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Die Erfindung betrifft ein Drapier- und Formpresswerkzeug zur Schaffung einer zumindest abschnittsweise konsolidierten Preform sowie das Herstellungsverfahren selbst und weiter die Fertigung eines Faserkunststoffverbundbauteils aus der Preform.
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Aus dem Stand der Technik ist das Vorformen von textilen Vorprodukten bekannt, wobei die sogenannten Preforms gebildet werden, die in ihrer Formgebung den daraus herzustellenden Faserverbundstrukturen zumindest angenähert sind. Dieses Vorformen, auch Preforming genannt, stellt bislang einen Arbeitsschritt dar, der hohe manuelle Aufwendungen hinsichtlich Zeit und Kosten erfordert.
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Um eine großserientaugliche Herstellung von solchen Vorformlingen für die Herstellung von zumindest eindimensional gekrümmten Verstärkungsprofilen aus einem Verbundmaterial wie beispielsweise einem kohlefaserverstärkten Epoxidharzsystem zu erlauben, offenbart die
DE 10 2008 042 574 B4 eine Vorrichtung zum automatischen Ablegen und Drapieren einer Vielzahl bahnförmiger Abschnitte eines Flächengebildes, insbesondere eines multiaxialen Fasergeleges und/oder eines Verstärkungsgewebes, zur Schaffung eines Profilvorformlings auf einem Kern durch wiederholtes Ablegen und Drapieren der Abschnitte. Durch Imprägnierung des Profilvorformlings mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial in einem Formwerkzeug wird das Verstärkungsprofil erhalten. Dabei werden dort einzelne Gewebelagen mittels Kassetten auf dem Formkern abgelegt und drapiert. Währenddessen wird auf jede einzelne Lage ein Binderpulver gestreut, wonach der Binder des Gewebelagenstapels aufgeschmolzen und ausgehärtet wird. Die Kompaktierung erfolgt durch eine Presseneinrichtung, die selbst mittels bspw. Induktionsspulen und Kühleinrichtungen temperierbar ist, so dass der Binder der Preform schnell ausgehärtet ist. Hiernach wird die Preform aus dem Werkzeug entnommen und dem Formwerkzeug zugeführt, in dem die Preform gemäß der bekannten RTM-Technik mit Harz infiltriert wird und ausgehärtet wird.
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Davon ausgehend soll der Herstellungsprozess beschleunigt werden und die Vorrichtung dazu universell einsetzbar sein.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der der Herstellungsprozess beschleunigt werden kann, während gleichzeitig die Vorrichtung universell einsetzbar sein soll.
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Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung eines Herstellungsverfahrens für Preforms bzw. die daraus herstellbaren Faserkunststoffverbundbauteile mit verbesserter Automatisierung und damit Verringerung der manuell durchzuführenden Arbeitsanteile, so dass hohe Stückzahlen kosteneffektiv erreicht werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Weiterbildungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind in den jeweiligen Unteransprüchen ausgeführt.
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Schließlich offenbart die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 ein Verfahren zur Herstellung eines Faserkunststoffverbundbauteils aus einer Preform unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Drapier- und Formpresswerkzeugs.
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Eine erste Ausführungsform bezieht sich auf ein Drapier- und Formpresswerkzeug mit zwei Werkzeughälften, deren einander zugewandten Oberflächen formgebend gestaltet sind, das dazu dient, eine zumindest abschnittsweise konsolidierte Preform zu fertigen. Um nun die zur Herstellung der Preform verwendeten Faserlagen, die zwischen den Werkzeughälften angeordnet werden, schnell und automatisiert in Form drapieren zu können, hat daher die eine oder auch beide der Werkzeughälften eine Mehrzahl hubbeweglicher, einzeln ansteuerbarer und einzeln verfahrbarer Stösselsegmente, die die formgebende Werkzeugoberfläche der entsprechenden Werkzeughälfte bilden. Diese einzeln ansteuerbaren und verfahrbaren Stösselsegmente ermöglichen eine automatisierte Drapierung eines ganzen Faserlagenstapels und daher erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen jede Einzellage für sich drapiert wird, ein deutlich schnelleres Vorgehen. Ferner ermöglichen die Stösselsegmente das unkomplizierte Variieren der formgebenden Oberfläche der Werkzeughälften, so dass verschieden geformte Preformen in einem Drapier- und Formpresswerkzeug hergestellt werden können, indem die Stösselsegmente entsprechend angesteuert werden.
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Weist nur eine der Werkzeughälften die Stösselsegmente auf, so kann dies die obere Werkzeughälfte sein, die eine positiv formgebende Werkzeugoberfläche bereitstellt, während die segmentlose untere Werkzeughälfte massiv mit einer festgelegten Werkzeugoberfläche ausgeführt ist.
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Um zeitgleich oder zeitnah mit dem Drapiervorgang die in Form drapierten Faserlagen, die ein Bindermaterial umfassen, so zu konsolidieren, dass einer oder mehrere Abschnitte unabhängig von anderen Abschnitten der Konsolidierung unterzogen werden, kann das Drapier- und Formpresswerkzeug eine Heizvorrichtung umfassen, die eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren Heizelementen aufweist, die in oder unter der Werkzeugoberfläche einer oder beider Werkzeughälften angeordnet sind, also in oder unter der durch die Stösselsegmente gebildeten Werkzeugoberfläche, respektive in den Stösselsegmenten. Bei der Ausführungsform mit einer segmentlosen Werkzeughälfte liegen die Heizelemente in oder unter der Werkzeugoberfläche der segmentlosen Werkzeughälfte und/oder auch in der mit den Stösselsegmenten ausgeführten Werkzeughälfte. Bei den Heizelementen kann es sich um Induktoren und/oder Hot Impingement-Düsen handeln. Infolge der Erwärmung des Bindermaterials im geschlossenen Werkzeug wird weitere Prozesszeit eingespart, wobei Drapierung, Binderaufschmelzen und Kompaktieren in einem übergangslosen Vorgang abfolgen und sich die Schritte zeitlich überlappen können.
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Alternativ oder zusätzlich zu der die Heizelemente umfassenden Heizvorrichtung kann das Drapier- und Formpresswerkzeug eine Heizvorrichtung aufweisen, die zwischen den Werkzeughälften in koordinierter Bewegung mit den einzeln verfahrbaren Stösselsegmenten geradlinig verfahrbar ist. So kann das Bindermaterial in den Faserlagen aufgeschmolzen werden, unmittelbar bevor die Stösselsegmente zu den Faserlagen verfahren.
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Um in Folge eine schnellere Abkühlung zur Konsolidierung zu erreichen, kann das Drapier- und Formpresswerkzeug eine Kühlvorrichtung umfassen, die Düsen, insbesondere Luftdüsen aufweist, die beispielsweise in einer Werkzeughälfte über deren Oberfläche verteilt oder seitlich angeordnet sein können.
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Das Drapier- und Formpresswerkzeug kann ferner eine feste Arbeitsstation bilden oder auch als Abschnitt einer steuerbar beweglichen Robotereinrichtung an einem Roboterarm oder einer Roboterhand angeordnet werden.
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Ist vorgesehen, dass das Drapier- und Formpresswerkzeug ferner auch als RTM-Werkzeug dienen soll, um direkt nach der Fertigung der Preform in dem Drapier- und Formpresswerkzeug das FVK-Bauteil aus der Preform herzustellen, so kann das Drapier- und Formpresswerkzeug Einspritzmittel für ein matrixbildendes Kunststoffsystem umfassen. Weitere für den RTM-Prozess notwendige Einrichtungen wie Heizmittel zur Bereitstellung einer Aushärttemperatur des matrixbildenden Kunststoffsystems oder Mittel zum Ausüben eines Pressdrucks können zusätzlich integriert sein, es können aber auch die vorhandenen Heizvorrichtungen sowie die Stösselsegmente zur Bereitstellung der Aushärttemperatur und des Pressdrucks ausgelegt sein.
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Für die Ausführungsform des Drapier- und Formpresswerkzeugs mit einer segmentlosen Werkzeughälfte kann vorgesehen sein, dass das Drapier- und Formpresswerkzeug eine Mehrzahl von ohne Segmentstössel ausgeführten unteren Werkzeughälften umfasst, die in das und aus dem Drapier- und Formpresswerkzeug verfahrbar sind. Die segmentlosen Werkzeughälften können ferner unterschiedliche formgebende Werkzeugoberflächen aufweisen, die jeweils in dem Drapier- und Formpresswerkzeug zur Herstellung unterschiedlich geformter Preformen bzw. FVK-Bauteilen eingesetzt werden können, indem die Stösselsegmente der oberen Werkzeughälfte jeweils entsprechend angesteuert werden, um in die der Werkzeugoberfläche der unteren Werkzeughälfte korrespondierende Position zu verfahren.
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Das flexible und adaptive Drapier- und Formpresswerkzeug kann zur Geometrieabbildung sowohl nur einer Positiv-Form, wenn lediglich eine Werkzeughälfte, insbesondere das Oberwerkzeug, die Stösselsegmente aufweist, als auch einer Positiv- und Negativ-Form, wenn beide Werkzeughälften Stösselsegmente aufweisen, genutzt werden.
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Schließlich kann es sich bei den Stösselsegmenten, die je nach Komplexität der auszubildenden Form auch unterschiedliche Breiten und/oder Tiefen aufweisen können, um hydraulisch, pneumatisch oder elektromotorisch bewegte Stösselsegmente handeln.
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Das erfindungsgemäße Drapier- und Formpresswerkzeug lässt schnelle, flexible Geometrieänderungen der formgebenden Werkzeugoberfläche zu unter Verwendung der gleichen Stösselsegmente zu und ist daher ein Werkzeug für beliebige Geometrien des zu fertigenden Preforms beziehungsweise des daraus herzustellenden Faserkunststoffverbundbauteils. Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand bezieht sich auf ein Verfahren zur Schaffung einer geformten und zumindest abschnittsweise konsolidierten Preform unter Verwendung eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Drapier- und Formpresswerkzeugs. Das Verfahren umfasst zunächst den Schritt des Anordnens von Faserlagen wie Gelegen, Geweben, Matten, Vliese, Gestricke etc., die ein Bindermaterial, insbesondere in Pulverform umfassen, zwischen den Werkzeughälften in dem Drapier- und Formpresswerkzeug, von dessen zwei Werkzeughälften zumindest eine Werkzeughälfte hubbewegliche, einzeln ansteuerbare und einzeln verfahrbare Stösselsegmente umfasst. Sodann werden die Stösselsegmente angesteuert und lokal sukzessiv in Richtung der eingelegten Faserlagen verfahren, wobei die Faserlagen als Stapel mittels lokalen Andrückens durch die Stösselsegmente drapiert werden. Die Übernahme der Drapierungsarbeit durch die Stösselsegmente verkürzt die Prozesszeit, wobei hier gleichzeitig durch die lokale Steuerung des Andrückvorgangs eine besonders gute Drapierung erreicht wird.
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So kann schon zu einem frühen Verfahrenszeitpunkt die Preform in ihrer geometrischen Darstellung erhalten werden, wobei die geometrisch bestimmte Ablage einzelner Verstärkungslagen im Werkzeug für definierte Krafteinleitungspfade sorgt. Durch wellenartiges oder lokal gesteuertes Andrücken mittels der sukzessiv verfahrenden Stösselsegmente wird der Drapiervorgang unterstützt.
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Vor während oder nach dem Verfahren der Stösselsegmente wird/werden koordiniert dazu die Heizvorrichtung/en betätigt, so dass der Faserlagenstapel zumindest lokal erwärmt wird. Insbesondere kann der Faserlagenstapel quer zu einer Längserstreckung der Stösselsegmente und zwar der durch die Stösselsegmente durchgeführten Drapierbewegung folgend erwärmt werden. Das zumindest abschnittsweise Konsolidieren der Preform erfolgt sodann mit oder ohne zusätzliche Kühlung.
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Die lokale, punktuelle Erwärmung des drapierten Faserlagenstapels, z. B. durch Induktion oder Hot Air Impingement, führt zu örtlich stärkerer Konsolidierung der Preform, die zur Fixierung und für Handlingoperationen genutzt werden kann, etwa wenn die Preform in eine RTM-Form überführt wird. Flächige Erwärmung, beispielsweise ebenfalls durch Induktion oder Hot Air Impingement, führt zu flächiger Konsolidierung der Preform, die zur Fixierung und für Handlingoperationen, dann beispielsweise mittels Sauggreifern, genutzt werden kann.
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Die erhaltene Preform kann dann zur Herstellung des Faserkunststoffverbundbauteils in ein RTM-Werkzeug überführt werden, in der sie mit einem matrixbildenden Kunststoff imprägniert wird, wonach die imprägnierte Preform unter definierten Bedingungen, die von der Art des verwendeten matrixbildenden Kunststoffsystems abhängen, ausgehärtet und so das Faserkunststoffverbundbauteil erhalten wird.
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Alternativ kann in einer besonders werkzeugsparenden Ausführungsform ein Drapier- und Formpresswerkzeug verwendet werden, mit dem die Preform gefertigt wurde, indem das Drapier- und Formpresswerkzeug zusätzlich mit einer entsprechenden Einspritzvorrichtung für das matrixbildende Kunststoffsystem ausgestattet ist. Dann kann die Preform nach ihrer Fertigung in dem geschlossenen Drapier- und Formpresswerkzeug belassen werden und es kann das Injizieren des matrixbildenden Kunststoffsystems und damit das Imprägnieren der Preform mit dem matrixbildenden Kunststoffsystem in dem Drapier- und Formpresswerkzeug erfolgen. Dort werden dann auch für das jeweilige matrixbildende Kunststoffsystem erforderliche Aushärtbedingungen bereitgestellt, wobei es sich insbesondere um das Erwärmen der imprägnierten Preform auf eine Aushärttemperatur des matrixbildenden Kunststoffsystems, und zwar insbesondere unter Ausübung eines Pressdrucks durch die Stösselsegmente zumindest der einen Werkzeughälfte handelt. Nach dem aushärten Lassen kann das Faserkunststoffverbundbauteil entformt werden. Es ist dabei denkbar, dass die Endkontur des FVK-Bauteils von der des Preforms mehr oder minder stark abweichen soll. Dies kann dadurch erreicht werden, dass in der unteren Werkzeughälfte verfahrbare Schieber angeordnet sind, die beim Einspritzen der Kunststoffmatrix eine Kavität freigeben. Es ist auch denkbar, anstelle der Schieber hubbeweglich verfahrbare Stösselsegmente vorzusehen. Mit Verfahren der Schieber bzw. der Stösselsegmente der unteren Werkzeughälfte und damit infolge der Bereitstellung von zusätzlichen Formräumen, die von der jeweiligen Kavität gebildet werden, ist es möglich, Änderungen der Bauteilkontur zu erzielen. In gleicher Weise können auch die Stösselsegmente der oberen Werkzeughälfte unter Freilegung einer oberen Kavität verfahren werden und somit zur Änderung der Bauteilform beitragen. In besonders vorteilhafter Weise ist es mittels dieses Werkzeuges bzw. Verfahrens möglich, mit einem einzigen Werkzeug durch unterschiedliche Beaufschlagung der Schieber bzw. der Stösselsegmente völlig unterschiedliche FVK-Bauteilformen zu erzeugen ohne eine Umrüstaufwand zu betreiben.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
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Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Seitenschnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Drapier- und Formpresswerkzeug, bei dem das Oberwerkzeug die Stösselsegmente aufweist,
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2 eine schematische Seitenschnittansicht durch ein weiteres erfindungsgemäßes Drapier- und Formpresswerkzeug, bei dem beide Werkzeughälften die Stösselsegmente aufweisen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Faserkunststoffverbundbauteilen, insbesondere von Bauteilen aus einem Carbonfaserverbundkunststoff. Zur Beschleunigung des Herstellungsprozesses wird ein erfindungsgemäßes Drapier- und Formpresswerkzeug eingesetzt, das eine hohe Automatisierung und dadurch die Realisierung hoher Stückzahlen kosteneffektiv zulässt, wie sie beispielsweise in der Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen erforderlich sind. Ferner ist das Drapier- und Formpresswerkzeug universell einsetzbar, d. h. zur Herstellung einer Vielzahl verschiedener auch komplex dreidimensional geformter Preformen bzw. Bauteile.
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Dazu wird mit dem in den 1 und 2 dargestellten Drapier- und Formpresswerkzeug ein segmentiertes Pressenwerkzeug bereitgestellt, wobei in 1 lediglich eine Werkzeughälfte 1 die hubbeweglichen, einzeln ansteuerbaren und einzeln verfahrbaren Stösselsegmente 3, 3' aufweist, die zur Ausbildung der formgebenden Werkzeugoberfläche der Werkzeughälfte 1, hier der positiven Form, angeordnet werden können, während das Unterwerkzeug 1' massiv ausgeführt ist und die negative Form mit seiner Werkzeugoberfläche bereitstellt. In 2 weisen sowohl das Oberwerkzeug 1 als auch das Unterwerkzeug 1' die hubbeweglichen, einzeln ansteuerbaren und einzeln verfahrbaren Stösselsegmente 3 auf, die dann jeweils zur Ausbildung der positiven und negativen formgebenden Werkzeugoberfläche anordenbar sind. Die Stösselsegmente 3, 3' können vorzugsweise hydraulisch, pneumatisch oder elektromotorisch betätigt werden. Wie in 1 zu sehen ist, können die Stösselsegmente 3, 3' ferner unterschiedliche Breiten aufweisen, etwa um eine komplexe Form besser nachbilden zu können. So können breitere Stösselsegmente 3 in Bereichen vorgesehen sein, in denen die Form eben ist oder nur eine leichte Krümmung aufweist, während schmalere Segmente 3' an Stellen eingesetzt werden können, die einen komplexeren Formverlauf aufweisen.
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In das Drapier- und Formpresswerkzeug werden textile Faserlagen wie multiaxiale Fasergelege, Verstärkungsgewebe, Gelege, Matten, Vliese, Gestricke etc, die ein vorzugsweise pulverförmiges Bindermaterial umfassen, zwischen die Werkzeughälften 1, 1' eingebracht, woraufhin die Faserlagen als Stapel mittels lokalen Andrückens durch lokales sukzessives Zufahren der Stösselsegmente 3, 3' drapiert werden.
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Der Faserlagenstapel wird – der Drapierbewegung folgend, also in Querrichtung zur Längserstreckung der Stösselsegmente 3, 3' – erwärmt, was eine optimale Drapierung erlaubt und keine Lagenverschiebung durch Scherungen aufgrund von bereits aufgeschmolzenem Bindermaterial zulässt. Wahlweise oder abhängig von der abzubildenden Form kann die Drapierbewegung von der Formmitte aus radial oder beidseitig nach außen oder von links nach rechts oder von rechts nach links erfolgen.
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Durch die Erwärmung wird die Preform 2 zumindest lokal konsolidiert und kann dann, ohne ihre Form zu verlieren, dem Werkzeug entnommen und einem RTM-Werkzeug zugeführt werden, um in einem RTM-Prozess mit einem Harz imprägniert und ausgehärtet zu werden und so das Faserkunststoffverbundbauteil herzustellen.
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Alternativ dazu kann die konsolidierte Preform 2 im gleichen Werkzeug dem RTM-Verfahren unterzogen werden, wobei hier das Unterwerkzeug 1' wie in 1 dargestellt, massiv ausgeführt sein sollte.
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Die Erwärmung im Drapier- und Formpresswerkzeug zur Konsolidierung der Preform 2 und gegebenenfalls zur Aushärtung des Faserkunststoffverbundbauteils, wenn der RTM-Schritt ebenfalls in dem Drapier- und Formpresswerkzeug durchgeführt wird, kann durch Heizelemente erfolgen, die beispielsweise im segmentlosen Unterwerkzeug 1' angeordnet sein können. Die Heizelemente werden entsprechend der Drapierbewegung geschaltet. Alternativ können auch die Stösselsegmente 3, 3' der anderen Werkzeughälfte 1 mit Heizmitteln ausgerüstet sein. Auch die Ausstattung beider Werkzeughälften 1, 1' mit Heizelementen ist denkbar. Als einzeln schaltbare Heizelemente kommen insbesondere Induktoren zur Kontakterwärmung oder Hot Impingement-Düsen zur kontaktfreien Erwärmung in Frage, die dann entsprechend jeweils in oder unter der Werkzeugoberfläche der jeweiligen Werkzeughälfte, also gegebenenfalls in den Segmenten 3, 3' erbaut sind.
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Denkbar wäre auch eine Anordnung eines parallel zur Drapierbewegungsrichtung (in einer Werkzeuglängsrichtung) zwischen den Werkzeughälften über den Faserstapel geradlinig verfahrbaren Heizmittels.
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Eine flächige Erwärmung kann insbesondere dort ausgeführt werden, wo keine Lagenverschiebungen der Faserlagen zu erwarten sind.
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Die Kühlung zur Konsolidierung des Faserlagenstapels kann mittels Luftdurchströmung, vorzugsweise mittels Düsen erfolgen, welche über zumindest eine der Werkzeugoberflächen verteilt und/oder seitlich angeordnet sein können.
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Denkbar ist auch, den erwärmten Faserlagenstapel bei der Konsolidierung zur Preform 2 einfach stehen zu lassen, bis er eine handhabbare Temperatur aufweist. Kühlvorrichtungen wie die Düsen beschleunigen jedoch demgegenüber den Herstellungsprozess.
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In gleicher Weise wie die obere Werkzeughälfte 1 kann auch die untere Werkzeughälfte 1' segmentiert sein, wie in 2 dargestellt. Aufgrund der Segmentierung mit den verfahrbaren Stösselsegmenten 3, 3' ist mit einem einzigen Werkzeug und sehr schnell jede denkbare 3D-Oberflächengeometrie bei der Ausbildung von flächigen FVK-Bauteilen erzielbar. Das Werkzeug kann in einer Arbeitsstation fest installiert sein oder auch Teil eines Roboterarms oder -hand sein.
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Die erfindungsgemäße Drapierung eines Faserlagenstapels kann deutlich schneller durchgeführt werden als die bekannten Prozesse der Einzellagendrapierung. Die Übernahme der Drapierungsarbeit durch die Stösselsegmente 3, 3' verkürzt weiterhin die Prozesszeit, wobei hier durch die lokale Steuerung des Andrückvorgangs eine besonders gute Drapierung erreicht wird. Infolge der Erwärmung des Bindermaterials im geschlossenen Werkzeug wird weitere Prozesszeit eingespart. Hierbei können Drapierung, Binderaufschmelzen und Kompaktieren in einem übergangslosen Vorgang abfolgen, wobei sich die Schritte zeitlich überlappen können. Auch bei einer lokalen Erwärmung wird im Übrigen ebenfalls die Prozesszeit verkürzt.
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Wenn der zur Herstellung des Faserkunststoffverbundbauteils anschließend durchzuführende RTM-Prozess im gleichen Drapier- und Formpresswerkzeug wie die Herstellung der Preform 2 erfolgt, wird die Anzahl der zur Ausbildung eines FVK-Bauteils erforderlichen Werkzeugkomponenten auf ein einziges Werkzeug minimiert, wobei hier das Drapier- und Formpresswerkzeug zusätzliche Vorrichtungen für das Imprägnieren und Aushärten im Werkzeug aufweist. Dabei handelt es sich insbesondere um eine (oder mehrere) Einspritzvorrichtung(en) für den matrixbildenden Kunststoff, beispielsweise ein Harzsystem. Weitere, zur Aushärtung notwendige Einrichtungen wie zur Temperierung und zur Druckbeaufschlagung können zusätzlich integriert sein, es können jedoch auch die Heizelemente, die zum Aufschmelzen des Bindermaterials zur Konsolidierung der Preform 2 derart ausgelegt und steuerbar sind, dass sie das Werkzeug, respektive die imprägnierte Preform 2 auf eine Aushärttemperatur des jeweiligen Kunststoffsystems erwärmen können. Ferner können die Stösselsegmente 3, 3' und ihr Antrieb derart ausgelegt sein, dass sie den für die Aushärtung vorgesehenen Pressdruck ausüben können.
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Mit dem in dem Drapier- und Formpresswerkzeug durchgeführten RTM-Prozess zur Herstellung des fertigen FVK-Bauteils wird auch die Herstellungszeit noch weiter optimiert. Vorzugsweise sollte dann das Unterwerkzeug 1' wie in 1 dargestellt, massiv, also nicht-segmentiert sein.
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Um die Taktzeit weiter zu beschleunigen, können mehrere Unterwerkzeuge 1' bereitgestellt werden, die nach Bauteilherstellung aus dem Gesamtwerkzeug herausgefahren werden, so dass ein außerhalb des Drapier- und Formpresswerkzeug mit einem neuen Faserlagenstapel beschicktes Unterwerkzeug 1' eingefahren werden kann, während die gefertigte Preform 2 oder das FVK-Bauteil aus dem Drapier- und Formpresswerkzeug zur Entnahme ausgefahren wird.
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Für ein Drapier- und Formpresswerkzeug, das lediglich eine segmentierte Werkzeughälfte 1 aufweist, kann ferner eine Vielzahl unterschiedlich geformter Unterwerkzeuge 1' vorgesehen sein, die die Herstellung verschiedener Preforms/Bauteile in einem Werkzeug gestatten, da sich die segmentierte Werkzeughälfte durch die ansteuerbaren Stösselsegmente in der Gestaltung ihrer formgebenden Werkzeugoberfläche variieren lässt.
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Aufgrund der lokalen Andrückung des Faserlagenstapels ist eine spezielle Anordnung und Drapierung einer oder mehrerer an den Krafteinleitungspfaden des späteren Bauteils orientierten Faserlagen möglich, so dass ein auf den mechanischen Belastungsbedarf maßgeschneidertes FVK-Bauteil hergestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008042574 B4 [0003]
