DE102011110206A1 - Formwerkzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug (10) zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einem ersten formgebenden Werkzeugteil (1) und einem zweiten formgebenden Werkzeugteil (2), wobei Faserlagen (4) zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil (1, 2) zur Bildung des Faserverbundbauteils einbringbar sind. Dabei weist das Formwerkzeug (10) wenigstens ein weiteres flexibles Werkzeugteil (3) mit mindestens einer flexiblen Werkzeugoberfläche (4) zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil (1, 2) auf, das mit der flexiblen Werkzeugoberfläche (5) an mindestens einer Seite der Faserlagen (4) anliegt, wenn diese in das Formwerkzeug (10) eingebracht sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einem ersten formgebenden Werkzeugteil und einem zweiten formgebenden Werkzeugteil, wobei Faserlagen zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil zur Bildung des Faserverbundbauteils einbringbar sind. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit Einlegen von Faserlagen zwischen einem ersten formgebenden Werkzeugteil und einem zweiten formgebenden Werkzeugteil zur Bildung des Faserverbundbauteils.
  • Faserverbundbauteile, insbesondere aus kohlenstoffffaserverstärkten Kunststoffen und glasfaserverstärkten Kunststoffen, sind in vielfältiger Form, insbesondere bei der Herstellung von Luftfahrzeugen, im Einsatz. Dabei werden vermehrt auch kritische Komponenten, wie Tragflächen und Flügelmittelkästen aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt.
  • Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen bestehen dabei in der Regel aus mehreren Lagen Fasermaterial, welche mit einem Matrixsystem (beispielsweise Harz) getränkt und infiltriert werden, so dass sich nach dem Aushärten der Matrix die einzelnen Elemente zu einem neuen Werkstoff verbunden haben. Bei der Fertigung derartiger Faserverbundbauteile werden grundsätzlich zwei unterschiedliche Herstellungsverfahren unterschieden: die Prepreg-Technologie und die Injektionstechnologie.
  • Bei der Prepreg-Technologie werden vorgetränkte Faserhalbzeuge verwendet, die dann in ein Formwerkzeug eingelegt und durch Aushärtung letztendlich das gewünschte Faserverbundbauteil erzeugen. Hierdurch kann der Aufwand bei Aufbau und Betreiben des Herstellungs-Formwerkzeuges reduziert werden. Allerdings müssen die vorgetränkten Faserhalbzeuge bei niedrigen Temperaturen gelagert werden, um dem Aushärtungsprozess entgegenzuwirken. Darüber hinaus haben derartig vorgetränkte Faserhalbzeuge nur eine begrenzte Haltbarkeitsdauer und sie lassen sich aufgrund des vorhandenen Matrixmaterials schlechter verformen und sind somit für komplexere Geometrien nur bedingt einsetzbar.
  • Bei der Injektionstechnologie hingegen werden trockene Faserhalbzeuge verwendet. Diese trockenen Faserhalbzeuge werden in das formgebende Formwerkzeug eingebracht und anschließend über eine Injektionsleitung mit dem Matrixsystem infiltriert. Um die Qualität des herzustellenden Bauteils weiter zu erhöhen, werden darüber hinaus häufig Vakuumaufbauten verwendet, bei denen das Formwerkzeug und die darin enthaltenen Faserhalbzeuge zunächst evakuiert und dann mit dem Matrixsystem infiltriert werden. Auch die Verwendung eines Autoklaven ist häufig anzutreffen. Der ungleich höhere Anlagenaufwand wird bei der Injektionstechnologie hingegen durch die einfache Handhabe und Lagerung der Faserhalbzeuge ausgeglichen.
  • Bei komplexen Bauteilgeometrien und hohen Lagenanzahlen der Faserlagen werden meist erst sogenannte Sub-Preformen aufgebaut, die anschließend zu einer fertigen Preform bzw. Halbzeug zusammengesetzt werden. Die Preformen werden dabei geometrisch verformt und drapiert in das Formwerkzeug eingebracht, um die komplexe Bauteilgeometrie des Faserverbundbauteils, das hergestellt werden soll, zu erhalten. Beim Zusammenführen unterschiedlicher Sub-Preformen oder Faserlagen kommt es durch Verschiebungen innerhalb der Faserlagen häufig zu Ondulationen, also Materialstauchungen bzw. -verschiebungen, die sich in Falten innerhalb des Faserverbundbauteils niederschlagen. Diese Materialfaltungen sind schädlich für das spätere Bauteil und beeinträchtigen dessen Strukturverhalten sowie werden Bauteilabmessungen verändert, was zu Toleranzproblemen führen kann.
  • Abhängig von der Geometriekomplexität der Faserverbundbauteile kann der Faltenbildung dadurch entgegengewirkt werden, dass in das Fasermaterial Einschnitte vorgenommen werden, so dass eine Kraftübertragung in Einschnittsbereichen aufgrund der durchtrennten einzelnen Fasern nicht mehr möglich ist. Um die mit diesen Einschnitten einhergehenden Qualitäts- und Stabilitätsverluste zu kompensieren, werden die Faserverbundbauteile strukturell überdimensioniert und mit hohen Sicherheitsfaktoren gefertigt, so dass die späteren Faserverbundbauteile ein höheres Gewicht aufweisen und zudem in der Produktion teurer sind.
  • Ein weiteres Problem besteht bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Hilfe von mehrteiligen Werkzeugformen darin, dass durch das Zusammenpressend der Werkzeugformen durch auftretende Materialfaltungen innerhalb der Faserlagen es zu unterschiedlichen Dichteverteilungen innerhalb der Preform kommt, die dann dazu führen, dass in den Bereichen der Materialfaltung und somit einhergehende Dichteerhöhung es zu einer mangelnden Infiltration des Fasermaterials mit dem Harz kommt. Derartige Schwachstellen führen dann in der Regel zum Ausschluss des entsprechenden Bauteils.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Bauteilkanten der Preformen exakt auf das Formwerkzeug abgestimmt sein müssen, da durch Spalte der Harzfluss extrem beeinflussbar ist.
  • Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Formwerkzeug und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils anzugeben, mit dem insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile bei komplexen Bauteilgeometrien vermieden werden können und mit denen gleichzeitig auch hohe Stückzahlen mit einem annehmbaren Aufwand gefertigt werden können.
  • Die Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Formwerkzeug erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens ein weiteres flexibles Werkzeugteil mit mindestens einer flexiblen Werkzeugoberfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil vorgesehen ist, das mit der flexiblen Werkzeugoberfläche an mindestens einer Seite der Faserlagen anliegt, wenn diese in das Formwerkzeug eingebracht sind.
  • Erfindungsgemäß wird zur Herstellung eines Faserverbundbauteils ein Formwerkzeug vorgeschlagen, das zumindest ein erstes formgebendes Werkzeugteil und zumindest ein zweites formgebendes Werkzeugteil aufweist. Zwischen den beiden formgebenden Werkzeugteilen werden dann die Faserlagen eingebracht, um das Faserverbundbauteil zu bilden bzw. herzustellen. Des Weiteren weist das Formwerkzeug ein flexibles Werkzeugteil auf, das an mindestens einer Seite eine flexible Werkzeugoberfläche hat. Dieses flexible Werkzeugteil wird nun ebenfalls zwischen das erste formgebende und das zweite formgebende Werkzeugteil angeordnet, so dass die flexible Werkzeugoberfläche des flexiblen Werkzeugteils an mindestens einer Seite der Faserlagen anliegt.
  • Durch das flexible Werkzeugteil mit seiner flexiblen Werkzeugoberfläche entsteht nun der vorteilhafte technische Effekt, dass Bereiche der Faserlagen, bei denen sich beispielsweise Faltungen gebildet haben, diese in die flexible Werkzeugoberfläche eingedrückt werden, so dass in diesen Teilbereichen beim Zusammenpressen der formgebenden Werkzeugteile eine gleichmäßige Druckverteilung entsteht. Diese bewirkt, dass auch in Bereichen der Faltungen oder durch gewollte Hervorhebungen ein gleichmäßiger Anpressdruck bewirkt wird.
  • Zu einem derartigen Formwerkzeug lassen sich darüber hinaus beispielsweise auch Faserverbundbauteile herstellen, die Hinterschneidungen aufweisen, da aufgrund des innen liegenden flexiblen Werkzeugteils das Zusammenführen und Auseinanderbringen der einzelnen Werkzeugteile erleichtert wird.
  • Ein Faserverbundbauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein fertig ausgehärtetes Bauteil sein, bei dem Faserlagen mit einem Matrixharz infiltriert und polymerisiert wurden. Im Sinn der vorliegenden Erfindung kann ein Faserverbundbauteil aber auch eine Preform oder Sub-Preform sein, die dann später zu einem komplexen Bauteil zusammengesetzt und hergestellt werden sollen. Die Preformen oder Sub-Preformen können dann später beispielsweise mit einem Matrixharz vorgetränkt werden, um sogenannte Prepregs herzustellen.
  • Vorteilhafterweise entspricht die Ausdehnung der flexiblen Werkzeugoberfläche des flexiblen Werkzeugteils einer formgebenden Werkzeugseite des ersten und/oder zweiten Werkzeugteils des Formwerkzeuges, so dass die gesamte formgebende Werkzeugoberfläche durch das flexible Werkzeugteil und seine flexible Werkzeugoberfläche abgedeckt werden kann.
  • In einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das flexible Werkzeugteil ausgebildet, einen Druck auf die anliegenden Faserlagen in zumindest einem Teilbereich der Faserlagen aufzubringen, wenn die Faserlagen und das flexible Werkzeugteil in die Werkzeugform eingebracht sind. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass in Bereichen, in denen aufgrund der komplexen Bauteilgeometrien Materialstauchungen und Materialverschiebungen entstehen können, die dann zu einer Faltung der Faserlagen führen können, diese gleich bei dem Einbringen der Faserlagen in das Formwerkzeug verhindert werden. Darüber hinaus kann beispielsweise in Randbereichen der formgebenden Werkzeugteile durch Beaufschlagung eines hohen Druckes erreicht werden, dass beispielsweise Voreileffekte des Matrixsystems durch eine unterschiedliche Faserdichte im Randbereich verhindert oder vermieden werden.
  • Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das flexible Werkzeugteil derart eingerichtet ist, dass in unterschiedlichen Teilbereichen der Faserlagen ein Druck aufgebracht werden kann, der sich von Teilbereich zu Teilbereich auch unterscheiden kann. Somit lassen sich gezielt die Bereiche der Faserlagen mit einem Druck beaufschlagen, in denen beispielsweise Fehlstellen durch Ondulationen entstehen können.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das flexible Werkzeugteil ausgebildet, mit einem gasförmigen oder fluiden Medium beaufschlagt zu werden, um so den Druck auf die anliegenden Faserlagen aufzubringen. Durch den Beaufschlagungsdruck, mit dem das flexible Werkzeugteil mit dem Medium beaufschlagt wird, kann der Druck, der auf die Faserlagen aufgebracht werden soll, gesteuert werden.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass nach Fertigstellung des Bauteils durch Evakuieren des flexiblen Werkzeugteils erreicht werden kann, dass dieses kollabiert und somit das Formwerkzeug wieder auseinander genommen werden kann, um so das fertige Faserverbundbauteil von dem Formwerkzeug zu trennen. Dadurch wird es möglich, beispielsweise Hinterschneidungen in einem Faserverbundbauteil in einfacher und kostengünstiger Art und Weise herzustellen.
  • Um gezielt bestimmte Teilbereiche der Faserlagen mit einem bestimmten Druck beaufschlagen zu können, ist es darüber hinaus ganz besonders vorteilhaft, wenn das flexible Werkzeugteil eine Mehrzahl von gas- oder fluiddichten Kammern aufweist, die voneinander getrennt mit einem gasförmigen oder fluiden Medium beaufschlagbar sind. Dadurch können Teilbereiche, die an bestimmten Kammern des flexiblen Werkzeugteils anliegen, gezielt mit einem Druck beaufschlagt werden, so dass auf die entsprechenden Teilbereiche ein gezielter Druck aufgebracht werden kann. Dadurch lassen sich gezielt die Bereiche der Faserlagen mit Druck beaufschlagen, die bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen problembehaftet sind.
  • Denn es hat sich herausgestellt, dass die Bereiche der Faserlagen, in denen aufgrund der komplexen Bauteilgeometrie Materialstauchungen bzw. Verschiebungen zur Faltenbildung führen, das Beaufschlagen eines Druckes derartige Faltenbildungen verhindert oder reduziert. Somit kann die Bauteilqualität erhöht werden; bei gleichzeitiger Vorbereitung für die Serienproduktion.
  • Durch ein Mehrkammersystem mit einer geregelten Drucksteuerung können Materialstauchungen, die beim Einlegen des Fasermaterials in die formgebende Werkzeugform entstehen, derart ausgeglichen und geglättet werden, indem durch eine gezielte Druckbewegung des flexiblen Werkzeugteils das gestauchte Fasermaterial in eine Vorzugsrichtung gestreckt wird.
  • Vorteilhafterweise ist das flexible Werkzeugteil ausgebildet, temperiert zu werden, so dass sich die Faserlagen temperaturtechnisch erhöhen oder abkühlen lassen. Hierzu ist das flexible Werkzeugteil beispielsweise ausgebildet, das Medium, mit dem es befüllt wird, zu erwärmen oder abzukühlen bzw. erwärmtes oder abgekühltes Medium aufzunehmen. Dadurch lassen sich beispielsweise Sub-Preformen herstellen, die über thermisch aktivierbare Bindersystem ihre verformte Geometrie beibehalten.
  • Die Aufgabe wird darüber hinaus auch mit dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß gelöst durch Anordnen mindestens eines weiteren flexiblen Werkzeugteils, das mindestens eine flexible Werkzeugoberfläche hat, zwischen dem ersten und zweiten Werkzeugteil derart, dass mindestens eine Seite der Faserlagen an der flexiblen Werkzeugoberfläche des flexiblen Werkzeugteils anliegt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 – schematische Darstellung eines vereinfachten Formwerkzeuges;
  • 2 – vereinfachte schematische Darstellung des flexiblen Werkzeugteils mit mehreren Kammern;
  • 3 – schematische Darstellung einer perspektivisch dargestellten Ausführungsform.
  • 1 zeigt schematisch vereinfacht das Formwerkzeug 10 mit einem ersten formgebenden Werkzeugteil 1 und einem zweiten formgebenden Werkzeugteil 2. Zwischen dem ersten Werkzeugteil 1 und dem zweiten Werkzeugteil 2 ist sowohl das flexible Werkzeugteil 3 als auch die Faserlagen 4 zu Bildung eines Faserverbundbauteils angeordnet. Das flexible Werkzeugteil 3 weist eine flexible Oberfläche 5 auf, die mit einer Seite der Faserlagen 4 in Berührung steht und an dieser in diesem Ausführungsbeispiel vollständig anliegt. Mit der gegenüberliegenden Seite der Faserlagen 4 liegen die Faserlagen an dem ersten Werkzeugteil 1 an.
  • Das flexible Werkzeugteil 3 weist eine Mehrzahl von gas- oder fluiddichten Kammern 6 auf, die getrennt voneinander mit einem gasförmigen oder fluiden Medium beaufschlagt werden können. Aufgrund der flexiblen Oberfläche 5 des flexiblen Werkzeugteils 3 wird ein Druck auf die anliegenden Faserlagen 4 zumindest in dem Teilbereich der Kammern 6 aufgebracht. Wie in 1 gezeigt, kann dies, je nach Dichte der Faserlage 4, dazu führen, dass sich die flexible Werkzeugoberfläche 5 des flexiblen Werkzeugteils 3 in Richtung Faserlagen 4 wölbt. In der 1 ist dies in den Bereichen 7a und 7b der Kammern 6 beispielhaft gezeigt.
  • Wird das Formwerkzeug 10 als Injektionswerkzeug genutzt, so kann durch die flexible Anpressung des flexiblen Werkzeugteils 3 an die Faserlagen in den Randbereichen ein Voreilen des Harzes unterdrückt werden, da durch den Anpressdruck die Dichte der Faserlagen 4 beeinflussbar wird. Selbstverständlich können die Kammern 6 auch mit einem Unterdruck (negativen Druck) beaufschlagt werden, so dass sich Faserwellen in die Randbereiche schieben lassen.
  • 2 zeigt schematisch stark vereinfacht ein flexibles Werkzeugteil mit einer oben liegenden flexiblen Werkzeugoberfläche 5 und mehreren gas- oder fluiddichten Kammern 6 in einer perspektivischen Darstellung. Durch das Beaufschlagen der einzelnen Kammern 6 mit einem gasförmigen oder fluidförmigen Medium lässt sich in den Kammern 6 ein Druck aufbauen, der aufgrund der flexiblen Oberfläche 5 des flexiblen Werkzeugteils 3 als Druckkraft auf die an der flexiblen Oberfläche 5 anliegenden Faserlagen (nicht dargestellt) übertragen wird. Dadurch wird es möglich, in bestimmten Bereichen der Faserlagen gezielt ein Druck auf die Faserlagen aufzubringen. Das flexible Werkzeugteil 3 kann dabei im Übrigen auch fester Bestandteil der formgebenden Werkzeugteile sein.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung. Hergestellt werden soll ein U-förmiges Faserverbundbauteil, das beispielsweise als Preform oder Sub-Preform für ein komplexes Bauteil dienen soll. Das Formwerkzeug 10 weist hierfür erfindungsgemäß ein erstes formgebendes Werkzeugteil 1 und zweites formgebendes Werkzeugteil 2 auf. Das erste formgebende Werkzeugteil 1 ist dabei ein innen liegendes Werkzeugteil, um das sich herum das zweite formgebende Werkzeugteil als ein Außenwerkzeug erstreckt. Zwischen dem ersten formgebenden Werkzeugteil 1 und dem zweiten formgebenden Werkzeugteil 2 wird das flexible Werkzeugteil 3 angeordnet, dessen flexible Oberfläche 5 an der einen Seite der Faserlagen 4 anliegt. Wie zu erkennen ist, weist auch hier das flexible Werkzeugteil 3 eine Mehrzahl von Druckkammern auf.
  • Durch das gezielte Beaufschlagen der einzelnen Kammern 6 des flexiblen Werkzeugteils 3 kann gezielt ein Druck auf die Faserlagen 4 ausgeübt werden, so dass Faltungen, die durch Materialverschiebungen oder Stauchungen entstehen können, vermieden werden. So kann beispielsweise durch eine Steuerung ein zeitlicher Druckverlauf über die Kammern realisiert werden, der sich wellenförmig über den Faserlagen 4 ausbreitet und so möglicherweise Lufteinschlüsse oder Materialverschiebungen in den Randbereich verschiebt, wo sie sich ggf. auflösen. Hierfür ist das Formwerkzeug mit einer Steuerung versehen, die eingerichtet ist, das flexible Werkzeugteil zum Erzeugen eines wellenförmigen Druckverlaufes über die flexible Werkzeugoberfläche anzusteuern.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist das flexible Werkzeugteil so ausgebildet, dass Unebenheiten in der Kontur der Faserlagen nachgegeben wird, so dass sich keine unterschiedlichen Dichteverhältnisse innerhalb der Faserlagen bilden, die womöglich entsprechende Voreileffekte begünstigen.

Claims (14)

  1. Formwerkzeug (10) zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einem ersten formgebenden Werkzeugteil (1) und einem zweiten formgebenden Werkzeugteil (2), wobei Faserlagen (4) zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil (1, 2) zur Bildung des Faserverbundbauteils einbringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiteres flexibles Werkzeugteil (3) mit mindestens einer flexiblen Werkzeugoberfläche (5) zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil (1, 2) vorgesehen ist, das mit der flexiblen Werkzeugoberfläche (5) an mindestens einer Seite der Faserlagen (4) anliegt, wenn diese in das Formwerkzeug (10) eingebracht sind.
  2. Formwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Werkzeugoberfläche (5) des flexiblen Werkzeugteils (3) in der Ausdehnung einer formgebenden Werkzeugseite des ersten und/oder zweiten Werkzeugteils (1, 2) entspricht.
  3. Formwerkzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Werkzeugteil (3) zum Aufbringen eines Druckes auf die anliegenden Faserlagen (4) in zumindest einem Teilbereich (7a, 7b) der Faserlagen (4) ausgebildet ist.
  4. Formwerkzeug (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Werkzeugteil (3) zum Aufbringen eines Druckes auf die anliegenden Faserlagen (4) in jeweils unterschiedlichen Teilbereichen (7a, 7b) der Faserlagen (4) ausgebildet ist.
  5. Formwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Werkzeugteil (3) mit einem gasförmigen oder fluiden Medium zum Aufbringen eines Druckes auf die anliegenden Faserlagen (4) in zumindest einem Teilbereich (7a, 7b) der Faserlagen beaufschlagbar ist.
  6. Formwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Werkzeugteil (3) eine Mehrzahl von gas- oder fluiddichten Kammern (6) aufweist, die getrennt voneinander mit einem gasförmigen oder fluiden Medium zum Aufbringen eines Druckes auf die anliegenden Faserlagen (4) in jeweils unterschiedlichen Teilbereichen (7a, 7b) der Faserlagen beaufschlagbar sind.
  7. Formwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Werkzeugteil (3) zumindest teilweise temperierbar ausgebildet ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit Einlegen von Faserlagen (4) zwischen einem ersten formgebenden Werkzeugteil (1) und einem zweiten formgebenden Werkzeugteil (2) zur Bildung des Faserverbundbauteils, gekennzeichnet durch Anordnung mindestens eines weiteren flexiblen Werkzeugteils (3), das mindestens eine flexible Werkzeugoberfläche (5) hat, zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil (1, 2) derart, dass mindestens eine Seite der Faserlagen (4) an der flexiblen Werkzeugoberfläche (5) des flexiblen Werkzeugteils (3) anliegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Aufbringen eines Druckes auf die anliegenden Faserlagen (4) durch das flexible Werkzeugteil (3) in einem oder mehreren unterschiedlichen Teilbereichen (7a, 7b) der Faserlagen (4).
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Beaufschlagen des flexiblen Werkzeugteils mit einem gasförmigen oder fluiden Medium zum Aufbringen eines Druckes durch das flexible Werkzeugteil (3) auf die anliegenden Faserlagen (4) in zumindest einem Teilbereich (7a, 7b) der Faserlagen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Beaufschlagen einer oder mehrerer voneinander getrennter Kammern (6) des flexiblen Werkzeugteils (3) mit dem gasförmigen oder fluiden Medium zum Aufbringen eines Druckes durch das flexible Werkzeugteil (3) auf die anliegenden Faserlagen (4) in jeweils unterschiedlichen Teilbereichen (7a, 7b) der Faserlagen.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch Aufbringen eines Druckes auf das flexible Werkzeugteil (3) in einem Teilbereich (7a, 7b) der Faserlagen, in dem Faltungen der Faserlagen (4) auftreten.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch Aufbringen einer Temperatur auf das flexible Werkzeugteil (3) in zumindest einem Teilbereich (7a, 7b) oder vollflächig.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, gekennzeichnet durch Aufbringen unterschiedlicher Temperaturen auf das flexible Werkzeugteil (3) in jeweils unterschiedlichen Teilbereichen (7a, 7b).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140262015A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 U.S.A. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High Pressure Soft Lithography for Micro-Topographical Patterning of Molded Polymers and Composites
DE102014201184A1 (de) * 2014-01-23 2015-07-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Presswerkzeug zum Herstellen von Faserverbundbauteilen
DE102015201264A1 (de) * 2015-01-26 2016-07-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verformvorrichtung zum Verformen eines vorimprägnierten Faserverbundhalbzeuges sowie Verfahren zum Verformen eines vorimprägnierten Faserverbundhalbzeuges
DE102016007033A1 (de) * 2016-06-08 2017-12-14 Audi Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Kunststoff
DE102018210013A1 (de) * 2018-06-20 2019-12-24 Audi Ag Werkzeug und Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils und faserverstärktes Bauteil

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69521530T2 (de) 1994-09-09 2002-04-18 Decta Holdings Pty. Ltd., West Perth Verbessertes verfahren zum herstellen von verbundwerkstoffen
DE102007023229A1 (de) 2007-05-18 2008-11-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102008017381A1 (de) 2008-04-05 2009-10-08 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Hilfsmittel zur Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoff
DE102008023629A1 (de) 2008-05-15 2009-11-19 Mt Aerospace Ag Integrales Hohlbauteil aus Faserverbundkunststoff
DE102009017512A1 (de) 2009-04-15 2010-10-28 Airbus Deutschland Gmbh Herstellen eines Verbundbauteils

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69521530T2 (de) 1994-09-09 2002-04-18 Decta Holdings Pty. Ltd., West Perth Verbessertes verfahren zum herstellen von verbundwerkstoffen
DE102007023229A1 (de) 2007-05-18 2008-11-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102008017381A1 (de) 2008-04-05 2009-10-08 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Hilfsmittel zur Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoff
DE102008023629A1 (de) 2008-05-15 2009-11-19 Mt Aerospace Ag Integrales Hohlbauteil aus Faserverbundkunststoff
DE102009017512A1 (de) 2009-04-15 2010-10-28 Airbus Deutschland Gmbh Herstellen eines Verbundbauteils

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140262015A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 U.S.A. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High Pressure Soft Lithography for Micro-Topographical Patterning of Molded Polymers and Composites
US10899045B2 (en) * 2013-03-12 2021-01-26 U.S.A. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High pressure soft lithography for micro-topographical patterning of molded polymers and composites
DE102014201184A1 (de) * 2014-01-23 2015-07-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Presswerkzeug zum Herstellen von Faserverbundbauteilen
DE102015201264A1 (de) * 2015-01-26 2016-07-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verformvorrichtung zum Verformen eines vorimprägnierten Faserverbundhalbzeuges sowie Verfahren zum Verformen eines vorimprägnierten Faserverbundhalbzeuges
DE102015201264B4 (de) * 2015-01-26 2019-10-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verformvorrichtung zum Verformen eines vorimprägnierten Faserverbundhalbzeuges sowie Verfahren zum Verformen eines vorimprägnierten Faserverbundhalbzeuges
DE102016007033A1 (de) * 2016-06-08 2017-12-14 Audi Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Kunststoff
DE102016007033B4 (de) 2016-06-08 2019-01-24 Audi Ag Verfahren und Gussform zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Kunststoff
DE102018210013A1 (de) * 2018-06-20 2019-12-24 Audi Ag Werkzeug und Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils und faserverstärktes Bauteil

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