DE102010062870B4 - Method and device for producing a fiber composite component in integral construction - Google Patents

Method and device for producing a fiber composite component in integral construction Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (1) in Integralbauweise, mit den Schritten: – Positionieren eines flächenartigen Faserhalbzeugs (36) auf einem eine äußere Kontur des Faserverbundbauteils (1) vorgebenden Formwerkzeug (12), – Anordnen von auf Endmaß gefertigten formstabilen Faserhalbzeugen (40) auf dem flächenartigen Faserhalbzeug (36), – Stabilisieren und Lagefixieren der formstabilen Faserhalbzeuge (40) mit Werkzeugkernen (20), die zumindest zwei den jeweiligen Werkzeugkern (20) bildende Kernteile (26, 28) haben, die in Querrichtung seitlich des formstabilen Faserhalbzeugs (40) positioniert werden und sich über das flächenartige Faserhalbzeug (36) erstrecken, wobei sie endseitig auf dem Formwerkzeug (12) aufliegen und zur Aufnahme des jeweiligen formstabilen Faserhalbzeugs (40) jeweils einen Aufnahmeraum (50, 52) begrenzen, – Harzinfiltration, wobei a) ein Anguss über die Werkzeugkerne (20) kopfseitig der formstabilen Faserhalbzeuge (40) erfolgt und eine Absaugung im Bereich des Formwerkzeugs (12), oder b) ein Anguss im Bereich des Formwerkzeugs (12) und eine Absaugung über die Werkzeugkerne (20) kopfseitig der formstabilen Faserhalbzeuge (40) erfolgt, – Härten des Aufbaus (36, 40), und – Entformen des Aufbaus (36, 40), wobei die Werkzeugkerne (20) entfernt werden.Method for producing a fiber composite component (1) in an integral construction, comprising the steps of: positioning a sheet-like semi-finished fiber product (36) on a molding tool (12) predetermining an outer contour of the fiber composite component (1), arranging dimensionally stable semi-finished fiber products (40) produced to final dimensions on the sheet-like semi-finished fiber product (36), stabilizing and fixing the dimensionally stable semifinished fiber products (40) with tool cores (20) which have at least two core parts (26, 28) forming the respective tool core (20), laterally of the dimensionally stable semi-finished fiber product ( 40) and extend over the sheet-like semi-finished fiber product (36), wherein they rest on the end of the mold (12) and for receiving the respective dimensionally stable semifinished fiber product (40) each define a receiving space (50, 52), - resin infiltration, wherein a ) a sprue on the tool cores (20) on the head side of the dimensionally stable semi-finished fiber products (40) takes place and an extraction in the region of the molding tool (12), or b) a sprue in the region of the molding tool (12) and an extraction via the tool cores (20) at the head side of the dimensionally stable semifinished fiber products (40), - hardening of the structure (36, 40), and - removing the structure (36, 40), wherein the tool cores (20) are removed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils in Integralbauweise und eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for producing a fiber composite component in Integralbauweise and an apparatus for performing such a method.

Herkömmlicherweise werden Rumpfsegmente von Flugzeugen in Metallbauweise aus Hautschalen hergestellt. Die Hautschalen bestehen aus jeweils einem blechartigen Hautfeld, das durch eine Hinterbaustruktur aus sich in Längs- und Umfangsrichtung erstreckenden Versteifungselementen verstärkt ist. Die Anbindung der Längsversteifungen an dem Metallkörper erfolgt unmittelbar durch Nieten. Die Anbindung der Umfangsversteifungen erfolgt mittelbar über angenietete Beschläge.Conventionally, fuselage segments of metal-clad aircraft are made from skin shells. The skin shells each consist of a sheet-like skin panel, which is reinforced by a Hinterbaustruktur of extending in the longitudinal and circumferential reinforcing elements. The connection of the longitudinal stiffeners to the metal body takes place directly by riveting. The connection of the peripheral stiffeners is indirectly via riveted fittings.

In jüngster Zeit erfolgt jedoch ein verstärkter Einsatz von Faserverbundwerkstoffen wie kohlenstofffaserverstärkte oder glasfaserverstärkte Kunststoffbauteile zur Herstellung der Rumpfsegmente. Bei einer bekannten Bauweise werden die Hautfelder und die Versteifungselemente sowie die Beschläge aus mit einem Harz getränkten bahnenartigen Fasergelegen wie Prepregs separat gefertigt und nach einer mechanischen Endbearbeitung vernietet. Die Fertigung des großflächigen Hautfeldes ist gut automatisierbar und somit kostengünstig. Kostentreibend ist jedoch die Herstellung der Versteifungselemente und der Beschläge wegen der erforderlichen Nacharbeit auf Endmaß und deren anschließender Integration in das Hautfeld durch Nietung.Recently, however, there is an increased use of fiber composites such as carbon fiber reinforced or glass fiber reinforced plastic components for the production of the fuselage segments. In a known construction, the skin panels and the stiffening elements as well as the fittings made of impregnated with a resin web-like fiber layers such as prepregs are made separately and riveted after a mechanical finishing. The production of large-scale skin field is easy to automate and therefore cost. Cost-cutting, however, is the production of the stiffening elements and the fittings because of the required reworking on final measure and their subsequent integration into the skin by riveting.

Aufgrund sehr hohen Kosten für die Nieten, insbesondere für Nieten zur Verwendung bei kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffverbindungen, einem sehr geringen Toleranzausgleich, was insbesondere bei großen Bauteilabmessungen zu Montageproblemen führen kann, sowie einer aufwändigen mechanischen Endbearbeitung der Versteifungselemente und Beschläge wird verstärkt versucht, die Rumpfsegmente integral mit einer Hinterbaustruktur auszubilden. Bei dieser sogenannten Integralbauweise werden zumindest meistens die in Längsrichtung verlaufenden Versteifungselemente integral mit der Hautschale gefertigt. Dieses bekannte Verfahren zeichnet sich durch die Herstellung in einem Schuss aus, d. h. es ist keine nachfolgende Nietung zumindest für die Längsversteifungen notwendig.Due to very high costs for the rivets, in particular for rivets for use in carbon fiber reinforced plastic compounds, a very low tolerance compensation, which can lead to assembly problems especially for large component dimensions, as well as a complex mechanical finishing of the stiffening elements and fittings is increasingly trying to make the fuselage segments integral with a Trailing structure form. In this so-called integral construction, at least most of the longitudinally extending stiffening elements are made integral with the skin shell. This known method is characterized by the production in one shot, d. H. there is no subsequent riveting necessary at least for the longitudinal stiffeners.

Ein Infusionsverfahren ist beispielsweise in der DE 10 2008 029 518 A1 gezeigt. Dabei werden mittels eines thermoplastischen Binders formstabil ausgeführte Faserhalbzeuge auf einem das Hautfeld darstellenden nicht formstabilen flächenartigen Faserhalbzeug positioniert und als Stütze für nicht formstabile Faserhalbzeuge verwendet. Die nicht formstabilen Faserhalbzeuge werden in einem Harzinfusionsprozess und in einem sich anschließenden Aushärteprozess mit dem formstabilen Faserhalbzeuge zur Hautschale mit integrierter Hinterbaustruktur verbunden. Die als Werkzeugkerne wirkenden formstabilen Halbzeuge haben jeweils in einem mittleren, von einem Bauteilkopf in vertikaler Richtung beabstandeten Bereich einen sich in Längsrichtung erstreckenden inneren bzw. integralen Harzversorgungskanal, der nach der Aushärtung einen mit Harzrückständen befüllten integralen Bestandteil der Hautschale bildet. Bei der Infusion wird das Harz ausgehend von dem Harzversorgungskanal nach oben in Richtung des Bauteilkopfes und in eine Gegenrichtung nach unten in Richtung des flächigen fußartigen Faserhalbzeugs getrieben bzw. geführt. Problematisch sind jedoch die Positionierung der nicht formstabilem bzw. trockenen Faserhalbzeuge an den Werkzeugkernen und der damit einhergehende hohe fertigungstechnische Aufwand und eine wiederholbar hohe Bauteilqualität, beispielsweise bezüglich einer gleichmäßigen Harzverteilung. Zudem werden durch die in den integralen Versorgungskanälen angeordneten und ausgehärten Harzrückstände faserfreie Bauteilbereiche gebildet, die zu einer Reduzierung der Bauteilstabilität führen.An infusion process is for example in the DE 10 2008 029 518 A1 shown. In this case, by means of a thermoplastic binder dimensionally stable executed semi-finished fiber products are positioned on a non-dimensionally stable sheet-like semi-finished fiber representing the skin panel and used as a support for semi-rigid fiber semi-finished products. The non-dimensionally stable semi-finished fiber products are connected in a resin infusion process and in a subsequent curing process with the dimensionally stable semifinished fiber products to the skin shell with integrated framework structure. The dimensionally stable semi-finished products acting as tool cores each have, in a central region spaced apart from a component head in the vertical direction, a longitudinally extending inner or resin supply channel which, after curing, forms an integral component of the skin shell filled with resin residues. During the infusion, the resin is driven from the resin supply channel upwards in the direction of the component head and in an opposite direction downwards in the direction of the flat foot-like semi-finished fiber product. However, the problem is the positioning of the non-dimensionally stable or dry semi-finished fiber products on the tool cores and the associated high manufacturing complexity and a repeatable component quality, for example, with respect to a uniform resin distribution. In addition, fiber-free component areas are formed by the resin residues arranged and hardened in the integral supply channels, which lead to a reduction in component stability.

Die EP 2 119 544 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils. Hierbei wird ein formstabiles Faserhalbzeug auf einem flächenartigen Faserhalbzeug angeordnet, wobei das formstabile Faserhalbzeug mit Werkzeugkernen stabilisiert und lagefixiert wird. Dann wird das Faserhalbzeug mit Harz infiltriert, wobei der Anguss im Bereich des Formwerkzeugs und die Absaugung über die Werkzeugkerne kopfseitig der formstabilen Faserhalbzeuge erfolgt. Abschließend wird der Aufbau ausgehärtet und entformt, wobei die Werkzeugkerne entfernt werden.The EP 2 119 544 A1 describes a method for producing a fiber composite component. Here, a dimensionally stable semifinished fiber product is arranged on a sheet-like semi-finished fiber, wherein the dimensionally stable semifinished fiber product is stabilized with tool cores and fixed in position. Then, the semifinished fiber product is infiltrated with resin, wherein the sprue in the region of the mold and the suction via the tool cores on the head side of the dimensionally stable semifinished fiber products. Finally, the structure is cured and demolded, with the tool cores are removed.

Die US 2002/0 185 785 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Faserverbundstruktur, die aus verschiedenen unabhängigen Faserhalbzeugen besteht, wobei das Verfahren durch einen einzigen Herstellungsschritt erfolgt. Hierbei werden mehrere spantartige Faserhalbzeuge auf einem flächenartigen Faserhalbzeug angeordnet. Dann erfolgt eine Harzinfusion, wobei der Anguss über die Werkzeugkerne kopfseitig der formstabilen Faserhalbzeuge und die Absaugung im Bereich des Formwerkzeugs erfolgt.The US 2002/0 185 785 A1 describes a process for producing a fiber composite structure consisting of various independent semifinished fiber products, the process being carried out by a single production step. In this case, several frame-like semi-finished fiber products are arranged on a sheet-like semifinished fiber product. Then there is a resin infusion, the sprue on the tool cores on the head side of the dimensionally stable semi-finished fiber products and the suction takes place in the region of the mold.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundbauteils in Integralbauweise zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile beseitigen und eine hohe Prozesssicherheit und wiederholbare Bauteilqualität ermöglichen.The object of the invention is to provide a method and an apparatus for producing a fiber composite component in Integralbauweise that eliminate the aforementioned disadvantages and allow high process reliability and repeatable component quality.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.This object is achieved by a method having the steps of patent claim 1 and by a device having the features of patent claim 7.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils in Integralbauweise wird zuerst ein flächenartiges Faserhalbzeug auf einem, eine äußere Kontur des Faserverbundbauteils vorgebenden Formwerkzeug positioniert. Dann werden auf Endmaß gefertigte formstabile Faserhalbzeuge auf dem flächenartigen Faserhalbzeug entsprechend einem Verlauf von Versteifungselementen angeordnet. Anschließend werden die formstabilen Faserhalbzeuge mit Werkzeugkernen stabilisiert und lagefixiert. Danach erfolgt eine Harzinfusion, wobei ein Anguss über die Werkzeugkerne kopfseitig der formstabilen Faserhalbzeuge erfolgt und die Absaugung im Bereich des Formwerkzeugs oder der Anguss im Bereich des Formwerkzeugs und die Absaugung über die Werkzeugkerne kopfseitig der formstabilen Faserhalbzeuge erfolgt. Abschließend erfolgen eine Aushärtung und eine Entformung des Aufbaus, wobei die Werkzeugkerne entfernt werden. Die Werkzeugkerne haben zumindest zwei den jeweiligen Werkzeugkern bildende Kernteile, die in Querrichtung seitlich des formstabilen Faserhalbzeugs positioniert werden und sich über das flächenartige Faserhalbzeug erstrecken, wobei sie endseitig auf dem Formwerkzeug aufliegen und zur Aufnahme des jeweiligen formstabilen Faserhalbzeugs jeweils einen Aufnahmeraum begrenzen. An dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorteilhaft, das durch die erfindungsgemäße Anordnung des Angusses und der Absaugung die Faserhalbzeuge vollständig zwischen dem Anguss und der Absaugung positioniert sind und somit ein Harz bzw. Matrixmaterial verlässlich in jeden Bauteilbereich geführt wird. Eine Bildung von harzfreien, die Bauteilqualität senkenden Hohlräumen ist nicht möglich. Zudem ist vorteilhaft, dass zumindest die die Versteifungselemente bildenden Faserhalbzeuge bereits auf Endmaß gefertigt sind, so dass eine aufwändige Nacharbeit nach dem Entformen des Aufbaus entfällt. Des Weiteren ist an dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, dass die die Versteifungselemente abbildenden Faserhalbzeuge aufgrund ihrer Formstabilität einfach und präzise gehandhabt und auf dem flächigen Faserhalbzeug positioniert werden können. Formstabil bedeutet dabei, dass die Faserhalbzeuge mit einem beispielsweise thermoplastischen Binder versehen sind, der lediglich erstarrt ist und durch eine Temperaturbeaufschlagung erweicht, wodurch die Faserhalbzeuge ihre Eigenstabilität verlieren. Bei Unterschreitung einer bestimmten Erstarrungstemperatur werden sie jedoch wieder in ihren formstabilen Zustand überführt. Zudem werden im Gegensatz zum vorgenannten Stand der Technik keine faserfreien Bauteilbereiche gebildet, so dass die erfindungsgemäß hergestellten Faserverbundbauteile eine optimale Stabilität aufweisen. In a method according to the invention for the production of a fiber composite component in an integral construction, first a sheet-like semifinished fiber product is positioned on a molding tool which predetermines an outer contour of the fiber composite component. Then dimensionally stable semi-finished fiber products manufactured to final dimensions are arranged on the sheet-like semifinished fiber product in accordance with a course of stiffening elements. Subsequently, the dimensionally stable semifinished fiber products are stabilized with tool cores and fixed in position. Thereafter, a resin infusion, wherein a sprue on the tool cores on the head side of the dimensionally stable semi-finished fiber products takes place and the suction in the region of the mold or the sprue in the region of the mold and the suction on the tool cores on the head side of the dimensionally stable semifinished fiber products. Finally, a hardening and demolding of the structure, whereby the tool cores are removed. The tool cores have at least two core parts forming the respective tool core, which are laterally positioned laterally of the dimensionally stable semifinished fiber product and extend over the sheet-like semifinished fiber product, wherein they rest on the end of the molding tool and each define a receiving space for receiving the respective dimensionally stable semifinished fiber product. It is advantageous in the method according to the invention that the fiber semi-finished products are completely positioned between the sprue and the suction due to the arrangement of the sprue and the suction, and thus a resin or matrix material is reliably guided into each component area. A formation of resin-free, the component quality lowering cavities is not possible. In addition, it is advantageous that at least the semifinished products forming the stiffening elements are already made to final dimensions, so that a costly reworking after removal of the structure is eliminated. Furthermore, it is advantageous in the method according to the invention that the semifinished products which form the stiffening elements can be handled simply and precisely due to their dimensional stability and can be positioned on the flat semi-finished fiber product. Dimensionally stable means that the semi-finished fiber products are provided with a thermoplastic binder, for example, which is only solidified and softened by a temperature, whereby the semi-finished fiber lose its inherent stability. When falling below a certain solidification temperature, however, they are returned to their dimensionally stable state. In addition, in contrast to the aforementioned prior art, no fiber-free component regions are formed, so that the fiber composite components produced according to the invention have optimum stability.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt der Anguss punkt- oder linienförmig im flächenartigen Faserhalbzeug.In a preferred embodiment, the sprue is punctiform or linear in the sheet-like semi-finished fiber.

Bei einer alternativen Variante erfolgt der Anguss punkt- oder linienförmig über zumindest einen seitlichen Kantenbereich des flächigen Faserhalbzeuges.In an alternative variant, the sprue is punctiform or linear over at least one lateral edge region of the flat semi-finished fiber product.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Absaugung punkt- oder linienförmig im flächenartigen Faserhalbzeug.In another preferred embodiment, the suction is punctiform or linear in the sheet-like fiber semi-finished product.

Bei einer alternativen Variante erfolgt die Absaugung punkt- oder linienförmig über zumindest einen seitlichen Kantenbereich des flächigen Faserhalbzeuges.In an alternative variant, the suction is punctiform or linear over at least one lateral edge region of the flat semi-finished fiber product.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird das flächige Faserhalbzeug in einem Rahmen auf dem Formwerkzeug positioniert. Der Rahmen kann bereits in das Formwerkzeug integriert sein oder nahezu flexibel auf diesem aufgebaut werden. Der Rahmen definiert eine Kavität, in der das Faserhalbzeug seitlich sicher geführt und zudem Harz- oder Vakuumleckagen verhindert werden. Insbesondere entspricht die Größe bzw. flächige Erstreckung der Kavität einem Endmaß bzw. Soll-Maß des flächigen Faserhalbzeugs, so dass ebenfalls aufwändige Nacharbeiten bzgl. des flächigen Faserhalbzeugs entfallen. Durch das Erstrecken die Werkzeugkerne über das flächenartige Faserhalbzeug hinweg und dem endseitigen Abstützen auf dem Formwerkzeug, wird eine stabile Lage derselben erreicht.In one embodiment, the sheet-like semi-finished fiber is positioned in a frame on the mold. The frame can already be integrated in the mold or can be built up on this almost flexible. The frame defines a cavity in which the semi-finished fiber is guided laterally safe and also prevents resin or vacuum leakage. In particular, the size or areal extent of the cavity corresponds to a final dimension or nominal dimension of the sheet-like semifinished fiber product, so that likewise expensive reworking with respect to the flat semifinished fiber product is dispensed with. By extending the tool cores over the sheet-like fiber semi-finished and the end-side support on the mold, a stable position thereof is achieved.

Insbesondere bei großflächigen und/oder bei konkav gekrümmten Faserverbundbauteilen kann es vorteilhaft sein, wenn die Werkzeugkerne zusätzlich zu ihrer endseitigen Abstützung auf dem Formwerkzeug an zumindest einem benachbarten Werkzeugkern abgestützt werden.Especially with large-area and / or concavely curved fiber composite components, it may be advantageous if the tool cores are supported in addition to their end-side support on the mold on at least one adjacent tool core.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens hat ein Formwerkzeug zur Aufnahme eines flächigen Faserhalbzeuges und Werkzeugkerne zur Stützung von formstabilen Faserhalbzeugen zur Ausbildung von Versteifungselementen integral mit dem flächigen Faserhalbzeug. Die Werkzeugkerne haben jeweils zumindest einen integralen Aufnahmeraum zur Aufnahme der formstabilen Faserhalbzeuge und jeweils zumindest einen bauteilkopfseitigen integralen Versorgungskanal, der mittel oder unmittelbar zum Aufnahmeraum geöffnet ist und einen Anguss oder eine Absaugung bildet. Die Werkzeugkerne haben zumindest zwei Kernteile, die in Querrichtung seitlich des formstabilen Faserhalbzeugs positioniert sind und sich über das flächenartige Faserhalbzeug erstrecken, wobei sie endseitig auf dem Formwerkzeug aufliegen. Eine derartige Vorrichtung ermöglicht eine gleichmäßige Matrixmaterialverteilung in den Faserhalbzeugen und über die außen an den formstabilen Faserhalbzeugen anliegenden Werkzeugkerne eine entsprechend hohe und reproduzierbare Bauteilqualität.An inventive device for carrying out such a method has a mold for receiving a flat semi-finished fiber tool and tool cores for supporting dimensionally stable fiber semi-finished products for forming stiffening elements integral with the flat semi-finished fiber product. The tool cores each have at least one integral receiving space for receiving the dimensionally stable semifinished fiber products and in each case at least one component-side-side integral supply channel which is open directly or indirectly to the receiving space and forms a sprue or a suction. The tool cores have at least two core parts, which are positioned laterally in the transverse direction of the dimensionally stable semifinished fiber product and extend over the sheet-like semifinished fiber product, wherein they rest on the end of the mold. Such a device enables a uniform matrix material distribution in the semifinished fiber products and via the outside of the dimensionally stable semi-finished fiber tools tool cores a correspondingly high and reproducible component quality.

Bei einem Ausführungsbeispiel steht der jeweilige Versorgungskanal über einen Längsspalt oder ein Lochmuster mit dem Aufnahmeraum in Fluidverbindung. Hierdurch wird das Entformen des ausgehärteten Verbundbauteils erleichtert, da das in den Versorgungskanälen ausgehärtete Harz somit lediglich über einen dünnen Harzfilm mit den Versteifungselementen verbunden ist und sich somit entsprechend einfach entfernen lässt. Zudem kann über den Spalt der Anguss oder die Absaugung gesteuert werden, bspw. hinsichtlich Verlauf und Harzmenge.In one embodiment, the respective supply channel is in fluid communication with the receiving space via a longitudinal gap or a hole pattern. As a result, the demolding of the cured composite component is facilitated because the hardened in the supply channels resin is thus connected only via a thin resin film with the stiffening elements and thus can be easily removed accordingly. In addition, the sprue or the suction can be controlled via the gap, for example with regard to course and amount of resin.

Bei einer besonders robusten Vorrichtung sind die Versorgungskanäle einseitig geschlossen ausgebildet. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Versorgungskanäle beispielsweise mäanderartig miteinander zu verbinden.In a particularly robust device, the supply channels are formed closed on one side. In principle, however, it is also possible to connect the supply channels, for example in a meandering manner.

Die Positionierung der Werkzeugkerne lässt sich vereinfachen, und der jeweilige Spalt in einer Trennebene der beiden Werkzeugkernteile ausgebildet ist.The positioning of the tool cores can be simplified, and the respective gap is formed in a parting plane of the two tool core parts.

Die Positionierung der Werkzeugkerne ist besonders einfach, wenn diese symmetrisch zur Längsachse der auszubildenden Versteifungselemente in ihre Kernteile unterteilt sind. Zudem können die Kernteile bei der symmetrischen Trennung der Werkzeugkerne beliebig zu jeweils einem Werkzeugkern kombiniert werden.The positioning of the tool cores is particularly simple if they are divided symmetrically to the longitudinal axis of the trainees stiffening elements in their core parts. In addition, the core parts can be combined in the symmetrical separation of the tool cores to any one tool core.

Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous embodiments of the invention are the subject of further subclaims.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand stark vereinfachter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigenIn the following, preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to highly simplified schematic illustrations. Show it

1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß hergestellten Faserverbundbauteils, und 1 a perspective view of a fiber composite component according to the invention, and

2 bis 22 Verfahrensschritte zur Herstellung des Verbundbauteils aus 1 sowie einen schrittweisen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 2 to 22 Process steps for the production of the composite component 1 and a stepwise structure of a device according to the invention.

In den Figuren tragen gleiche konstruktive Elemente gleiche Bezugszeichen, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit in einigen Figuren lediglich einige Elemente mit einem Bezugszeichen versehen sind.In the figures, the same structural elements bear the same reference numerals, for reasons of clarity in some figures, only a few elements are provided with a reference numeral.

In 1 ist ein erfindungsgemäß hergestelltes Faserverbundbauteil 1 dargestellt. Dieses ist eine zur zeichnerischen Vereinfachung eben dargestellte Hautschale eines Flugzeugrumpfes bestehend aus einem Hautfeld 2 und einer integral angebundenen Hinterbaustruktur zur Verstärkung des Hautfeldes 2. Die Hinterbaustruktur weist zumindest eine Vielzahl von parallel nebeneinander angeordneten und sich in Längsrichtung erstreckenden Versteifungselementen 4 auf. Die Versteifungselemente 4 sind jeweils T-förmig mit einem an dem Hautfeld 2 angebundenen Fuß 6 und einem sich mittig und orthogonal von dem Fuß 6 erstreckenden Steg 8 ausgebildet. Eine zur Herstellung der Hautschale 1 erforderliche erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Formwerkzeug 12, zwei Längsleisten 14, zwei Querleisten 16, Werkzeugkerne bzw. Druckstücke 20, Distanzstücke 22, Füllstücke 24, Druckbeilagen 30 und Rohrstutzen 32 auf.In 1 is a fiber composite component produced according to the invention 1 shown. This is a skin shell of an aircraft fuselage, which has just been shown for the purpose of simplified drawing, consisting of a skin panel 2 and an integrally attached hindleg structure for strengthening the skin panel 2 , The rear structure has at least a plurality of stiffening elements arranged parallel next to one another and extending in the longitudinal direction 4 on. The stiffening elements 4 are each T-shaped with one on the skin panel 2 Tailed foot 6 and one centered and orthogonal to the foot 6 extending footbridge 8th educated. One for the production of the skin shell 1 Required device according to the invention has a mold 12 , two longitudinal strips 14 , two transverse bars 16 , Tool cores or plungers 20 , Spacers 22 , Patches 24 , Printing inserts 30 and pipe socket 32 on.

Zu Beginn des Verfahrens wird wie in den 2 bis 6 gezeigt auf dem eine Außenkontur des jeweiligen Rumpfsegmentes abbildenden Formwerkzeug 12 eine Kavität 34 zur Aufnahme eines flächenartigen Faserhalbzeuges 36 zur Bildung der Hautschale 2 ausgebildet. Die flächige Erstreckung bzw. Größe der Kavität 34 entspricht im Prinzip der flächigen Erstreckung der Hautschale 1, so dass das Hautfeld 2 nicht aufwändig nachbearbeitet werden muss, sondern bereits Endmaße aufweist. Hierzu werden die Längsleisten 14 und die Querleisten 16 rahmenartig zueinander auf dem Formwerkzeug 12 angeordnet (2 und 3). Dieses befindet sich dabei in einer horizontalen bzw. waagerechten Ausrichtung. Dann werden entlang der gegenüberliegenden Querleisten 16 innerhalb des Rahmens 18 die Distanzstücke 22 positioniert, die jeweils im Bereich einer Querleiste 16 derart voneinander beabstandet werden, dass zwischen ihnen ein Zwischenraum 38 zur endseitigen Abstützung der Werkzeugkerne 20 geschaffen wird (4). Nach der Positionierung der Distanzstücke 22 werden jedoch zunächst die Füllstücken 24 in den Zwischenräumen 38 angeordnet (5). Nach Bildung der von den Längsleisten 14 in Querrichtung und von den Distanzstücken 22 sowie den Füllstücken 24 in Längsrichtung begrenzten Kavität 34 wird dann das flächenartige Faserhalbzeug 36 eingepasst und bei Bedarf nachgeschnitten (6). Das Faserhalbzeug besteht vorzugsweise aus einer Vielzahl von Kohlenstofffasern, die zu einem Gelege, Gewebe, Gewirk oder dergleichen zusammengeführt sind. Bevorzugterweise ist es mit trockenen bebinderten oder unbebinderten Fasern ausgeführt.At the beginning of the procedure, as in the 2 to 6 shown on the forming an outer contour of the respective fuselage segment molding tool 12 a cavity 34 for receiving a sheet-like semi-finished fiber product 36 for the formation of the skin shell 2 educated. The areal extent or size of the cavity 34 corresponds in principle to the areal extent of the skin shell 1 so that the skin field 2 does not have to be laboriously reworked, but already has final dimensions. For this purpose, the longitudinal bars 14 and the transverse bars 16 frame-like to each other on the mold 12 arranged ( 2 and 3 ). This is located in a horizontal or horizontal orientation. Then be along the opposite transverse strips 16 within the frame 18 the spacers 22 positioned, each in the area of a crossbar 16 be spaced apart so that between them a gap 38 for end support of the tool cores 20 is created ( 4 ). After positioning the spacers 22 However, first the filling pieces 24 in the interstices 38 arranged ( 5 ). After formation of the longitudinal strips 14 in the transverse direction and from the spacers 22 as well as the filling pieces 24 longitudinally limited cavity 34 then becomes the sheet-like semi-finished fiber 36 fitted and recut if necessary ( 6 ). The semi-finished fiber product preferably consists of a plurality of carbon fibers, which are combined to form a clutch, tissue, knit or the like. Preferably, it is carried out with dry bindered or unbonded fibers.

Dann werden die Versteifungselemente einzeln nacheinander 4 auf dem flächenartigen Faserhalbzeug 36 aufgebaut. Hierzu wird wie in 7 gezeigt ein Füllstückpaar bestehend aus zwei gegenüberliegenden Füllstücke 24 aus den entsprechenden Zwischenräumen 38 zwischen den Distanzstücken 22 entnommen und gemäß 8 ein formstabiles Faserhalbzeug 40 zur Bildung des ersten Versteifungselementes 4 zwischen dem nun freien Zwischenraumpaar auf dem flächigen Faserhalbzeug 36 positioniert. Das formstabile Faserhalbzeug 40 hat entsprechend dem Versteifungselement 4 einen T-förmigen Querschnitt mit einem Fuß 6 und einem Steg 8. Es ist bereits auf Endmaß gefertigt und besteht aus einer Vielzahl von Kohlenstofffasern, die in einem Gelege, Gewebe, Gewirk oder dergleichen mittels eines thermoplastischen Binders in ihre T-förmige, endmaßartige Form überführt sind.Then the stiffening elements are individually one after the other 4 on the sheet-like semi-finished fiber 36 built up. For this purpose, as in 7 shown a filler pair consisting of two opposing filler pieces 24 from the corresponding spaces 38 between the spacers 22 taken and according to 8th one dimensionally stable semifinished fiber product 40 to form the first stiffening element 4 between the now free Zwischenraumpaar on the flat semi-finished fiber 36 positioned. The dimensionally stable semifinished fiber product 40 has according to the stiffening element 4 a T-shaped cross-section with a foot 6 and a jetty 8th , It is already made to final gauge and consists of a plurality of carbon fibers, which are converted in a clutch, fabric, knit or the like by means of a thermoplastic binder in their T-shaped, final gauge-like shape.

Die exakte Positionierung und die exakte Einhaltung der Formgeometrie des formstabilen Faserhalbzeuges 40 erfolgt wie in den 9 und 10 dargestellt über jeweils einen der Werkzeugkerne 20 bestehend aus zwei Kernteilen 26, 28, die in Querrichtung seitlich des formstabilen Faserhalbzeugs 40 positioniert werden.The exact positioning and exact adherence to the shape geometry of the dimensionally stable semifinished fiber product 40 takes place as in the 9 and 10 represented by one of the tool cores 20 consisting of two core parts 26 . 28 in the transverse direction laterally of the dimensionally stable semifinished fiber product 40 be positioned.

Wie in 11 gezeigt, stützen sich die Kernteile 26, 28 mit jeweils einer Auflagefläche 42, 44 auf dem flächigen Faserhalbzeug 36 ab und befinden sich im Bereich einer vertikalen Trennebene mit ihren Längsflächen 46, 48 in Anlage. Die vertikale Trennebene verläuft in Längsrichtung des auszubildenden Versteifungselementes 4, so dass dieser mit seinen Kernteilen 26, 28 spiegelsymmetrisch zur Längsachse des Versteifungselementes 4 ausgebildet ist. Zur Aufnahme des jeweiligen formstabilen Faserhalbzeugs 40 mit seinem Fuß 6 sowie seinem Steg 8 begrenzen sie jeweils einen Aufnahmeraum 50, 52.As in 11 The core parts are supported 26 . 28 each with a support surface 42 . 44 on the flat semi-finished fiber 36 and are in the range of a vertical parting plane with their longitudinal surfaces 46 . 48 in Appendix. The vertical parting plane extends in the longitudinal direction of the stiffening element to be formed 4 so this with its core parts 26 . 28 mirror-symmetrical to the longitudinal axis of the stiffening element 4 is trained. For receiving the respective dimensionally stable semifinished fiber product 40 with his foot 6 as well as his jetty 8th each limit a recording room 50 . 52 ,

In einem in vertikaler Richtung betrachtet oberhalb des stegseitigen Aufnahmeraums 52 angeordneten Kopfabschnitt des Werkzeugkernes 20 ist ein Versorgungskanal 54 ausgebildet. Der Versorgungskanal erstreckt sich entlang eines Stegkopfes 55 bzw. einer Bauteilkopfkante und steht über einen bevorzugterweise nur wenigen Zehntel Millimeter breiten Spalt 56 mit dem stegseitigen Aufnahmeraum 52 derart in Fluidverbindung, dass das Faserhalbzeug 40 über den Stegkopf 55 mit einem Harz infiltriert wird.Seen in a vertical direction above the web-side receiving space 52 arranged head portion of the tool core 20 is a supply channel 54 educated. The supply channel extends along a bridge head 55 or a component head edge and stands over a preferably only a few tenths of a millimeter wide gap 56 with the web-side recording room 52 in fluid communication such that the semifinished fiber product 40 over the bridge head 55 is infiltrated with a resin.

Wie in den 12a, 12b und 13a, 13b gezeigt, weisen die Kernteile 26, 28 jeweils eine Hälfte 58 des stegseitigen Aufnahmeraums 52 auf. Ebenso weisen sie eine Hälfte 60 des Versorgungskanals 54 auf. Dabei erstreckt sich der Versorgungskanal 54 bzw. dessen Hälften 60 in Längsrichtung über den stegseitigen Aufnahmeraum 52 hinaus und ist einseitig geschlossen ausgebildet. Ferner ist in den Kernteilen 26, 28 jeweils eine Hälfte 62 des Spaltes 56 ausgebildet, der sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des stegseitigen Aufnahmeraumes 52 bzw. dessen Hälften 58 erstreckt. Zur endseitigen Abstützung der Kernteile 26, 28 auf dem Formwerkzeug 12 im Bereich der Zwischenräume 38 weisen diese endseitig jeweils eine gegenüber der Auflagefläche 42, 44 vorspringende Stützfläche 64, 66 auf. Der fußseitige Aufnahmeraum 50 besteht nicht wie der stegseitige Aufnahmerahm 52 aus zwei querschnittsreduzierten Hälften 58, sondern aus jeweils einem Teilraum 68 zur vollständigen Aufnahme eines sich in Querrichtung von dem Steg 8 weg erstreckenden seitlichen Fußabschnitts 70, 72 (11). Die Kernteile 26, 28 bilden somit zwei identische L-förmige Aufnahmebereiche 58, 68, wodurch in Querrichtung betrachtet das formstabile Faserhalbzeug 40 jeweils zu gleichen Anteilen in den Kernteilen 26, 28 aufgenommen ist. Der Fuß 6 des hier beispielhaft dargestellten formstabilen Faserhalbzeugs 40 hat keinen sanften Übergang zum flächenartigen Faserhalbzeug 36 bzw. Hautfeld 2. Bei einem geschäfteten Fuß 6 sind die Teilräume 68 in den Kernteilen 26, 28 entsprechend an die Längen und Dicken des Faserhalbzeugs 40 angepasst.As in the 12a . 12b and 13a . 13b shown have the core parts 26 . 28 one half each 58 the web-side recording room 52 on. Likewise, they have a half 60 of the supply channel 54 on. In this case, the supply channel extends 54 or its halves 60 in the longitudinal direction over the web-side receiving space 52 also and is closed on one side. Further, in the core parts 26 . 28 one half each 62 of the gap 56 formed, which extends substantially over the entire length of the web-side receiving space 52 or its halves 58 extends. For end support of the core parts 26 . 28 on the mold 12 in the area of interstices 38 have these ends each one opposite the support surface 42 . 44 projecting support surface 64 . 66 on. The foot-side recording room 50 does not exist like the web-side recording frame 52 from two cross-section reduced halves 58 but each one subspace 68 to fully absorb a transversely from the web 8th away extending side foot section 70 . 72 ( 11 ). The core parts 26 . 28 thus form two identical L-shaped receiving areas 58 . 68 , Which seen in the transverse direction, the dimensionally stable semi-finished fiber 40 each in equal proportions in the core parts 26 . 28 is included. The foot 6 of the dimensionally stable semifinished fiber product exemplified here 40 has no smooth transition to the sheet-like semi-finished fiber 36 or skin field 2 , At a footstep 6 are the subspaces 68 in the core parts 26 . 28 according to the lengths and thicknesses of the semifinished fiber product 40 customized.

Nach der Positionierung der Kernteile 26, 28 zur Stützung des ersten formstabilen Faserhalbzeuges 40 erfolgt zur Bildung der weiteren Versteifungselemente 4 die Positionierung der weiteren formstabilen Faserhalbzeuge 40 auf dem flächenartigen Faserhalbzeug 36 analog. Zunächst werden wie in 14 gezeigt die nächsten beiden gegenüberliegenden Füllstücke 24 aus den Zwischenräumen 38 entnommen und ein zweites formstabilen Faserhalbzeug 40 auf dem flächigen Faserhalbzeug 36 angeordnet. Dieses wird dann gemäß den 15 und 16 mittels den Kernteilen 25, 26 eines zweiten Werkzeugkerns 20 exakt ausgerichtet.After positioning the core parts 26 . 28 for supporting the first dimensionally stable semifinished fiber product 40 takes place to form the further stiffening elements 4 the positioning of the other dimensionally stable semi-finished fiber products 40 on the sheet-like semi-finished fiber 36 analogous. First, as in 14 shown the next two opposite patches 24 from the interstices 38 removed and a second dimensionally stable semifinished fiber product 40 on the flat semi-finished fiber 36 arranged. This is then according to the 15 and 16 by means of the core parts 25 . 26 a second tool core 20 exactly aligned.

Dann werden wie in den 17 und 18 gezeigt zur Ausbildung eines dritten Versteifungselementes 4 die verbleibenden gegenüberlegenden Füllstücke 24 aus den Zwischenräumen 38 entnommen. Nach der Entnahme der Füllstücke 24 wird wieder ein formstabiles Faserhalbzeug 40 zwischen den Zwischenräumen 38 auf dem flächenartigen Faserhalbzeug 36 vorpositioniert und mittels zwei Kernteilen 26, 28 exakt ausgerichtet. Nach der Anordnung sämtlicher Werkzeugkerne 20 werden nicht bezifferte Stoßstellen zwischen deren jeweiligen Kernteilen 26, 28 abgedichtet.Then be like in the 17 and 18 shown for forming a third stiffening element 4 the remaining opposing patches 24 from the interstices 38 taken. After removal of the filling pieces 24 is again a dimensionally stable semi-finished fiber 40 between the spaces 38 on the sheet-like semi-finished fiber 36 prepositioned and by means of two core parts 26 . 28 exactly aligned. After the arrangement of all tool cores 20 are not numbered joints between their respective core parts 26 . 28 sealed.

Um eine Verformung bzw. Lageveränderung der Werkzeugkerne 20 bei der Harzinfusion zu vermeiden, werden wie in 19 gezeigt insbesondere bei großen Versteifungselementenlängen und/oder gekrümmten Hautfeldern 2 die Werkzeugkerne 20 bzw. deren Kernteile 26, 28 beidseits mittels Druckbeilagen 30 an ihrem jeweils benachbarten Werkzeugkern 20 bzw. an den Längsleisten 14 abgestützt. Die Druckbeilagen 30 erstrecken sich in Querrichtung zwischen den Werkzeugkernen 20 und sind formschlüssig mit diesen verbunden.To a deformation or change in position of the tool cores 20 to avoid resinous infusion, as in 19 shown especially in large stiffening element lengths and / or curved skin fields 2 the tool cores 20 or their core parts 26 . 28 on both sides by means of pressure supplements 30 at their respective adjacent tool core 20 or on the longitudinal strips 14 supported. The printing supplements 30 extend transversely between the tool cores 20 and are positively connected to these.

Anschließend wird wie in 20 verdeutlicht jeweils einer der Rohrstutzen 32 in einen der Versorgungskanäle 54 eingesetzt. Die Rohrstutzen 32 werden mittels bevorzugterweise flexiblen Rohrleitungen an eine Harzzuführung oder eine Absaugung angeschlossen, die bei Bedarf in eine zentrale Leitung münden. Ein bei der Bauteilherstellung nach dem Infusionsverfahren notweniger Vakuumaufbau ist aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt. Subsequently, as in 20 each one of the pipe socket illustrates 32 in one of the supply channels 54 used. The pipe socket 32 be connected by means of preferably flexible piping to a resin supply or suction, which open into a central line as needed. A necessary in the production of components according to the infusion vacuum construction is not shown for reasons of clarity.

Der nun fertig gestellte Aufbau ist für folgende Varianten des erfindungsgemäßen Infusionsprozesses einsetzbar, wobei im Prinzip zwei Verfahrensgruppen mit jeweils zwei Varianten existieren. Sämtlichen Varianten ist gleich, dass entweder der Anguss über die Stegköpfe 55 bzw. obere Bauteilbereiche und die Absaugung bauteilfußseitig über zumindest einen unteren Bauteilbereich erfolgt, oder die Absaugung über die Stegkopfe 55 bzw. obere Bauteilbereiche und der Anguss bauteilfußseitig zumindest über einen unteren Bauteilbereich erfolgt. Ebenso ist sämtlichen Varianten gleich, dass bei einer waagerechten Ausrichtung des Formwerkzeugs 12 ausgehend von den Versorgungskanälen 54 das Harz in nur eine vertikale Richtung den Steg 8 durchströmt und nicht gleichzeitig wie beim zitierten Stand der Technik in eine vertikale Gegenrichtung. Dies wird insbesondere durch den Anguss oder die Absaugung über die Stegköpfe 55 erzielt. Des Weiteren ist den Varianten gleich, dass die Verbindungskanäle 54 mittelbar über jeweils einen querschnittsreduzierten Spalt 56 mit einem der stegseitigen Aufnahmeräume 52 in Verbindung stehen. Dies kann beispielsweise bei zu fertigenden Faserverbundbauteilen mit variierenden Querschnitten sehr vorteilhaft sein, da über die Spalte 56 bzw. deren Öffnungsquerschnitte bspw. die für jeden versorgungskanalseitigen Bauteilbereich benötigte Harzmenge pro Zeit individuell eingestellt werden kann. Zudem wird es bei sämtlichen Varianten mit linienartigem Anguss und linienartiger Absaugung bevorzugt, wenn der Anguss und die Absaugung in verschiedenen Horizontalebenen parallel zueinander orientiert sind, so dass die sich ausbildenden Harzfronten quasi keiner Verschwenkung unterliegen, wie dies bei einer relativen Horizontalversetzung des Angusses und der Absaugung um bspw. 90° erfolgen würde.The now completed structure can be used for the following variants of the infusion process according to the invention, wherein in principle two process groups each with two variants exist. All variants is equal to either the sprue over the bridge heads 55 or upper component regions and the extraction takes place on the component side via at least one lower component region, or the extraction via the web heads 55 or upper component regions and the sprue takes place on the component side at least over a lower component region. Likewise, all variants is the same that with a horizontal orientation of the mold 12 starting from the supply channels 54 the resin in just one vertical direction the bridge 8th flows through and not at the same time as in the cited prior art in a vertical opposite direction. This is especially due to the sprue or the suction on the web heads 55 achieved. Furthermore, the variants are the same that the connecting channels 54 indirectly via a cross-section-reduced gap 56 with one of the web-side recording rooms 52 keep in touch. This can be very advantageous, for example, to be produced fiber composite components with varying cross-sections, as over the column 56 or their opening cross-sections, for example, the amount of resin required per each supply channel-side component area per time can be set individually. In addition, it is preferred in all variants with linienartigem sprue and line-like suction when the sprue and the suction are oriented in different horizontal planes parallel to each other, so that the forming resin fronts are virtually no pivoting, as in a relative horizontal displacement of the sprue and the suction would take place, for example, 90 °.

Bei der ersten Verfahrensgruppe erfolgt der Anguss im Bereich des Formwerkzeugs 12 und die Absaugung linienartig über die Stege 8 im Bereich der Werkzeugkerne 20. Dabei kann gemäß einer ersten Variante der Anguss linienartig entlang einer oder mehreren unteren fußseitigen Bauteilkante/Bauteilkanten, bspw. entlang den Längsleisten 14, und die Absaugung über die Versorgungskanäle 54 bzw. Rohrstutzen 32 erfolgen. Gemäß einer zweiten Variante erfolgen der Anguss punkt- oder linienförmig im flächigen Faserhalbzeug 36 und die Absaugung ebenfalls über die Versorgungskanäle 54.In the first group of methods, the sprue is made in the area of the molding tool 12 and the suction line over the bars 8th in the area of tool cores 20 , In this case, according to a first variant of the sprue line along one or more lower foot-side component edge / component edges, for example. Along the longitudinal bars 14 , and the suction through the supply channels 54 or pipe socket 32 respectively. According to a second variant, the sprue is punctiform or linear in the flat semi-finished fiber product 36 and the suction also via the supply channels 54 ,

Bei der zweiten Verfahrensgruppe erfolgt der Anguss linienartig über die Stegköpfe 55 im Bereich der Werkzeugkerne 20 und die Absaugung im Bereich des Formwerkzeugs 12. Dabei kann gemäß einer ersten Variante der Anguss über die Versorgungskanäle 54 bzw. Rohrstutzen 32 und die Absaugung linienartig entlang einer oder mehreren unteren fußseitigen Bauteilkante/Bauteilkanten, bspw. entlang den Längsleisten 14 erfolgen. Gemäß einer zweiten Variante erfolgt der Anguss ebenfalls über die Versorgungskanäle 54 und die Absaugung punkt- oder linienförmig im flächigen Faserhalbzeug 36.In the second group of methods, the sprue is linear over the web heads 55 in the area of tool cores 20 and the suction in the area of the mold 12 , In this case, according to a first variant of the sprue on the supply channels 54 or pipe socket 32 and the suction line along one or more lower foot-side component edge / component edges, eg. Along the longitudinal bars 14 respectively. According to a second variant, the sprue also takes place via the supply channels 54 and the suction point or line in the flat semi-finished fiber 36 ,

Nach dem Infusionsvorgang mit anschließender Härtung des Faserverbundbauteils 1 unter Temperatureinwirkung werden die Harzleitungen, die Rohrstutzen 32 und der Vakuumaufbau entfernt. Dann werden wie in 21 gezeigt zur Entformung des Verbundbauteils 1 die Druckbeilagen 30, die Distanzstücke 22 und abschließend die Kernteile 26, 28 entfernt. Wie in 22 verdeutlicht ist jeweils ein in den Versorgungskanälen 54 ausgehärteter Harzrückstand 74 an den Versteifungselementen 4 kopfseitig über einen Harzfilm 76 angebunden. Da die Spaltbreiten in den Kernteilen 26, 28 jedoch nur wenige Zehntel Millimeter betragen, können diese Harzrückstände 74 leicht entlang des dünnen Harzfilmes 76 am jeweiligen Versteifungselementenkopf 55 abgebrochen werden. Aufgrund der Bereitstellung der Faserhalbzeuge 36, 40 gemäß ihren Endmaßen können im Prinzip weitere Nachbearbeitungsschritte entfallen.After the infusion process with subsequent hardening of the fiber composite component 1 Under temperature action, the resin pipes, the pipe socket 32 and the vacuum build-up removed. Then be like in 21 shown for demolding the composite component 1 the printing supplements 30 , the spacers 22 and finally the core parts 26 . 28 away. As in 22 each one is illustrated in the supply channels 54 cured resin residue 74 on the stiffening elements 4 on the head over a resin film 76 tethered. Because the gap widths in the core parts 26 . 28 However, only a few tenths of a millimeter, these resin residues 74 lightly along the thin resin film 76 on the respective stiffening element head 55 be canceled. Due to the provision of semi-finished fiber products 36 . 40 according to their final dimensions can be omitted in principle further post-processing steps.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf T-förmige Versteifungselemente 4 beschränkt, sondern beispielsweise auch bei L-Förmigen, Omega-artigen bzw. hutförmigen Versteifungselementen 4 und drgl. anwendbar. Zudem ist die Erfindung nicht auf kohlenstofffaserverstärkte Verbundbauteile beschränkt, sondern als Fasermaterial ist bspw. ebenfalls Glas, Aramid oder UHMWPE vorstellber. Ebenso sind als Faserhalbzeuge Prepreg „SQRTM” vorstellbar.Of course, the invention is not limited to T-shaped stiffening elements 4 limited, but for example, in L-shaped, omega-like or hat-shaped stiffening elements 4 and drgl. applicable. In addition, the invention is not limited to carbon fiber reinforced composite components, but as a fiber material is, for example, also glass, aramid or UHMWPE vorstellber. Also conceivable as semi-finished fiber prepreg "SQRTM".

Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils in Integralbauweise, bei dem zumindest auf Endmaß gefertigte formstabile Faserhalbzeuge auf einem flächenartigen Faserhalbzeug angeordnet werden und ein Harzanguss entweder über die Werkzeugkerne entlang jeweils eines Bauteilkopfes der formstabilen Faserhalbzeuge erfolgt und eine Absaugung im Bereich eines Formwerkzeuges oder der Anguss im Bereich des Formwerkzeugs und die Absaugung über die Werkzeugkerne entlang jeweils eines Bauteilkopfes der formstabilen Faserhalbzeuge erfolgt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, wobei die Werkzeugkerne jeweils einen integralen Aufnahmeraum zur Aufnahme der Faserhalbzeuge und einen integralen bauteilkopfseitigen Versorgungskanal aufweisen, der zum Aufnahmeraum geöffnet ist und mit einem Anguss oder einer Absaugung verbindbar ist.Disclosed is a method for producing a fiber composite component in Integralbauweise, are arranged at least to final dimension dimensionally stable semi-finished fiber on a sheet-like semi-finished fiber and a Harzanguss either via the tool cores along each head of the dimensionally stable semi-finished fiber semi-finished and an extraction in the region of a mold or the sprue in the region of the mold and the suction over the tool cores along each of a component head of dimensionally stable semifinished fiber products, and an apparatus for performing such a method, wherein the tool cores each having an integral receiving space for receiving the semi-finished fiber and an integral component head side supply channel, which opens to the receiving space is and with a sprue or suction is connectable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
FaserverbundbauteilFiber composite component
22
Hautfeldskin panel
44
Versteifungselementstiffener
66
Fußfoot
88th
Stegweb
1010
Vorrichtungcontraption
1212
Formwerkzeugmold
1414
Längsleistelongitudinal bar
1616
Querleistecleat
1818
Rahmenframe
2020
Werkzeugkerntool core
2222
Distanzstückspacer
2424
Füllstückfilling
2626
Kernteilcore part
2828
Kernteilcore part
3030
Druckbeilagepressure supplement
3232
Rohrstutzenpipe socket
3434
Kavitätcavity
3636
flächenartiges Faserhalbzeugsheet-like semi-finished fiber
3838
Zwischenraumgap
4040
formstabiles Faserhalbzeugdimensionally stable semifinished fiber product
4242
Auflageflächebearing surface
4444
Auflageflächebearing surface
4646
Kontaktflächecontact area
4848
Kontaktflächecontact area
5050
Aufnahmeraum FußRecording room foot
5252
Aufnahmeraum StegRecording room footbridge
5454
Versorgungskanalsupply channel
5555
Stegkopfweb head
5656
Spaltgap
5858
Hälfte AufnahmeraumHalf reception room
6060
Hälfte VersorgungskanalHalf supply channel
6262
Hälfte SpaltHalf gap
6464
Stützflächesupport surface
6666
Stützflächesupport surface
6868
Teilraumsubspace
7070
Fußabschnittfoot section
7272
Fußabschnittfoot section
7474
Harzrückstandresin residue
7676
Harzfilmresin film

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (1) in Integralbauweise, mit den Schritten: – Positionieren eines flächenartigen Faserhalbzeugs (36) auf einem eine äußere Kontur des Faserverbundbauteils (1) vorgebenden Formwerkzeug (12), – Anordnen von auf Endmaß gefertigten formstabilen Faserhalbzeugen (40) auf dem flächenartigen Faserhalbzeug (36), – Stabilisieren und Lagefixieren der formstabilen Faserhalbzeuge (40) mit Werkzeugkernen (20), die zumindest zwei den jeweiligen Werkzeugkern (20) bildende Kernteile (26, 28) haben, die in Querrichtung seitlich des formstabilen Faserhalbzeugs (40) positioniert werden und sich über das flächenartige Faserhalbzeug (36) erstrecken, wobei sie endseitig auf dem Formwerkzeug (12) aufliegen und zur Aufnahme des jeweiligen formstabilen Faserhalbzeugs (40) jeweils einen Aufnahmeraum (50, 52) begrenzen, – Harzinfiltration, wobei a) ein Anguss über die Werkzeugkerne (20) kopfseitig der formstabilen Faserhalbzeuge (40) erfolgt und eine Absaugung im Bereich des Formwerkzeugs (12), oder b) ein Anguss im Bereich des Formwerkzeugs (12) und eine Absaugung über die Werkzeugkerne (20) kopfseitig der formstabilen Faserhalbzeuge (40) erfolgt, – Härten des Aufbaus (36, 40), und – Entformen des Aufbaus (36, 40), wobei die Werkzeugkerne (20) entfernt werden.Method for producing a fiber composite component ( 1 ) in integral construction, with the steps: - Positioning of a sheet-like semifinished fiber product ( 36 ) on an outer contour of the fiber composite component ( 1 ) predetermining mold ( 12 ), - arranging dimensionally stable semifinished fiber products ( 40 ) on the sheet-like semi-finished fiber product ( 36 ), Stabilizing and fixing the dimensionally stable semifinished fiber products ( 40 ) with tool cores ( 20 ), at least two of the respective tool core ( 20 ) forming core parts ( 26 . 28 ), which in the transverse direction laterally of the dimensionally stable semifinished fiber product ( 40 ) and over the sheet-like semi-finished fiber ( 36 ), wherein they end up on the mold ( 12 ) and for receiving the respective dimensionally stable semifinished fiber product ( 40 ) each have a receiving space ( 50 . 52 ), resin infiltration, wherein a) a sprue over the tool cores ( 20 ) at the head end of the dimensionally stable semi-finished fiber products ( 40 ) and an extraction in the region of the mold ( 12 ), or b) a sprue in the area of the mold ( 12 ) and an extraction via the tool cores ( 20 ) at the head end of the dimensionally stable semi-finished fiber products ( 40 ), - hardening of the structure ( 36 . 40 ), and - removal of the structure ( 36 . 40 ), with the tool cores ( 20 ) are removed. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Anguss punkt- oder linienförmig im flächenartigen Faserhalbzeuge (36) erfolgt.Method according to claim 1, wherein the sprue is punctiform or linear in the sheet-like semi-finished fiber product ( 36 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Anguss punkt- oder linienförmig über zumindest einen seitlichen Kantenbereich (14) des flächigen Faserhalbzeugs (36) erfolgt.Method according to claim 1, wherein the sprue is punctiform or linear over at least one lateral edge region (FIG. 14 ) of the flat semi-finished fiber product ( 36 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Absaugung punkt- oder linienförmig im flächenartigen Faserhalbzeuge (36) erfolgt.The method of claim 1, wherein the suction point or line in the sheet-like semi-finished fiber products ( 36 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Absaugung punkt- oder linienförmig über zumindest einen seitlichen Kantenbereich (14) des flächigen Faserhalbzeugs (36) erfolgt.The method of claim 1, wherein the suction point or line over at least one lateral edge region ( 14 ) of the flat semi-finished fiber product ( 36 ) he follows. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das flächenartige Faserhalbzeug (36) in einem Rahmen (18) auf dem Formwerkzeug (12) positioniert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the sheet-like semifinished fiber product ( 36 ) in a framework ( 18 ) on the mold ( 12 ) is positioned. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Formwerkzeug (12) zur Aufnahme eines flächigen Faserhalbzeugs (36), Werkzeugkernen (20) zur Stützung von formstabilen Faserhalbzeugen (40) zur Ausbildung von Versteifungselementen (4) integral mit dem flächigen Faserhalbzeug (36), wobei die Werkzeugkerne (20) zumindest zwei Kernteile (26, 28) haben, die in Querrichtung seitlich des formstabilen Faserhalbzeugs (40) positioniert sind und sich über das flächenartige Faserhalbzeug (36) erstrecken, wobei sie endseitig auf dem Formwerkzeug (12) aufliegen und jeweils zumindest einen integralen Aufnahmeraum (50, 52) zur Aufnahme der formstabilen Faserhalbzeuge (40) und zumindest einen bauteilkopfseitigen integralen Versorgungskanal (54) aufweisen, der zum Aufnahmeraum (50, 52) geöffnet ist und einen Anguss oder eine Absaugung bildet.Device for carrying out a method according to one of the preceding claims, with a molding tool ( 12 ) for receiving a flat semi-finished fiber product ( 36 ), Tool cores ( 20 ) for the support of dimensionally stable semifinished fiber products ( 40 ) for the formation of stiffening elements ( 4 ) integral with the flat semi-finished fiber product ( 36 ), with the tool cores ( 20 ) at least two core parts ( 26 . 28 ), which in the transverse direction laterally of the dimensionally stable semifinished fiber product ( 40 ) are positioned and over the sheet-like semi-finished fiber ( 36 ), wherein they end up on the mold ( 12 ) and in each case at least one integral receiving space ( 50 . 52 ) for receiving the dimensionally stable semi-finished fiber products ( 40 ) and at least one component head-side integral supply channel ( 54 ) leading to the receiving space ( 50 . 52 ) and forms a sprue or suction. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der jeweilige Versorgungskanal über einen Längsspalt (56) oder ein Lochmuster mit dem jeweiligen Aufnahmeraum (50, 52) in Verbindung steht.Apparatus according to claim 7, wherein the respective supply channel over a longitudinal gap ( 56 ) or a hole pattern with the respective receiving space ( 50 . 52 ). Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Versorgungskanäle (54) einseitig geschlossen sind.Apparatus according to claim 7 or 8, wherein the supply channels ( 54 ) are closed on one side. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Werkzeugkerne (20) zumindest an einem benachbarten Werkzeugkern (20) abgestützt werden.Device according to one of claims 7 to 9, wherein the tool cores ( 20 ) at least at an adjacent tool core ( 20 ) are supported. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der jeweilige Spalt (56) in einer Trennebene der Kernteile (26, 28) ausgebildet ist.Device according to one of claims 8 to 10, wherein the respective gap ( 56 ) in a parting plane of the core parts ( 26 . 28 ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Werkzeugkerne (20) symmetrisch zur Längsachse der Versteifungselemente (4) in die Kernteile (26, 28) unterteilt sind.Device according to one of claims 7 to 11, wherein the tool cores ( 20 ) symmetrical to the longitudinal axis of the stiffening elements ( 4 ) into the core parts ( 26 . 28 ) are divided.
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