DE102010028981A1 - Mold core for use in molding device for pressend shaping processing of e.g. nonwoven fabrics, has casing filled with fluid, where fluid is partially emptied from casing and casing comprises resilient material with elastomeric properties - Google Patents

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Abstract

The mold core (20) has a casing (36) filled with fluid (46), where the fluid is partially emptied from the casing. The casing comprises a resilient material with elastomeric deformation properties. The casing comprises a casing component dimensionally unstable in an unloaded state. The casing comprises a fluid port (51) at an opening longitudinal end region (38) for introducing and/or discharging the filling fluid. The casing is coupled with a filling fluid conduit (52) at the opening longitudinal end region. Independent claims are also included for the following: (1) a molding device (2) a molding process.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formkern zur Verwendung bei Pressverfahren, insbesondere zur pressend formgebenden Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen, bevorzugt von Fasergewirren, wie etwa Faservliesen, welche im Ausgangszustand, also vor der Formgebung, wenigstens ein Verstärkungsfasermaterial und wenigstens ein Bindermaterial, vorzugsweise thermoplastisches Binderfasermaterial, umfassen.The present invention relates to a mandrel for use in pressing processes, in particular for the compression molding of fiber composites, preferably fiber webs, such as fiber webs, which in the initial state, ie prior to shaping, at least one reinforcing fiber material and at least one binder material, preferably thermoplastic binder fiber material include.

Derartige Formkerne sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Sie werden insbesondere bei sogenannten Formpressverfahren verwendet, bei welchen ein Rohmaterial, insbesondere aus Faserverbundmaterial, zu einem beispielsweise rohrförmigen Bauteil umgeformt wird. Die eingangs genannten Formkerne tragen dabei maßgeblich zur Gestaltung der Geometrie der Innenwandung des rohrförmigen Bauteils bei.Such mandrels are well known in the art. They are used in particular in so-called compression molding processes, in which a raw material, in particular of fiber composite material, is formed into a tubular component, for example. The aforementioned mandrels contribute significantly to the design of the geometry of the inner wall of the tubular component.

Allerdings sind die aus dem Stand der Technik bekannten und in der Regel starren Formkerne gerade beim Erzeugen von rohrförmigen Bauteilen nur sehr eingeschränkt verwendbar, nämlich nur dann, wenn ihre Entformbarkeit aus dem rohrförmigen Bauteil sichergestellt ist.However, the known from the prior art and usually rigid mandrels are only very limited useable in the production of tubular components, namely only if their demoldability is ensured from the tubular member.

Da die aus dem Stand der Technik bekannten starren Formkerne am rohrförmigen Bauteil nur durch Herausziehen längs einer Rohrlängsachse des geformten Bauteils möglich ist, können mit den bekannten Formkernen prinzipbedingt keine rohrförmigen Bauteile mit Hinterschneidungen in Auszugsrichtung des Formkerns hergestellt werden.Since the known from the prior art rigid mandrels on the tubular member only by pulling along a tube longitudinal axis of the molded component is possible, principle can be made with the known mandrels no tubular components with undercuts in the extension direction of the mandrel with the known mandrels.

Ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Herstellungsverfahren zur Herstellung rohrförmiger Bauteile ist das Formpressen zweier Halbschalen, insbesondere aus Faserverbundmaterial, welche anschließend in einem separaten Arbeitsgang zu dem rohrförmigen Bauteil gefügt werden.Another known from the prior art manufacturing method for producing tubular components is the molding of two half shells, in particular of fiber composite material, which are then joined in a separate operation to the tubular member.

Bei diesem bekannten Verfahren, welches bereits aufgrund des zusätzlich erforderlichen Fügeschritts nachteilig ist, ist es prinzipbedingt nicht möglich, Halbschalen mit Hinterschnitten gegen die Pressrichtung ohne Schiebertechnik herzustellen.In this known method, which is already disadvantageous due to the additionally required joining step, it is inherently not possible to produce half-shells with undercuts against the pressing direction without slide technology.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine technische Lehre anzugeben, mit welcher insbesondere rohrförmige Bauteile durch einen einzigen Um- oder Urformvorgang mit, verglichen mit dem Stand der Technik, größerer Gestaltungsfreiheit wenigstens der Innenwandgeometrie des Bauteils hergestellt werden können.It is therefore an object of the present invention to provide a technical teaching, with which in particular tubular components by a single Umform or Urformvorgang with, compared to the prior art, greater design freedom at least the inner wall geometry of the component can be produced.

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen gattungsgemäßen Formkern, welcher eine Hülle aufweist, die mit einem Füllfluid befüllbar und aus der das Füllfluid wenigstens teilweise entleerbar ist.This object is achieved according to a first aspect of the present invention by a generic mold core, which has a shell which can be filled with a filling fluid and from which the filling fluid is at least partially emptied.

Durch die mit Füllfluid wahlweise befüllbare oder wenigstens teilweise entleerbare Hülle kann der Formkern mit zunächst geringem Volumen in eine Formkavität eines Umformwerkzeugs eingelegt werden. Nach Schließen des Umformwerkzeugs kann dann das Volumen des Formkerns durch Befüllen desselben mit Füllfluid vergrößert werden, so dass der Formkern schließlich die mit Rohmaterial belegte Formkavität im Wesentlichen spaltfrei ausfüllt. Die wenigstens teilweise Entleerbarkeit der Hülle erleichtert nach der Formgebung die Entformung des Formkerns, da so das von ihm eingenommene Volumen verringert werden kann.By means of the filling fluid optionally fillable or at least partially emptied envelope of the mold core can initially be inserted with a small volume in a mold cavity of a forming tool. After closing the forming tool, the volume of the mold core can then be increased by filling it with filling fluid, so that the mold core finally fills the mold cavity occupied by the raw material substantially without a gap. The at least partial emptying of the shell facilitates the demoulding of the mandrel after the shaping, since in this way the volume occupied by it can be reduced.

Durch die Befüllbarkeit der Hülle bzw. des Formkerns kann darüber hinaus das Füllfluid mit zunehmendem Druck im Formkern bereitgestellt werden, so dass das in der Formkavität anfänglich bereitgestellte Rohmaterial zumindest auch oder sogar ausschließlich unter Krafteinwirkung des mit Füllfluid befüllbaren und entleerbaren Formkerns um- oder urgeformt werden kann.Due to the fillability of the shell or of the mold core, the filling fluid can be provided with increasing pressure in the mold core, so that the initially provided in the mold cavity raw material at least or even exclusively by the action of filler filled with fill fluid and emptied mold core or urgeformt can.

Grundsätzlich ist es gemäß einem weniger bevorzugten erfindungemäßen Ausführungsbeispiel ausreichend, wenn die Hülle aus einem durch das Füllfluid verformbaren Material gebildet ist. Dabei kann die Hülle im unbefüllten Zustand vorzugsweise formlabil sein. Zur Verwirklichung der Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, dass das Material der Hülle Rückstellkräfte ausübt, welche seiner Verformung entgegenwirken, wenngleich dies jedoch bevorzugt ist.In principle, according to a less preferred embodiment according to the invention, it is sufficient if the casing is formed from a material deformable by the filling fluid. In this case, the shell may preferably be formlabil in the unfilled state. To realize the basic idea of the present invention, it is not necessary for the material of the shell to exert restoring forces which counteract its deformation, although this is preferred.

Denn dann, wenn die Hülle ein elastisches, also sich unter Krafteinwirkung reversibel verformendes, Material aufweist, wird die dem Formgebungsvorgang nachfolgende wenigstens teilweise Entleerung der Hülle zur Erleichterung der Entformung des Formkerns aus dem geformten Bauteil durch die materialelastischen Rückstellkräfte in vorteilhafter Weise unterstützt. Als besonders geeignete elastische Materialien haben sich Materialien mit elastomeren Verformungseigenschaften herausgestellt. Diese können unter der Befüllung mit Füllfluid sehr stark gedehnt werden, ohne zu reißen. Außerdem sind viele dieser Materialien ausreichend temperaturbeständig, um gerade die bei Formpressverfahren auftretenden erhöhten Betriebstemperaturen zu verkraften.For then, if the shell has an elastic, ie reversibly deformed under force, material, the subsequent forming process subsequent at least partially emptying of the shell to facilitate demolding of the mandrel from the molded component supported by the material elastic restoring forces in an advantageous manner. As particularly suitable elastic materials, materials with elastomeric deformation properties have been found. These can be stretched very much under filling with filling fluid without tearing. In addition, many of these materials are sufficiently temperature resistant to withstand just the elevated operating temperatures encountered in compression molding processes.

Das Einlegen des Formkerns in eine Formkavität kann dadurch erleichtert werden, dass die Hülle ein im unbelasteten Zustand im Wesentlichen formlabiles Hüllenbauteil umfasst. Mit „formlabil” ist dabei ein Zustand gemeint, in welchem das Hüllenbauteil aus sich selbst heraus eine einmal von außen vorgegebene Form nicht beibehält. Davon soll nicht ausgeschlossen sein der Fall, dass das Hüllenbauteil durch das Füllfluid, insbesondere unter zunehmendem Druck des Füllfluids, an Formstabilität gewinnt. Für die Beurteilung der Formlabilität des Hüllenbauteils soll der vollständig entleerte, im Wesentlichen unbelastete Zustand des Hüllenbauteils maßgeblich sein.The insertion of the mandrel in a mold cavity can be facilitated by the fact that the shell comprises a substantially formlabile shell member in the unloaded state. By "form-labile" is meant a state in which the shell component out of itself once from the outside does not maintain the given shape. This should not be ruled out the case that the shell component gains in shape stability by the filling fluid, in particular under increasing pressure of the filling fluid. For the assessment of the formability of the shell component, the completely emptied, substantially unloaded state of the shell component should be decisive.

Vorzugsweise ist nicht nur ein Hüllenbauteil, sondern im Wesentlichen die Hülle insgesamt eine im Wesentlichen formlabile Komponente, welche besonders bevorzugt aus einem elastischen Material, insbesondere einem Material mit elastomeren Verformungseigenschaften, gebildet ist.Preferably, not only a shell component, but substantially the shell as a whole is a substantially formlabile component, which is particularly preferably formed of an elastic material, in particular a material having elastomeric deformation properties.

Aufgrund der Temperaturbelastungen bei Um- und Urformvorgängen, die insbesondere durch das Aufschmelzen von thermoplastischem Bindermaterial im um- oder urzuformenden Rohmaterial hervorgerufen werden, haben sich insbesondere thermisch beständige Materialien wie Silikonelastomere, insbesondere Silikonkautschuk, oder/und thermoplastische Polyesterelastomere als geeignete elastische Materialien für die Hülle oder das oben genannte Hüllenbauteil erwiesen.Due to the thermal stresses during forming and forming processes, which are caused in particular by the melting of thermoplastic binder material in the umform or urzuformenden raw material, in particular thermally stable materials such as silicone elastomers, especially silicone rubber, or / and thermoplastic polyester elastomers have as suitable elastic materials for the shell or the above-mentioned sheath component.

In einer besonders einfachen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reicht es aus, wenn die Hülle ein längliches füllfluiddichtes Bauteil ist. Dieses Bauteil muss nicht notwendigerweise geradlinig verlaufen, so dass es sich längs einer Hüllenlängsbahn erstrecken kann, welche bezüglich wenigstens einer Krümmungsachse gekrümmt sein kann. Somit lassen sich mit dem Formkern der vorliegenden Erfindung auch krummlinige oder sogar gekröpfte Bauteile mit inneren Hohlräumen herstellen und entformen.In a particularly simple embodiment of the present invention it is sufficient if the envelope is an elongated filling fluid-tight component. This component does not necessarily have to be rectilinear, so that it can extend along a longitudinal jacket web, which may be curved with respect to at least one axis of curvature. Thus, with the mandrel of the present invention also curvilinear or even cranked components with internal cavities can be produced and demoulded.

Aufgrund der einfacheren Handhabung ist jedoch bevorzugt, wenn der Formkern im Wesentlichen geradlinig ausgebildet ist und sich längs einer Hüllenlängsachse erstreckt. Um das Befüllen oder/und Entleeren der Hülle zu erleichtern, ist es zweckmäßig, wenn die Hülle an einem Öffnungs-Längsendbereich eine Fluidöffnung zum Einleiten oder/und Auslassen von Füllfluid aufweist. Dabei kann bevorzugt ein und diesselbe (Öffnung sowohl zum Einleiten als auch zum Auslassen von Füllfluid verwendet werden. Grundsätzlich kann aber auch daran gedacht sein, für das Einleiten und für das Auslassen von Füllfluid in die Hülle bzw. aus der Hülle heraus gesonderte Öffnungen vorzusehen.However, due to the easier handling, it is preferred if the mold core is substantially rectilinear and extends along a casing longitudinal axis. In order to facilitate the filling and / or emptying of the envelope, it is expedient if the envelope has a fluid opening for introducing or / and discharging filling fluid at an opening longitudinal end region. In this case, one and the same opening can be used both for introducing and discharging filling fluid, but in principle it can also be envisaged to provide separate openings for introducing and discharging filling fluid into or from the casing.

Etwa dann, wenn unter Verwendung des Formkerns Bauteile geformt werden sollen, welche den Formkern in Umfangsrichtung um die Hüllenlängsbahn oder Hüllenlängsachse nicht vollständig umgeben, sondern bei welchen in Umfangsrichtung ein Spalt verbleibt, durch welchen hindurch die Hülle auch entformt werden kann, kann es ausreichen, wenn die Hülle lediglich schlauchartig mit jeweils offenen Längsenden ausgebildet ist. Der die Hüllenlängsbahn umgebende Mantel der Hülle ist dann vorzugsweise fluiddicht. An ein Längsende der schlauchförmigen Hülle kann sich eine Füllfluid-Zuleitung und an das jeweils andere Längsende kann sich eine Füllfluid-Ableitung anschließen.For example, if components are to be formed using the mold core, which does not completely surround the mold core in the circumferential direction about the casing longitudinal path or casing longitudinal axis, but in which a gap remains in the circumferential direction through which the casing can also be removed from the mold, it may suffice when the shell is formed only hose-like, each with open longitudinal ends. The envelope of the envelope surrounding the envelope longitudinal web is then preferably fluid-tight. At one longitudinal end of the tubular casing, a filling fluid supply line and at the other longitudinal end may be followed by a filling fluid discharge.

In diesem Fall kann Füllfluid in die Hülle von einem Längsende her eingefüllt werden und kann das Füllfluid durch das jeweils andere, entgegengesetzte Längsende aus der Hülle ausgeleitet werden. Vorteilhaft dabei ist, wenn die Hülle oder eine mit der Hülle gekoppelte Fluidleitung am auslassseitigen Längsende für Fluidströmung wahlweise absperrbar ist.In this case, filling fluid can be introduced into the casing from one longitudinal end, and the filling fluid can be discharged from the casing through the other, opposite longitudinal end. It is advantageous if the casing or a fluid line coupled to the casing can optionally be shut off at the outlet-side longitudinal end for fluid flow.

Für das Einfüllen von Füllfluid in die Hülle ist es also ausreichend, wenn die Hülle an einem Längsendbereich, vorzugsweise an dem dem Öffnungs-Längsendbereich entgegengesetzten Längsendbereich, fluiddicht verschließbar ist. Dann jedoch, wenn mit dem Formkern Bauteile geformt werden sollen, welche den Fluidkern im fertiggestellten Zustand in Umfangsrichtung vollständig umgeben, ist es vorteilhaft, wenn ein Längsendbereich der Hülle, vorzugsweise wiederum der dem Öffnungs-Längsendbereich entgegengesetzte Längsendbereich, fluiddicht ausgebildet ist, so dass an diesem Längsende keine Füllfluid ausströmen kann. In diesem Fall kann nämlich der Formkern nach wenigstens teilweiser Entleerung längs der Hüllenlängsbahn, insbesondere längs der Hüllenlängsachse, aus dem fertiggestellten Bauteil herausgezogen und somit entformt werden.For the filling of filling fluid into the casing, it is therefore sufficient if the casing is closable in a fluid-tight manner at a longitudinal end region, preferably at the longitudinal end region opposite the opening longitudinal end region. However, when components are to be formed with the mandrel which completely surround the fluid core in the finished state in the circumferential direction, it is advantageous if a longitudinal end region of the shell, preferably in turn, the longitudinal end region opposite the opening longitudinal end region, is designed to be fluid-tight this filling fluid can flow out of this longitudinal end. Namely, in this case, after at least partial emptying along the envelope longitudinal path, in particular along the longitudinal axis of the envelope, the mold core can be pulled out of the finished component and thus removed from the mold.

Der erfindungsgemäße Formkern ist somit vorzugsweise wiederverwendbar.The mold core according to the invention is thus preferably reusable.

Für einen möglichst automatisierten Betrieb des Formkerns ist es vorteilhaft, wenn die Hülle zur Kopplung mit einer Füllfluidleitung ausgebildet ist. Durch die Füllfluidleitung kann dann Füllfluid über eine Druckquelle aus einem Füllfluidvorrat in die Hülle geleitet und gegebenenfalls wieder aus dieser entnommen werden. Besonders bevorzugt ist die Hülle an ihrem Öffnungs-Längsendbereich zu der genannten Kopplung ausgebildet. Aus Gründen einer vereinfachten Wartung und Montage ist die Hülle vorzugsweise zur lösbaren Kopplung mit der Füllfluidleitung ausgebildet.For the most automated operation possible of the mold core, it is advantageous if the casing is designed for coupling to a filling fluid line. Through the filling fluid line then filling fluid can be passed via a pressure source from a Füllfluidvorrat in the shell and optionally removed from it again. Particularly preferably, the sheath is formed at its opening longitudinal end to the said coupling. For reasons of simplified maintenance and assembly, the sheath is preferably designed for releasable coupling with the filling fluid line.

Da sich die Hülle im Betrieb des Formkerns in ihrer Gestalt verändern soll, ist es für die Sicherheit der Kopplung der Hülle mit der Füllfluidleitung vorteilhaft, wenn die Kopplungsstelle aus einem verglichen mit dem Material der Hülle im Wesentlichen starren Material gebildet ist. Hierzu bieten sich insbesondere Metalle an. Besonders bevorzugt wird zur Ausbildung der Kopplungsstelle nicht rostender Stahl verwendet, da dieser einerseits die notwendige mechanische Festigkeit besitzt und andererseits die Verwendung von Öl oder sogar Wasser als das Füllfluid ermöglicht, da er gegen diese Fluide beständig ist.Since the shell is to change in shape during operation of the mold core, it is advantageous for the safety of the coupling of the shell with the filling fluid conduit, if the coupling point is formed from a material substantially rigid compared to the material of the shell. Metals are particularly suitable for this purpose. Stainless steel is particularly preferably used for the formation of the coupling point, since this one hand has the necessary mechanical strength and on the other hand the Use of oil or even water as the filling fluid allows, since it is resistant to these fluids.

Zur möglichst schnellen und sicheren An- und Abkopplung der Hülle an die Füllfluidleitung bzw. von dieser ist besonders bevorzugt an der Hülle ein Flansch vorgesehen, welcher vorzugsweise zur Kopplung mit einem Gegenflansch der Füllfluidleitung ausgebildet ist.For the fastest and safest possible coupling and uncoupling of the casing to the filling fluid line or from this, a flange is preferably provided on the casing, which is preferably designed for coupling to a counter flange of the filling fluid line.

Weiterhin kann zur Begrenzung der für den Betrieb des erfindungsgemäßen Formkerns notwendigen Füllfluidmenge vorgesehen sein, dass die Hülle zur Kopplung mit einer Füllfluiddruckquelle oder/und mit einem Füllfluidvorrat ausgebildet ist. Somit kann die Füllfluiddruckquelle Füllfluid zwischen dem, vorzugsweise in einem Füllfluidvorratsbehälter aufgenommenen, Füllfluidvorrat und einem Füllfluidaufnahmevolumen in der Hülle fördern.Furthermore, in order to limit the amount of filling fluid necessary for the operation of the mold core according to the invention, it can be provided that the casing is designed for coupling to a filling fluid pressure source or / and to a filling fluid supply. Thus, the fill fluid pressure source may deliver fill fluid between the fill fluid reservoir, preferably received in a fill fluid reservoir, and a fill fluid receiving volume within the sheath.

Selbst wenn kein Füllfluidvorrat vorgesehen ist, ist die Kopplung der Hülle mit einer Füllfluiddruckquelle vorteilhaft, da diese nicht nur die Befüllung der Hülle mit Füllfluid ermöglicht, sondern darüber hinaus gestattet, den Druck des Füllfluids in der Hülle zu erhöhen, so dass mit dem Formkern vermittels der Hülle ein zur Um- oder/und Urformung eines Bauteils aus Rohmaterial notwendiger Druck wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, bereitgestellt werden kann.Even if no fill fluid supply is provided, coupling the envelope to a fill fluid pressure source is advantageous because it not only allows filling of the envelope with fill fluid, but also allows the pressure of the fill fluid in the envelope to increase, such that it communicates with the mandrel the envelope a at least partially, preferably completely, for the Um- and / or Urformung a component of raw material necessary pressure can be provided.

Besonders einfach lässt sich die Hülle über die oben erwähnte Füllfluidleitung mit der Füllfluiddruckquelle oder/und mit dem Füllfluidvorrat koppeln. Aus Gründen einfacher Wartung und Montage ist die Kopplung wiederum vorzugsweise lösbar.The sheath can be coupled in a particularly simple manner via the above-mentioned filling fluid line to the filling fluid pressure source or / and to the filling fluid supply. For reasons of easy maintenance and installation, the coupling is again preferably detachable.

Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung auch gelöst durch eine Formpressvorrichtung, insbesondere zur pressend formgebenden Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen, mit einem, insbesondere mehrteiligen, Formwerkzeug, welches eine Formkavität aufweist, und mit einem wie oben beschriebenen Formkern.Furthermore, the above-mentioned object according to a second aspect of the present invention is also achieved by a compression molding apparatus, in particular for the compression molding processing of fiber composites, with a, in particular multi-part, mold having a mold cavity, and with a mold core as described above.

Zur einfachen und sicheren Entformbarkeit des erfindungsgemäßen Formkerns aus der Formkavität des Formwerkzeugs ist es vorteilhaft, wenn die Formkavität längs ihrer Erstreckung einen kleinsten Innendurchmesser aufweist und der Formkern bestimmungsgemäß verformbar ist zwischen einer im Wesentlichen ungefüllten oder minimal gefüllten oder/und im Wesentlichen drucklosen oder minimaldruckbehafteten oder/und im Wesentlichen entspannten oder minimalspannungsbehafteten Grundgestalt, deren Außendurchmesser zumindest in einem Durchsteck-Abschnitt des Formkerns, welcher bei in die Formkavität eingelegtem Formkern von dem Ort des kleinsten Innendurchmessers der Formkavität bis zu einem Längsende des Formkerns, vorzugsweise dem dem Öffnungs-Längsendbereich entgegengesetzten Längsende, reicht, den kleinsten Innendurchmesser nicht übersteigt. Besonders bevorzugt ist der Außendurchmesser des Formkerns im Durchsteck-Abschnitt um das Doppelte der Wandstärke des fertigen Bauteils geringer als der kleinste Innendurchmesser der Formkavität.For easy and safe releasability of the mandrel according to the invention from the mold cavity of the mold, it is advantageous if the mold cavity along its extension has a smallest inner diameter and the mandrel is determined deformable between a substantially unfilled or minimally filled or / and substantially unpressurized or minimaldruckruckafteten or / and substantially relaxed or minimal voltage-prone basic shape, whose outer diameter at least in a push-through portion of the mandrel, which is inserted in the mold cavity mold core from the location of the smallest inner diameter of the mold cavity to a longitudinal end of the mold core, preferably the longitudinal end of the opening longitudinal end opposite longitudinal end , does not exceed the smallest inner diameter. Particularly preferably, the outer diameter of the mandrel in the push-through portion is twice the wall thickness of the finished component less than the smallest inner diameter of the mold cavity.

Der Durchsteck-Abschnitt des Formkerns ist also jener Abschnitt, welcher bei einer Entformung des Formkerns aus dem fertig um- oder urgeformten Bauteil durch Herausziehen aus diesem längs der Hüllenlängsbahn durch den kleinsten Innendurchmesser der Formkavität bzw. des Bauteils hindurch passen soll. Aufgrund des bevorzugten elastisch-dehnbaren Materials der Hülle, welches nach Einlegen in die Formkavität in radialer Richtung deutlich vergrößert werden kann, ist es jedoch bevorzugt, wenn der größte Außendurchmesser des Formkerns in seiner Grundgestalt im Wesentlichen über seine gesamte bei bestimmungsgemäßem Betrieb von der Formkavität umgebenen Länge den kleinsten Innendurchmesser der Formkavität nicht übersteigt. Dann bildet nämlich der kleinste Innendurchmesser der Formkavität keine Barriere für den Formkern in Richtung der Hüllenlängsbahn, so dass der Formkern hinsichtlich seiner Lage relativ zur Formkavität in Richtung der Hüllenlängsbahn nachjustiert werden kann.The push-through portion of the mandrel is thus that portion which is to fit in a demoulding of the mandrel from the finished or urgeformten component by pulling out of this along the envelope longitudinal path through the smallest inner diameter of the mold cavity or the component therethrough. Due to the preferred elastically stretchable material of the shell, which can be significantly increased after insertion into the mold cavity in the radial direction, it is preferred if the largest outer diameter of the mandrel in its basic shape surrounded substantially over its entire under normal operation of the mold cavity Length does not exceed the smallest inner diameter of the mold cavity. The smallest inner diameter of the mold cavity then forms no barrier to the mold core in the direction of the longitudinal envelope of the casing, so that the mold core can be readjusted with respect to its position relative to the mold cavity in the direction of the casing longitudinal path.

Die oben genannte Aufgabe wird gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ebenfalls gelöst durch ein Formpressverfahren, insbesondere zur pressend formgebenden Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen, unter Verwendung eines Formkerns, wie er oben beschrieben ist, und vorzugsweise weiter unter Verwendung einer Formpressvorrichtung, wie sie oben beschrieben ist. Dabei umfasst das Formpressverfahren die folgenden Schritte:

  • – Einlegen von zur Formgebung vorgesehenem Rohmaterial, insbesondere Faserverbund-Rohmaterial, in eine Formkavität oder in einen Teil davon eines Formwerkzeugs,
  • – Einlegen des Formkerns in die Formkavität oder in einen Teil davon,
  • – Schließen eines die Formkavität aufweisenden Formwerkzeugs,
  • – Ausüben von Druck auf das Rohmaterial durch Druckbeaufschlagung des Formkerns, insbesondere unter zusätzlicher Kühlung,
  • – Öffnen des Formwerkzeugs und
  • – Entnahme des geformten Bauteils.
The above object is also achieved according to a third aspect of the present invention by a compression molding method, in particular for press-molding of fiber composites, using a mandrel as described above, and preferably further using a compression molding apparatus as described above , The molding process comprises the following steps:
  • Inserting raw material intended for shaping, in particular fiber composite raw material, into a mold cavity or into a part thereof of a molding tool,
  • Inserting the mold core into the mold cavity or into a part thereof,
  • Closing a molding cavity having the mold cavity,
  • Exerting pressure on the raw material by pressurizing the mandrel, in particular with additional cooling,
  • - Opening the mold and
  • - Removal of the molded component.

Dieses entspricht einem herkömmlichen Formpressverfahren, mit welchem Faserverbundwerkstoffe, insbesondere Fasermatten, besonders bevorzugt Faservliese, mit einem Fasermaterial und einem Bindermaterial, vorzugsweise thermoplastischem Bindermaterial, besonders bevorzugt faserförmigem thermoplastischem Bindermaterial, zu einem Bauteil mit der durch eine Formkavität vorgegebenen Außenkontur hergestellt werden.This corresponds to a conventional molding process, with which fiber composites, in particular fiber mats, particularly preferably nonwoven fabrics, with a fiber material and a binder material, preferably thermoplastic binder material, particularly preferred fibrous thermoplastic binder material, are made into a component with the predetermined by a mold cavity outer contour.

Das Rohmaterial umfasst also vorzugsweise zwei Arten von Fasermaterialien, nämlich thermoplastische Binderfasern, welche vor dem Formgebungsprozess aufgeschmolzen werden, und thermisch beständiges Fasermaterial, welches beim Formgebungsprozess nicht aufgeschmolzen wird. Der aufgeschmolzene thermoplastische Binder benetzt die thermisch beständigen Fasern und erstarrt bei der Abkühlung, so dass die dann in der Formkavität erreichte Form des Bauteils im Wesentlichen beibehalten wird.The raw material thus preferably comprises two types of fiber materials, namely thermoplastic binder fibers, which are melted before the forming process, and thermally stable fiber material, which is not melted during the molding process. The molten thermoplastic binder wets the thermally stable fibers and solidifies upon cooling so that the shape of the component then reached in the mold cavity is substantially maintained.

Aus den oben genannten Gründen ist es daher vorteilhaft, wenn der Schritt des Ausübens von Druck auf das Rohmaterial einen Schritt eines Einleitens von Füllfluid in den Formkern oder/und eines Erhöhens des Drucks von Füllfluid im Formkern umfasst. Durch diese Schritte kann, wie oben bereits mehrfach dargelegt wurde, ausgehend vom Formkern in radialer Richtung Druck auf das Rohmaterial in der Formkavität ausgeübt werden, so dass der Formkern wenigstens einen aktiven Beitrag zu der auf das Rohmaterial in der Formkavität zur Formgebung ausgeübten Kraft leistet.Therefore, for the above reasons, it is preferable that the step of applying pressure to the raw material includes a step of introducing fill fluid into the mandrel and / or increasing the pressure of fill fluid in the mandrel. Through these steps, as has already been stated several times, pressure is exerted on the raw material in the mold cavity starting from the mold core in the radial direction, so that the mold core makes at least an active contribution to the force exerted on the raw material in the mold cavity for shaping.

Grundsätzlich kann daran gedacht sein, dass der Formkern zunächst mit Rohmaterial umwickelt wird und dann das Rohmaterial und der Formkern gleichzeitig in die Formkavität eingelegt werden. Aus Gründen möglichst kurzer Zykluszeiten dürfte dagegen bevorzugt sein, dass der Schritt des Einlegens von Rohmaterial in eine Formkavität einen Teilschritt eines Einlegens einer ersten Lage Rohmaterials in eine untere Formkavität oder in einen Teil davon eines Formwerkzeugs und einen weiteren Teilschritt eines Einlegens einer zweiten Lage Rohmaterials auf die erste Lage Rohmaterials aufweist, wobei zwischen diesen Teilschritten das Einlegen des Formkerns in die Formkavität auf die erste Lage Rohmaterials erfolgt, so dass sich der Formkern nach dem zweiten Teilschritt zwischen den beiden Lagen Rohmaterials befindet.In principle, it can be thought that the mandrel is first wrapped with raw material and then the raw material and the mandrel are inserted simultaneously into the mold cavity. On the other hand, for reasons of the shortest possible cycle times, it is preferable that the step of placing raw material in a mold cavity involves a sub-step of placing a first layer of raw material in a lower mold cavity or in a part thereof of a mold and another substep of laying a second layer of raw material has the first layer of raw material, wherein between these sub-steps, the insertion of the mandrel into the mold cavity on the first layer of raw material takes place, so that the mandrel is located after the second substep between the two layers of raw material.

Zur Entformung des Formkerns aus dem hergestellten, fertig geformten Bauteil kann es vorteilhaft sein, wenn das Verfahren einen Schritt eines Auslassens von Füllfluid aus dem Formkern oder/und eines Senkens des Drucks von Füllfluid im Formkern umfasst. Schließlich kann der Formkern dadurch aus dem hergestellten Bauteil entformt werden, dass das Verfahren einen Schritt eines Herausziehens des Formkerns aus dem geformten Bauteil umfasst.In order to demould the mold core from the produced, finished molded component, it can be advantageous if the method comprises a step of discharging filling fluid from the mold core or / and lowering the pressure of filling fluid in the mold core. Finally, the mandrel may be demolded from the manufactured component by the method comprising a step of withdrawing the mandrel from the molded component.

Nachzutragen ist, dass dann, wenn das Rohmaterial ein Faserverbundmaterial mit thermoplastischem Binder umfasst, die obige Formpressvorrichtung vorteilhafterweise eine Kühleinrichtung aufweist, welche ein Kühlen des Füllfluids ermöglicht, so dass erreicht werden kann, dass der Formkern dem Rohmaterial eine definierte Wärmemenge entzieht.It should be understood that when the raw material comprises a thermoplastic binder fiber composite material, the above compression molding apparatus advantageously includes cooling means for allowing cooling of the filler fluid so that the mandrel can extract a defined amount of heat from the raw material.

Mit den oben beschriebenen Lösungen können insbesondere Kanäle aus Fasermaterial mit großer geometrischer Freiheit, insbesondere mit Hinterschnitten in Richtung der Kanallängsbahn – die während des Formgebungsprozesses in der Regel mit der Hüllenlängsbahn im Wesentlichen zusammenfällt – und auch mit Hinterschnitten in der Pressrichtung hergestellt werden.With the solutions described above, in particular channels of fiber material with great geometric freedom, in particular with undercuts in the direction of the channel longitudinal path - which during the shaping process usually coincides with the envelope longitudinal path substantially - and also with undercuts in the pressing direction can be produced.

Dies ist vor allem für die Automobilindustrie interessant, da derartige Kanäle aus Fasermaterial, insbesondere aus Low Weight Reinforced Thermoplastics (LWRT), also aus einem faserverstärkten Thermoplasten mit geringem Gewicht, als akustisch wirksame, weil Schall absorbierende Luftführungskanäle eingesetzt werden können.This is of particular interest to the automotive industry, since such channels of fiber material, in particular Low Weight Reinforced Thermoplastics (LWRT), ie a fiber-reinforced thermoplastic with low weight, as acoustically effective, because sound-absorbing air ducts can be used.

Mit Hilfe des hier vorgestellten Formkerns, der hier beschriebenen Formpressvorrichtung und dem hier dargelegen Formpressverfahren können derartige akustisch wirksame Luftführungskanäle selbst mit komplizierter Geometrie in einem einzigen Fertigungsschritt vollständig fertiggestellt werden.With the help of the mold core presented here, the compression molding apparatus described here and the compression molding process shown here, such acoustically effective air ducts can be completely finished even with complicated geometry in a single manufacturing step.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher dargelegt. Es stellt dar:The present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1: eine grobschematische Draufsicht auf eine Formpressvorrichtung mit erfindungsgemäßem Formkern vor Beginn eines Umformvorgangs, 1 FIG. 2: a rough schematic top view of a compression molding apparatus with a mold core according to the invention before the beginning of a forming process, FIG.

2: die Formpressvorrichtung von 1 während des Umformvorgangs, 2 : the compression molding device of 1 during the forming process,

3: eine Seitenansicht mit Teilschnitt des mit der Formpressvorrichtung der 1 und 2 geformten Bauteils und 3 a side view with partial section of the molding of the 1 and 2 molded component and

4: eine Draufsicht des Bauteils von 1. 4 : a top view of the component of 1 ,

In 1 ist eine lediglich grobschematisch und nicht maßstabsgetreu dargestellte Formpressvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Formpressvorrichtung 10 umfasst unter anderem ein Formpresswerkzeug, von welchem die Unterform 12 in der Draufsicht dargestellt ist.In 1 is a merely roughly schematic and not to scale shown molding apparatus generally with 10 designated. The compression molding device 10 includes, inter alia, a molding tool, of which the lower mold 12 is shown in plan view.

Diese Unterform 12 weist, ebenso wie die nicht dargestellte Oberform, einen Teil einer Formkavität 14 auf, in die eine Faserverbundmatte 16 als Ausgangshalbzeug und Rohmaterial für das mit der Formpressvorrichtung 10 herzustellende Bauteil 18 (siehe 3 und 4) eingelegt ist.This subform 12 has, as well as the upper mold, not shown, part of a mold cavity 14 into which a fiber composite mat 16 as a starting semifinished product and raw material for the molding with the device 10 component to be manufactured 18 (please refer 3 and 4 ) is inserted.

Die Faserverbundmatte 16, welche Fasern aus thermoplastischem Material umfasst, das beim Umformvorgang als Bindermaterial dient, und welches darüber hinaus Fasern mit höherem Schmelzpunkt als jenem des Bindermaterials umfasst, etwa Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, ist der Übersichtlichkeit halber in den 1 und 2 lediglich in einem rechten unteren Abschnitt der Formkavität 14 gezeigt, wenngleich ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass die Faserverbundmatte 16 sich im Wesentlichen über den gesamten Bauteilabschnitt 14a der Formkavität erstreckt, aus welchem das geformte Bauteil 18 hervorgeht. The fiber composite mat 16 , which comprises fibers of thermoplastic material, which serves as a binder material during the forming process, and which moreover comprises fibers with a higher melting point than that of the binder material, such as mineral fibers, in particular glass fibers, is in the 1 and 2 only in a lower right section of the mold cavity 14 Although it is expressly stated that the fiber composite mat 16 essentially over the entire component section 14a the mold cavity extends from which the molded component 18 evident.

Die Formkavität 14 weist darüber hinaus einen Formkern-Stützabschnitt 14b auf, welcher zur Aufnahme eines Längsendes eines weiter unten beschriebenen Formkerns 20 dient.The mold cavity 14 moreover has a mold core support section 14b on, which for receiving a longitudinal end of a mold core described below 20 serves.

Schließlich weist die Formkavität 14 einen Flanschaufnahmeabschnitt 14c auf, welcher zur Aufnahme eines Passabschnitts 22a eines Flansches 22 geeignet ist, der fest mit dem Formkern 20 verbunden ist.Finally, the mold cavity indicates 14 a flange receiving portion 14c on, which for receiving a passport section 22a a flange 22 suitable, the fixed with the mold core 20 connected is.

Vorzugsweise dient der Passabschnitt 22a der Zentrierung des Flansches 22 relativ zur Formkavität 14.Preferably, the fitting portion serves 22a the centering of the flange 22 relative to the mold cavity 14 ,

Die Formkavität 14 erstreckt sich längs einer Formkavitätlängsbahn F, welche in dem in den 1 und 2 gezeigten Beispiel im Wesentlichen eben und in der Ebene S-förmig verläuft.The mold cavity 14 extends along a mold cavity longitudinal track F, which in the in the 1 and 2 shown substantially flat and S-shaped in the plane.

Im Bauteilabschnitt 14a der Formkavität 14 kann, im Beispiel der 1 und 2 etwa in der Längsmitte des Bauteilabschnitts 14a, ein Vorsprung 24 ausgebildet sein, welcher an der Außenkontur des fertigen Bauteils 18 eine Einschnürung 26 erzeugt (siehe 3 und 4), an der beispielsweise eine Halterung oder dergleichen am geformten Bauteil 18 angebracht werden kann.In the component section 14a the mold cavity 14 can, in the example of 1 and 2 approximately in the longitudinal center of the component section 14a , a lead 24 be formed, which on the outer contour of the finished component 18 a constriction 26 generated (see 3 and 4 ), on the example, a holder or the like on the molded component 18 can be attached.

Der Bauteilabschnitt 14a umfasst genauer einen radial weiter innen liegenden Rohrformbereich 14a1 mit im Wesentlichen kreiszylindrischem Querschnitt, welcher jedoch durch die zur Zeichenebene der 1 parallelen Formtrennebene zwischen Oberform und Unterform 12 in im Wesentlichen zwei nahezu halbzylindrische Ausnehmungen unterteilt ist.The component section 14a more specifically, includes a radially inner tube forming area 14a1 with a substantially circular cylindrical cross-section, which, however, by the plane of the drawing 1 parallel parting plane between upper mold and lower mold 12 is divided into two substantially semi-cylindrical recesses.

Weiter umfasst der in den 1 und 2 dargestellte Bauteilabschnitt 14a an der Formtrennebene radial außerhalb des Rohrformabschnitts 14a1 je einen Flanschformabschnitt 14a2 und 14a3.Further includes in the 1 and 2 illustrated component section 14a at the mold parting plane radially outside of the pipe forming section 14a1 each a Flanschformabschnitt 14a2 and 14a3 ,

Der Kreis K zeigt einen Teilschnitt in einer Schnittebene, welche zur Zeichenebene der 1 parallel ist und unmittelbar vor dem ebenfalls zur Zeichenebene der 1 parallelen Kavitätswandabschnitt 23 des Flanschformabschnitts 14a3 gelegen ist.The circle K shows a partial section in a sectional plane, which to the plane of the 1 is parallel and immediately before the also to the plane of the 1 parallel cavity wall section 23 the Flanschformabschnitts 14a3 is located.

Bei dem hier beispielhaft dargestellten Umformprozess ist jeder der Formteile: Oberform und Unterform 12, je eine Faserverbundmatte 16 zugeordnet, welche beim Umformvorgang miteinander durch die Flanschformabschnitte 14a2 und 14a3 zu je einem Verbindungsflansch 28 und 30 verbunden werden.In the forming process exemplified here, each of the molded parts is: upper mold and lower mold 12 , one fiber composite mat each 16 assigned, which during the forming process with each other through the Flanschformabschnitte 14a2 and 14a3 to one connection flange each 28 and 30 get connected.

Somit ist die Bildung eines rohrförmigen Bauteils 18 aus zwei Faserverbundmatten in einem einzigen Formpressschritt möglich.Thus, the formation of a tubular member 18 made of two fiber composite mats in a single molding step possible.

Der Rohrformabschnitt 14a1 des Bauteilabschnitts 14a der Formkavität 14 bildet den zwischen den Verbindungsflanschen 28 und 30 gelegenen Rohrkörper 32 am fertiggestellten Bauteil 18 aus (siehe 3 und 4).The pipe molding section 14a1 of the component section 14a the mold cavity 14 forms the between the connecting flanges 28 and 30 located tubular body 32 on the finished component 18 out (see 3 and 4 ).

Zur Ausbildung der Geometrie der Innenwandung 34 des Rohrkörpers 32 wird in die Formkavität zwischen die beiden Faserverbundmatten 16 ein Formkern 20 eingelegt, welcher eine im unbelasteten Zustand im Wesentlichen formlabile Hülle 36 umfasst.To form the geometry of the inner wall 34 of the tubular body 32 gets into the mold cavity between the two fiber composite mats 16 a mold core 20 inserted, which in the unloaded state substantially formlabile shell 36 includes.

Die formlabile Hülle 36 ist in dem in 1 gezeigten Beispiel aus Silikonkautschuk oder aus thermoplastischem Polyesterelastomer (TPE-E) hergestellt. Sie ist an ihrem einen, als Öffnungslängsende 38 bezeichneten Längsende mit dem vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl hergestellten Flansch 22 verbunden. An ihrem gegenüberliegenden Längsende 40 ist die Hülle, wie auch im übrigen Verlauf zwischen den beiden Längsenden 38 und 40, im Wesentlichen fluiddicht.The formlabile shell 36 is in the in 1 Example shown made of silicone rubber or thermoplastic polyester elastomer (TPE-E). It is at her one, as opening longitudinal end 38 designated longitudinal end with the flange preferably made of stainless steel 22 connected. At its opposite longitudinal end 40 is the shell, as in the rest of the course between the two longitudinal ends 38 and 40 , substantially fluid-tight.

In der Hülle 36 ist ein Volumen 42 ausgebildet, in welches ein in einem Füllfluidvorratsbehälter 44 bereitgestelltes Füllfluid 46 mittels einer Pumpe 48, vorzugsweise über ein Absperrventil 50, durch eine Fluidöffnung 51 der Hülle 36 hindurch einleitbar ist.In the shell 36 is a volume 42 formed into which a in a Füllfluidvorratsbehälter 44 provided filling fluid 46 by means of a pump 48 , preferably via a shut-off valve 50 through a fluid opening 51 the shell 36 can be introduced through.

Die Einleitung geschieht über eine Füllfluidleitung 52, an welcher das Absperrventil 50 und die Pumpe 48 vorgesehen sind und welche in das Füllfluid 46 des Füllfluidvorratsbehälters 44 eintaucht.The introduction takes place via a filling fluid line 52 at which the shut-off valve 50 and the pump 48 are provided and which in the filling fluid 46 the Füllfluidvorratsbehälter 44 dips.

Die Füllfluidleitung 52 ist vorzugsweise mit einem Gegenflansch 54 versehen, welcher mit dem Flansch 22 des Formkerns 20, insbesondere der Hülle 36, fluidübertragend lösbar gekoppelt ist.The filling fluid line 52 is preferably with a counterflange 54 provided, which with the flange 22 of the mold core 20 , in particular the shell 36 , is releasably coupled fluid-transmitting.

Durch das Absperrventil 50 kann ein einmal in der Hülle 36 des Formkerns 20 bereitgestellter Füllfluiddruck aufrecht erhalten werden, ohne dass hierfür der Pumpe 48 Energie zugeführt werden müsste.Through the shut-off valve 50 can once in the case 36 of the mold core 20 provisioned Fill fluid pressure can be maintained without the need for the pump 48 Energy would have to be supplied.

Die elastomerelastische Hülle 36 des Formkerns 20 kann über dieselbe Füllfluidleitung 52, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme der Pumpe 48 und insbesondere unter Ausnutzung von materialelastischen Rückstellkräften der Hülle 36, wenigstens teilweise entleert werden. Mit anderen Worten: Die Pumpe 48 und die Fluidleitung 52 vermögen Füllfluid in beiden Richtungen zwischen Füllfluidvorratsbehälter 44 und Hülle 36 zu fördern.The elastomeric shell 36 of the mold core 20 can via the same filling fluid line 52 optionally with the aid of the pump 48 and in particular taking advantage of material elastic restoring forces of the shell 36 be at least partially emptied. In other words: the pump 48 and the fluid line 52 can fill fluid in both directions between Füllfluidvorratsbehälter 44 and sheath 36 to promote.

In dem in 1 gezeigten Ausgangszustand liegt die Hülle 36 des Formkerns 20 im Wesentlichen entspannt, also ohne innere Zug- oder Dehnungsspannungen, vor.In the in 1 shown initial state lies the envelope 36 of the mold core 20 essentially relaxed, ie without internal tensile or expansion stresses.

Die Formpressvorrichtung 10 kann weiterhin eine Kühlvorrichtung 56 aufweisen, mit welcher das Füllfluid 46, vorzugsweise im Füllfluidvorratsbehälter 44, kühlbar ist, so dass es mit einer verminderten Temperatur in die Hülle 36 gefördert werden kann. Dies kann das Abkühlen des thermoplastischen Bindermaterials in der Faserverbundmatte 16 auf Entformtemperatur erleichtern.The compression molding device 10 can continue a cooling device 56 have, with which the filling fluid 46 , preferably in Füllfluidvorratsbehälter 44 , is coolable, leaving it with a reduced temperature in the shell 36 can be promoted. This can be the cooling of the thermoplastic binder material in the fiber composite mat 16 facilitate removal temperature.

Eine weitere, nicht dargestellte Kühlvorrichtung ist vorzugsweise in dem Formwerkzeug, also in der Unterform 12 und in der Oberform, vorgesehen, um das in die Formkavität 14 eingelegte Rohmaterial vorzugsweise unter die Schmelztemperatur des darin bevorzugt enthaltenen thermoplastischen Bindermaterials abzukühlen.Another, not shown, cooling device is preferably in the mold, so in the lower mold 12 and in the upper mold, provided to that in the mold cavity 14 preferably inlaid raw material below the melting temperature of the thermoplastic binder material preferably contained therein.

Zum bevorzugten automatisierten oder wenigstens teilautomatisierten Betrieb der Formpressvorrichtung 10 kann diese eine Steuervorrichtung 58 umfassen, welche vorzugsweise die Pumpe 48, das Absperrventil 50 und die Kühleinrichtung 56 steuert.For the preferred automated or at least partially automated operation of the molding device 10 This can be a control device 58 include, which preferably the pump 48 , the shut-off valve 50 and the cooling device 56 controls.

Dann, wenn die Pumpe 48 in 1 beginnt, Füllfluid 46 in das Innenvolumen 42 der Hülle 36 zu fördern, wird das Innenvolumen 42 gegen die Materialelastizität der Hülle 36 vergrößert. Der Druck in der Hülle 36 und die Menge an Füllfluid 46 darin werden solange erhöht, bis die Hülle 36 des Formkerns 20 unter Druck im Wesentlichen das gesamte Innenvolumen 60 des zu formenden Bauteils 18 (siehe 3 und 4) einnimmt.Then, if the pump 48 in 1 starts, filling fluid 46 in the interior volume 42 the shell 36 To promote, is the internal volume 42 against the material elasticity of the shell 36 increased. The pressure in the case 36 and the amount of fill fluid 46 in it are increased until the shell 36 of the mold core 20 under pressure essentially the entire internal volume 60 of the component to be molded 18 (please refer 3 and 4 ) occupies.

Dieser Zustand ist in 2 gezeigt.This condition is in 2 shown.

Der Übersichtlichkeit halber sind in 2 der Füllfluidvorratsbehälter 44, der Füllfluidvorrat 46, die Pumpe 48, das Absperrventil 50, die Kühleinrichtung 56 und die Steuervorrichtung 58 nicht dargestellt. Diese sind jedoch trotzdem vorhanden.For the sake of clarity, in 2 the filling fluid reservoir 44 , the fill fluid supply 46 , the pump 48 , the shut-off valve 50 , the cooling device 56 and the control device 58 not shown. These are still present.

Die unter Druck stehende Hülle 36 drückt im Rohrformabschnitt 14a1 die Faserverbundmatten 16 radial nach außen an die Kavitätswandung des Rohrformabschnitts 14a1. Somit trägt der Formkern 20 und insbesondere die Hülle 36 zu der für die Umformung der Faserverbundmatten 16 zu dem Bauteil 18 benötigten Kraftausübung bei. Das vom Flansch 22 fernliegende Längsende 40 wird durch den halbkugelförmigen Flanschaufnahmeabschnitt 14b der Formkavität 14 gestützt, was die Standzeit des Formkerns 20 und insbesondere der Hülle 36 beträchtlich erhöht.The pressurized shell 36 presses in the pipe molding section 14a1 the fiber composite mats 16 radially outward to the Kavitätswandung the pipe forming section 14a1 , Thus, the mold core carries 20 and in particular the shell 36 to that for the forming of fiber composite mats 16 to the component 18 required exercise of force. The from the flange 22 remote longitudinal end 40 is through the hemispherical flange receiving portion 14b the mold cavity 14 supported, what the life of the mold core 20 and in particular the shell 36 considerably increased.

Wie in dem kreisrunden Teilschnitt-Ausschnitt in den 1 und 2 erkennbar ist, ist das Material der Hülle 36 aufgrund der Materialdehnung in 2 deutlich dünner als in 1.As in the circular section cut in the 1 and 2 is recognizable, is the material of the shell 36 due to the material expansion in 2 significantly thinner than in 1 ,

Aufgrund der Volumenzunahme der Hülle 36 können die Faserverbundmatten 16 im Bereich des Vorsprungs 24 eng an die Wandung der Formkavität angelegt werden. Die Einschnürung 26 (siehe 3 und 4) kann somit nicht nur gut geformt werden, sondern der Formkern 20, der die zur Bildung dieser Einschnürung 26 im Rohrkörper 32 wenigstens unterstützt, kann aufgrund seiner wahlweisen Befüllbarkeit und wenigstens teilweisen Entleerbarkeit mit Füllfluid trotz der durch den Vorsprung 24 bewirkten Hinterschneidung aus dem fertigen Bauteil 18 entformt und wiederverwendet werden.Due to the volume increase of the shell 36 can the fiber composite mats 16 in the area of the projection 24 be placed close to the wall of the mold cavity. The constriction 26 (please refer 3 and 4 ) can not only be shaped well, but the mold core 20 who is the one to form this constriction 26 in the tube body 32 can at least be supported, due to its optional fillability and at least partial emptying with filling fluid despite the by the projection 24 caused undercut from the finished component 18 demoulded and reused.

Wie in den 1 und 2 erkennbar ist, erstreckt sich die Hülle 36 längs einer Hüllenlängsbahn H, welche in dem in den 1 und 2 dargestellten Beispiel mit der Formkavitätslängsbahn F zusammenfällt.As in the 1 and 2 is recognizable, the shell extends 36 along a longitudinal hull H, which in the in the 1 and 2 represented example coincides with the Formkavitätslängsbahn F.

Der Innendurchmesser des Vorsprungs 24 definiert einen kleinsten Innendurchmesser d der Formkavität 14.The inner diameter of the projection 24 defines a smallest inner diameter d of the mold cavity 14 ,

Der im entspannten Grundzustand von 1 zwischen dem Vorsprung 24 und dem flanschfernen Längsende 40 gelegene Abschnitt der Hülle 36 stellt einen Durchsteckabschnitt 62 dar, welcher bei einer Entformung des Formkerns 20 aus dem fertiggestellten Bauteil 18 längs der Formkavitätslängsbahn F bzw. Hüllenlängsbahn H den kleinsten Durchmesser d der Formkavität 14 passieren muss.The in the relaxed ground state of 1 between the projection 24 and the flange far longitudinal end 40 located section of the shell 36 represents a push-through section 62 which is at a demolding of the mold core 20 from the finished component 18 along the Formkavitätslängsbahn F or Hüllenlängsbahn H the smallest diameter d of the mold cavity 14 must happen.

Die Hülle 36 weist in dem in 1 dargestellten entspannten Grundzustand wenigstens im Durchsteckabschnitt 62 einen größten Durchmesser D auf, welcher jedoch kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser d der Formkavität 14. Vorzugsweise ist der größte Durchmesser D des Durchsteckabschnitts 62 der Hülle 36 wenigstens um die doppelte Wandstärke w des fertig geformten Bauteils 18 kleiner als der kleinste Innendurchmesser d der Formkavität 14. Dann ist eine einfache Entformung der Hülle 36 des Formkerns 20 aus dem fertigen Bauteil 18 längs der Hüllenlängsbahn H ohne weiteres möglich.The case 36 points in the in 1 illustrated relaxed ground state at least in Durchsteckabschnitt 62 a largest diameter D, which, however, is smaller than the smallest inner diameter d of the mold cavity 14 , Preferably, the largest diameter D of the through-insertion portion 62 the shell 36 at least twice the wall thickness w of the finished molded component 18 smaller than the smallest inner diameter d of the mold cavity 14 , Then there is a simple demolding of the shell 36 of the mold core 20 from the finished component 18 along the envelope longitudinal path H readily possible.

Mit der in den 1 und 2 grobschematisch dargestellten Formpressvorrichtung 10 können somit Hinterschneidungen in Formkavitätslängsbahnrichtung durch einen wiederverwendbaren Formkern erzeugt werden.With the in the 1 and 2 roughly schematically illustrated molding device 10 thus undercuts can be generated in Formkavitätslängsbahnrichtung by a reusable mandrel.

Durch die Verwendung von Ober- und Unterform kann jede Halbschale des späteren Bauteils 18 in nahezu beliebiger Form ausgebildet werden.By using upper and lower molds, each half shell of the later component can 18 be formed in almost any shape.

Ein rohrförmiges Bauteil 18, wie das in den 3 und 4 dargestellte, kann so aus zwei Faserverbundmatten 16 als Ausgangswerkstoffe in einem einzigen Formgebungsschritt hergestellt werden, in welchem jede Faserverbundmatte zu einer Halbschale des Bauteils 18 geformt und gleichzeitig die beiden Halbschalen miteinander verbunden werden.A tubular component 18 like that in the 3 and 4 shown, can be made of two fiber composite mats 16 be prepared as starting materials in a single shaping step, in which each fiber composite mat to a half shell of the component 18 formed while the two half-shells are connected together.

Claims (16)

Formkern (20) zur Verwendung bei Pressverfahren, insbesondere zur pressend formgebenden Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen, bevorzugt von Fasergewirren, wie etwa Faservliesen, welche im Ausgangszustand, also vor der Formgebung, wenigstens ein Verstärkungsfasermaterial und wenigstens ein Bindermaterial, vorzugsweise thermoplastisches Binderfasermaterial, umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkern (20) eine Hülle (36) aufweist, welche mit einem Füllfluid (46) befüllbar und aus welcher das Füllfluid (46) wenigstens teilweise entleerbar ist.Mold core ( 20 ) for use in pressing processes, in particular for the compression molding of fiber composites, preferably fiber webs, such as fiber webs, which in the initial state, ie prior to shaping, at least one reinforcing fiber material and at least one binder material, preferably thermoplastic binder fiber material, characterized in that Mold core ( 20 ) a case ( 36 ) which is filled with a filling fluid ( 46 ) and from which the filling fluid ( 46 ) is at least partially emptied. Formkern (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (36) ein elastisches Material, vorzugsweise ein Material mit elastomeren Verformungseigenschaften aufweist, besonders bevorzugt aus einem derartigen Material gebildet ist.Mold core ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the envelope ( 36 ) comprises an elastic material, preferably a material with elastomeric deformation properties, particularly preferably formed from such a material. Formkern (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (36) ein im unbelasteten Zustand im Wesentlichen formlabiles Hüllenbauteil umfasst.Mold core ( 20 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the envelope ( 36 ) comprises a substantially dimensionally unstable shell component in the unloaded state. Formkern nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (36) ein Silikonelastomer, insbesondere Silikonkautschuk, oder/und ein thermoplastisches Polyesterelastomer umfasst.Mold core according to one of the preceding claims, characterized in that the casing ( 36 ) comprises a silicone elastomer, in particular silicone rubber, or / and a thermoplastic polyester elastomer. Formkern (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (36) ein längliches füllfluiddichtes Bauteil ist, welches sich vorzugsweise längs einer Hüllenlängsbahn (H), insbesondere Hüllenlängsachse, erstreckt.Mold core ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the envelope ( 36 ) is an elongated filling fluid-tight component, which preferably along a longitudinal jacket web (H), in particular longitudinal axis envelope extends. Formkern (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (36) an einem Öffnungs-Längsendbereich (38) eine Fluidöffnung (51) zum Einleiten oder/und Auslassen von Füllfluid (46) aufweist.Mold core ( 20 ) according to claim 5, characterized in that the envelope ( 36 ) at an opening longitudinal end region ( 38 ) a fluid port ( 51 ) for introducing and / or discharging filling fluid ( 46 ) having. Formkern (20) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (36) an einem Längsendbereich (40), vorzugsweise an dem dem Öffnungs-Längsendbereich (38) entgegengesetzten Längsendbereich, fluiddicht verschließbar oder bevorzugt fluiddicht ausgebildet ist.Mold core ( 20 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the envelope ( 36 ) at a longitudinal end region ( 40 ), preferably at the opening longitudinal end region (FIG. 38 ) opposite longitudinal end region, fluid-tight sealable or preferably formed fluid-tight. Formkern (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (36), vorzugsweise an ihrem Öffnungs-Längsendbereich (38), zur, vorzugsweise lösbaren, Kopplung mit einer Füllfluidleitung (52) ausgebildet ist, insbesondere einen Flansch (22) aufweist, bevorzugt aus einem verglichen mit der Hülle (36) im Wesentlichen starren Material, wie etwa Metall.Mold core ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the envelope ( 36 ), preferably at its opening longitudinal end region ( 38 ), for, preferably detachable, coupling with a filling fluid line ( 52 ) is formed, in particular a flange ( 22 ), preferably from one compared to the shell ( 36 ) substantially rigid material, such as metal. Formkern (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (36), vorzugsweise mittels der Füllfluidleitung (52), zur, vorzugsweise lösbaren, Kopplung mit einer Füllfluiddruckquelle (48) oder/und mit einem Füllfluidvorrat (46) ausgebildet ist.Mold core ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the envelope ( 36 ), preferably by means of the filling fluid line ( 52 ), for, preferably detachable, coupling with a filling fluid pressure source ( 48 ) and / or with a filling fluid supply ( 46 ) is trained. Formpressvorrichtung (10), insbesondere zur pressend formgebenden Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen (16), mit einem, insbesondere mehrteiligen, Formwerkzeug (12), welches eine Formkavität (14) aufweist, und mit einem Formkern (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Compression molding device ( 10 ), in particular for the compression molding of fiber composite materials ( 16 ), with a, in particular multi-part, mold ( 12 ), which is a mold cavity ( 14 ), and with a mold core ( 20 ) according to any one of the preceding claims. Formpressvorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkavität (14) längs ihrer Erstreckung einen kleinsten Innendurchmesser (d) aufweist und der Formkern (20) bestimmungsgemäß verformbar ist zwischen einer im Wesentlichen ungefüllten oder minimal gefüllten oder/und im Wesentlichen drucklosen oder minimaldruckbehafteten oder/und im Wesentlichen entspannten oder minimalspannungsbehafteten Grundgestalt, deren Außendurchmesser (D) zumindest in einem Durchsteck-Abschnitt (62) des Formkerns (20), welcher bei in die Formkavität (14) eingelegtem Formkern (20) von dem Ort des kleinsten Innendurchmessers (d) der Formkavität (14) bis zu einem Längsende (40) des Formkerns (20), vorzugsweise dem dem Öffnungs-Längsendbereich (38) entgegengesetzten Längsende (40), reicht, den kleinsten Innendurchmesser (d) nicht übersteigt.Compression molding device ( 10 ) according to claim 11, characterized in that the mold cavity ( 14 ) has along its extent a smallest inner diameter (d) and the mandrel ( 20 ) is deformable as intended between a substantially unfilled or minimally filled or / and substantially unpressurized or minimal pressure-prone and / or substantially relaxed or minimal voltage-prone basic shape whose outer diameter (D) at least in a push-through section ( 62 ) of the mandrel ( 20 ), which in the mold cavity ( 14 ) inserted mold core ( 20 ) from the location of the smallest inner diameter (d) of the mold cavity ( 14 ) to a longitudinal end ( 40 ) of the mandrel ( 20 ), preferably the opening longitudinal end region ( 38 ) opposite longitudinal end ( 40 ), does not exceed the smallest inner diameter (d). Formpressvorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Außendurchmesser (D) des Formkerns (20) in seiner Grundgestalt im Wesentlichen über seine gesamte bei bestimmungsgemäßem Betrieb von der Formkavität (14) umgebenen Länge den kleinsten Innendurchmesser (d) der Formkavität (14) nicht übersteigt.Compression molding device ( 10 ) according to claim 12, characterized in that the largest outer diameter (D) of the mandrel ( 20 ) in its basic form substantially over its entire under normal operation of the Mold cavity ( 14 ) surrounded length the smallest inner diameter (d) of the mold cavity ( 14 ) does not exceed. Formpressverfahren, insbesondere zur pressend formgebenden Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen (16), unter Verwendung eines Formkerns (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, vorzugsweise weiter unter der Verwendung einer Formpressvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, umfassend die folgenden Schritte: – Einlegen von zur Formgebung vorgesehenem Rohmaterial (16), insbesondere Faserverbund-Rohmaterial, in eine Formkavität (14) oder in einen Teil davon eines Formwerkzeugs (12), – Einlegen des Formkerns (20) in die Formkavität (14) oder in einen Teil davon, – Schließen eines die Formkavität (14) aufweisenden Formwerkzeugs (12), – Ausüben von Druck auf das Rohmaterial (16), insbesondere unter zusätzlicher Abkühlung, – Öffnen des Formwerkzeugs (12) und – Entnahme des geformten Bauteils (18), dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ausübens von Druck auf das Rohmaterial (16) einen Schritt eines Einleitens von Füllfluid (46) in den Formkern (20) oder/und eines Erhöhens des Drucks von Füllfluid (46) im Formkern (20) umfasst.Compression molding, in particular for the compression molding of fiber composite materials ( 16 ), using a mold core ( 20 ) according to one of claims 1 to 9, preferably further using a compression molding apparatus ( 10 ) according to one of claims 10 to 12, comprising the following steps: - insertion of raw material intended for shaping ( 16 ), in particular fiber composite raw material, into a mold cavity ( 14 ) or in a part thereof of a molding tool ( 12 ), - inserting the mold core ( 20 ) in the mold cavity ( 14 ) or in a part thereof, - closing the mold cavity ( 14 ) having a mold ( 12 ), - exerting pressure on the raw material ( 16 ), in particular with additional cooling, - opening the mold ( 12 ) and - removal of the molded component ( 18 ), characterized in that the step of applying pressure to the raw material ( 16 ) a step of introducing fill fluid ( 46 ) in the mold core ( 20 ) and / or increasing the pressure of filling fluid ( 46 ) in the mold core ( 20 ). Formpressverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einlegens von Rohmaterial (16) in eine Formkavität (14) einen Teilschritt eines Einlegens einer ersten Lage Rohmaterials in eine untere Formkavität (14) oder in einen Teil davon eines Formwerkzeugs (12) und einen weiteren Teilschritt eines Einlegens einer zweiten Lage Rohmaterials auf die erste Lage Rohmaterials aufweist, wobei zwischen diesen Teilschritten das Einlegen des Formkerns (20) in die Formkavität (14) auf die erste Lage Rohmaterials erfolgt, so dass sich der Formkern (20) nach dem zweiten Teilschritt zwischen den beiden Lagen Rohmaterials befindet.The molding method according to claim 13, characterized in that the step of loading raw material ( 16 ) in a mold cavity ( 14 ) a partial step of inserting a first layer of raw material into a lower mold cavity ( 14 ) or in a part thereof of a molding tool ( 12 ) and a further sub-step of inserting a second layer of raw material on the first layer of raw material, wherein between these partial steps, the insertion of the mandrel ( 20 ) in the mold cavity ( 14 ) takes place on the first layer of raw material, so that the mandrel ( 20 ) is located after the second partial step between the two layers of raw material. Formpressverfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt eines Auslassens von Füllfluid (46) aus dem Formkern (20) oder/und eines Senkens des Drucks von Füllfluid (46) im Formkern (20) umfasst.A molding method according to claim 13 or 14, characterized in that it comprises a step of discharging filling fluid ( 46 ) from the mold core ( 20 ) and / or a lowering of the pressure of filling fluid ( 46 ) in the mold core ( 20 ). Formpressverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt eines Herausziehens des Formkerns (20) aus dem geformten Bauteil (18) umfasst.Compression molding method according to one of claims 13 to 15, characterized in that it comprises a step of extracting the mandrel ( 20 ) from the molded component ( 18 ).
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