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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Polymer-Formteilen, indem die Verstärkungsfasern in den Formraum eines Formwerkzeug eingebracht werden und der Formraum sodann mit einem thermisch aktivierbaren Harzsystem unter im Wesentlichen vollständiger Benetzung der Verstärkungsfasern befüllt wird, wonach das Harzsystem unter Erwärmung zu der Polymermatrix des Poly- mer-Formteils ausgehärtet und das fertige Formteil dem Formwerkzeug entnommen wird, wobei das Aushärten des die Verstärkungsfasern benetzenden Harzsystems zu der Polymermatrix in zwei Schritten durchgeführt und das Harzsystem zunächst in einem ersten Formwerkzeug mit einem den Formraum definierenden Unterwerkzeug und einem Oberwerkzeug unter Bildung eines formhaltigen Vorformteils vorgehärtet wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Herstellung von faserverstärkten Polymer-Formteilen.
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Faserverstärkte Polymer-Formteile finden beispielsweise in der Automobilindustrie (z. B. für Stoßfänger, Sitzstrukturen, Karosserieteile, wie Frontendträger oder dergleichen, bis hin zu kompletten Karosserien), in der Luft- und Raumfahrtindustrie, für Sport- und Freizeitgeräte sowie überall dort Verwendung, wo eine gezielte Verstärkung des Formteils, insbesondere in Richtung einwirkender Lasten, erwünscht ist, z. B. bei konstruktiven Profilen.
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Ein bekanntes Herstellungsverfahren stellt insbesondere das sogenannte RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding) dar, mittels welchem sehr stabile und stark beanspruchbare Polymer-Formteile mit einem hohen Füllgrad an Verstärkungsfasern erzeugt werden können. Während als Harzsystem üblicherweise zu duroplastischen Polymeren aushärtbare Flüssigharze (reaktive Mono-, Di- und/oder Oligomere) in Kombination mit geeigneten Additiven, wie insbesondere Härtern, eingesetzt werden, kommen als Verstärkungsfasern je nach Einsatzzweck praktisch beliebige bekannte Verstärkungsfasern in Betracht, z. B. synthetische Fasern, wie Carbon-, Glas-, Metall-, Aramidfasern oder dergleichen, natürliche Fasern mit einer hinreichenden Festigkeit, wie Cellulose, Hanffasern etc., oder auch Hybridfasern, z. B. Mischungen aus Polymer- und Verstärkungsfasern. Beim herkömmlichen RTM-Verfahren werden die Verstärkungsfasern mehr oder minder lose oder insbesondere in Form von vorgefertigten Verstärkungsstrukturen, wie Fasermatten, -gelegen, -geweben, -gestricken, -geflechten, -vliesen etc., in der jeweils gewünschten dreidimensionalen Form in das offene Formwerkzeug eingebracht. Sodann wird das Formwerkzeug geschlossen und mit dem thermisch aktivierbaren Harzsystem beaufschlagt, was vornehmlich über einen an dem Formwerkzeug angeordneten Injektionskanal geschieht, welcher an einen das Harzsystem aufnehmenden Mischer angeschlossen ist. Hierbei sollten die Verstärkungsfasern möglichst vollständig mit dem Harzsystem benetzt bzw. imprägniert werden, um für eine homogene Polymermatrix des Formteils ohne Gaseinschlüsse zu sorgen. Zu diesem Zweck werden vorzugsweise Harzsysteme mit geringer Viskosität eingesetzt, welche infolge ihrer guten Fließeigenschaften zu einem hohen Benetzungsgrad der Fasern beizutragen vermögen. Sobald der Formraum des Formwerkzeugs gänzlich mit dem Harzsystem befüllt worden ist und insbesondere auch eine möglichst vollständige Benetzung der Verstärkungsfasern stattgefunden hat, wird das Formwerkzeug auf eine hinreichende Temperatur erwärmt, um das Harzsystem unter Polymerisation und/der Vernetzung desselben zu der Polymermatrix des Formteils auszuhärten. Sodann kann das Formwerkzeug abgekühlt und das fertige Polymer-Formteil entnommen werden.
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Ein Nachteil derartiger Verfahren besteht insbesondere in den verhältnismäßig langen, zur Herstellung eines Polymer-Formteils erforderlichen Zykluszeiten, die vornehmlich in den relativ langen Aushärtezeiten der Harzsysteme begründet sind, um dafür Sorge zu tragen, daß keine nicht polymerisierten Harzbestandteile in dem Formteil zurückbleiben. Überdies muss das Formwerkzeug nach Entnahme des fertigen Formteils und vor dem Einspritzen einer neuen Harzmischung hinreichend abgekühlt werden, um keine vorzeitige Reaktion der Harzmischung auszulösen, die in einer nur unzureichenden Benetzung der Verstärkungsfasern resultierte. Folglich lässt der Einsatz solcher Verfahren bei der Massenherstellung von entsprechenden Formteilen in ökonomischer Hinsicht zu wünschen übrig.
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Um die Zykluszeiten von RTM-Verfahren zu verringern, wurde beispielsweise versucht, das Harzsystem auf eine Temperatur (gerade noch) unterhalb seiner Aktivierungstemperatur vorzuwärmen, um einer zusätzlichen Abkühlung des Formwerkzeugs beim Aufgeben der Harzmischung entgegenzuwirken, welche zudem lokal inhomogen ist und vornehmlich im Bereich des Injektionskanals stattfindet. Indes ist der hierdurch erzielte Zeitgewinn marginal und wird die oben erwähnte Gefahr eines unzeitigen Aushärtens des Harzsystems erhöht.
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Darüber hinaus wurde versucht, anstelle eines Injektionskanals (”Punktinjektion”) oder eines relativ breiten Injektionskanals (”Fließkanalinjektion”) mehrere Injektionskanäle an dem Formwerkzeug vorzusehen (”Kaskadeninjektion”), um die für eine möglichst vollständige Benetzung der Fasern mit dem Harzsystem erforderlichen Zeiten durch Verkürzen der Fließwege zu verringern. Zu demselben Zweck ist ferner das sogenannte CRTM-Verfahren (Compression Resin Transfer Moulding) bekannt, demgemäß das Formwerkzeug während des Befüllens mit dem Harzsystem nicht gänzlich geschlossen und letzteres durch den Öffnungsspalt in den Formraum eingebracht wird. Sodann wird das Formwerkzeug geschlossen und das Harzsystem dadurch unter Druck gesetzt, wobei während des Schließens des Formwerkzeugs verdrängtes Harz durch den Spalt austritt. Hinsichtlich des hierdurch erzielten Zeitgewinns gilt das oben Gesagte.
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Die
DE 600 05 267 T2 beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Polymer-Formteils in Form eines Tragflächenflügels, indem eine die Verstärkung bildende Textilstruktur in einem Formwerkzeug angeordnet und mit einem hitzehärtbaren Harz imprägniert wird. In dem Formwerkzeug soll das mit dem Harz imprägnierte Textil ”halb ausgehärtet” werden. Anschließend wird das ”halb ausgehärtete” Formteil dem Formwerkzeug entnommen und mit einem weiteren ”halb ausgehärteten” Formteil mittels Klebstoff zu einer Baugruppe verbunden. Letztere wird schließlich nochmals gänzlich ausgehärtet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine zur Durchführung desselben geeignete Vorrichtung auf einfache und kostengünstige Weise dahingehend weiterzubilden, dass die zur Herstellung der Polymer-Formteile benötigten Taktzeiten gegenüber dem Stand der Technik verringert werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in verfahrenstechnischer Hinsicht bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Vorformteil von dem ersten Formwerkzeug in ein zweites Formwerkzeug überführt und dort vollständig zu dem fertigen Formteil ausgehärtet wird, wobei eine Mehrzahl an ersten Formwerkzeugen oder eine Mehrzahl an von dem Oberwerkzeug separaten Unterwerkzeugen der ersten Formwerkzeuge verwendet wird, welche an wenigstens einer Aufgabestation für die Verstärkungsfasern, an wenigstens einer Aufgabestation für das Harzsystem, an wenigstens einer Vorhärtungsstation und an wenigstens einer Transferstation zum Überführen des vorgehärteten Vorformteils in das zweite Formwerkzeug vorbeigeführt werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung in vorrichtungstechnischer Hinsicht ferner eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, umfassend:
- – eine Aufgabestation für die Verstärkungsfasern;
- – eine Aufgabestation für ein Harzsystem mit einem RTM-Modul;
- – eine Vorhärtungsstation;
- – eine Transferstation zur Überführung eines in der Vorhärtungsstation vorgehärteten Vorformteils mit einer Handhabungseinrichtung;
- – eine Mehrzahl an ersten Formwerkzeugen mit einem den Formraum definierenden Unterwerkzeug und einem Oberwerkzeug, wobei die Mehrzahl an ersten Formwerkzeugen oder eine Mehrzahl an von dem Oberwerkzeug separaten Unterwerkzeugen der ersten Formwerkzeuge entlang einer Kreisführung derart verlagerbar ist, dass sie die Aufgabestation für die Verstärkungsfasern, die Aufgabestation für das Harzsystem, die Vorhärtungsstation und die Transferstation passieren; und
- – wenigstens ein zweites Formwerkzeug in Form eines Presswerkzeugs zum vollständigen Aushärten des Vorformteils zu dem fertigen Formteil.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird folglich das Harzsystem nach möglichst vollständiger Benetzung der Verstärkungsfasern noch in dem ersten Formwerkzeug so lange vorgehärtet, bis es hinreichend formhaltig ist, um es in das zweite Formwerkzeug zu überführen und dort gänzlich auszuhärten. Während letzteren Aushärtevorgangs in dem zweiten Formwerkzeug steht das erste Formwerkzeug für die Aufnahme einer neuen Charge an Fasern, welchen dort ein neues Harzsystem zugesetzt wird, wieder zur Verfügung, wobei der zeitintensive Vorgang des vollständigen Aushärtens nicht abgewartet werden muss. Der in dem ersten Formwerkzeug vonstatten gehende Vorgang des Vorhärtens des Harzsystems durch Erwärmen desselben kann dabei bei einer geringeren Temperatur, z. B. bei oder nur unwesentlich oberhalb der Aktivierungstemperatur des jeweiligen Harzsystems, und insbesondere erst nach Benetzung bzw. Imprägnierung der Verstärkungsfasern (so dass praktisch keine für die Benetzung/Imprägnierung nachteilige Erhöhung der Viskosität des Harzsystems stattfindet) erfolgen, so dass eine relativ schnelle Abkühlung des ersten Formwerkzeugs möglich ist. Demgegenüber kann die Aushärtung in dem zweiten Formwerkzeug bei einer höheren Temperatur gegenüber der Vorhärtetemperatur in dem ersten Formwerkzeug erfolgen, zumal das zweite Formwerkzeug nicht abgekühlt werden muss, weil sich dort das oben erwähnte Problem eines unzeitigen Aushärtens des Harzsystems vor der gänzlichen Benetzung der Verstärkungsfasern nicht (mehr) stellt. Das Harzsystem kann dabei dem ersten Formwerkzeug bei einer Temperatur unterhalb seiner Aktivierungstemperatur zugesetzt werden, so daß die Gefahr eines auch nur bereichsweisen (z. B. im Bereich des bzw. der Injektionskanals bzw. -kanäle) unzeitigen Aushärtens praktisch ausgeschlossen ist. Darüber hinaus eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit einer weitestgehend isothermen Aushärtung des vorgehärteten Vorformteils in dem zweiten Formwerkzeug bei der jeweils optimalen Aushärtetemperatur, was sich im Hinblick auf eine homogene Polymermatrix des fertigen Formteils unter innigem Einschluss der Verstärkungsfasern als vorteilhaft erwiesen hat.
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Im Hinblick auf eine sehr zeiteffiziente Herstellung ist es in diesem Zusammenhang von Vorteil, dass eine Mehrzahl an ersten Formwerkzeugen oder Unterwerkzeugen derselben verwendet und diese an der wenigstens einen Aufgabestation für die Verstärkungsfasern, an der wenigstens einen Aufgabestation für das Harzsystem, an der wenigstens einen Vorhärtungsstation und an der wenigstens einen Transferstation zum Überführen des vorgehärteten Vorformteils in das zweite Formwerkzeug vorbeigeführt werden. An der Aufgabestation für die Verstärkungsfasern kann ferner eine Verstärkungsstruktur aus den Verstärkungsfasern erzeugt werden, indem diese z. B. in dem ersten Formwerkzeug, gegebenenfalls unter Zusatz von Binderharzen, zu einer dreidimensionalen Struktur (Faserstruktur) geformt werden. Folglich können erste Formwerkzeuge mit den Verstärkungsfasern bzw. -strukturen beaufschlagt bzw. können hierin Faserstrukturen erzeugt werden, während in bereits mit Verstärkungsfasern versehene, weitere erste Formwerkzeuge ein Harzsystem injiziert und anschließend vorgehärtet wird.
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In vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Mehrzahl an ersten Formwerkzeugen oder deren Unterwerkzeuge in einem Kreislauf geführt wird. Im Falle einer solchen Kreislaufführung der Mehrzahl an ersten Formwerkzeugen ist es überdies möglich, daß die Unterwerkzeuge der ersten Formwerkzeuge mit einem den Formraum definierenden Unterwerkzeug und einem hiervon separaten Oberwerkzeug Kreislauf geführt werden, während das Oberwerkzeug lediglich zwischen der Aufgabestation für die Verstärkungsfasern und der Aufgabestation für das Harzsystem hin und her geführt wird oder dort stationär verbleibt.
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Demgemäß kann eine vorteilhafte Vorrichtung derart ausgestaltet sein, daß die Unterwerkzeuge der ersten Formwerkzeuge entlang einer Kreisführung verlagerbar sind, während die oder auch nur ein sämtlichen Unterwerkzeugen gemeinsames Oberwerkzeug stationär in der Aufgabestation für das Harzsystem verbleibt oder eines oder mehrere Oberwerkzeuge zwischen der Aufgabestation für die Verstärkungsfasern und der Aufgabestation für das Harzsystem hin und her verlagerbar sind.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Harzsystem in dem ersten Formwerkzeug durch Bestrahlen mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im Mikrowellen- und/oder im ultravioletten Spektrum, vorgehärtet wird. Auf diese Weise kann eine schnelle Erwärmung des Harzsystems auf zumindest seine Aktivierungstemperatur oder oberhalb derselben gewährleistet werden, ohne das erste Formwerkzeug selbst konvektiv oder anderweitig zu erwärmen.
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Um eine übermäßige Erwärmung des ersten Formwerkzeugs zu verhindern, sollte dieses vorzugsweise aus einem für elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise durchlässigen Material gefertigt sein (d. h. das Material des ersten Formwerkzeugs besitzt ein nur geringes Absorptionsvermögen für die elektromagnetische Strahlung), wobei es in diesem Fall möglich ist, das Harzsystem durch die Wandung des ersten Formwerkzeugs hindurch mit elektromagnetischer Strahlung zu bestrahlen, oder das erste Formwerkzeug kann – nachdem die Verstärkungsfasern hinreichend mit dem Harzsystem benetzt worden sind – geöffnet und die elektromagnetische Strahlung auf das nun frei exponierte Harzsystem gerichtet werden.
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Wie bereits angedeutet, kann das Harzsystem vorzugsweise mit einer Temperatur unterhalb dessen Aktivierungstemperatur, z. B. durch Vorwärmen desselben, oder insbesondere auch bei Umgebungstemperatur in das erste Formwerkzeug eingebracht werden, um für eine hohe Fließfähigkeit beim Benetzen der Fasern zu sorgen, ohne dass auch nur bereichsweise eine unzeitige Aushärtung stattfindet, welche mit einer Viskositätserhöhung einherginge. Aus denselben Gründen ist auch eine Vorwärmung des ersten Formwerkzeugs anlässlich des Einbringens des Harzsystems unter Benetzung der Verstärkungsfasern auf eine Temperatur unterhalb der Aktivierungstemperatur des Harzsystems möglich oder kann eine solche Vorwärmung vor der Zugabe des Harzsystems auch entbehrlich sein, so dass das erste Formwerkzeug gar nicht vorgewärmt wird.
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Das zweite Formwerkzeug kann hingegen vor dem erstmaligen Überführen eines vorgehärteten Vorformteils aus dem ersten Formwerkzeug vorgewärmt werden oder auch dann, wenn es zu Stillstandszeiten des zweiten Formwerkzeugs kommen sollte. In jedem Fall sollte das zweite Formwerkzeug auf eine Temperatur vorgewärmt werden, welche wenigstens der Aktivierungstemperatur des jeweiligen Harzsystems entspricht, wobei – wie bereits angedeutet – das Aushärten des Harzsystems in dem zweiten Formwerkzeug insbesondere im Wesentlichen isotherm durchgeführt werden kann, indem das zweite Formwerkzeug beispielsweise stets auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, welche für die vollständige Aushärtung des jeweiligen Harzsystems günstig ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gibt ferner die Möglichkeit, dass das erste Formwerkzeug ein Formwerkzeug mit einem Schließdruck von höchstens 20 bar, insbesondere von höchstens 15 bar, vorzugsweise von höchstens 10 bar, ist, welches folglich im Vergleich mit herkömmlichen Presswerkzeugen sehr kostensgünstig ist. Der maximale Schließdruck des ersten Formwerkzeugs wird dabei vornehmlich durch den zur Injektion des Harzsystems erforderlichen Druck bestimmt, um für eine vollständige Benetzung der Verstärkungsfasern mit dem Harzsystem zu sorgen. Das erste Formwerkzeug kann dabei vorzugsweise aus insbesondere duroplastischen Kunststoffen gefertigt sein, wobei als Beispiele geeigneter Kunststoffe Polyester-, Epoxid-, Vinylester-(Phenacrylate) und Polyurethanharze erwähnt seien.
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Das zweite Formwerkzeug kann ein übliches Presswerkzeug mit einem Schließdruck von wenigstens 20 bar, insbesondere von wenigstens 40 bar, vorzugsweise von wenigstens 60 bar, sein, wobei für übliche RTM-Verfahren ein maximaler Schließdruck von etwa 100 bar in der Regel ausreicht, aber selbstverständlich auch ein demgegenüber höherer Schließdruck von mehr als 100 bar zweckmäßig sein kann. Das zweite Formwerkzeug kann dabei in herkömmlicher Weise aus Metall gefertigt sein.
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Die Verstärkungsfasern können vor dem Benetzen mit dem Harzsystem, gegebenenfalls unter Zusatz von Binderharzen, zu einer Verstärkungsstruktur geformt werden, wie es als solches aus dem Stand der Technik bekannt ist. So können beispielsweise textile Flächengebilde zunächst zugeschnitten und sodann rein mechanisch oder auch unter Zusatz von Binderharzen, welche nach Art eines Klebers wirken und für die gewünschte Formhaltigkeit der Verstärkungsstruktur während des anschließenden Benetzens mit dem Harzsystem sorgen, zu der Verstärkungsstruktur mit der gewünschten Geometrie geformt werden. Die Ausbildung einer solchen Verstärkungsstruktur aus den Verstärkungsfasern kann gleichfalls in dem ersten Formwerkzeug oder auch außerhalb desselben geschehen. In Bezug auf die Ausbildung von Verstärkungsstrukturen, welche für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, sei exemplarisch auf die
EP 0 431 442 B1 (
DE 690 25 559 T2 ) verwiesen.
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Die Überführung des in dem ersten Formwerkzeug vorgehärteten Vorformteils in das zweite Formwerkzeug kann im übrigen manuell oder insbesondere in automatisierter Weise, beispielsweise mittels einer Handhabungseinrichtung, wie einem Roboter, geschehen. Eine hierfür geeignete Vorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Handhabungseinrichtung zur Überführung des vorgehärteten Vorformteils von dem ersten Formwerkzeug in das zweite Formwerkzeug von einem Roboter, insbesondere einem Industrieroboter, gebildet ist.
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Als Harze des thermisch aktivierbaren Harzsystems stehen grundsätzlich beliebige Harze zu Verfügung, wie sie in herkömmlichen RTM-Verfahren verarbeitet werden können, so dass die Harze vorzugsweise aus der Gruppe der duroplastischen oder auch elastischen Harze gewählt werden können (oder genauer: die eingesetzten Harze können zu duroplastischen oder elastomeren Polymeren ausgehärtet werden).
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Um für eine homogene und vollständige Benetzung der Verstärkungsfasern zu sorgen, sollte das verwendete Harzsystem vorzugsweise flüssig bis gering viskos sein, wobei in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein kann, dass die Viskosität des Harzsystems beim Überführen in das erste Formwerkzeug höchstens 300 mPas, insbesondere höchstens 100 mPas, vorzugsweise höchstens 10 mPas, beträgt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von faserverstärkten Polymerformteilen geeigneten Vorrichtung.
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Die in der Zeichnung schematisch wiedergegebene Vorrichtung zur Herstellung von faserverstärkten Polymer-Formteilen umfasst ein RTM-Modul 1, eine Mehrzahl an ersten Formwerkzeugen 2 sowie wenigstens ein zweites Formwerkzeug 3 in Form eines Presswerkzeugs. Die ersten Formwerkzeuge 2 sind entlang einer Kreisführung 4 derart verlagerbar, dass sie eine Ausgabestation A für die Verstärkungsfasern 5, eine Aufgabestation B für ein Harzsystem, eine Vorhärtungsstation C und eine Transferstation D zur Überführung eines in der Vorhärtungsstation C vorgehärteten Vorformteils 6a das zweite Formwerkzeug 3 passieren. Das fertige Formteil 6b ist dem zweiten Presswerkzeug schließlich entnehmbar. Während das zweite Formwerkzeug 3 in bekannter Weise aus Metall gefertigt sein kann, sind die ersten Formwerkzeuge 2 vorteilhafterweise aus einem für elektromagnetische Strahlung im Mikrowellen- und/oder UV-Spektrum durchlässigen Kunstharz gefertigt. Das zweite Formwerkzeug 3 ist überdies einerseits mittels einer steuerbaren Heizeinrichtung (nicht gezeigt) auf die gewünschte Härtungstemperatur temperierbar, andererseits sorgt eine Presseinrichtung 3a für das Aufbringen des gewünschten Pressdruckes während der Aushärtung.
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Das RTM-Modul 1 umfasst im Wesentlichen einen Mischer (nicht gezeigt), welcher zur Homogenisierung der verwendeten Harze und Additive dient, ein hieran angeschlossenen Pumpsystem (ebenfalls nicht gezeigt) sowie eine Injektionsleitung 1a, welche an einen oder mehrere Injektionskanäle eines in der Aufgabestation B für das Harzsystem befindlichen ersten 2 Formwerkzeugs anschließbar ist. Die Aushärtestation C umfasst eine Härtekammer 7, welche ein oder mehrere erste Formwerkzeuge 2 zugleich aufzunehmen vermag und in welcher letztere mit elektromagnetischer Strahlung im Mikrowellen- und/oder UV-Spektrum bestrahlt werden können. Die Transferstation D ist mit einer Handhabungseinrichtung 8 – hier: in Form eines Industrieroboters – ausgestattet. Die Aufgabestation A für die Verstärkungsfasern 5 kann entweder zum Einlegen der insbesondere in Form von textilen Flächengebilden vorliegenden Fasern 5 bzw. einer vorgefertigten Faserstruktur 5b dienen, oder eine Faserstruktur 5b wird in einem in der Aufgabestation A befindlichen ersten Formwerkzeug 2, gegebenenfalls unter Zusatz geeigneter Binderharze zum Fixieren der Fasern, ausgebildet, was in herkömmlicher Weise aus einem oder mehreren Zuschnitten 5a der textilen Flächengebilde von Fasern 5 geschehen kann.
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Ein mittels einer solchen Vorrichtung durchgeführtes Verfahren kann wie folgt vonstatten gehen:
Nachdem ein jeweiliges erstes Formwerkzeug 2 an der Aufgabestation A für die Verstärkungsfasern mit einer Faserstruktur 5b befüllt oder letztere direkt in dem jeweiligen ersten Formwerkzeug 2 erzeugt worden ist, wird das erste Formwerkzeug 2 entlang der Kreisführung 4 an die Aufgabestation B für das Harzsystem überführt. Dort wird das erste Formwerkzeug 2 geschlossen und wird das Harzsystem aus dem RTM-Modul 1 in das erste Formwerkzeug 2 injiziert, so dass eine möglichst homogene und praktisch vollständige Benetzung der in dem ersten Formwerkzeug 2 befindlichen Faserstruktur 5b stattfindet. Der Injektionsdruck kann hierbei in einem Bereich zwischen etwa 5 bar und etwa 20 bar, z. B. zwischen etwa 5 bar und etwa 10 bar, eingestellt werden. Darüber hinaus kann die Injektion vorzugsweise bei Umgebungstemperatur und insbesondere ohne jegliche Vorwärmung des ersten Formwerkzeugs 2 stattfinden, um ein unzeitiges Aushärten des Harzsystems und eine hiermit einhergehende Erhöhung der Viskosität des Harzsystems, welche wiederum dessen Benetzungsvermögen beeinträchtigte, zu vermeiden. Sodann wird das erste Formwerkzeug 2 entlang der Kreisführung 4 an die Vorhärtungsstation C überführt, wo eine Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, z. B. hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung im Mikrowellenbereich, stattfindet, um das Harzsystem infolge Erwärmung auf eine Temperatur, welche zumindest seiner Aktivierungstemperatur entspricht, so lange vorzuhärten, bis es zu einem Vorformteil 6a mit einer hinreichenden Formhaltigkeit ausgehärtet worden ist, um dem ersten Formwerkzeug 2 entnommen werden zu können. Letzteres erfolgt – nach Überführung des ersten Formwerkzeugs 2 entlang der Kreisführung 4 an die Transferstation D – mittels des Roboters 8, mittels welchem das Vorformteil 6a in das zweite Formwerkzeug 3 überführt wird, wo es, vorzugsweise weitgehend isotherm, bei der jeweiligen Härtungstemperatur und dem jeweiligen Pressdruck, z. B. im Bereich von etwa 20 bar bis etwa 100 bar, vollständig zu dem fertigen Formteil 6b ausgehärtet wird. Während dieser, zur Aushärtung in dem zweiten Formwerkzeug 3 erforderlichen Härtungszeit steht das jeweilige erste Formwerkzeug 2 wieder zur Verfügung, um nach weiterer Verlagerung entlang der Kreisführung 4 eine neue Faserstruktur 5b aufnehmen zu können.
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Die Bestrahlung des Harzsystems mit Mikrowellen in der Vorhärtungsstation C kann entweder – sofern das erste Formwerkzeug 2 für Mikrowellen durchlässig ist bzw. einen hinreichend geringen Absorptionskoeffizienten aufweist – durch die Wandung des ersten Formwerkzeugs 2 hindurch erfolgen, oder das erste Formwerkzeug 2 wird während der Bestrahlung geöffnet, um das in dessen Formraum befindliche Harzsystem direkt den Mikrowellen zu exponieren. Im letzteren Fall kann gemäß einer Alternative vorgesehen sein, daß die ersten Formwerkzeuge 2 je ein Ober- und ein hiervon separates Unterwerkzeug (jeweils nicht im einzelnen dargestellt) umfassen, wobei lediglich das Unterwerkzeug entlang der Kreisführung 4 verlagert wird, während die oder auch nur ein sämtlichen Unterwerkzeugen gemeinsames Oberwerkzeug stationär in der Aufgabestation B für das Harzsystem verbleibt, um dort für den notwendigen Injektionsdruck zu sorgen, oder eines oder mehrere Oberwerkzeuge werden lediglich zwischen der Aufgabestation A für die Verstärkungsfasern und der Aufgabestation B für das Harzsystem hin und her verlagert, sofern in der Aufgabestation A eine Ausbildung einer Faserstruktur 5b direkt in dem ersten Formwerkzeug 2 erwünscht ist. Im letztgenannten Fall ist es überdies möglich, dass sowohl der Aufgabestation A für die Verstärkungsfasern als auch der Aufgabestation B für das Harzsystem je ein oder mehrere stationäre Oberwerkzeuge zugeordnet sind.
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In jedem Fall aufgrund der erfindungsgemäßen Aufspaltung des Aushärtungsschrittes einerseits in dem ersten Formwerkzeug 2 in der Vorhärtestation C, andererseits in dem zweiten Formwerkzeug 3, die zur vollständigen Aushärtung des Harzsystems in dem zweiten Formwerkzeug 3 benötigte Zeit in bestmöglicher Weise genutzt, um in der Mehrzahl an ersten Formwerkzeugen 2 kontinuierlich Verstärkungsfaserstrukturen 5b in die ersten Formwerkzeuge 2 einzulegen und dort gegebenenfalls vorzuformen (Station A), die Verstärkungsfaserstrukturen 5b mit dem Harzsystem zu benetzen bzw. zu imprägnieren (Station B) sowie bereits vorgehärtete Vorformteile 6a zu erzeugen (Station C), wobei die beim Stand der Technik auftretenden Probleme, wie insbesondere eine nicht vollständige Benetzung der Fasern aufgrund zumindest bereichsweiser unzeitiger Aushärtung des Harzsystems, zuverlässig vermieden werden können.
