mehrerer Fasermatten in die Kavität eines mehrteiligen Formwerkzeugs (109; 209), – Evakuieren des Formwerkzeugs (109; 209), und – Einbringen eines fließfähigen Kunststoffwerkstoffs in einen Füllraum der Kavität des Formwerkzeugs (109; 209), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt umfasst: – Umformen der Fasermatten mittels des Formwerkzeugs (109; 209); und dass die Fasermatten randseitig mittels einer Spannvorrichtung für ein definiertes Nachrutschen fixiert werden, wobei vor dem Einbringen der Kunststoffmatrix in das Formwerkzeug (109; 209) eine Dichtung (117; 217) eingebracht wird, die die Spannvorrichtung gegenüber dem Füllraum abdichtet, um ein Eindringen von Kunststoffwerkstoff zu verhindern und, dass eine Dichtung (117; 217) verwendet wird, die nicht gasdicht abdichtet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Werkzeug zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils.
  • Für die Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen (Faserverbundbauteilen) und insbesondere von kohlefaserverstärkten Kunststoffbauteilen (CFK-Bauteile), ist unter anderem das Resin-Transfer-Moulding-Verfahren (RTM-Verfahren) bekannt. Die Herstellung eines Faserverbundbauteils mittels dieses Verfahrens erfolgt im industriellen Einsatz in nachfolgend ablaufenden Einzelprozessen.
  • Im ersten Verfahrensschritt, dem so genannten Preform-Prozess, werden die Faserhalbzeuge, die in der Regel als mehrschichtige Gewebe oder Gelege, etc. vorliegen, umgeformt, so dass sie bereits annähernd die Geometrie des zu fertigenden Verbundbauteils besitzen. Die einzelnen Matten der Faserhalbzeuge weisen neben den Fasern selbst in der Regel auch einen Binder auf, der klebstoffartige Eigenschaften besitzt. Der Binder bewirkt eine Vorverfestigung der vorgeformten Faserhalbzeuge, damit diese formstabil den nachfolgenden Prozessen zugeführt werden können. Für den Preform-Prozess werden in der Regel vorkonfektionierte Fasermatten gemäß einem vordefinierten Faserlagenaufbau schichtweise übereinander gelegt. Diese werden daraufhin auf eine Umformtemperatur aufgeheizt und in ein Preform-Werkzeug überführt. Eine Umformung der Faserhalbzeuge erfolgt durch das Schließen des Werkzeugs. Abschließend können die Konturkanten des erzeugten Preformlings noch beschnitten werden, beispielsweise durch Stanzen. Der Preformling wird abschließend entformt und bis zur Durchführung des Folgeschrittes zwischengelagert.
  • Während der Zwischenlagerung kann bereits eine erste Qualitätskontrolle stattfinden. Mittels optischer Prüfung kann hierbei insbesondere der Ausformgrat des Preformlings sowie eventuelle Faserverzüge, Faserwellungen, Falten oder ähnliche oberflächige Fehlstellen erkannt werden.
  • In dem nachfolgenden Verfahrensschritt, dem RTM-Prozess, wird der Preformling in eine gereinigte und eingetrennte, d. h. mit einem Antihaftmittel beschichtete Kavität eines RTM-Werkzeugs eingelegt. Das in der Regel zweiteilige Formwerkzeug wird daraufhin mittels einer Presse geschlossen und ein zweikomponentiges Harzsystem in die Kavität des Formwerkzeugs injiziert, wobei es als Matrixwerkstoff die Faserstruktur des Preformlings durchdringt und die Fasern einschließt. Nach dem Aushärten des Harzsystems kann das faserverstärkte Kunststoffbauteil entformt werden. Nach dem RTM-Prozess werden die Faserverbundbauteile erneut qualitätsgeprüft.
  • Dieses aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen weist eine Reihe von Nachteilen auf. Mit der nicht nur verfahrenstechnischen sondern auch räumlichen Trennung zwischen den einzelnen Prozessschritten ist ein hoher Lagerungs- und Transportaufwand verbunden. Weiterhin ist insbesondere mit der Anschaffung der zwei benötigten Formwerkzeuge – eines für die Herstellung der Preformlinge und ein zweites für den RTM-Prozess – sowie der Zwischenlagerung der Preformlinge ein hoher Kostenaufwand verbunden.
  • Weiterhin kann eine abschließende Überprüfung, ob die Qualität des Preformlings den Qualitätsanforderungen entspricht, aus technologischen Gründen erst nach dem RTM-Prozess, das heißt nach Fertigstellung des Faserverbundbauteils erfolgen. Dies ist darin begründet, dass Fehlstellen in dem mehrschichtigen Preformling, der häufig aus sechs und mehr Einzelschichten besteht, erst nach dem RTM-Prozess entdeckt werden können, wenn der Preformling in die gewünschte Wandstärke gepresst wird. Nach dem Preform-Prozess weist der Preformling prinzipbedingt noch eine inkonstante Wandstärke auf, so dass Fehlstellen in Zwischenschichten optisch nicht erkannt werden können.
  • Aus der EP 1 378 338 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der eine innere Verkleidung aus einer Fluorkunststofffolie in einem Vakuuminfusionsverfahren oder einem Vakuum unterstützten Druckverfahren zur Herstellung von faserverstärkten Verbundkunststoffen in einem Resin Transfer Moulding Verfahren verwendet wird.
  • Die EP 1 375 116 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Gegenstandes aus Harz mit den Schritten Anordnen mindestens einer Fasermatte in einer Form, Einspritzen eines Harzes in die Form, Imprägnieren der Fasermatte mit dem Harz, um den Gegenstand zu bilden, wobei in einem Verfahrensschritt Mittel in der Fasermatte angeordnet werden, die einen Harzfluss ermöglichen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein Formwerkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils anzugeben, mit dem eine wirtschaftlichere Herstellung derartiger Faserverbundbauteile ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand er jeweiligen abhängigen Patentansprüche.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils weist zumindest folgende Verfahrensschritte auf. Eine oder mehrere Fasermatten werden in die Kavität eines mehrteiligen Formwerkzeugs eingelegt. Die Fasermatten werden mittels des Formwerkzeugs umgeformt. Daraufhin wird das Formwerkzeug evakuiert und ein fließfähiger Kunststoffwerkstoff in einen Füllraum der Kavität des Formwerkzeugs eingebracht. Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, das Umformen der Fasermatten zur Herstellung eines Preformlings sowie das Imprägnieren dieses Preformlings mit dem Matrixwerkstoff in einem einzigen Formwerkzeug durchzuführen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind eine Reihe von Vorteilen verbunden, wobei insbesondere der Wegfall eines Formwerkzeugs sowie eines erheblichen Anteils des Transport- und Zwischenlageraufwands hervorzuheben ist. Zudem wird die Gefahr der Beschädigung des Preformlings bei dem Transport zwischen den zwei Formwerkzeugen, wie es im Stand der Technik notwendig ist, ausgeschlossen. Bei einer Zwischenlagerung der Preformlinge besteht im übrigen die Gefahr, dass bereits eine Vielzahl von Preformlingen fehlerhaft produziert wurden, bevor deren mangelnde Qualität nach der Fertigstellung des ersten Faserverbundbauteils erkannt werden kann. Diese Problematik kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht auftreten, weil eine Zwischenlagerung nicht vorgesehen ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils weist mindestens zwei zueinander verfahrbare Werkzeugteile auf, die eine Kavität ausbilden, in die Fasermatten als Faserhalbzeug eingelegt werden können. Eine weiterhin vorgesehene Injektionsvorrichtung dient dem Einbringen des fließfähigen Kunststoffwerkstoffs in einen Füllraum der Kavität. Das Formwerkzeug ist weiterhin erfindungsgemäß durch eine Faserspannvorrichtung gekennzeichnet, die der randseitigen Fixierung der Fasermatten mit einer definierten Spannkraft für ein kontrolliertes Durchrutschen der Fasern während des Umformprozesses dienen. Bei der Umformung der zweidimensionalen Fasermatten in den dreidimensional geformten Preformling ist es notwendig, dass die einzelnen Fasern definiert nach- beziehungsweise durchrutschen. Um dies zu ermöglichen, gleichzeitig jedoch ein unbeabsichtigtes Verrutschen der Einzelfasern zu vermeiden fixiert die Spannvorrichtung die Fasern randseitig mit einer definierten Spannkraft.
  • Das Formwerkzeug weist eine Dichtung auf, die die Spannvorrichtung gegenüber dem Füllraum abdichtet, so dass ein Eindringen von Kunststoffwerkstoff in die Spannvorrichtung verhindert wird. Die Dichtung kann fest in das Formwerkzeug integriert sein, sie kann jedoch auch zu einem beliebigen Zeitpunkt vor dem Einbringen des Kunststoffwerkstoffs in dem Formwerkzeug platziert werden. Dies kann manuell oder automatisch erfolgen. Die Dichtung ist so ausgeführt, dass sie zwar gegenüber dem hochviskosen Kunststoffwerkstoff abdichtet, jedoch nicht gasdicht ist. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Evakuieren der gesamten Kavität des Formwerkzeugs trotz integrierter Dichtung möglich ist. Beispielsweise kann für die Dichtung ein schnell härtender, flexibler Klebstoff verwendet werden, der auf das Faserhalbzeug aufgetragen wird. Der Klebstoff wird beim Schließen des Formwerkzeugs in die obere(n) Schicht(en) des Faserhalbzeugs gepresst, wodurch eine sichere Abdichtung gegenüber dem Kunststoffwerkstoff erhalten wird. Ein Austausch von Gas zwischen den zwei durch die Dichtung voneinander abgetrennten Abschnitten der Kavität des Formwerkzeugs kann jedoch weiterhin durch die Zwischenräume zwischen den Fasern der unteren Faserschichten erfolgen. Selbstverständlich kann das Dichtelement auch selbst so ausgebildet sein, dass es zwar einen Durchtritt des hochviskosen Kunststoffwerkstoff jedoch nicht eines Gases verhindert.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Dichtung deaktivierbar ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Dichtung aus dem Formwerkzeug entnommen werden kann; alternativ kann die Dichtung beispielsweise auch aus ihrer Dichtposition in einen Hinterschnitt bzw. eine Vertiefung des Formwerkzeugs verfahren werden, so dass eine Dichtwirkung im wesentlichen nicht mehr stattfindet. Durch die Deaktivierbarkeit der Dichtung kann insbesondere verhindert werden, dass diese – da sie zur Erzielung einer Dichtwirkung gegen die Fasermatten gedrückt wird – das Nachrutschverhalten der Fasern während des Umformens nachteilig beeinflusst.
  • Vorteilhafterweise werden die Fasermatten mittels eines Spannrahmens, der die Fasermatten randseitig klemmend fixiert, in das Formwerkzeug transportiert. Eine solche Transportvorrichtung kann ein Verschieben der einzelnen Fasern der Fasermatten wirksam verhindern.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigt – jeweils in schematischer Darstellung – die
  • 1: ein Preform-Werkzeug gemäß dem Stand der Technik einschließlich der darin ablaufenden Verfahrensschritte;
  • 2: eine RTM-Presse gemäß dem Stand der Technik;
  • 3 bis 6: den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils in einem erfindungsgemäßen Formwerkzeug; und
  • 7: ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug in einer zweiten Ausführungsform.
  • In der 1 ist ein Preform-Prozess, dass heißt ein Verfahren zur Herstellung eines Preformlings, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, dargestellt. In einem Vorlagebereich 1 der Preform-Anlage wird ein Faserhalbzeug 2, das aus mehreren übereinander liegenden Schichten eines Fasergewebes besteht, bereitgestellt. Daraufhin wird das Faserhalbzeug 2 mittels einer Transportvorrichtung (nicht dargestellt) in einen Heizbereich 3 der Anlage überführt, in dem es auf die erforderliche Umformtemperatur aufgeheizt wird. Wiederum mittels der Transportvorrichtung erfolgt der Weitertransport des aufgeheizten Faserhalbzeugs 2 in das Preform-Werkzeug 4, in dem es durch ein Zusammenfahren der zwei Formwerkzeughälften 5, 6 umgeformt wird. Nach einem Aushärten eines in dem Faserhalbzeug befindlichen Binders kann der nunmehr erzeugte Preformling 7 im Entnahmebereich 8 der Anlage entnommen und gegebenenfalls unter Zwischenlagerung und einer zwischengeschalteten Qualitätskontrolle dem nachfolgenden RTM-Prozess – wie er in der 2 dargestellt ist – zugeführt werden.
  • Die in der 2 dargestellte RTM-Anlage besteht aus einer RTM-Presse einschließlich eines Formwerkzeugs 9 sowie einer Injektionsanlage 10 für den Kunststoffwerkstoff. Für die abschließenden Verfahrensschritte zur Herstellung des faserverstärkten Kunststoffbauteils wird der Preformling 7 in das geöffnete, zweiteilige Formwerkzeug 9 der RTM-Presse eingelegt und das Formwerkzeug 9 geschlossen. Hierbei wird der Preformling 7 in einer Kavität des Formwerkzeugs 9 eingeschlossen. Mittels der Harzinjektionsanlage 10 wird ein zweikomponentiges Harzsystem in die Kavität des Formwerkzeugs 9 injiziert, wobei es die Faserstruktur des Preformlings 7 durchdringt und die Fasern umschließt. Nach dem Aushärten des Harzsystems kann das im Wesentlichen fertig gestellte Bauteil dem Formwerkzeug 9 entnommen werden.
  • In den 3 bis 6 ist ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug in einem Teilschnitt und in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung gezeigt. Die 3 bis 6 verdeutlichen die einzelnen Verfahrensschritte, die zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils in dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug durchgeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Formwerkzeug 109 besteht im Wesentlichen aus einer Matrize 111, einer Patrize 112, einem Faserspannzylinder 113 einschließlich einem Spannrahmen 114 sowie einem Dichtkernzug 115. Weiterhin ist ein horizontal verfahrbarer Transportrahmen 116 vorgesehen, mittels dessen das Faserhalbzeug 102, das wiederum aus mehreren übereinander liegenden Schichten einzelner Fasergewebe besteht, in das Formwerkzeug 109 transportiert wird. Die 3 zeigt die Anordnung des Faserhalbzeugs 102 in dem geöffneten Formwerkzeug 109; wobei zu beachten ist, dass weder ein klemmendes Fixieren des Faserhalbzeugs 102 mittels des Faserspannzylinders 113 noch mittels des Transportrahmens 116 dargestellt ist. Tatsächlich sollte das Faserhalbzeug 102 stets von zumindest einem der Halteelemente (Transportrahmen 116, Faserspannzylinder 113 mit Spannrahmen 114) fixiert werden.
  • In der 4 wird das Umformen des Faserhalbzeugs 102 gezeigt. Hierzu wird zunächst der Faserspannzylinder 113, der als Gasdruckzylinder ausgebildet ist, soweit ausgefahren, dass ein randseitiges Klemmen des Faserhalbzeugs 102 zwischen dem Spannrahmen 114 und der gegenüberliegenden Auflagefläche der Matrize 112 mit einer definierten Haltekraft erfolgt. Daraufhin wird die Patrize (Werkzeugoberteil) 111 auf die Matrize (Werkzeugunterteil) 112 abgesenkt, wodurch das Faserhalbzeug 102 in dem entstehenden Werkzeugspalt entsprechend der geometrischen Form der Kavität des Formwerkzeugs 109 umgeformt wird.
  • In dem darauf folgenden Verfahrensschritt, der in der 5 dargestellt ist, wird das Formwerkzeug 109 wieder geöffnet. Weiterhin wird der Transportrahmen 116 aus dem Bereich zwischen den zwei Werkzeughälften 111, 112 herausgefahren, so dass er bereits den nächsten Faserzuschnitt zur Verfügung stellen kann. Im geöffneten Formwerkzeug 109 wird eine Dichtung 117 auf den Fasern aufgebracht. Diese Dichtung kann als schnell härtender, flexibler Klebstoff oder als Verbrauchsdichtschnur ausgeführt sein. Ebenso kann diese als fest eingebaute Dichtung ausgebildet sein, wie dies in der 7 dargestellt ist. Die Dichtung ist so angeordnet, dass sie den Randbereich der Kavität des Formwerkzeugs 109, in dem auch der Faserspannzylinder und der Spannrahmen angeordnet ist, gegenüber dem zentralen Bereich, der als Füllraum für das nachfolgend einzubringende Harzsystem dient, abtrennt. Der Spannzylinder 113 wird weiterhin so weit eingefahren, bis der Spannrahmen 114 vollständig in einer entsprechenden Vertiefung in der Patrize 111 positioniert ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Spannrahmen 114 keine Störkontur für den nachfolgenden Verfahrensschritt darstellt.
  • Wie in der 6 dargestellt ist, wird das Formwerkzeug 109 daraufhin erneut geschlossen. Hierbei wird die Dichtung 117 komprimiert und teilweise in das Fasermaterial gedrückt, so dass eine wirksame Abdichtung gegen das hochviskose Harzsystem entsteht. Ein Druckausgleich zwischen dem Rand- und dem Zentralbereich der Kavität ist jedoch weiterhin möglich, indem die Luft die Faserzwischenräume der unteren Schichten des Faserhalbzeugs 102 durchdringt. Für das nun nachfolgende Evakuieren der Luft aus dem Formwerkzeug 109 wird weiterhin der Dichtkernzug 115, der die Hauptdichtung 118 des Formwerkzeugs 109 umfasst, geschlossen und mittels einer nicht dargestellten Vakuumpumpe die in der Kavität des Formwerkzeugs 109 vorhandene Luft weitestgehend evakuiert. Die Evakuierung unterstützt die nachfolgende Füllung des Füllraums der Kavität mit dem Harzsystem, so dass Luftblasen in dem Matrixwerkstoff des Faserverbundbauteils weitgehend verhindert werden.
  • Das Injizieren des Harzsystems in das Formwerkzeug 109 erfolgt mittels einer nicht dargestellten Harzinjektionsvorrichtung, wie sie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Nach dem Aushärten des Harzsystems kann das Formwerkzeug 109 wieder geöffnet und das im Wesentlichen fertig gestellte Faserverbundbauteil entnommen werden. Aufgrund der Anordnung der Dichtung 117 weist das Faserverbundbauteil lediglich in seinem zentralen, von der Dichtung begrenzten Bereich, einen Verbund zwischen den Verstärkungsfasern und der Kunststoffmatrix auf. In dem von der Dichtung abgetrennten Randbereich sind die Fasern weiterhin trocken”. Dieser Randbereich wird abschließend abgetrennt.
  • In der 7 ist eine vereinfachte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs 209 dargestellt. Die wesentlichen Unterschiede zu dem Formwerkzeug 109 gemäß den 3 bis 6 sind die feste Anbindung des Dichtelements 217 in der Patrize 211 sowie die feste Anbindung des Dichtkernzugs 215 an die Matrize 212. Weiterhin ist keine separate Spannvorrichtung vorgesehen, die die Fasern des Faserhalbzeugs 202 randseitig für ein definiertes Nachziehen fixiert. Vielmehr wird diese Funktion bei der Ausführungsform der 7 durch die Dichtung 217 selbst erzielt.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils umfassend die Verfahrensschritte: – Einlegen einer oder mehrerer Fasermatten in die Kavität eines mehrteiligen Formwerkzeugs (109; 209), – Evakuieren des Formwerkzeugs (109; 209), und – Einbringen eines fließfähigen Kunststoffwerkstoffs in einen Füllraum der Kavität des Formwerkzeugs (109; 209), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt umfasst: – Umformen der Fasermatten mittels des Formwerkzeugs (109; 209); und dass die Fasermatten randseitig mittels einer Spannvorrichtung für ein definiertes Nachrutschen fixiert werden, wobei vor dem Einbringen der Kunststoffmatrix in das Formwerkzeug (109; 209) eine Dichtung (117; 217) eingebracht wird, die die Spannvorrichtung gegenüber dem Füllraum abdichtet, um ein Eindringen von Kunststoffwerkstoff zu verhindern und, dass eine Dichtung (117; 217) verwendet wird, die nicht gasdicht abdichtet.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatten mittels eines Transportrahmens in das Formwerkzeug (109; 209) transportiert werden.
  3. Formwerkzeug (109; 209) zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils mit mindestens – zwei zueinander verfahrbaren Werkzeugteilen, die eine Kavität ausbilden, in die eine oder mehrere Fasermatten eingelegt werden, – einer Injektionsvorrichtung zum Einbringen eines fließfähigen Kunststoffwerkstoffs in einen Füllraum der Kavität, und – einer Spannvorrichtung zur randseitigen Fixierung der Fasermatten für ein definiertes Nachrutschen gekennzeichnet durch eine Dichtung (117; 217), die die Spannvorrichtung gegenüber dem Füllraum abdichtet, um ein Eindringen von Kunststoffwerkstoff zu verhindern, wobei die Dichtung (117; 217) nicht gasdicht abdichtet.
  4. Formwerkzeug (109; 209) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung deaktivierbar ausgebildet ist.
  5. Formwerkzeug (109; 209) gemäß Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Dichtung (117; 217), die die Spannvorrichtung gegenüber dem Füllraum abdichtet, um ein Eindringen von Kunststoffwerkstoff zu verhindern.
  6. Formwerkzeug (109; 209) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung als Dichtung (217) ausgebildet ist.
  7. Formwerkzeug (109; 209) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (117; 217) nicht gasdicht abdichtet.
  8. Formwerkzeug (109; 209) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (117; 217) einen schnell härtenden, flexiblen Klebstoff umfasst.
  9. Formwerkzeug (109; 209) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (117; 217) deaktivierbar ausgebildet ist.
  10. Formwerkzeug (109; 209) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch einen Transportrahmen für einen Transport der Fasermatten in das Formwerkzeug (109; 209).
DE102007046734.8A 2007-09-28 2007-09-28 Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils Active DE102007046734B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007046734.8A DE102007046734B4 (de) 2007-09-28 2007-09-28 Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007046734.8A DE102007046734B4 (de) 2007-09-28 2007-09-28 Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007046734A1 DE102007046734A1 (de) 2009-04-02
DE102007046734B4 true DE102007046734B4 (de) 2017-12-21

Family

ID=40384378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007046734.8A Active DE102007046734B4 (de) 2007-09-28 2007-09-28 Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007046734B4 (de)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009060526A1 (de) 2009-12-23 2011-06-30 Siempelkamp Maschinen- und Anlagenbau GmbH & Co. KG, 47803 Pressenanlage zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoff, insbesondere aus Faserverbundwerkstoff
DE102009060554A1 (de) 2009-12-23 2011-06-30 Siempelkamp Maschinen- und Anlagenbau GmbH & Co. KG, 47803 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102010043401A1 (de) * 2010-11-04 2012-05-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Serienfertigung faserverstärkter Kunststoffteile
DE102010054934B4 (de) * 2010-12-17 2013-01-17 Daimler Ag Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen komplex-dreidimensional geformter faserverstärkter Preforms
DE102010054933B4 (de) * 2010-12-17 2013-01-10 Daimler Ag Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer komplex-dreidimensional geformten faserverstärkten Preform
DE102011012500B4 (de) * 2011-02-25 2014-05-15 Benteler Sgl Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundwerkstückes
DE102011012499B4 (de) * 2011-02-25 2016-06-16 Benteler Sgl Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundwerkstückes
DE102011077468B4 (de) * 2011-06-14 2021-03-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft RTM-Verfahren und dichtungsloses Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen
DE102011055547A1 (de) * 2011-11-21 2013-05-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Formwerkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils
DE102012204136A1 (de) * 2012-03-16 2013-09-19 Voith Patent Gmbh Vakuumgestütztes Verpressen
DE102012012766B4 (de) 2012-06-27 2016-10-20 Audi Ag Verfahren sowie Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Faserverbundbauteils
JP5876791B2 (ja) * 2012-08-28 2016-03-02 本田技研工業株式会社 繊維強化樹脂成形品の成形方法及びその装置
DE102012217373A1 (de) * 2012-09-26 2014-05-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Faserverbundbauteilen
DE102012110307B4 (de) 2012-10-29 2020-01-23 Kraussmaffei Technologies Gmbh Verfahren zur Herstellung von Verbundmaterial-Bauteilen aus Kunststoff durch Hochdruck-Harztransferpressen und zugehöriges Hochdruck-Harztransferpressen-Werkzeug
DE102012110354B4 (de) * 2012-10-29 2021-11-18 Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau Formwerkzeug, Steuermittel, Verfahren und Anlage zum Herstellen eines, vorzugsweise faserverstärkten, Kunststoffbauteils
DE102012110353A1 (de) * 2012-10-29 2014-04-30 Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau Verfahren und Anlage zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102013000307A1 (de) 2013-01-10 2014-07-10 Daimler Ag Verfahren und Werkzeug zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102013006770A1 (de) 2013-04-18 2014-10-23 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und Preform für ein faserverstärktes Kunststoffbauteil
DE102013209057A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Werkzeug sowie Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffteils
DE102013021574B4 (de) * 2013-12-19 2018-02-15 Audi Ag Vorrichtung zur Herstellung von Faserverbundstrukturen
DE102014204504A1 (de) 2014-03-12 2015-09-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Formwerkzeug mit optimierten Klemmleisten zur dreidimensionalen Verformung eines Fasermattenzuschnitts
DE102018206191A1 (de) * 2018-04-23 2019-10-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen und Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffformteils

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19813105A1 (de) * 1998-03-25 1999-09-30 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen
DE19922799A1 (de) * 1999-05-18 2000-11-23 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils
GB2353246A (en) * 1999-06-18 2001-02-21 Rover Group A manufacturing apparatus for the production of a composite material
EP1375116A1 (de) * 2002-06-21 2004-01-02 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Verfahren zum Formen eines faserverstärkten Kunstharzgegenstandes sowie faserverstärkter Kunstharzgegenstand
EP1378338A1 (de) * 2002-07-03 2004-01-07 Ke-Burgmann A/S Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verbundkörpern in einer geschlossenen Form mit einer Innenfolie und dabei verwendete Innenfolie

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2378642A (en) * 1941-09-02 1945-06-19 Burkart Mfg Company F Process of making fiber-body articles
DE10228649A1 (de) * 2002-06-26 2004-01-22 Bakelite Ag Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Produktes auf Epoxidharzbasis
DE102005060147A1 (de) * 2005-12-16 2007-06-21 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Herstellen einer Faserverbundstruktur

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19813105A1 (de) * 1998-03-25 1999-09-30 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen
DE19922799A1 (de) * 1999-05-18 2000-11-23 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils
GB2353246A (en) * 1999-06-18 2001-02-21 Rover Group A manufacturing apparatus for the production of a composite material
EP1375116A1 (de) * 2002-06-21 2004-01-02 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Verfahren zum Formen eines faserverstärkten Kunstharzgegenstandes sowie faserverstärkter Kunstharzgegenstand
EP1378338A1 (de) * 2002-07-03 2004-01-07 Ke-Burgmann A/S Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verbundkörpern in einer geschlossenen Form mit einer Innenfolie und dabei verwendete Innenfolie

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007046734A1 (de) 2009-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007046734B4 (de) Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102012110354B4 (de) Formwerkzeug, Steuermittel, Verfahren und Anlage zum Herstellen eines, vorzugsweise faserverstärkten, Kunststoffbauteils
EP2524796B1 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung eines im Wesentlichen schalenförmigen Kunststoffteils
EP2911852A1 (de) Verfahren und anlage zum herstellen eines faserverstärkten kunststoffbauteils
DE19922799A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils
DE102017107908A1 (de) MGI-Verfahren und entsprechendes Formwerkzeug
DE202012104148U1 (de) Formwerkzeug, Steuermittel und Anlage zum Herstellen eines, vorzugsweise faserverstärkten, Kunststoffbauteils
WO2017067934A1 (de) Verfahren zum herstellen eines bauteils aus einem faserverbundwerkstoff
DE102009017361B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Drapieren von Fasergewirken für gekrümmte Profilstrukturteile aus Faserverbundmaterial
EP2639052B1 (de) Vakuumgestütztes Verpressen
DE102017200890A1 (de) Kaschiervorrichtung und Verfahren zum Kaschieren einer Dekorschicht auf ein Trägerteil
EP2436512B1 (de) Verfahren zur Erstellung eines Vakuumaufbaus für die Herstellung eines Faserverbundbauteils sowie hierfür geeigneter Stempel
DE102016101631A1 (de) Presse zum Herstellen eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102013223519A1 (de) Faserkunststoffverbundbauteil und Verfahren zum Herstellen eines Faserkunststoffverbundbauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug
DE102014006930A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff, und Spannrahmen zum Einspannen einer Fasermatte
DE10157655A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur wirtschaftlichen automatisierbaren Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen im Harzinfusions-bzw.Vakuumverfahren
DE102016101641A1 (de) Verfahren und Presse zum Herstellen eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102015005504B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102007004314B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit wenigstens einem durchsetzten Bereich für ein Luft- oder Raumfahrzeug
WO2011038895A9 (de) Imd-form, spritzgussvorrichtung mit einer solchen imd-form sowie verfahren zur herstellung eines foliendekorierten kunststoffteils
WO2014173669A1 (de) Verfahren und presswerkzeug zur herstellung von hybridbauteilen, sowie hiermit hergestelltes hybridbauteil
DE102013005539A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundhalbzeugs für ein faserverstärktes Kunststoffbauteil
EP2922679A1 (de) Verfahren zur herstellung eines flächigen kraftfahrzeugkarosserieelements und kraftfahrzeugkarosserieelement
DE102016101638A1 (de) Presse zum Herstellen eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102018203726A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20140620

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final