DE102011077468A1 - RTM-Verfahren und dichtungsloses Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen - Google Patents

RTM-Verfahren und dichtungsloses Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen, insbesondere zur Herstellung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffformteilen, in einem nach dem RTM-Verfahren arbeitenden Werkzeug (100), das wenigstens eine formgebende Kavität (C) aufweist. Es ist vorgesehen, dass vor dem Schließen des Werkzeugs (100) auf ein im Werkzeug (100) bereitliegendes Fasergewebe (140) in einem die Kavität (C) umlaufenden Bereich eine aushärtbare Dichtmasse (150') aufgebracht wird, welche sodann, nach dem Schließen des Werkzeugs (100) und vor dem Füllen der Kavität (C) mit einer aushärtbaren Füllmasse, durch gezieltes Einleiten von Wärme in einen gelierten Zustand überführt wird und in diesem gelierten Zustand die Abdichtung der Kavität (C) bewerkstelligt. Die Erfindung betrifft ferner ein nach dem RTM-Verfahren arbeitendes Werkzeug (100) zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen, insbesondere zur Herstellung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffformteilen, in einem nach dem RTM-Verfahren arbeitenden Werkzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein nach dem RTM-Verfahren arbeitendes Werkzeug (RTM-Werkzeug) zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen und insbesondere zur Herstellung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffformteilen.
  • Beim RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding) wird ein Fasergewebe bzw. Faserhalbzeug (wie bspw. ein Kohlenstofffasern enthaltendes Fasergewebe) in ein Werkzeug eingelegt, das typischerweise aus einem Unterwerkzeug und einem hierzu verfahrbaren Oberwerkzeug besteht, welche im geschlossenen Zustand wenigstens eine formgebende Werkzeugkavität zwischen sich ausbilden. Nach dem Einlegen des Fasergewebes wird das Werkzeug geschlossen und die Werkzeugkavität wird, gegebenenfalls nach Evakuierung, mit einer Kunststoffmasse bzw. Harzmasse (nachfolgend als Füllmasse bezeichnet) gefüllt, die sich mit dem eingelegten Fasergewebe verbindet und unter Einwirkung von Druck und Wärme aushärtet. Nach dem Aushärten wird das Werkzeug geöffnet und das auf diese Weise hergestellte faserverstärkte Kunststoffformteil kann entnommen werden. Aus dem Stand der Technik sind auch diverse Variationen des RTM-Verfahrens bekannt.
  • Zur Abdichtung des Werkzeugs im geschlossenen Zustand kommen typischerweise Dichtungen aus einem Elastomermaterial zum Einsatz, die jedoch wegen der hohen Belastungen nur eine geringe Standzeit haben und die daher regelmäßig ausgewechselt werden müssen, was mit einer Stillsetzung des Werkzeugs, sowie mit Kosten und Aufwand verbunden ist.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Möglichkeit aufzuzeigen, wie die Abdichtung bei einem nach dem RTM-Verfahren arbeitenden Werkzeug bewerkstelligt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen angegeben. Ferner wird diese Aufgabe von einem erfindungsgemäßen Werkzeug (RTM-Werkzeug) mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten analog sowohl für das erfindungsgemäße Verfahren als auch für das erfindungsgemäße Werkzeug.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass vor dem Schließen des Werkzeugs auf ein im Werkzeug (oder auf einem zum Werkzeug gehörenden Werkzeugteil) bereitliegendes Fasergewebe bzw. Faserhalbzeug in einem die Kavität umlaufenden Bereich eine aushärtbare Dichtmasse aufgebracht wird, welche sodann, nach dem Schließen des Werkzeugs und vor dem Füllen der Kavität mit einer aushärtbaren Füllmasse, durch gezieltes Einleiten von Wärme geliert wird bzw. in einen gelierten Zustand überführt wird und die dann in diesem gelierten Zustand die Abdichtung der Kavität bewerkstelligt.
  • Unter einem die Kavität umlaufenden Bereich bzw. Abschnitt wird vorrangig ein streifenförmiger Bereich verstanden, wobei es sich z. B. um den Randbereich des verwendeten und typischerweise zuvor zugeschnittenen Fasergewebes handeln kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Fasergewebe in diesem streifenförmigen Bereich auch zwischen den Werkzeugteilen durch Klemmung fixiert wird. Der umlaufende streifenförmige Bereich kann, gegebenenfalls abhängig von der Größe des herzustellenden faserverstärkten Kunststoffformteils, eine Breite vom 10 mm bis 100 mm, bevorzugt von 15 mm bis 80 mm und insbesondere von 20 mm bis 50 mm aufweisen, was ebenso der Breite der aufgebrachten aushärtbaren Dichtmasse entspricht.
  • Unter einem gezielten Einleiten von Wärme wird verstanden, dass die von einer Wärmeeinrichtung erzeugte Wärme zielgerichtet in die auf dem Fasergewebe befindliche Dichtmasse eingebracht wird. Um dies bewerkstelligen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass in dem Werkzeug eine Heizeinrichtung, wie insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung (wie nachfolgend noch näher erläutert), angeordnet ist, die eine gezielte Erwärmung der Dichtmasse und damit das gezielte Einleiten von Wärme in die Dichtmasse ermöglicht. Dass die Wärme erst nach dem Schließen des Werkzeugs gezielt in die Dichtmasse eingebracht wird ist als nicht absolute Forderung aufzufassen. Es ist nämlich ebenso möglich, dass bereits vor dem Schließen des Werkzeugs oder beim Schließvorgang selbst zielgerichtet Wärme in die auf das Fasergewebe aufgebrachte Dichtmasse eingebracht wird, wodurch z. B. die Prozesszeit verkürzt werden kann.
  • Nach dem Auftragen der Dichtmasse wird diese durch das gezielte Einleiten von Wärme geliert bzw. in einen gelierten Zustand überführt. Beim Gelieren wird die auf das Fasergewebe aufgebrachte aushärtbare Dichtmasse in einen breiigen, zähflüssigen und stark kohäsiven Zustand überführt. Der gelierte Zustand kann auch als angehärteter Zustand bezeichnet werden. Zum Überführen in den gelierten Zustand wird die Dichtmasse bevorzugt auf einen Temperaturbereich zwischen 130°C und 180°C erwärmt und in diesem Temperaturbereich gehalten. In diesem gelierten Zustand kann die Dichtmasse die Abdichtung des Werkzeugs bewerkstelligen, wobei die Abdichtung vorrangig direkt zwischen den korrespondierenden Werkzeugwirkflächen stattfindet. Im weiteren Herstellungsablauf wird die in dem die Kavität umlaufendenden Bereich auf das Fasergewebe aufgebrachte Dichtmasse zusammen mit der in die Kavität eingebrachten Füllmasse ausgehärtet, wobei eine stoffschlüssige Verbindung von Dichtmasse und Füllmasse eintreten kann und bevorzugt auch vorgesehen ist.
  • Durch die Erfindung kann auf die konventionellen Dichtmaßnahmen (Dichtungen und insbesondere Elastomerdichtungen im Werkzeug) verzichtet werden, so dass die damit im Zusammenhang stehenden Nachteile fortfallen. Ferner wird der Herstellungsaufwand für ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitendes Werkzeug reduziert; insbesondere entfällt das aufwändige Anfertigen einer Dichtungsnut, in der bei konventionellen Werkzeugen typischerweise die Dichtung einsitzt. Hierdurch kann das Werkzeug auch kleiner gebaut werden, da mit dem Entfall der konventionellen Dichtung auch hiermit in Verbindung stehende konstruktive Vorgaben entfallen. Ferner erübrigt sich das regelmäßige Auswechseln von verschlissenen Dichtungen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass im Betrieb die Werkzeugflächen (insbesondere die Werkzeugwirkflächen) vor allem im Dichtbereich (wegen des Entfalls der konventionellen Dichtung) leichter und schneller gereinigt werden können. Ferner kann mit der Erfindung auch der Verbrauch an Kunststoffmaterial reduziert werden, da die Außenkonturen eines herzustellenden faserverstärkten Kunststoffformteils durch den Entfall einer herkömmlichen Dichtung anders als bisher gestaltet werden können, womit u. a. Abfallbereiche reduziert werden können oder sogar ganz entfallen können. Die Erfindung ermöglicht z. B. sehr kleine Dichtungsradien, die mit konventionellen Dichtmaßnahmen nicht realisierbar sind.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kavität vor dem Einbringen der Füllmasse vakuumiert wird, wobei mittels der gelierten Dichtmasse eine vakuumtaugliche Abdichtung der Kavität bewerkstelligt wird. Damit erfüllt die erfindungsgemäße Abdichtung des Werkzeugs eine doppelte Anforderung, nämlich die Kavität sowohl im Hinblick auf die vorausgehende Erzeugung eines Vakuums in der Kavität als auch im Hinblick auf das nachfolgende vollständige Befüllen der Kavität mit einer Füllmasse (die bspw. mit hohem Druck eingespritzt wird) abzudichten. Dies kann auch als doppelwirkende Abdichtung bezeichnet werden.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass nach dem Einbringen der Füllmasse die Werkzeugteile noch weiter zusammen gefahren werden, um dadurch z. B. die Formfüllung zu verbessern. Dies wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren noch näher erläutert.
  • Die auf das Fasergewebe aufgebrachte aushärtbare Dichtmasse kann beim Aufbringen bzw. Auftragen pulverförmig oder flüssig sein. Durch das gezielte Einbringen von Wärme wird eine pulverförmige Dichtmasse aufgeschmolzen und gegebenenfalls durch nachfolgendes Eindicken in einen gelierten Zustand überführt. Eine flüssige Dichtmasse wird, ebenfalls durch das gezielte Einbringen von Wärme, eingedickt und auf diese Weise in einen gelierten Zustand überführt. Der Effekt der Eindickung beruht auf einer zunehmenden Aushärtung der Dichtmasse infolge der Wärmeeinbringung. Ferner ist denkbar, dass die auf das Fasergewebe aufzubringende Dichtmasse als gallertartiger Klebestreifen bereitgestellt wird, der dann bspw. nach Abziehen einer Schutzfolie auf das Fasergewebe aufgeklebt werden kann.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die aushärtbare Dichtmasse automatisiert auf das Fasergewebe aufgebracht wird, wobei das Fasergewebe z. B. bereits auf dem Unterwerkzeug des Werkzeugs aufliegt. Dies kann bspw. mittels Roboter und einer daran angebrachten Aufbringeinrichtung (bspw. Sprüher, Walze, Schwamm, Bürste etc.) erfolgen.
  • Bei der aushärtbaren Dichtmasse und bei der aushärtbaren Füllmasse kann es sich um identische oder zumindest ähnliche Kunststoffmaterialien bzw. Harzmaterialien handeln. Die nachfolgend in die Kavität eingebrachte Füllmasse kann sich in diesem Fall besonders einfach mit der zuvor aufgebrachten aushärtbaren Dichtmasse stoffschlüssig verbinden, zumal beide Kunststoffmassen zum Zeitpunkt des Aufeinandertreffens im Werkzeug noch nicht ausgehärtet sind. Der für die Abdichtung vorgesehene umlaufende Bereich des Fasergewebes und die darauf zum Zwecke der Abdichtung des Werkzeugs aufgebrachte Dichtmasse können nach dem Aushärten ein zum hergestellten faserverstärkten Kunststoffformteil gehörenden Bereich ausbilden, der nicht mehr oder nur teilweise abgetrennt wird.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Fasergewebe bzw. Faserhalbzeug in dem die Kavität umlaufenden Bereich zusammen mit der darauf aufgebrachten aushärtbaren Dichtmasse im geschlossenen Zustand des Werkzeugs auf das circa 0,75-fache der Nenndicke (gegebenenfalls einer gemittelten Nenndicke) des herzustellenden faserverstärkten Kunststoffformteils kompaktiert wird. Damit ist gemeint, dass der Abstand der Werkzeugwirkflächen in dem die Kavität umlaufenden Dichtspalt enger ist, als in dem eigentlichen Kavitätsspalt. Ein solches Kompaktieren kann z. B. durch werkzeugbauliche Maßnahmen, wie z. B. das Vorsehen einer Presskimme, bewerkstelligt werden (wie nachfolgend noch näher erläutert). In Vorversuchen konnte festgestellt werden, dass durch diese Maßnahme eine sehr gute Abdichtung des Werkzeugs bzw. der Kavität unterstützt werden kann.
  • Bei dem verwendeten Fasergewebe handelt es sich bevorzugt um ein so genanntes trockenes Fasergewebe, dass im Wesentlichen aus miteinander verbundenen (bspw. verwobenen) Fasern besteht. Alternativ kann es sich bei dem verwendeten Fasergewebe auch um ein Prepreg-Fasergewebe handeln. Unter einem Prepreg-Fasergewebe wird ein mit einer Kunststoffmasse (Kunststoffmatrix) vorimprägniertes Fasergewebe (preimpregnated fibres) verstanden. Das gesonderte Füllen der Kavität mit einer Füllmasse kann damit unter Umständen entfallen, womit der Herstellungsaufwand erheblich reduziert werden kann. Eine weiterführende Idee ist, dass die verwendeten Prepreg-Fasergewebe als zugeschnittene und bereits in dem die Abdichtung des Werkzeugs betreffenden umlaufenden Bereich gesondert mit einer aushärtbaren Dichtmasse versehene Matten bereit gestellt werden. Ein separates Aufbringen der die Abdichtung des Werkzeugs bewerkstelligenden aushärtbaren Dichtmasse auf das Fasergewebe kann damit entfallen.
  • Ferner ist denkbar, dass es sich bei dem verwendeten Fasergewebe um ein bereits (räumlich) vorgeformtes Fasergewebe handelt. Bei einem solchen vorgeformten Fasergewebe handelt es sich bevorzugt um ein Prepreg-Fasergewebe (siehe diesbezügliche vorausgehende Erläuterungen), welches aufgrund der enthaltenen Kunststoffmasse eine räumliche Formgebung beibehält. Auch hier kann vorgesehen sein, dass die die Abdichtung des Werkzeugs bewerkstelligende aushärtbare Dichtmasse bereits auf dem vorgeformten Fasergewebe aufgebracht ist, wozu im Übrigen auf die vorausgehenden Erläuterungen verwiesen wird.
  • Eine alternative Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die die Abdichtung des Werkzeugs bewerkstelligende aushärtbare Dichtmasse nicht direkt im Werkzeug, sondern abseits des Werkzeugs auf das Fasergewebe aufgebracht wird. Nachfolgend kann das Fasergewebe zusammen mit der aufgebrachten aushärtbaren Dichtmasse ins Werkzeug eingelegt werden. Für diese Ausführungsvariante gelten im Übrigen analog die vorausgehenden und nachfolgenden Erläuterungen.
  • Das erfindungsgemäße Werkzeug (RTM-Werkzeug) dient der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen und insbesondere der Herstellung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffformteilen nach dem RTM-Verfahren und insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß den vorausgehenden (bzw. auch nachfolgenden) Erläuterungen. Das erfindungsgemäße Werkzeug umfasst wenigstens ein erstes Werkzeugteil und wenigstens ein zweites Werkzeugteil, die zueinander verfahrbar und in einen geschlossenen Zustand bringbar sind, in welchem diese wenigstens eine geschlossene Kavität (Werkzeugkavität) zwischen sich ausbilden. Es ist vorgesehen, dass an einem der Werkzeugteile eine die Kavität umlaufende Presskimme (oder dergleichen) ausgebildet ist, mit der ein eingelegtes Fasergewebe gegen das andere Werkzeugteil geklemmt werden kann, und dass in dem von der Presskimme definierten Klemmbereich wenigstens eine die Kavität umlaufende Heizeinrichtung am ersten und/oder am zweiten Werkzeugteil angeordnet ist, die eine gezielte Erwärmung des Klemmbereichs (der dem Dichtbereich entspricht, wie nachfolgend noch näher erläutert) bzw. ein gezieltes Einleiten von Wärme in den Klemmbereich (bzw. Dichtbereich) ermöglicht. Das erfindungsgemäße Werkzeug kann als Mehrfachwerkzeug ausgebildet sein, welches das gleichzeitige Herstellen von zwei oder mehr faserverstärkten Kunststoffformteilen ermöglicht.
  • Bei der Heizeinrichtung handelt es sich bevorzugt um eine elektrische Heizeinrichtung, die insbesondere mehrere separat schaltbare oder auch steuerbare Heizabschnitte aufweisen kann. Anstelle solcher Heizabschnitte können auch entlang des die Kavität umlaufenden Klemmbereichs punktuell angeordnete und zueinander beabstandete Heizelemente vorgesehen sein. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass es sich bei der Heizeinrichtung um eine geregelte Heizeinrichtung handelt, wozu z. B. im Klemmbereich ein oder mehrere Temperaturmesssensoren zur Erfassung der momentanen Temperatur angeordnet sein können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Figuren beispielhaft und in nicht einschränkender Weise näher erläutert.
  • 1 zeigt in einer Schnittdarstellung den Dichtbereich an einem erfindungsgemäßen Werkzeug.
  • 2 zeigt in einer Schnittdarstellung den selben Dichtbereich, jedoch bei geschlossenem Werkzeug.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug 100. Das Werkzeug 100, wobei es sich um ein RTM-Werkzeug handelt (wie eingangs erläutert), umfasst ein unnachgiebiges Oberwerkzeug 110 mit einer zugehörigen Werkzeugwirkfläche 111 und ein unnachgiebiges Unterwerkzeug 120 mit einer zugehörigen Werkzeugwirkfläche 121. Der dargestellte Ausschnitt zeigt nur den Dichtbereich des Werkzeugs 100, in dem eine gemäß Darstellung rechtsseitig gelegene Kavität (siehe Bezugszeichen C in 2) abgedichtet wird. An der Werkzeugwirkfläche 111 des Oberwerkzeugs 110 ist eine die Kavität C umlaufende Presskimme 112 ausgebildet, mit der ein ins Werkzeug 100 eingelegtes Fasergewebe 140 gegen die Wirkfläche 121 des Unterwerkzeugs 120 geklemmt und fixiert werden kann (siehe 2). Die Presskimme 112 kann auf verschiedenste Weise ausgestaltet sein. Im Oberwerkzeug 110 ist ferner eine elektrische Heizeinrichtung 130 angeordnet, mit der eine gezielte Erwärmung des dargestellten Klemmbereichs bzw. Dichtbereichs möglich ist, wie nachfolgend noch näher erläutert. Bevorzugt ist die Heizeinrichtung 130 derart ausgebildet, dass diese dem Verlauf der Presskimme 112 um die Kavität C herum folgt. Alternativ und/oder ergänzend kann auch im Unterwerkzeug eine Heizeinrichtung angeordnet sein, was mit gepunkteten Linien angedeutet ist.
  • Zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffformteils wird in das geöffnete Werkzeug 100 ein Fasergewebe 140 eingelegt bzw. auf das Unterwerkzeug 120 aufgelegt und ausgerichtet. Nachfolgend wird in einem die Kavität C umlaufenden streifenartigen Bereich eine flüssige (gegebenenfalls auch pulverförmige) Dichtmasse 150, wobei es sich vorrangig um eine Kunststoffmasse bzw. Harzmasse handelt, auf das Fasergewebe 140 aufgebracht, was manuell oder automatisiert erfolgen kann. (Alternativ kann die Dichtmasse 150 auch schon vor dem Einlegen in das Werkzeug 100 auf das Fasergewebe 140 aufgebracht werden, wie obenstehend erläutert.) Hiernach wird das Werkzeug 100 durch Herunterfahren des Oberwerkzeugs 110 geschlossen, wobei das Fasergewebe 140 mittels der Presskimme 112 am Oberwerkzeug 110 entlang einer die Kavität C umlaufenden Klemmlinie gegen die Werkzeugwirkfläche 121 des Unterwerkzeugs 120 geklemmt und hierbei auch geringfügig komprimiert wird, wie in 2 dargestellt. Hierbei durchdringt die Presskimme 112 auch die auf dem Fasergewebe 140 aufgebrachte flüssige Dichtmasse 150. Die Dichtmasse 150 legt sich dabei beidseitig der Presskimme 112 an die Werkzeugwirkfläche 111 des Oberwerkzeugs 110 an. Ferner kommt es in dem durch die Presskimme 112 definierten Klemmbereich infolge des auf die Dichtmasse 150 aufgebrachten Drucks zu einer Durchtränkung des Fasergewebes 140 mit der Dichtmasse 150, so dass sich die Dichtmasse 150 auch an die Werkzeugwirkfläche 121 des Unterwerkzeugs 120 anlegt.
  • Durch gezieltes Beheizen des durch die Presskimme 112 definierten Klemmbereichs mittels der Heizeinrichtung 130 wird, gegebenenfalls nach einer kurzen Wartezeit im Bereich von einigen Sekunden, die flüssige Dichtmasse 150 in einen gelierten (bzw. geleeartigen oder teilfesten) Zustand 150' überführt. In diesem gelierten Zustand kann das Dichtmaterial 150' nun eine direkte Abdichtung der Kavität C zwischen den Werkzeugteilen 110 und 120 bzw. zwischen den Werkzeugwirkflächen 111 und 121 bewerkstelligen. Die Abdichtung der Kavität C erfolgt in einem die Kavität C umlaufenden streifenartigen Bereich entlang der durch die Klemmkimme 112 definierten Klemmlinie. Insofern fallen bei der Erfindung der Dichtbereich und der Klemmbereich zusammen. Die sich einstellende Dichtwirkung kann bspw. durch kurzes Erzeugen und Überwachen eines Überdrucks oder Unterdrucks in der Kavität C überprüft werden.
  • Ist die Abdichtung der Kavität C mittels der gelierten Dichtmasse 150' gegeben, so kann die Kavität C mit einer das herzustellende faserverstärkte Kunststoffformteil bildenden Füllmasse befüllt werden, was in bekannter Weise bspw. durch Einspritzen dieser Füllmasse in die geschlossene Kavität C erfolgt, wobei jedoch die Abdichtung der Kavität C mittels der gelierten Dichtmasse 150' bewerkstelligt wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kavität C zur Verbesserung der Formfüllung vor dem Einbringen der Füllmasse vakuumiert wird, wobei auch hierbei die Abdichtung der Kavität C mittels der gelierten Dichtmasse 150' bewerkstelligt wird. Die gelierte Dichtmasse 150' erfüllt damit quasi eine doppelte Funktion.
  • Bei der Füllmasse handelt es sich vorrangig ebenfalls um eine Kunststoffmasse bzw. Harzmasse. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Füllmasse und die Dichtmasse 150 identisch sind. Die in die Kavität C eingebrachte Füllmasse verbindet sich mit dem Fasergewebe 140. Ferner gelangt die in die Kavität C eingebrachte Füllmasse auch mit der Dichtmasse 150 in Kontakt. Nach Beendigung des Füllvorgangs kann das Werkzeug 100 durch Absenken des Oberwerkzeugs 110 noch weiter zugefahren werden (bspw. um einige Zehntel Millimeter), um die Ausfüllung der Kavität C zu verbessern und um eventuellen Schwund zu kompensieren. Hierbei wird der von der Füllmasse auf die Dichtmasse 150' ausgeübte Innendruck erhöht, wobei diese Erhöhung des Innendrucks durch das Verengen des Dichtspalts (zwischen den Werkzeugwirkflächen 111 und 121) und dem damit einhergehenden verstärkten Anpressen der gelierten Dichtmasse 150' an die korrespondierenden Werkzeugwirkflächen 111 und 121 kompensiert wird. Unter Umständen gelingt dies jedoch nur dann, wenn die bereits gelierte Dichtmasse 150' auf einem Temperaturniveau gehalten wird, das oberhalb einer etwaigen Glasübergangstemperatur der verwendeten Dichtungsmasse (bzw. des für die Abdichtung verwendeten Kunststoffmaterials) liegt, was durch das gezielte Einleiten von Wärme in den Klemmbereich bzw. Dichtbereich mittels der Heizeinrichtung 130 bewerkstelligt werden kann.
  • Unter Einwirkung von Druck und Wärme können nun die Füllmasse und die Dichtmasse 150 ausgehärtet werden, wobei sich die Füllmasse stoffschlüssig mit der Dichtmasse 150 verbindet. Nach dem Aushärten wird das Werkzeug 100 geöffnet und das hergestellte faserverstärkte Kunststoffformteil kann entnommen werden.
  • Abweichend zu den vorausgehenden Erläuterungen kann das Gelieren der auf das Fasergewebe 140 aufgebrachten Dichtmasse 150 bereits erfolgen, bevor das Werkzeug 100 geschlossen ist. Das gezielte Einleiten von Wärme in die Dichtmasse 150 könnte in diesem Fall durch eine im Unterwerkzeug 110 angeordnete Heizeinrichtung (wie in 1 mit gepunkteten Linien dargestellt) oder z. B. durch einen am Oberwerkzeug 110 angebrachten Heizstrahler erfolgen. Ferner ist denkbar, dass die Heizeinrichtung direkt in die Presskimme 112 integriert ist, so dass die Presskimme 112 beheizbar ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Werkzeug (RTM-Werkzeug)
    110
    Oberwerkzeug
    111
    Werkzeugwirkfläche
    112
    Presskimme
    120
    Unterwerkzeug
    121
    Werkzeugwirkfläche
    130
    Heizeinrichtung
    140
    Fasergewebe
    150
    aushärtbare Dichtmasse
    150'
    gelierte Dichtmasse
    C
    Kavität

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen, insbesondere zur Herstellung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffformteilen, in einem nach dem RTM-Verfahren arbeitenden Werkzeug (100), das wenigstens eine formgebende Kavität (C) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schließen des Werkzeugs (100) auf ein im Werkzeug (100) bereitliegendes Fasergewebe (140) in einem die Kavität (C) umlaufenden Bereich eine aushärtbare Dichtmasse (150) aufgebracht wird, welche sodann, nach dem Schließen des Werkzeugs (100) und vor dem Füllen der Kavität (C) mit einer aushärtbaren Füllmasse, durch gezieltes Einleiten von Wärme in einen gelierten Zustand (150') überführt wird und in diesem gelierten Zustand (150') die Abdichtung der Kavität (C) bewerkstelligt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (C) vor dem Einbringen der Füllmasse vakuumiert wird, wobei mittels der gelierten Dichtmasse (150') eine vakuumtaugliche Abdichtung der Kavität (C) bewerkstelligt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aushärtbare Dichtmasse (150) beim Aufbringen auf das Fasergewebe (140) pulverförmig oder flüssig ist.
  4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche und insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aushärtbare Dichtmasse (150) automatisiert auf das Fasergewebe (140) aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der aushärtbaren Dichtmasse (150) und bei der aushärtbaren Füllmasse um identische oder zumindest ähnliche Kunststoffmaterialien handelt.
  6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Zustand des Werkzeugs (100) das Fasergewebe (140) in dem die Kavität (C) umlaufenden Bereich zusammen mit der darauf aufgebrachten aushärtbaren Dichtmasse (150) auf das 0,75-fache der Nenndicke des herzustellenden faserverstärkten Kunststoffformteils kompaktiert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem verwendeten Fasergewebe (140) um ein Prepreg-Fasergewebe handelt.
  8. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche und insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem verwendeten Fasergewebe (140) um ein vorgeformtes Fasergewebe handelt.
  9. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, mit dem Unterschied, dass die aushärtbare Dichtmasse (150) abseits des Werkzeugs (100) auf das Fasergewebe (140) aufgebracht und nachfolgend in das Werkzeug (100) eingelegt wird.
  10. Werkzeug (100) zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen, insbesondere zur Herstellung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffformteilen, nach dem RTM-Verfahren und insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, mit wenigstens einem ersten Werkzeugteil (110) und wenigstens einem zweiten Werkzeugteil (120), die zueinander verfahrbar und in einen geschlossenen Zustand bringbar sind, in welchem diese wenigstens eine geschlossene Kavität (C) zwischen sich ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Werkzeugteile (110; 120) eine die Kavität (C) umlaufende Presskimme (112) ausgebildet ist, mit der ein eingelegtes Fasergewebe (140) gegen das andere Werkzeugteil (120; 110) geklemmt werden kann, und dass in dem von der Presskimme (112) definierten Klemmbereich wenigstens eine umlaufende Heizeinrichtung (110) am ersten und/oder am zweiten Werkzeugteil angeordnet ist, die eine gezielte Erwärmung des Klemmbereichs ermöglicht.
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