DE102010053636A1

DE102010053636A1 - Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs

Info

Publication number: DE102010053636A1
Application number: DE102010053636A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schottdorf Bernd; Prof. Dr. Nagler Georg
Original assignee: CGB CARBON GROSBAUTEILE GmbH; CGB Carbon Großbauteile GmbH
Current assignee: CGB CARBON GROSBAUTEILE GmbH; CGB Carbon Großbauteile GmbH
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-06-14
Also published as: WO2012076154A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presse zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs sowie eine Verwendung eines Metallpresswerkzeugs.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs.
STAND DER TECHNIK
Aus dem Stand der Technik sind Pressen zur Verarbeitung von verschiedenen Materialien bekannt. Pressen zählen zu sogenannten Umform-Maschinen. Pressen umfassen meist ein oder mehrere ein- bzw. mehrteilige Werkzeuge. Die Werkzeuge werden auch als Formhälften bezeichnet, die die Presse in einer geradlinigen Relativbewegung aufeinander zu oder voneinander weg bewegt.
Auch können Pressen zum Schließen und Zuhalten von Werkzeugen verwendet werden und heißen dann Schließeinheiten. Eine Schließeinheit ist in diesem Fall eine Presse, die in einem Arbeitspunkt, z. B. in einer Schließstellung, eine bestimmte Zeit verweilt.
Allgemein führen Pressen mittels Presswerkzeugen verschiedene Fertigungsverfahren durch, z. B. Urformen, Umformen, Fügen, Beschichten, Trennen und/oder Ändern von Stoffeigenschaften. Diese bekannten Fertigungsverfahren gehen auch aus der deutschen Industrienorm DIN 8580 hervor.
Ferner beschreibt die EP 1 892 079 A1 zwei Bauteile aus einem Faserverbundwerkstoff. Eines der Bauteile besteht aus einer kurzfaserverstärkten Schicht. Das fertige Bauteil wird durch Umformen der kurzfaserverstärkten Schicht hergestellt. Die Umformung erfolgt in einer Heizpresse oder mittels einer entsprechenden Positivform.
Weiter ist ein sogenanntes Easypreg-Verfahren der Firma Exact Plastics Spezialkunststoffe bekannt. Hiernach wird ein thermoplastischer Faserverbundwerkstoff in Rollenform als Rohmaterial verwendet. Das Rohmaterial kann in einer Form drapiert und durch anschließendes Erhitzen gehärtet werden. Dazu wird entweder die Form geheizt oder das Rohmaterial in einer Heizpresse verdichtet und gehärtet. Reststücke des Rohmaterials werden abgeschnitten und können sofort oder später weiterverarbeitet werden.
Weiter ist das Fließpressen von sog. SMCs (Sheet Moulding Compounds) aus Neitzel, Mitschang, Handbuch Verbundwerkstoffe, Hanser Verlag, 2004 bekannt. Beim Fließpressen wird ein knetbares flächiges Faserkunststoffverbund-(FKV)-Halbzeug als Ausgangsmaterial verwendet. Das FKV-Halbzeug besteht aus Matrixgetränkten Carbon- oder Glasfasermatten mit einer typischen Faserlänge von 25–50 mm. Das FKV-Halbzeug wird zunächst über eine sog. Reifezeit von mehreren Tage bei ca. 30°C bis 40°C gelagert, sodass sich die Viskosität der Matrix im Faserverbundhalbzeug auf wachsfest bis lederartig erhöht. Anschließend wird das FKV-Halbzeug auf eine definierte Größe zugeschnitten. Nach dem Zuschneiden wird das FKV-Halbzeug in ein heißes Werkzeug eingelegt und bei Drücken von etwa 25 bis 250 bar gepresst. Gleichzeitig während des Pressens wird das FKV-Halbzeug bei Temperaturen von 140–160°C gehärtet. Der Press- und Härtevorgang dauert ca. 30 Sekunden. Anschließend wird das fertige FKV-Bauteil aus dem Werkzeug entnommen und vorsichtig gleichmäßig abgekühlt, um Mikrorissen im FKV-Bauteil vorzubeugen.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Faserverbundhalbzeug mit kostengünstigen Mitteln zu verarbeiten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Verwendung eines Metallpresswerkzeugs sowie einer Presse zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Ein Faserverbundhalbzeug kann vorzugsweise als Geflecht, Gelege oder Gewirke aus einer Faser, insbesondere einer Endlosfaser, gebildet sein. Das Material der Faser kann vorzugsweise Kohlenstoff, Carbon, Keramik, Borkarbid, Quarzglas, Silizium, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid-Nitrid, Bornitrid, Glas, synthetisches Material, Aramid, Polyethylen, Polyamid, Polyester, natürliches Material, Pflanzenfasern, Flachsfasern, Sisalfasern und Kombinationen daraus, z. B. ein erstes Material für eine Faserseele mit einer Umwicklung aus einem zweiten Material, umfassen.
Ein Vorteil von langen Fasern oder Endlosfasern kann im Vergleich zu kurzfaserigen SMCs in einer höheren Steifigkeit eines daraus hergestellten Faserverbundbauteils liegen.
Ein weiterer Vorteil gegenüber SMCs liegt darin, dass langfaserige gewebte, geflochtene oder anderweitig, z. B. durch ein Wickelverfahren, zu einem Faserverbundhalbzeug kombinierte Fasern eine bessere Drapierbarkeit aufweisen können als SMCs bzw. kurzfaserige Fasermatten.
Gewebte, geflochtene oder anderweitig kombinierte lange Fasern oder Endlosfasern können in einem Metallpresswerkzeug während des Pressens wenig verrutschen und dadurch definiert zu einem Faserverbundprodukt gepresst und gehärtet werden. Beim bekannten SMC-Fließpressen wird hingegen ein Verrutschen der Fasern durch Vorhärten der Matrix reduziert, dies erhöht jedoch nachteilig die Taktzeiten für die Verarbeitung von Faserverbundhalbzeugen.
Ein Metallpresswerkzeug kann vorzugsweise mittels einer Presse mit einer Schließkraft von 0–60 Tonnen oder von 20–60 Tonnen beaufschlagt werden. Das Metallpresswerkzeug kann zweiteilig ausgebildet sein, wobei seine Werkzeughälften mit einem Hub von 0–500 mm zueinander bewegbar sein können.
Die eigentliche Anwendung des Metallpresswerkzeugs liegt normalerweise darin ein Metallblech tief zu ziehen, zu biegen, mit Kontaktdruck zu beaufschlagen, verwerfungsfrei zu halten oder anderweitig umzuformen.
Metallpresswerkzeuge sind weit verbreitet und z. B. in der Automobilindustrie zur Bearbeitung von Metallblechen häufig im Einsatz. Ein Vorteil der Verwendung einer Metallpresse zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs liegt darin, dass diese in verschiedenen Industrien zumeist vorhanden sind, und kostengünstig verwendet werden können. Eine spezielles, kostenintensives Faserverbund-Presswerkzeug oder sonstige Zusatzwerkzeuge lassen sich somit vermeiden.
Ein Metallpresswerkzeug kann vorzugsweise als Stahlpresswerkzeug ausgebildet sein.
Metallpresswerkzeuge können beispielsweise mittels weggebundener Pressen mit einem Maschinenstößel, die über Schwungrad antreibbar sind, wie z. B. Stanzen; arbeitsgebundener Pressen, deren Arbeitsvermögen von der eingesetzten Masse und Geschwindigkeit abhängt, mit denen ein Metallblech verarbeitet wird, wie z. B. Schmieden; oder mittels kraftgebundener Pressen, wie z. B. Hydraulikpressen zum Tiefziehen eines Metallblechs betätigt werden.
Die erfindungsgemäße Verwendung des Metallpresswerkzeugs kann mit niedriger Schließkraft erfolgen, so dass kaum Abnutzung auftritt und weniger Wartung des Metallpresswerkzeugs erforderlich sein kann. Damit kann der Energiebedarf einer das Metallpresswerkzeug betätigenden Presse zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs geringer sein als in einem Volllastbereich zur Verarbeitung von Metallblechen.
Vorzugsweise wird ein Metallpresswerkzeug verwendet, das als Metall-Kühlpresswerkzeug ausgelegt ist. Ein Metall-Kühlpresswerkzeug kann eine Kühleinrichtung umfassen, die das Metall-Kühlpresswerkzeug kühlen kann. Metall-Kühlpresswerkzeuge dienen normalerweise dazu Metallbleche nach einem Tiefziehvorgang in einer Tiefziehpresse weiterzuverarbeiten. Die Weiterverarbeitung mit der Metallkühlpresse umfasst das Pressen des tiefgezogenen Metallblechs in ein formgleiches Werkzeug. Das tiefgezogene Metallblech wird im Werkzeug der Metall-Kühlpresse mit einer vorbestimmten Presskraft oder Kontaktkraft gehalten, um es im Wesentlichen verwerfungsfrei abzukühlen. Solche Metall-Kühlpresswerkzeuge sind auch als Temperwerkzeuge bekannt.
Erfindungsgemäß kann das Metallpresswerkzeug dazu verwendet werden, das Faserverbundhalbzeug in dem Metallpresswerkzeug umzuformen. Beim Umformen kann das Faserverbundhalbzeug plastisch in eine andere Form gebracht werden.
Zum Umformen zählt im Allgemeinen Walzen, Treiben, Schmieden, Eindrücken bzw. Prägen, Extrudieren, Durchziehen, Tiefziehen, Drücken, Kragenziehen, Knickbauchen, Innenhochdruck-Weitstauchen, Längen, Weiten, Tiefen bzw. Hohlprägen, Drahtziehen, freie Biegen, Gesenkbiegen, Gleitziehbiegen, Rollbiegen, Winden, Knickbiegen, Walzbiegen, Rollformen, Schwenkbiegen, Rundbiegen, Wickeln, Umlaufbiegen, Biegen mit Wirkenergie etc.
Die Verwendung eine Metallpresswerkzeugs, insbesondere eines Metall-Kühlpresswerkzeugs, zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs kann sich u. a. dadurch von der Verarbeitung eines Metallblechs unterscheiden, dass das Metallblech im Werkzeug im Wesentlichen gehalten wird, das Faserverbundhalbzeug jedoch durch das Verarbeiten in dem Metallpresswerkzeug umgeformt werden kann.
Erfindungsgemäß kann das Faserverbundhalbzeug in das verwendete Metallpresswerkzeug eingelegt, und dort gepresst und gehärtet werden.
Das Metallpresswerkzeug kann derart auf das Faserverbundhalbzeug bzw. auf eine im Faserverbundhalbzeug vorgesehene Matrix wirken, dass das Faserverbundhalbzeug aushärtet. Vorzugsweise wirkt das Metallpresswerkzeug mit Wärmezufuhr auf das Faserverbundhalbzeug bzw. die Matrix. Ist die Matrix beispielsweise ein Epoxydharz, so kann dieses unter Wärmezufuhr (auch Warmharten bzw. Temperung genannt) und Zugabe eines Härters, wie beispielsweise Amine, polymerisieren, also aushärten.
Der Stoff der Matrix umfasst bekanntermaßen außerdem Duromere, wie das Epoxydharz, oder Thermoplasten.
Erfindungsgemäß kann das zu verarbeitende Faserverbundhalbzeug Carbon umfassen.
Carbon ist bekanntermaßen ein Material mit hoher Zugfestigkeit (ca. 3000–5000 MPa) bei geringem Gewicht (Dichte ca. 1,8 g). Faserverbundhalbzeuge, die Carbon umfassen, können dadurch ebenfalls eine hohe Zugfestigkeit bei einem im Vergleich zu Metallhalbzeugen geringerem Gewicht aufweisen. Außerdem ist Carbon im Allgemeinen elektrisch (spezifischer elektrischer Widerstand ca. 1,6·10³ Ωcm) und thermisch (Wärmeleitzahl ca. 17 W/(kgK)) gut leitfähig.
Erfindungsgemäß kann das Metallpresswerkzeug als ein Metall-Heizpresswerkzeug ausgestaltet sein. Das Metall-Heizpresswerkzeug kann eine Heizeinrichtung umfassen, die das Metall-Heizpresswerkzeug heizen kann.
Die Heizeinrichtung kann beispielsweise eine Elektro- und/oder Fluidheizung umfassen. Diese erwärmt das gesamte Metall-Heizpresswerkzeug oder Teile davon. Die Elektro- und/oder Fluidheizung kann als integraler Bestandteil der Presse und/oder des Metall-Heizpresswerkzeugs oder zumindest teilweise damit verbunden ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß kann das verwendete Metallpresswerkzeug auch als ein Metall-Kühlpresswerkzeug ausgestaltet sein. Das Metall-Kühlpresswerkzeug kann, wie oben genannt eine Kühleinrichtung umfassen, die das an der Presse befestigte Metall-Kühlpresswerkzeug kühlen kann.
Die Kühleinrichtung kann beispielsweise eine Elektro- und/oder Fluidkühlung umfassen. Diese kühlt das gesamte Metall-Kühlpresswerkzeug oder Teile davon. Die Elektro- und/oder Fluidkühlung kann als integraler Bestandteil der Presse oder des Metall-Kühlpresswerkzeugs oder zumindest teilweise damit verbunden ausgebildet sein. Die Kühleinrichtung ist normalerweise dazu vorgesehen z. B. von einem Tiefziehvorgang erhitzte Metallbleche schnell abzukühlen. Das Metall-Kühlpresswerkzeug kann während des Abkühlens auftretenden Verwerfungen im Metallblech entgegenwirken bzw. diese verhindern.
Erfindungsgemäß kann das Metallpresswerkzeug bzw. Temperwerkzeug zum Härten des Faserverbundhalbzeugs verwendet werden, wobei das Metallpresswerkzeug mit einem Heizfluid beschickt wird. Insbesondere kann auch das Metall-Kühlpresswerkzeug anstatt mit einem Kühlfluid mit einem Heizfluid oder einem geheizten Fluid beschickt werden, um das Metallpresswerkzeug und das Faserhalbzeug dadurch zu heizen. Ein Vorteil der Anwendung von Metall-Kühlpresswerkzeugen liegt darin, dass diese in verschiedenen Industrien zumeist vorhanden sind, und kostengünstig, insbesondere zweckentfremdet, verwendet werden können. Ein spezielles, kostenintensives Faserverbund-Presswerkzeug oder sonstige Zusatzwerkzuge lassen sich somit vermeiden.
Ein Heizfluid kann allgemein ein Mittel zum Transport von Wärmeenergie sein, wie Öl (z. B. Mineralöl, Synthetiköl, biologisches Öl), Wasser, Salzschmelzen, flüssige Metalle o. ä., das zwischen einer Heizeinrichtung und dem Metallpresswerkzeug zirkuliert. Das Heizfluid kann auch mit dem Kühlfluid identisch sein.
Das Heizfluid kann ein Erhitzen bzw. Erwärmen des Faserverbundhalbzeugs in dem Metallpresswerkzeug bewirken. Dadurch kann auch die Matrix im Faserverbundhalbzeug erhitzt bzw. erwärmt werden und z. B. durch Polymerisation von einem eher (zäh)flüssigen Zustand in einen festen Zustand aushärten. Beispielsweise vernetzen sich Polymere in einer Epoxydharz-Matrix unter Temperatureinfluss (und ggf. durch Zugabe eines Härters) zu einem duroplastischen Kunststoff.
Die Matrix und damit das Faserverbundhalbzeug können auch bei Raumtemperatur aushärten. Das Erhitzen bzw. Erwärmen in dem Metallpresswerkzeug kann jedoch zur Erhöhung der Taktzeitung bei der Verarbeitung von Faserverbundhalbzeugen beitragen, da beim Erhitzen das Aushärten schneller verläuft als bei Raumtemperatur.
Vorzugsweise wird das Metall-Kühlpresswerkzeug mit dem Heizfluid beschickt oder mit einem anderen Fluid. Das Fluid erwärmt oder heizt das Metall-Kühlpresswerkzeug und hat vorzugsweise eine Temperatur zwischen 90°C und 200°C hat. Je nach Matrixtyp und Aushärtezeit kann ein anderer Temperaturbereich für das Aushärten notwendig sein. Beispielsweise kann Epoxydharz mit Härter unter 15°C kaum oder gar nicht aushärten. Die Zeit zum Aushärten kann bei Epoxydharz beispielsweise bei Raumtemperatur 8–24 Stunden betragen. Bei einer Erhöhung um 10°C kann sich die Aushärtezeit um etwa die Hälfte reduzieren.
Erfindungsgemäß kann das verwendete Metallpresswerkzeug eine Matrize und/oder Patrize umfassen.
Die Matrize, auch Mutterform oder Gesenk genannt, bildet vorzugsweise eine Negativform, in die sich ein Pressteil legen kann. Die Patrize, auch Vaterform oder Stempel genannt, bildet vorzugsweise eine Positivform, die das Pressteil in die Matrize hineinformen kann.
Ein solches Pressteil kann das Faserverbundhalbzeug sein, das dann mittels Matrize und Patrize umformbar ist.
Erfindungsgemäß kann die Matrize und/oder Patrize mit einem Fluid geheizt werden, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 90°C und 200°C.
Ein Vorteil der direkten Heizung der Matrize und/oder Patrize liegt in einem geringeren Wärmetransportverlust im Vergleich zu einer indirekt geheizten Matrize und/oder Patrize.
Die Matrize und/oder Patrize können jedoch auch indirekt über eine mit Fluid geheizte Presse geheizt werden. Ein Vorteil dieser Auslegung liegt in einer kostengünstigen Herstellung der Matrize und Patrize, da diese beispielsweise keine Heizkanäle oder dergleichen aufweisen müssen.
Erfindungsgemäß können die Matrize und/oder die Patrize aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, hergestellt sein.
Da die Abnutzung der Matrize und/oder Patrize durch Faserverbundhalbzeuge geringer sein kann als durch Metallbleche, können die Matrize und/oder Patrize aus Leichtmetall hergestellt werden. Da Leichmetall, wie Aluminium, leichter bearbeitbar ist als Stahl, können die Matrize und/oder die Patrize dadurch kostengünstig hergestellt werden.
Erfindungsgemäß kann das Metallpresswerkzeug mit einer Schließkraft von weniger als 60 Tonnen, insbesondere von weniger als 20 Tonnen beaufschlagt werden. Bei Faserverbundhalbzeugen ist im Allgemeinen eine geringere Schließkraft zum Umformen erforderlich als beispielsweise beim Umformen von Metallblechen. Auch kann das Eigengewicht des Metallpresswerkzeugs eine erforderliche Schließkraft bereitstellen.
Ferner umfasst erfindungsgemäß eine Presse zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs ein Gestell, ein am Gestell beweglich angeordnetes Werkzeug, das eine Matrize und eine Patrize umfasst, und eine Heiz- und Kühleinrichtung, wobei das Werkzeug ein Metallwerkzeug ist.
Die Heiz- und Kühleinrichtung kann beispielsweise eine Elektro- und/oder Fluidheiz- oder -kühlvorrichtung umfassen. Diese erwärmt oder kühlt die Presse, Teile oder das gesamte Metall-Heizpresswerkzeug. Die Elektro- und/oder Fluidheizung oder -kühlvorrichtung kann als integraler Bestandteil der Presse und/oder des Metall-Heizpresswerkzeugs oder zumindest teilweise damit verbunden ausgebildet sein.
Das Werkzeug kann auch ein Temper-Metallwerkzeug sein.
Die Presse kann das Faserverbundhalbzeug mittels Matrize und Patrize umformen.
Erfindungsgemäß kann die Heizeinrichtung die Matrize und/oder die Patrize heizen.
Vorzugsweise kann die Matrize und/oder Patrize mit einem Fluid geheizt werden, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 90°C und 200°C.
Ein Vorteil der direkten Heizung der Matrize und/oder Patrize liegt in einem geringen Wärmetransportverlust im Vergleich zu indirekt geheizter Matrize und/oder Patrize.
Erfindungsgemäß kann die Heizeinrichtung die Presse heizen. Ein Vorteil dieser Auslegung liegt in einer kostengünstigen Herstellung der Matrize und Patrize, da diese beispielsweise keine Heizkanäle oder dergleichen aufweisen müssen.
Erfindungsgemäß können die Matrize und die Patrize derart ausgelegt sein, dass sie ein Faserverbundhalbzeug umformen und/oder härten.
Beim Umformen kann das Faserverbundhalbzeug plastisch in eine andere Form gebracht werden.
Die erfindungsgemäße Presse kann derart auf das Faserverbundhalbzeug bzw. auf eine im Faserverbundhalbzeug vorgesehene Matrix wirken, dass das Faserverbundhalbzeug aushärtet. Vorzugsweise wirkt das Metallpresswerkzeug mit Wärmezufuhr auf das Faserverbundhalbzeug bzw. die Matrix. Ist die Matrix beispielsweise ein Epoxydharz, so kann dieses unter Wärmezufuhr (auch Warmhärten oder Temperung genannt) und Zugabe eines Härters, wie Amine, polymerisieren, also aushärten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen zeigen:
1 ein System zur Herstellung eines Faserprodukts
2a ein weiterverarbeitetes Faserhalbzeug
2b ein Element zur Herstellung eines Faserhalbzeugs
3a ein weiteres weiterverarbeitetes Faserhalbzeug
3b ein Verfahren zur Herstellung eines Faserhalbzeugs
4a ein weiteres Element zur Herstellung eines Faserhalbzeugs
4b ein weiteres weiterverarbeitetes Faserhalbzeug
5a ein Metallpresswerkzeug zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs
5b ein weiteres Metallpresswerkzeug zur erfindungsgemäßen Verwendung
5c eine erfindungsgemäße Verwendung eines Metallpresswerkzeugs
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Vor einer auf die Zeichnungen bezugnehmenden, detaillierten Erläuterung, sind im Folgenden allgemeine Anmerkungen zu der vorliegenden Erfindung, Varianten und Ausführungsformen derselben sowie alternative oder optionale zusätzliche Aspekte angeführt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Element zur Herstellung eines Faserhalbzeugs eine Hüllfläche, die das Element definiert, und auf der das Faserhalbzeug ausbildbar ist. Die Hüllfläche ist in Abhängigkeit vom Oberflächeninhalt eines weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs gebildet.
Vorzugsweise kann das Element als ein Kern, ein Wickelkern, eine Urform und dergleichen ausgebildet sein. Dabei kann das Element als bewickelbarer Zylinder, Kegel, Kegelstumpf, Paraboloid oder Körper mit sonstigen geeigneten Geometrien ausgebildet sein. Auch daraus zusammengesetzte Körper, wie Zylinder mit angesetztem Kegel, Sanduhrartiger Doppelkegel, Kegel-Zylinder-Kegel etc. sind umfasst. Außerdem kann das Element Formen mit Hinterschneidungen umfassen.
Dadurch dass das Element Hinterschneidungen oder andere komplexe Formen aufweisen kann, unterscheidet es sich von bekannten herausnehmbaren Urformen. Eine Hinterschneidung ist im Allgemeinen ein Profil, ein Relief oder eine andere hervorstehende Form. Hinterschneidungen in Faserhalbzeugen oder weiterverarbeiteten Faserhalbzeugen können mit einem gängigen Faserwickelverfahren und herausnehmbaren Wickelkernen praktisch nicht realisiert werden. Der Wickelkern wäre durch die Hinterschneidung blockiert und könnte nicht mehr aus dem Faserhalbzeug herausgenommen werden. Das Element muss jedoch vorzugsweise nicht aus dem Faserhalbzeug herausgezogen werden, sodass Hinterschneidungen im Faserhalbzeug herstellbar sind.
Weiter meint Hüllfläche eine Fläche, die das Volumen des Elements einschließt, umgibt bzw. umhüllt. Die Hüllfläche ist nicht auf eine Fläche beschränkt die von etwas umhüllt wird. Die Hüllfläche kann allgemein auch eine Oberfläche oder die Summe mehrerer Oberflächen sein, die ein beliebig geformtes Volumen umgeben.
Das Ausbilden des Faserhalbzeugs auf der Hüllfläche umfasst vorzugsweise ein Bewickeln, Belegen, Bespannen oder dergleichen der Hüllfläche mit einer Faser, mit einem Faserroving, einem Faserband oder mit einem ähnlichen langgestreckten, dünnen, biegsamen und zugfesten Faser-Material. Die Faser kann als eine Endlosfaser ausgebildet sein. Alternativ kann die Faser jedoch auch mehrere kurze oder lange Einzelfasern bzw. Faserbündel umfassen.
Die Hüllfläche des Elements kann flächengleich zum Oberflächeninhalt gebildet sein. Alternativ kann sie größer ausgebildet sein. Ein Vorteil der Flächengleichheit liegt darin, dass ein Faserhalbzeug mit vorbestimmten End- oder Zielmaßen herstellbar ist und nachträgliches Zuschneiden verringert oder vermieden wird. Da Fasermaterialien, wie Carbon und Aramid teuer sind, können durch die Flächengleichheit verschnittarme oder verschnittfreie Faserhalbzeuge auf preisgünstige Weise hergestellt werden.
Vorzugsweise kann die Hüllfläche näherungsweise flächengleich zum Oberflächeninhalt gebildet sein, d. h. 80% bis 99% Flächengleichheit.
Das Material der Faser kann beispielsweise folgende Materialien umfassen: Kohlenstoff, Carbon, Keramik, Borkarbid, Quarzglas, Silizium, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid-Nitrid, Bornitrid, Glas, synthetisches Material, Aramid, Polyethylen, Polyamid, Polyester, Bor, natürliches Material, Pflanzenfasern, Flachsfasern, Sisalfasern und Kombinationen daraus, z. B. ein erstes Material für eine Faserseele mit einer Umwicklung aus einem zweiten Material.
Das ausgebildete Faserhalbzeug ist vorzugsweise eine Gewirke, Geflecht oder Gelege aus Fasern ohne oder im Wesentlichen ohne eine Matrix. Außerdem ist das Faserverbundhalbzeug vorzugsweise kein Hohlkörper, wie er etwa bei einem bekannten Wickelkern-Verfahren hergestellt wird.
Das Faserhalbzeug kann auch eine Matrix umfassen. Der Stoff der Matrix umfasst vorzugsweise Duromere, wie Epoxydharz, oder Thermoplasten. Für thermisch hoch belastete Faserprodukte kann für die Matrix auch auf Keramik zurückgegriffen werden. Die Matrix dient vorzugsweise als Klebstoff zwischen aneinanderliegenden Abschnitten der Faser, ist jedoch nicht auf die Wirkung eines Klebstoffs beschränkt. Die Faser und eine nicht-ausgehärtete Matrix bilden zusammen vorzugsweise ein Faserverbundhalbzeug, Faserhalbfabrikat oder dergleichen. Auch im ausgehärteten Zustand können die Matrix und die Faser zusammen als Faserhalbzeug verstanden werden, nämlich insbesondere dann, wenn das Faserhalbzeug zu einem weiteren Halbzeug oder Endprodukt weiterverarbeitet wird.
Die Weiterverarbeitung des Faserhalbzeugs kann eine Form-, Zustands-(z. B. Aushärten) und Abmessungsänderung umfassen. Das Faserhalbzeug kann dabei in bestimmten Abschnitten gestaucht, in anderen gestreckt werden. Das Stauchen oder Strecken kann zu einer Änderung des Oberflächeninhalts des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs im Vergleich zu einem ausgebildeten Faserhalbzeug führen.
Die einzelnen Fasern bzw. die Endlosfaser können seitlich nebeneinander liegend auf der Hüllfläche angeordnet werden. Außerdem kann die Faser garnspulenartig in übereinander liegenden Schichten angeordnet sein.
Die Hüllfläche kann auch in Abhängigkeit vom Oberflächeninhalt des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs abgebildet werden. Das Abbilden meint in diesem Fall einen mathematischen Zusammenhang zwischen dem Oberflächeninhalt und der Hüllfläche.
Das Vermeiden oder Verringern von Faserverschnitt kann auf vorteilhafte Weise mit dem Element dadurch erreicht werden, dass die Hüllfläche des Elements in Abhängigkeit vom Oberflächeninhalt des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs gebildet ist. Würde sich beispielsweise der Oberflächeninhalt bei der Weiterverarbeitung des Faserhalbzeugs z. B. durch Stauchung oder Streckung derart verändern, dass er zu groß (oder auch zu klein) für ein Faserprodukt ist, kann die Hüllfläche des Elements durch die Abhängigkeit bereits im Vorhinein entsprechend angepasst werden. Durch weniger bzw. keinen anfallenden Faserverschnitt kann das Faserhalbzeug so preiswerter hergestellt werden.
Ferner meint Bilden auch ein Herstellen oder Bearbeiten, wie fräsen, drehen, schleifen etc.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Hüllfläche um eine Längsachse des Elements eine rotationssymmetrische Mantelfläche sein.
Die rotationssymmetrische Mantelfläche bildet vorzugsweise einen Spezialfall der Hüllfläche.
Ein Vorteil einer rotationssymmetrischen Mantelfläche liegt in einer vereinfachten Herstellung des Elements z. B. mittels einer Drehmaschine oder Drehbank. Drehmaschinen sind meist einfach aufgebaute 2-dimensionale Bearbeitungsmaschinen und daher weniger aufwendig gebaut als 3-, 4- oder 5-achsige Fräsmaschinen. Auch das Verhältnis von Arbeitsraum und Bearbeitungsmaschinenpreis kann bei Drehmaschinen günstiger ausfallen, sodass dass Element mit einer Drehmaschine preiswerter herstellbar ist.
Vorzugsweise umfasst eine solche Mantelfläche zusätzlich auch eine Boden- und/oder Deckelfläche des von der Mantelfläche umschlossenen Elements.
Die Hüllfläche oder die Mantelfläche kann glatt sein, Führungsrillen, eine Antirutschbeschichtung oder anderweitig raue Oberfläche besitzen. Eine raue Oberfläche oder Führungsrillen können für das Bewickeln mit einer Faser vorteilhaft sein, um ein Verrutschen der Faser auf dem Element zu verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Hüllfläche des Elements in Abhängigkeit von der Randform des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs gebildet sein.
Die Randform, bzw. der Rand, kann als Begrenzung des Oberflächeninhalts des weiterarbeiteten Faserhalbzeugs verstanden werden.
Beispielsweise führt eine rechteckige Randform beim Abbilden zu einer zylindrischen Hüllfläche des Elements. Als weiteres Beispiel führt eine trapezförmige Randform des im weiterverarbeiteten Zustand vorliegenden Faserhalbzeugs zu einer kegelstumpfförmigen Hüllfläche des Elements.
Liegt ein weiterverarbeitetes Faserhalbzeug vor, das einfachen geometrischen Formen entspricht, wie z. B. Rechteck, Quadrat, Dreieck, Trapez, so kann vorteilhaft schnell und einfach eine Hüllfläche in Abhängigkeit vom Oberflächeninhalt und/oder der Randform des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs gebildet werden. Die Abhängigkeit entspricht in diesem Fall einer Aufwicklung der einfachen geometrischen Form zu einer geschlossenen Fläche, nämlich der Hüllfläche. Durch die Aufwicklung einer solchen einfachen geometrischen Form kann eine röhrenförmige Hüllfläche entstehen, die einen Deckel und/oder Boden umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform können Mantelumfänge in Abständen entlang der Längsachse des Elements Faserhalbzeug-Modell-Querlangen in denselben Abständen entlang einer Längsachse eines Faserhalbzeug-Modells entsprechen
Das Faserhalbzeug-Modell kann z. B. als Prototyp vorliegen oder erstellt werden. Vorzugsweise ist das Faserhalbzeug-Modell aus einem leicht modellierbaren Material, wie Holz, Ton, Kunststoff etc., hergestellt.
Vorzugsweise sind die Längsachsen des Elements und des Faserhalbzeug-Modells festgelegt. Das Festlegen der Langsachse erfolgt vorzugsweise vor dem Herstellen des Elements und vor der Erstellung des Faserhalbzeug-Modells z. B. auch in einer technischen Zeichnung.
Die Langsachsen dienen vorteilhaft als gemeinsame Bezugslinie für die Abstände. Ist eine Langsachse im Faserhalbzeug-Modell festgelegt, so kann eine Faserhalbzeug-Modell-Querlänge der Länge einer Senkrechten zu dieser Längsachse entsprechen, wobei die Faserhalbzeug-Modell-Querlänge durch den Rand des Faserhalbzeug-Modells begrenzt ist.
Außerdem kann ein Bezugspunkt definiert werden, wobei Punkte auf dem Faserhalbzeug bzw. Faserhalbzeug-Modell oder dem Element mittels Vektoren bezüglich des Bezugspunkts bestimmt sind. Durch eine Vektortransformation kann der Oberflächeninhalt und/oder die Randform des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs auf das Element abbildbar sein.
Ein Vorteil eines Faserhalbzeug-Modells liegt darin, dass der Oberflächeninhalt und/oder die Randform des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs exakt oder wenigstens näherungsweise auf die Hüllfläche des Elements abbildbar ist, ohne ein Computermodell des Faserhalbzeugs als Ausgangsbasis verwenden zu müssen.
Das Faserhalbzeug-Modell kann aber auch ein Computermodell, d. h. ein virtuelles Modell sein. Ein Vorteil des Computermodells liegt darin, dass kein Prototyp oder dergleichen als Faserhalbzeug-Modell anzufertigen ist, so dass die Kosten zur Herstellung des Elements reduziert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform können die Abstände in Bereichen einer Krümmung des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs bzw. des Faserhalbzeug-Modells gering sein und in linearen Bereichen des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs groß sein.
Die Krümmungen können an den Rändern des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs vorliegen. Die Krümmungen können jedoch auch Wölbungen in der Fläche des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs umfassen.
Ein linearer Bereich kann Ebenen bzw. gerade, plane Flächen, aber auch Bereiche mit geringer Krümmung umfassen. Vorzugsweise genügt in einem linearen Bereich des weitverarbeiteten Faserhalbzeugs ein Abstand, der durch Anfang und Endes des linearen Bereichs definiert ist, um den linearen Bereich auf die Hüllfläche des Elements abzubilden.
In Bereichen geringer Krümmung können kleinere Abstände vorgesehen sein, als in Bereichen mit großer Krümmung.
Ein Vorteil kleinerer Abstände liegt darin, dass die Mantel- oder Hüllfläche des Elements genauer dem Oberflächeninhalt und/oder der Randform des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs entsprechen können. Ein Vorteil der genaueren Entsprechung der Flächen kann in weniger bis gar keinem anfallendem Verschnitt am Faserhalbzeug liegen.
Liegen viele nur lineare Bereiche im Faserhalbzeug vor, so kann vorteilhafterweise mit wenigen Abständen eine Hüllfläche in Abhängigkeit vom Oberflächeninhalt und/oder von der Randform des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs gebildet werden.
Ferner umfasst gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung eines Elements zur Herstellung eines Faserhalbzeugs Abbilden eines Oberflächeninhalts eines weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs auf eine Hüllfläche, Definieren des Elements anhand der Hüllfläche und Ausbilden des Elements gemäß der Hüllfläche.
Das Abbilden kann wie zuvor beschrieben mechanisch anhand eines gegenständlichen Faserhalbzeug-Modells und/oder virtuell anhand eines computererzeugten Faserhalbzeug-Modells erfolgen. Das Abbilden kann auch das Ausbilden umfassen.
Wird das Faserhalbzeug auf der Hüllfläche gebildet und nicht weiterverarbeitet, so kann der Oberflächeninhalt des Faserhalbzeugs im Wesentlichen dem Oberflächeninhalt der Hüllfläche entsprechen. Wird das Faserhalbzeug weiterverarbeitet, kann sich der Oberflächeninhalt des Faserhalbzeugs dadurch wenigstens Abschnittsweise verändern. Wird das Faserhalbzeug beispielsweise gepresst oder anderweitig umgeformt, kann das Faserhalbzeug gestaucht oder gestreckt werden, so dass sich der Oberflächeninhalt ändert.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Hüllfläche als rotationssymmetrische Mantelfläche abgebildet werden. Der Oberflächeninhalt des weiterarbeiteten Fasehalbzeugs kann mathematisch auf die rotationssymmetrische Mantelfläche abgebildet werden. Dies kann in diesem Fall eine Aufwicklung, d. h. eine umgekehrte Abwicklung sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Hüllfläche in Abhängigkeit von der Randform des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs abgebildet werden. Liegt beispielsweise ein weiterverarbeitetes Faserhalbzeug vor, das einfachen geometrischen Formen entspricht, so kann vorteilhaft schnell und einfach die Hüllfläche in Abhängigkeit vom Oberflächeninhalt und/oder der Randform des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs abgebildet werden. Die Abhängigkeit kann in diesem Fall einer Aufwicklung der einfachen geometrischen Form zu einer geschlossenen Fläche umfassen, nämlich der Hüllfläche. Durch die Aufwicklung einer solchen einfachen geometrischen Form kann eine röhrenförmige Hüllfläche entstehen, die einen Deckel und/oder Boden umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Oberflächeninhalt des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs flächengleich auf die Hüllfläche abgebildet werden. Flächengleich Abbilden kann auch ein einfaches, insbesondere mechanisches, Kopieren der Oberflächen eines weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform können die Form des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs ermittelt werden, Abstände entlang einer Längsachse des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs festgelegt werden, Faserhalbzeug-Querlängen in den Abständen ermittelt werden und Faserhalbzeug-Querlängen auf Mantelumfänge des Elements in den Abständen entlang einer Längsachse des Elements abgebildet werden.
Vorzugsweise werden dabei die Längsachsen entlang des Elements bzw. entlang des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs festgelegt. Das Festlegen kann anhand einer technischen Zeichnung erfolgen.
Das Ermitteln der Form meint auch ein vorab Definieren oder Festlegen der Form, insbesondere des Oberflächeninhalts und der Randform des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs. Das Ermitteln oder Definieren der Form kann anhand einer einfachen technischen Zeichnung durchgeführt werden. Das Festlegen der Abstände kann beispielsweise zeichnerisch erfolgen. Das Ermitteln der Faserhalbzeug-Querlängen kann mittels eines Längenmessmittels erfolgen. Das Abbilden der Faserhalbzeug-Querlängen meint beispielsweise ein Übertragen der gemessenen Faserhalbzeug-Querlängen auf Mantelumfänge des Elements. Eine gemessene Faserhalbzeug-Querlänge kann dabei genauso lang sein wie der entsprechende Mantelumfang. Die vorgenannten Schritte können mit einfachen Mitteln, wie z. B. Papier, Maßband und dergleichen oder auch mit einem einfachen Computerprogramm und einer CAD-Zeichnung des Faserhalbzeugs, bzw. des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Computerprogrammprodukt zur Erstellung eines Element-Modells eine Funktion zum Abbilden eines Oberflächeninhalts eines Faserhalbzeug-Modells auf eine Hüllfläche, die das Element-Modell definiert. Das Computerprogrammprodukt umfasst vorzugsweise eine CAD-(Computer Aided Design)-Programm und ein CAM-(Computer Aided Manufacturing)-Programm. CAD meint in diesem Fall einen rechnergestützten Entwurf des Element-Modells und/oder des Faserhalbzeug-Modells. Der Oberflächeninhalt des Faserhalbzeug-Modells kann durch eine mathematische Funktion auf die Hüllfläche des Element-Modells abgebildet werden. Mittels eines CAM-Programms kann dann das erstellte Element-Modell rechnergestützt z. B. mittels einer CNC-Drehmaschine hergestellt werden. Durch die computergestützte Erstellung des Element-Modells kann der Herstellprozess für ein Element schnell, wiederholbar, zuverlässig und genau werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faserhalbzeugs ein Element mit einer Längsachse, eine Faserablegeeinrichtung, die eine Faser auf dem Element in einem definierten ersten Winkel zur Längsachse anordnet, um das Faserhalbzeug auszubilden, eine Weiterverarbeitungseinrichtung zum Weiterverarbeiten des Faserhalbzeugs zu einem Faserprodukt, wobei der definierte erste Winkel in Abhängigkeit von einem zweiten Winkel der Faser im Faserprodukt bezüglich einer Längsachse des Faserprodukts bestimmt ist.
Eine Faserablegeeinrichtung kann jede Einrichtung umfassen, die eine Faser auf dem Element anordnen kann, z. B. eine Führungs-Öse, ein Roboterarm und dergleichen. Die Faserablegeeinrichtung bewegt sich vorzugsweise mit einem bestimmten Vorschub relativ zum Element, um die Faser im definierten Winkel zur Längsachse anordnen zu können. Die Vorschubgeschwindigkeit der Faserablegeeinrichtung kann dabei die Steigung der aufgebrachten Fasern bestimmen.
Eine Schneideeinrichtung kann dazu vorgesehen sein, das auf dem Element gebildete Faserhalbzeug aufzutrennen und es vom Element abzunehmen. Das aufgetrennte Faserhalbzeug kann auch selbstständig vom Element herabfallen.
Die Weiterverarbeitungseinrichtung kann das Faserhalbzeug zu einem weiteren Faserhalbzeug, Faserhalberzeugnis, zu einem Faserprodukt bzw. zu einem Faserendprodukt weiterverarbeiten.
Da sich die Orientierung der Faser in Faserhalbzeug durch Weiterverarbeitung verändern kann, liegt ein Vorteil der Abhängigkeit des definierten ersten Winkels vom zweiten Winkel darin, dass eine in einem Faserprodukt gewünschte Faserorientierung oder Faserrichtung bereits beim Ausbilden des Faserhalbzeugs auf dem Element berücksichtigt wird. Dadurch kann die Faserorientierung nach der Weiterverarbeitung der gewünschten Faserorientierung im Faserprodukt entsprechen.
Eine gewünschte Faserorientierung im Faserprodukt ermöglicht des Weiteren eine Versteifung oder Erhöhung der Zugfestigkeit im Faserprodukt in einer oder mehreren bestimmten Richtungen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Faserablegeeinrichtung die Faser wenigstens abschnittsweise geodätisch auf dem Element anordnen.
Geodätisch bedeutet im Allgemeinen die theoretisch kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten auf einer gekrümmten Fläche, die sog. geodätische Linie. Auf einer Kugelfläche ist eine geodätische Verbindung beispielsweise ein Kreisbogen. Die Faser geodätisch auf dem Element anzuordnen bedeutet im Wesentlichen, die Faser auf dem kürzesten Weg zwischen zwei Punkten auf dem Element anzuordnen. Ein Vorteil des geodätischen Anordnens kann darin liegen, dass die Faser dadurch auf dem Element weniger verrutscht.
Vorzugsweise kann die Faser auf den Abschnitten des Elements geodätisch und auf anderen Abschnitten im definierten ersten Winkel angeordnet sein, z. B. um die Zugfestigkeit des Faserhalbzeugs in dieser Orientierung zu verbessern. Abschnitte können in diesem Fall Teilstücke der Faser oder auch Schichten von übereinanderliegenden Fasern umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Faserablegeeinrichtung wenigstens einen Freiheitsgrad aufweisen.
Ein Freiheitsgrad entspricht im Allgemeinen der Anzahl der Bewegungsmöglichkeiten zweier Gegenstände zu einander, z. B. eine Rotation der Faserablegeeinrichtung um das Element oder eine Translation der Faserablegeinrichtung entlang des Elements.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Faserablegeeinrichtung die Faser abschnittsweise auf dem Element im definierten Winkel zur Längsachse des Elements anordnen Gemäß einer Ausführungsform kann das Element um seine Langsachse drehbar sein und die Faserablegeeinrichtung kann parallel zur Längsachse bewegbar sein.
Durch diese Konfiguration kann das Faserhalbzeug kostengünstig hergestellt werden, da nur ein Gestell zur Aufnahme des Elements, ein Drehantrieb zum Drehen des Elements und eine auf einer Schiene gelagerte Faserablegeeinrichtung mit einem Linearantrieb erforderlich sein kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Weiterverarbeitungseinrichtung eine Schneideeinrichtung und/oder eine Presse umfassen.
Eine Schneideeinrichtung ist beispielsweise ein Messer, eine Schere oder dergleichen, die dazu eingesetzt werden kann, das auf dem Element gebildete Faserhalbzeug entlang des Elements mit einem Schnitt aufzutrennen, um so ein flächiges Faserhalbzeug zu erhalten. Das Faserhalbzeug kann nach dem Schnitt vom Element herabfallen. Alternativ kann das Faserhalbzeug vom Element abgenommen werden und einer Presse zugeführt werden. Anschließend kann das Faserhalbzeug entsprechend einem Press-Stempel, einer Matrize bzw. Patrize geformt und gehärtet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Verfahren zur Herstellung eines Faserhalbzeugs die Schritte umfassen: Definieren eines ersten Winkels einer Faser bezüglich einer Längsachse des Faserhalbzeugs, Definieren eines zweiten Winkels in Abhängigkeit vom definierten ersten Winkel und Anordnen der Faser auf dem Element zum Ausbilden des Faserhalbzeugs im zweiten Winkel bezüglich einer Langsachse des Elements.
Die Orientierung von Fasern in einem Faserhalbzeug kann sich auf die Zugfestigkeit bzw. Belastbarkeit des Faserhalbzeugs in bestimmte Richtungen auswirken. Ein Vorteil des Verfahrens zur Herstellung des Faserhalbzeugs kann darin liegen die die Genauigkeit der Orientierung der Fasern im Faserhalbzeug zu verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Matrix während oder vor dem Anordnen der Faser auf dem Element zugeführt werden.
Ein Vorteil der Zufuhr der Matrix während des Anordnens der Faser auf dem Element kann darin liegen, dass mehr Zeit bis zum Aushärten oder teilweisen Aushärten der Matrix verbleibt. Ein Vorteil des Zuführens einer Matrix vor dem Anordnen der Faser auf dem Element kann darin liegen, dass die Faser besser mit der Matrix imprägnierbar ist, so dass weniger Lufteinschlüsse im Faserhalbzeug entstehen. Durch die Zufuhr einer Matrix aus dem Faserhalbzeug kann ein Faserverbundhalbzeug entstehen.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein erster Winkel einer Faser bezüglich der Längsachse in Abschnitten festgelegt werden. Außerdem kann die Faser auf dem Element im zweiten Winkel bezüglich der Längsachse des Elements in Abschnitten angeordnet werden.
Vorzugsweise führt eine Faser über mehreren Abschnitten hinweg mit jeweils einem definierten Winkel um das Element. Diese Faserführung kann die Zugfestigkeit bzw. Belastbarkeit des Faserhalbzeugs in bestimmte Richtungen verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Faser wenigstens abschnittsweise geodätisch auf dem Element angeordnet werden. Dadurch verrutscht die Faser auf dem Element im Allgemeinen weniger.
Gemäß einer Ausführungsform kann das auf dem Element ausgebildete Faserhalbzeug, insbesondere entlang der Längsachse des Elements, aufgeschnitten werden und vom Element abgenommen werden.
Das Faserhalbzeug kann sowohl parallel zur Längsachse des Elements als auch in einem bestimmten Winkel dazu aufgeschnitten werden. Um ein bestimmte Randform des Faserhalbzeugs zu erreichen, kann das Faserhalbzeug außerdem in einer definierten Kurve aufgeschnitten werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Faserhalbzeug zu einem weiterverarbeiteten Faserhalbzeug und/oder zu einem Faserprodukt gepresst werden.
Vorzugsweise umfasst das Pressen ein Umformen des Faserhalbzeugs von einer flächigen in eine dreidimensionale Form. Vorzugsweise umfasst das Pressen des Faserhalbzeugs auch ein Härten des Faserhalbzeugs zu einem Faserprodukt oder zu einem Faserverbundhalbzeug oder einem anderen Faserhalbfabrikat.
Gemäß einer Ausführungsform können mehrere Faserprodukte miteinander verklebt werden.
Beispielsweise können Faserprodukt mit Faserhalbzeug, Faserprodukt mit Faserverbundhalbzeug, Faserverbundhalbzeug mit Faserverbundhalbzeug, Faserhalbzeug mit Faserhalbzeug und dergleichen miteinander verklebt werden.
Vorzugsweise werden die Faserprodukte vor dem Pressen mit einem Trennmittel versehen. Das Trennmittel kann ein Herausnehmen, Formen, Umformen oder Pressen des Faserhalbzeugs in der Presse erleichtern. Nach dem Pressen wird das Trennmittel vorzugsweise in wenigstens einem Abschnitt mit einem Laser abgelasert. Das Ablasern umfasst ein Verdampfen oder Abbrennen des Trennmittels.
Vorzugsweise wird das Faserprodukt am abgelaserten Abschnitt mit einem Haftmittel, z. B. Klebstoff, versehen und mit einem anderen Faserprodukt verbunden. Dadurch können stabile, belastbare, insbesondere hohle und dadurch leichte Faserverbundprofile hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein System zur Herstellung eines Faserprodukts eine Abbildeeinheit zum Abbilden des Oberflächeninhalts eines Faserhalbzeug-Modells auf eine Hüllfläche eines herzustellenden Wickelkerns, eine Herstelleinheit zum Herstellen des Wickelkerns anhand der Hüllfläche, eine Wickeleinheit zum Bewickeln der Hüllfläche des Wickelkerns mit einer Faser mit einem definierten Winkel, um ein Faserhalbzeug herzustellen, eine Schneideeinheit, die das Faserhalbzeug entlang des Wickelkerns aufschneidet, eine Trennmitteleinheit, die das aufgeschnittene Faserhalbzeug mit Trennmittel versieht, eine Presseinheit, die das mit Trennmittel versehene Faserhalbzeug zu einem Faserprodukt formt und härtet, und eine Lasereinheit, die das Trennmittel vom Faserprodukt ablasert.
Das Faserhalbzeug kann nach dem Aufschneiden von selbst vom Wickelkern herabfallen oder auch von einem Abnahmemittel abgenommen und der Trennmitteleinheit zugeführt werden.
Vorzugsweise umfasst eine Abbildeeinheit einen Computer oder Simulationsrechner. Die Abbildeeinheit kann auch eine mechanische Kopiervorrichtung, Markierungspunkte und Maßband etc. umfassen. Die Herstelleinheit umfasst vorzugsweise eine CNC-gesteuerte Fräsmaschine oder Drehbank. Die Presseinheit umfasst vorzugsweise eine mechanische Presse. Die Lasereinheit umfasst vorzugsweise eine Vorrichtung zum Erzeugen einer hochenergetischen Strahlung.
Auch kann die Faser mit einer Matrix imprägniert sein. Wenn die Faser Matrix-imprägniert ist, kann auf den Wickelkern ein Faserverbundhalbzeug hergestellt werden. Das Faserverbundhalbzeug kann dadurch formstabiler sein als das Faserhalbzeug, bei dem nur Faser über Faser liegt.
Der Stoff der Matrix umfasst vorzugsweise Duromere, wie Epoxydharz, oder Thermoplasten. Bei thermisch hoch belastbaren Faserprodukten kann für die Matrix auch auf Keramik zurückgegriffen werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Verbindungseinheit mehrere Faserprodukte und/oder Faserhalbzeuge mit einem Haftmittel versehen und miteinander verbinden. Dadurch können stabile, belastbare, insbesondere hohle und dadurch leichte Faserverbundprofile hergestellt werden. Das Haftmittel umfasst vorzugsweise einen Matrix-Stoff. Aber auch geeignete Klebstoffe können verwendet werden.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt ein System 100 zur Herstellung eines Faserprodukts bzw. eines Faserverbundprodukts 104. Gemäß des Systems 100 wird zunächst mit einem Computer ein Element-Modell 102, auch Wickelkern-Modell genannt, virtuell erstellt. Alternativ kann dieses Modell auch manuell erstellt werden. Das Element-Modell 102 basiert in seinen Abmessungen auf einem Faserprodukt-Modell, eines weiterverarbeiteten Faserhalbzeug bzw. einer Faserverbundprodukts 104. Das Element-Modell 102 ist eine Abbildung des Oberflächeninhalts und der Randform des Faserverbundprodukts 104. Das Element-Modell 102 dient als Maß, um an Hand dieser Daten, beispielsweise mittels einer CNC-gesteuerten Drehbank 106, aus einem Material ein Element, auch Wickelkern genannt, herzustellen. Das Material des Wickelkerns kann Metalle, wie Aluminium oder Stahl, umfassen und beispielsweise als Block oder in sonstigen geeigneten Geometrien vorliegen, aus denen der Wickelkern herausgearbeitet wird.
Der fertige Wickelkern wird drehbar gelagert und von einem Drehantrieb (nicht gezeigt) angetrieben. Eine Faserimprägnier- und ablegeeinrichtung 108 imprägniert oder tränkt eine Carbonendlosfaser, beispielsweise mit Epoxydharz, auch Matrix genannt. In einem Schritt 109 wird das sich drehende Element durch die Faserimprägnier- und ablegeeinrichtung 108 mit der imprägnierten Carbonendlosfaser bewickelt. Die Faserimprägnier- und ablegeeinrichtung 108 bewegt sich dazu mit einem bestimmten Vorschub entlang der Längsachse des Wickelkerns. Nach mehreren Wicklungen der Carbonendlosfaser entsteht auf dem Wickelkern ein mehrschichtiges Faserverbundhalbzeug, auch Matrix-getränktes Faserhalbzeug genannt.
Eine Schneideeinrichtung 110 durchtrennt das fertig gestellte Faserverbundhalbzeug in einem Schnitt entlang des Wickelkerns, sodass ein mattenartiges oder flächiges Faserverbundhalbzeug entsteht. Das mattenartige Faserverbundhalbzeug wird von dem Wickelkern abgenommen, mit einem Trennmittel versehen und in eine Presse 112 eingelegt. In der Presse 112 wird das mattenartige Faserverbundhalbzeug mittels einer Matrize und Patrize in eine bestimmte Form gepresst, erwärmt und gleichzeitig gehärtet, sodass ein Faserverbundprodukt 104 entsteht. Das Trennmittel am Faserverbundhalbzeug erleichtert das Formen in und Entformen aus der Presse 112. Das Faserverbundprodukt 104 wird systemgemäß nach dem Pressen und Härten mit einer Laservorrichtung 114 abgelasert. Der Laser 114 legt dabei in Bereichen, die anschließend mit einem oder mehreren anderen Bauteilen verklebt werden sollen, die Faser bis auf eine vorbestimmte Tiefe frei. Der Laser 114 verbrennt dabei Epoxydharz und Trennmittel.
Systemgemäß wird das Faserverbundprodukt 104 an den freigelegten Bereichen mit Klebstoff versehen und mit einem oder mehreren anderen Bauteilen, z. B. ein weiteres Faserverbundprodukt, verklebt.
Anstatt des Element-Modells 102 kann das Element auch durch direktes Abmessen eines Faserverbundprodukt-Prototypen und Übertragen der Abmessungen auf das Element hergestellt werden. Auch das mechanische oder virtuelle Übertragen von Abmessungen des Faserverbundprodukts aus einer technischen Zeichnung auf das Element ist möglich. Dabei wird eine Fläche in zueinander parallele Ebenen geschnitten. Die sich daraus ergebenden Schnittlinien werden in Kreise umgewandelt, deren Umfänge der Länge der jeweiligen Schnittlinien entsprechen. Die Mittelpunkte aller sich ergebender Kreise werden auf einer Geraden derart angeordnet, dass die Kreisebenen parallel zueinander ausgerichtet sind und der Abstand der Mittelpunkte dem Abstand der Schnittebenen der ursprünglichen Fläche entspricht.
2a zeigt ein weiterverarbeitetes Faserhalbzeug bzw. ein Faserverbundhalbzeug, beispielsweise ein Carbonfaserverstärkter Kunststoff, aus dem eine B-Säule 200 für ein Kraftfahrzeug gebildet wird. Die B-Säule 200 ist in der Draufsicht dargestellt und besitzt eine Längsachse 202. Die B-Säule 200 verjüngt sich von unten nach oben trapezförmig. Am unteren und oberen Ende ist die B-Säule 200 mit Flanschbereichen ausgestattet. Die Flanschbereiche können z. B. oben am Dach und unten am Fahrzeugrahmen befestigt werden. Im oberen und unteren Bereich 204 ist die B-Säule 200 stark gewölbt bzw. gekrümmt. Im mittleren Bereich 206 ist die B-Säule wenig gewölbt, weniger als im Bereich 204 und nahezu linear ausgestaltet.
In 2a werden entlang der Langsachse 202 abhängig von den Krümmungen Abstände festgelegt. Im Bereich 204 mit hoher Krümmung werden kleine Abstände 208 festgelegt. Im Bereich 206 mit geringer Krümmung werden im Vergleich zu den Abständen 208 größere Abstände 210 festgelegt. Entlang den Abständen 208 und 210 werden Schnittlängen l₁, l₂ bis l_n der B-Säule 200 gemessen.
2b zeigt einen Wickelkern 212 als Element zur Herstellung eines Faserhalbzeugs. Der Wickelkern 212 liegt zunächst beispielsweise als zylinderförmiges Stangenmaterial (nicht gezeigt) vor und wird beispielsweise mittels einer Drehmaschine entsprechend den Kreisumfängen u₁, u₂ bis u_n hergestellt. Dazu werden die Schnittlängen l₁, l₂ bis l_n auf Kreisumfänge u₁, u₂ bis u_n des Wickelkerns 212 abgebildet. Der Wickelkern 212 besitzt eine Langsachse 214, die eine Mittelachse für die Kreisumfängen u1, u₂ bis u_n bildet. Die Kreise werden außerdem jeweils in den gleichen Abständen 208, 210 angeordnet, wie sie in der B-Säule 200 definiert sind.
Mit der in 2a und 2b veranschaulichten Technik wird der Oberflächeninhalt und die Randform der B-Säule 200 in vertretbarer Genauigkeit bei geringem Aufwand, also kostengünstig, auf den Wickelkern abgebildet. Dadurch entfällt jeglicher Verschnitt, da die B-Säule 200 und der Wickelkern 212 flächengleich sind.
3a zeigt ein weiteres weiterverarbeitetes Faserhalbzeug 300. Das Faserhalbzeug 300 weist mehrere von einer Faserablegeeinrichtung (nicht gezeigt) kreuzförmig übereinander gelegte Carbonfasern 302, 304, 306 und 308 auf. Ferner umfasst das Faserhalbzeug 300 eine Langsachse 310. Die Carbonfasern 302 und 304 schließen untereinander einen Faserhalbzeugwinkel 312 ein. Die Carbonfaser 302 und die Längsachse 310 schließen miteinander einen weiteren Faserhalbzeugwinkel 314 ein, auch definierter Winkel genannt.
Die Orientierung der Fasern 302, 304, 306 und 308 legt die Winkel fest, sodass eine hohe Zugbelastung des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs 300 in den Richtungen 316 erlaubt sein kann. Die Richtungen 316 entsprechen dabei den Längsrichtungen der Fasern 302, 304, 306 und 308.
Das weiterverarbeitete Faserhalbzeug 300 wird mittels eines Elements bzw. Wickelkerns 318 hergestellt. Das Element 318 kann virtuell oder manuell entsprechend der zu 2a und 2b erläuterten Technik hergestellt sein.
Der Wickelkern 318 in 3b weist eine Drehachse 320 auf. Auf dem Wickelkern 318 sind mehrere Abschnitte einer einzelnen Endlosfaser 322 sichtbar. Die Endlosfaser 322 ist in mehreren Windungen auf dem Wickelkern 318 angeordnet. Die einzelnen Fasern 302, 304, 306 und 308 entsprechen Abschnitten der Endlosfaser 322. Die Endlosfaser 322 schließt einen Wickelkernwinkel 324 mit der Längsachse 320 des Wickelkerns 318 ein, auch zweiter Winkel genannt. Außerdem schließt die Endlosfaser 322 einen weiteren Wickelkernwinkel 326 mit sich selbst ein. Durch mehrfaches Umwickeln des Elements 318 mit der Endlosfaser 322 entsteht ein Faserhalbzeug, das anschließend vom Wickelkern 318 abgeschnitten und weiterverarbeitet wird. Das Weiterverarbeiten des Faserhalbzeugs umfasst ein Umformen und/oder Harten. Beim Umformen werden bestimmte Bereiche des Faserhalbzeugs verwölbt, gestaucht oder gestreckt. Durch das Weiterverarbeiten des Faserhalbzeugs kann ein weiterverarbeitetes Faserhalbzeug wie das weiterverarbeitete Faserhalbzeug 300 hergestellt werden.
Die Faserhalbzeugwinkel 312 und 314 des weiterverarbeiteten Faserhalbzeugs 300 werden vor Herstellung des Faserhalbzeugs so auf die Wickelkernwinkel 324 und 326 abgebildet, das aus den Winkeln 324, 326 nach dem Abschneiden, Abnehmen und Weiterverarbeiten des Faserhalbzeugs die Faserhalbzeugwinkel 312, 314 entstehen.
Das Abbilden der Winkel kann mittels folgender Schritte erfolgen:

1. abschnittsweise Aufbringen von Markierungen 328 auf die Endlosfaser des auf dem Element 318 angeordneten Faserhalbzeugs,
2. Feststellen des Wickelkernwinkels 324 eines Abschnitts zwischen zwei Markierungen 328 bezüglich der Drehachse 320,
3. anschließendes Abschneiden, Abnehmen und Weiterverarbeiten des Faserhalbzeugs
4. Feststellen des Faserhalbzeugwinkels 314 eines Abschnitts zwischen zwei Markierungen 328 bezüglich der Längsachse 310,
5. Feststellen der Abweichung des Faserhalbzeugwinkels 314 von einem gewünschten Faserhalbzeugwinkel,
6. wieder bei Schritt 1 beginnen und den Wickelkernwinkel 324 derart verändern bzw. anpassen, dass die Abweichung in Schritt 5 kleiner wird,
7. Iteration beenden, wenn die Abweichung unterhalb einer bestimmten Toleranz liegt.

4a zeigt einen Wickelkern 400 mit einer Längsachse 402. Auf dem Wickelkern 400 ist eine Carbonfaser 404 angeordnet. Der Wickelkern ist im Wesentlichen kegelstumpfförmig und weist im Abstand 408 von der linken Seite her einen Umfang 410 auf.
4b zeigt einen Bootsrumpf 412 mit einer Längsachse 414. Der Bootsrumpf 412 ist aus einer Faserverbundhalbzeugmatte geformt, die vorher auf dem Wickelkern 400 gebildet wurde. Die Carbonfaser 404 auf dem Wickelkern 400 entspricht dabei der Carbonfaser 416 im Bootsrumpf 412. Die Carbonfaser 416 verläuft im Bootsrumpf 400 von der Bugspitze 418 zur Heckunterseite 420, um für eine hohe Zugfestigkeit des Bootsrumpfs 412 in Längsrichtung zu sorgen. Im Abstand 422 vom Bug ist in 4b eine Rumpfquerschnittslinie 424 definiert. Der Abstand 422 entspricht dabei dem Abstand 408 und die Länge der Rumpfquerschnittslinie 424 entspricht dem Umfang 410.
Durch Übertragung mehrerer Abstände und Rumpfquerschnittslängen auf den Wickelkern und einem Ausbilden des Wickelkerns an Hand dieser Abmessungen ist der Wickelkern 400 flächengleich zum Bootsrumpf 412 ausgebildet. Wird auf dem Wickelkern 400 eine Faserverbundhalbzeugmatte gebildet, dann entlang des Wickelkerns 400 aufgetrennt, und zum Bootsrumpf 412 geformt, so entfällt jeglicher Verschnitt, da der Bootsrumpf 412 und der Wickelkern 400 flächengleich sind.
5a und 5b zeigen ein Stahlpresswerkzeug bzw. Stahlwerkzeug 500 mit einer Matrize 502 und einer Patrize 504, die sich aufeinander zu bewegen und voneinander weg bewegen können. Die Matrize 502 ist an einer Anschlussplatte 506 befestigt. Die Patrize 504 ist an einer Anschlussplatte 508 befestigt. Die Anschlussplatten 506 und 508 sind Bestandteile einer C-förmigen Hydraulikpresse (nicht gezeigt). Alternativ können die Anschlussplatten 506 und 508 mit der Matrize 502 und der Patrize 504 auch einstückig ausgebildet sein.
In 5a sind zu Heizkanälen 510 umfunktionierte Kühlkanäle gezeigt, die durch die Anschlussplatten 506 und 508 führen. Ein Vorteil dieser Auslegung liegt darin, dass das Stahlpresswerkzeug einfach und kostengünstig ohne zusätzliche Heiz- bzw. Kühlkanäle hergestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Auslegung liegt darin, dass Kühlkanäle zu Heizkanälen 510 umfunktioniert werden. Die eigentliche Kühl-Presse wird somit als Heizpresse verwendet. Die Matrize 502 und Patrize 504 werden dabei durch die Anschlussplatten 506 und 508 indirekt geheizt.
Durch die indirekt geheizte Matrize 502 und die indirekt geheizte Patrize 504 kann ein im Stahlpresswerkzeug gepresstes Faserverbundhalbzeug gleichzeitig umgeformt und gehärtet werden.
Dazu wird ein noch nicht bzw. noch nicht ganz ausgehärtetes mattenartiges Faserverbundhalbzeug (nicht gezeigt) zwischen die Matrize 502 und Patrize 504 eingelegt. Die Matrize 502 bewegt sich anschließend auf die Patrize 504 soweit zu, dass ein vorbestimmter Druck auf das Faserverbundhalbzeug wirkt. Der vorbestimmte Druck wird für eine bestimmte Zeit, beispielweise zehn Minuten gehalten. Während der zehn Minuten wird das Faserverbundteil über die geheizte Matrize 502 und geheizte Patrize 504 so stark erhitzt oder erwärmt, dass das Faserverbundhalbzeug aushärtet. Nach der zehnminütigen Druck- und Wärmebehandlung wird die Matrize 502 von der Patrize 504 wegbewegt, so dass das umgeformte und ausgehärtete Faserverbundhalbzeug entnehmbar ist.
In der 5b gezeigten Ausführungsform führen die zu Heizkanälen 510 umfunktionierten Kühlkanäle durch die Matrize 502 und die Patrize 504. Ein Vorteil dieser Auslegung liegt darin, dass die Matrize 502 und die Patrize 504 ohne große Wärmeleitungsverluste direkt geheizt werden können.
5c zeigt die Matrize 502, bzw. Patrize 504 bzw. Anschlussplatte 506 bzw. Anschlussplatte 508 in einer Draufsicht. Dabei sind mehrere der verdeckt gezeichneten Kühlkanäle 510 sichtbar. Zu den Kühlkanälen 510 hin und davon weg führen mehrere Rohrstücke 512. Die Rohrstücke 512 und Kühlkanäle 510 werden mit einem Heizfluid beschickt, um die Matrize 502, bzw. Patrize 504 bzw. Anschlussplatte 506 bzw. Anschlussplatte 508 zu heizen. Als Heizfluid kann beispielsweise Wasser, Öl oder ähnlich geeignete Stoffe verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1892079 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 8580 [0004]
sog. SMCs (Sheet Moulding Compounds) aus Neitzel, Mitschang, Handbuch Verbundwerkstoffe, Hanser Verlag, 2004 [0007]

Claims

Verwendung eines Metallpresswerkzeugs zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs.
Verwendung eines Metallpresswerkzeugs nach Anspruch 1, wobei das Faserverbundhalbzeug mittels des Metallpresswerkzeugs umgeformt wird.
Verwendung eines Metallpresswerkzeugs nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Faserverbundhalbzeug in dem Metallpresswerkzeug gepresst und gehärtet wird.
Verwendung eines Metallpresswerkzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Faserverbundhalbzeug Carbon umfasst.
Verwendung eines Metallpresswerkzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metallpresswerkzeug als ein Metall-Heizpresswerkzeug ausgestaltet ist.
Verwendung eines Metallpresswerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Metallpresswerkzeug als ein Metall-Kühlpresswerkzeug ausgestaltet ist.
Verwendung eines Metallpresswerkzeugs nach Anspruch 5 oder 6 zum Härten des Faserverbundhalbzeugs, wobei das Metallpresswerkzeug mit einem Heizfluid beschickt wird.
Verwendung eines Metallpresswerkzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metallpresswerkzeug eine Matrize (502) und/oder Patrize (504) umfasst.
Verwendung eines Metallpresswerkzeugs nach Anspruch 8, wobei die Matrize (502) und/oder Patrize (504) mit einem Fluid geheizt wird, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 90°C und 200°C.
Verwendung eines Metallpresswerkzeugs nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Matrize (502) und/oder die Patrize (504) aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, hergestellt sind.
Verwendung eines Metallpresswerkzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mit einer Schließkraft von weniger als 60 Tonnen, insbesondere von weniger als 20 Tonnen beaufschlagt wird.
Presse zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs mit: – einem Gestell, – einem am Gestell beweglich angeordneten Werkzeug (500), das eine Matrize (502) und eine Patrize (504) umfasst, und – einer Heiz- und Kühleinrichtung (510, 512), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (500) ein Metallwerkzeug ist.
Presse zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs nach Anspruch 12, bei der die Heizeinrichtung (510, 512) die Matrize (502) und/oder die Patrize (504) heizt.
Presse zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs nach Anspruch 12 oder 13, bei der das Metallwerkzeug (500) ein Temper-Metallwerkzeug ist.
Presse zur Verarbeitung eines Faserverbundhalbzeugs nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der die Matrize (502) und die Patrize (504) derart ausgelegt sind, dass sie ein Faserverbundhalbzeug umformen und/oder härten.