DE102011113328B4

DE102011113328B4 - Formverfahren unter Verwendung eines Formgedächtnispolymers

Info

Publication number: DE102011113328B4
Application number: DE102011113328.7A
Authority: DE
Inventors: Ingrid A. Rousseau
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2022-03-03
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: US20120068387A1; US8449810B2; DE102011113328A1

Abstract

Verfahren zum Formen eines Verbundstoffteiles (14), das sich durch eine endgültige Teileform auszeichnet, wobei das Verfahren umfasst, dass:ein abgebundener Vorformling (12, 32, 42), der ein Formgedächtnispolymer (SMP)-Bindemittel (16) umfasst und allgemein in einer vereinfachten Geometrie ausgebildet ist, welche durch eine permanente Form des SMP-Bindemittels (16) definiert ist, in einem Teileformwerkzeug (22) positioniert wird, welches die endgültige Teileform definiert;der abgebundene Vorformling (12, 32, 42) über eine Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels (16) erwärmt wird, sodass der abgebundene Vorformling (12, 32, 42) durch das Teileformwerkzeug (22) formbar ist;der abgebundene Vorformling (12, 32, 42) über einer Übergangstemperatur mithilfe des Teileformwerkzeuges (22) in einen ausgeformten Vorformling (13) verformt wird, der durch eine temporäre Form des SMP-Bindemittels (16) definiert ist;ein Harz auf den ausgeformten Vorformling (13) in dem Teileformwerkzeug (22) aufgebracht wird; unddas Harz in dem Teileformwerkzeug (22) ausgehärtet wird, um ein Teil herzustellen, das in der endgültigen Teileform ausgebildet ist und das ausgehärtete Harz und den ausgeformten Vorformling (13) umfasst.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Verbundstoffteiles unter Verwendung eines Formgedächtnispolymers.
Hintergrund
Zahlreiche Techniken zum Formen erfordern die Verwendung von Vorformlingen. Beispiele für Formtechniken, welche Vorformlinge verwenden, umfassen Verbundstoffform-, Harzinjektions-, Formpress- und Spritzgießverfahren. Es ist bekannt, dass die Verwendung dieser Techniken zum Formen von Teilen mit komplexen oder komplizierten Formen und Ausgestaltungen wegen der Schwierigkeit der exakten Steuerung der Vorformlingsgeometrie und -abmessungen während der Herstellung des Vorformlings eine Herausforderung darstellt. Die Herausforderungen umfassen das Erlangen der erwünschten Dicke und die Verteilung der Vorformlingfaser, wenn das Vorformlingmaterial auf die Oberfläche eines Vorformlingwerkzeuges oder -formwerkzeuges aufgesprüht wird, einschließlich der Schwierigkeit beim Sprühen der Vorformlingfaser, um die erwünschte Dicke und Verteilung für komplizierte Formen und komplexe Teilemerkmale wie z. B. Rippen und Tiefziehabschnitte zu erlangen, und beim gleichmäßigen Verteilen des Bindemittelharzes über diese Flächen hinweg. Das Formen, die Handhabung und der Transport von Vorformlingen mit komplexen Teilemerkmalen und komplizierten Formen können eine speziell vorgesehene und kostspielige Vorformling-Werkzeugbestückung, maßgeschneiderte Fasstransportgestelle wie z. B. Paletten mit integrierter Abstützung für die komplizierte Vorformlinggeometrie und speziell ausgebildete Materialhandhabungsgeräten zum Befördern der Vorformlinge von dem Vorformling-Formverfahren und zu dem Teileformverfahren erfordern.
Ein herkömmliches Formverfahren unter Verwendung eines Formgedächtnispolymers geht beispielsweise aus der DE 10 2009 053 115 A1 hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Formen eines Verbundstoffteiles unter Verwendung eines Formgedächtnispolymers anzugeben, mit dem sich Verbundstoffteile mit komplexen Formen und komplizierten Merkmalen bilden lassen, welche eine verbesserte Qualität aufweisen und besonders maßhaltig sind.
Zusammenfassung
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es ist ein Verfahren zum Formen eines Verbundstoffteiles aus einem abgebundenen Vorformling vorgesehen, der anfänglich in einer vereinfachten Geometrie wie z. B. einer Matte oder Bahn ausgebildet ist, die eine vorwiegend flache Fläche definieren kann. Der abgebundene Vorformling ist aus einem Material hergestellt, das ein Bindemittel mit einem Formgedächtnispolymer (SMP) umfasst. Der abgebundene Vorformling umfasst, wenn er in der vereinfachten Geometrie ausgebildet ist, das SMP-Bindemittel in einer permanenten Form, was ein/e einfache/s Herstellung des abgebundenen Vorformlings und Einsetzen in ein Formwerkzeug gestattet. Nach dem Einsetzen in das Formwerkzeug wird der abgebundene Vorformling in einen ausgeformten Vorformling umgewandelt, indem das SMP-Bindemittel in eine temporäre Form übergeführt wird, die den komplizierten Merkmalen des zu formenden Teiles entspricht, und das Teil wird geformt und ausgehärtet, sodass die endgültige Form des ausgehärteten Teils jene des ausgeformten Vorformlings definiert, die alternativ jene der temporären Form des SMP-Bindemittels ist. Die vereinfachte Geometrie des abgebundenen Vorformlings in der permanenten Form sieht Vorteile vor, die niedrigere Herstellungskosten, eine verbesserte Einheitlichkeit der Zusammensetzungs- und mechanischen Eigenschaften, die Flexibilität zur Verwendung als ein allgemeiner oder universeller Vorformling für die Herstellung verschiedener Teile mit unterschiedlichen Ausgestaltungen und Effizienz bei der Handhabung, der Lagerung und dem Transport des abgebundenen Vorformlings auf Grund der vereinfachten Geometrie seiner permanenten Form einschließen. Das Umwandeln des abgebundenen Vorformlings in einen ausgeformten Vorformling, der durch eine temporäre Form des SMP-Bindemittels definiert ist, welche der geformten oder endgültigen Form des Teils entspricht, vor dem Formen des Teils stellt Vorteile bereit, die ein verbessertes Vermögen, Teile mit komplexen Formen und komplizierten Merkmalen zu bilden, welche eine verbesserte Qualität aufweisen, und eine Maßhaltigkeitssteuerung bei reduzierten Kosten einschließen.
Es ist ein Verfahren zum Formen eines Verbundstoffteiles vorgesehen, das sich durch eine endgültige Teileform auszeichnet. Das Verfahren umfasst, dass ein abgebundener Vorformling, der ein Formgedächtnispolymer (SMP)-Bindemittel umfasst und allgemein in einer vereinfachten Geometrie ausgebildet ist, welche durch eine permanente Form des SMP-Bindemittels definiert ist, an ein Teileformwerkzeug bereitgestellt wird, welches die endgültige Teileform definiert, der abgebundene Vorformling über eine Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels erwärmt wird, sodass der abgebundene Vorformling durch das Teileformwerkzeug formbar ist, der abgebundene Vorformling über einer Übergangstemperatur mithilfe des Teileformwerkzeuges in einen ausgeformten Vorformling verformt wird, der durch eine temporäre Form des SMP-Bindemittels definiert ist. Der abgebundene Vorformling kann durch Pressen und/oder Druck- und/oder Vakuumformen verformt werden. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein Harz auf den ausgeformten Vorformling in dem Teileformwerkzeug aufgebracht wird und das Harz in dem Teileformwerkzeug ausgehärtet wird, um ein Teil herzustellen, das in der endgültigen Teileform ausgebildet ist und das ausgehärtete Harz und den ausgeformten Vorformling umfasst. Die temporäre Form des SMP-Bindemittels ist im Wesentlichen durch die endgültige Teileform definiert und die endgültige Teileform kann zumindest ein kompliziertes Merkmal definieren.
Das Verfahren kann ferner umfassen, dass der abgebundene Vorformling gebildet wird, indem ein Material, welches das SMP-Bindemittel umfasst, aufgesprüht wird, um einen nicht abgebundenen Vorformling vorzusehen, der allgemein als eine Matte ausgebildet ist, der nicht abgebundene Vorformling über eine Abbindetemperatur erwärmt wird, die durch das SMP-Bindemittel definiert ist, und das SMP-Bindemittel in die permanente Form umgewandelt wird, um das Material abzubinden und dadurch den nicht abgebundenen Vorformling in einen abgebundenen Vorformling umzuwandeln, wobei die Form des abgebundenen Vorformlings durch die Form des nicht abgebundenen Vorformlings definiert ist. Die Abbindetemperatur kann durch eine von einer Aushärtetemperatur eines aus einem duroplastischen Polymer bestehenden SMP-Bindemittels und einer Schmelztemperatur eines aus einem thermoplastischen Polymer bestehenden SMP-Bindemittels definiert sein.
Das Vorformlingmaterial kann eine Faser umfassen, wobei die Faser eines oder mehrere von einer Glasfaser, einer Kohlefaser, einer Metallfaser, einer Polymerfaser und einer Metalllegierungsdrähte umfassenden Faser oder eine Kombination davon umfasst. Das Vorformlingmaterial kann aus weniger als 10 Gew.-% SMP-Bindemittel oder selektiv weniger als 5 Gew.- % SMP-Bindemittel bestehen.
Der nicht abgebundene Vorformling und der daraus gebildete abgebundene Vorformling in einer vereinfachten Geometrie können allgemein als eines von einer Bahn, einer Tafel und einer Matte ausgebildet sein. Der nicht abgebundene Vorformling kann ferner durch einen oder mehrere im Wesentlichen flache Abschnitte, der/die aus einem Vorformlingmaterial mit im Wesentlichen gleichmäßiger Dichte, gleichmäßiger Dicke und gleichmäßiger Orientierung besteht/en, und einen oder mehrere unregelmäßige/n Abschnitt/en definiert sein. Jeder der unregelmäßigen Abschnitte kann zumindest einem von einem Formabschnitt, einem Vorformlingwerkzeugabschnitt und einem Teil-Merkmal entsprechen und kann durch zumindest eines von einer ungleichmäßigen Dichte, einer ungleichmäßigen Dicke, einer ungleichmäßigen Materialorientierung und einem entsprechenden Vorformlingwerkzeugabschnitt definiert sein.
Das Aufsprühen des Vorformlingmaterials, welches das SMP-Bindemittel umfasst, um den nicht abgebundenen Vorformling vorzusehen, kann umfassen, dass das Material gleichmäßig aufgesprüht wird, um im Wesentlichen flache Abschnitte mit im Wesentlichen gleichmäßiger Dichte, Dicke und Materialorientierung vorzusehen; und das Material selektiv aufgesprüht wird, um einen oder mehrere unregelmäßige Abschnitte vorzusehen, wobei jeder unregelmäßige Abschnitt durch zumindest eines von einer ungleichmäßigen Dichte, einer ungleichmäßigen Dicke und einer ungleichmäßigen Materialorientierung definiert ist. Das Verfahren kann ferner umfassen, dass ein Vorformlingwerkzeug vorgesehen wird, welches einen Werkzeugabschnitt umfasst, der zumindest einem von einem Abschnitt des Teileformwerkzeuges und einem durch die endgültige Teileform definierten Merkmal entspricht, und das Material auf das Vorformlingwerkzeug aufgesprüht wird, um einen nicht abgebundenen Vorformling vorzusehen, der allgemein als eine Matte mit einem durch den Werkzeugabschnitt definierten unregelmäßigen Abschnitt ausgebildet ist, welcher durch zumindest eine von einer ungleichmäßigen Dichte und einer ungleichmäßigen Dicke definiert sein kann.
Die oben stehenden Merkmale sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
Figurenliste

1A ist eine schematische perspektivische Darstellung eines nicht abgebundenen Vorformlings, der ein Formgedächtnispolymer (SMP)-Bindemittel umfasst;
1B ist eine schematische perspektivische Darstellung des Vorformlings von 1A, der in eine permanente Form abgebunden ist;
2A ist eine schematische Querschnittsansicht des abgebundenen Vorformlings von 1B und eines Formwerkzeuges;
2B ist eine schematische Querschnittsansicht des abgebundenen Vorformlings von 1B und des Formwerkzeuges von 2A in einer offenen Position;
2C ist eine schematische Querschnittsansicht des ausgeformten Vorformlings in einer temporären Form in dem Formwerkzeug von 2A in einer geschlossenen Position;
2D ist eine schematische Querschnittsansicht des Formwerkzeuges von 2A in einer offenen Position und eines ausgehärteten Teiles, welches den ausgeformten Vorformling von 2C umfasst;
3A ist eine schematische Querschnittsansicht eines nicht abgebundenen Vorformlings, der ein SMP-Bindemittel umfasst und einen unregelmäßigen Abschnitt definiert, und eines Vorformlingwerkzeuges;
3B ist eine Querschnittsansicht des in eine permanente Form abgebundenen Vorformlings von 3A;
3C ist eine schematische Querschnittsansicht des Formwerkzeuges von 2A in einer offenen Position und des abgebundenen Vorformlings von 3B;
4A ist eine schematische Querschnittsansicht eines nicht abgebundenen Vorformlings, der ein SMP-Bindemittel umfasst und einen unregelmäßigen Abschnitt definiert, und eines Vorformlingwerkzeuges, das den unregelmäßigen Abschnitt definiert;
4B ist eine schematische Querschnittsansicht des in eine permanente Form abgebundenen Vorformlings von 4A;
4C ist eine schematische Querschnittsansicht des Formwerkzeuges von 2A in einer offenen Position und des abgebundenen Vorformlings von 4B; und
4D ist eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltung des Vorformlingwerkzeuges von 4A.

Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Fig. durchweg gleiche Komponenten bezeichnen, ist einzusehen, dass die in den 1A bis 4D gezeigten Elemente nicht maßstabgetreu gezeigt sind. Demzufolge sind die speziellen in den Zeichnungen vorgesehenen, hierin dargestellten speziellen Abmessungen und Anwendungen nicht als einschränkend zu betrachten. Es ist ein Verfahren zum Formen eines Verbundstoffteiles, das durch ein/e oder mehrere komplexe Formen und/oder komplizierte Merkmale definiert ist, unter Verwendung eines Vorformlings vorgesehen, der ein Formgedächtnispolymer (SMP)-Bindemittel umfasst, wobei der Vorformling in seiner permanenten Form in einer vereinfachten Geometrie ausgebildet ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Vorformling in einer permanenten Form als eine Matte, eine Tafel oder eine Bahn ausgebildet sein, die ferner durch eine vorwiegend flache Fläche definiert sein kann.
1A zeigt einen nicht abgebundenen Vorformling 10, der durch Aufsprühen eines Materials 18, das ein aus einem Formgedächtnispolymer bestehendes Bindemittel 16, auch als ein SMP-Bindemittel bezeichnet, umfasst, unter Verwendung eines Sprühgeräts 20 gebildet wird. Der nicht abgebundene Vorformling 10 in dem nicht einschränkenden Beispiel, das in 1A gezeigt ist, ist allgemein in einer vereinfachten Geometrie als eine Matte ausgebildet, die durch eine oder mehrere vorwiegend flache Flächen 11 (siehe 2A), wie dieser Ausdruck hierin beschrieben ist, definiert sein kann.
Wie hierin verwendet, beziehen sich die Ausdrücke „nicht abgebunden“ und „nicht erstarrt“ auf den Zustand des Vorformlings vor dem Erwärmen des Vorformlingmaterials 18 einschließlich des SMP-Bindemittels 16 über eine Temperatur, welche als die „Abbindetemperatur“ oder die „Erstarrungstemperatur“ bezeichnet wird, und bei der das SMP-Bindemittel 16 schmelzen und fließen und sich dann vernetzen wird, um den nicht abgebundenen Vorformling 10 abzubinden und zum Erstarren zu bringen, um einen abgebundenen Vorformling 12 zu bilden, wobei die Form des abgebundenen Vorformlings 12 durch die permanente Form des SMP-Bindemittels 16 definiert ist. Die Ausdrücke „abgebunden“ und „erstarrt“ beziehen sich auf den Zustand des Vorformlings 12, nachdem der Vorformling über die Abbindetemperatur erwärmt wurde, sodass der Vorformling in seine permanente Form „abgebunden“ oder „erstarrt“ ist.
Das SMP kann ein duroplastisches Polymer wie z. B. ein Epoxid sein, das zum Erstarren gebracht wird, indem der Vorformling auf eine Abbindetemperatur erwärmt wird, die charakteristisch, z. B. spezifisch, für das duroplastische SMP ist, welches das SMP-Bindemittel 16 umfasst, wobei bei dieser Temperatur die SMP-Bindemittelteilchen schmelzen und fließen, sich dann kovalent vernetzen, um das duroplastische SMP in einer permanenten Form zum Erstarren zu bringen. Demzufolge entspricht die Abbindetemperatur eines aus einem duroplastischen Polymer bestehenden SMP-Bindemittels 16, ist z. B. bestimmt durch, eine/r Abbindetemperatur, die durch dieses duroplastische Polymer definiert oder dafür charakteristisch ist.
Das SMP kann ein thermoplastisches Polymer sein, das zum Erstarren gebracht wird, indem der Vorformling auf eine Schmelztemperatur erwärmt wird, die charakteristisch, z. B. spezifisch, für das thermoplastische SMP ist, welches das SMP-Bindemittel 16 umfasst, wobei bei dieser Temperatur die SMP-Bindemittelteilchen schmelzen und fließen, sich dann physikalisch vernetzen, um das thermoplastische SMP in einer permanenten Form zum Erstarren zu bringen. Demzufolge entspricht die Abbindetemperatur eines aus einem thermoplastischen Polymer bestehenden SMP-Bindemittels 16, ist z. B. bestimmt durch, eine/r Schmelztemperatur, die durch dieses thermoplastische Polymer definiert oder dafür charakteristisch ist.
Das Material 18 umfasst ferner einen Füllstoff und/oder eine Faser 17, die/der eine verstärkende, gebündelte Faser und/oder gebündelte Kurzfaser sein kann. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Füllstoffe/Fasern 17 können Glasfasern, Metallfasern, Kohlefasern, Polymerfasern einschließlich Polyethylenfasern mit hoher relativer Molekülmasse, Flüssigkristallpolyesterfasern etc., dünne Metalllegierungs- oder Metalldrähte und/oder dergleichen und/oder Kombinationen davon umfassen.
Das Sprühgerät 20 kann ausgebildet sein, um die Faser 17 abzuschneiden und/oder die Faser 17 und das Bindemittel 16 in vorbestimmten Verhältnissen zu mischen. Alternativ kann das Sprühgerät 20 ausgebildet sein, um die Faser 17 und das SMP-Bindemittel 16 abwechselnd oder nacheinander in einer definierten Sequenz aufzusprühen. Als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann das Sprühgerät 20 ausgebildet sein, um das SMP-Bindemittel 16 auf einer an das Sprühgerät 20 bereitgestellte nicht gewebte Matte aufzusprühen, um eine nicht abgebundene Matte zu zu bilden, die aus der nicht gewebten Matte und dem SMP-Bindemittel 16 besteht. Die nicht gewebte Matte kann z. B. aus nicht gewebtem Glas oder Kohlenstoff bestehen.
In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das SMP-Bindemittel 16 aus weniger als 10 Gew.-% des nicht abgebundenen Vorformlings 10 bestehen und die Faser 17 kann zumindest 90 Gew.-% ausmachen. Selektiv kann das SMP-Bindemittel 16 aus weniger als 5 Gew.-% des nicht abgebundenen Vorformlings 10 bestehen. Es ist einzusehen, dass mit dem niedrigen Gewichtsprozentanteil des SMP-Bindemittels 16 in dem Material 18 gewisse Formgedächtniseigenschaften wie z. B. die Formrückerlangung in dem endgültigen ausgehärteten Teil nicht optimiert sein können. Der relativ niedrige Anteil des SMP-Bindemittels 16 wird verwendet, wie hierin im Detail ausgeführt, um eine Änderung in dem Modul des Vorformlings über und unter der Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels 16 zu ermöglichen, um eine Umwandlung eines abgebundenen Vorformlings von einer durch eine vereinfachte Geometrie (siehe 12, 32, 42 in den 2B, 3B bzw. 4B) definierten permanenten Form durch Ausformen des Vorformlings über der Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels 16 in eine temporäre Form (siehe 13 in 2C), welche durch ein oder mehrere komplizierte Merkmale (siehe z. B. 13a-13d in 2C) definiert ist, zu ermöglichen, bevor ein Formharz an den ausgeformten Vorformling 13 bereitgestellt wird und das daraus gebildete Verbundstoffteil in ein endgültiges oder letztendliches Teil 14 (siehe 2D) ausgehärtet wird. Außerdem, da die temporäre Form des ausgeformten Vorformlings mit hoch gesteuerter Maßgenauigkeit abhängig von den SMP-Charakteristika des speziellen SMP in Verwendung beibehalten werden kann, wird der daraus gebildete ausgeformte Vorformling eine hohe Maß-Stabilität und -Genauigkeit aufweisen.
Das Sprühgerät 20, das auch als eine Sprühpistole oder Pistole bezeichnet werden kann, kann in der Hand gehalten oder funktionell mit einer Halterung oder einem Mechanismus verbunden sein, sodass das Sprühgerät 20 konfigurierbar ist, um manuell oder automatisch positioniert und bewegt zu werden, um so das Material 18 in einem Sprühmuster abzuscheiden, um den nicht abgebundenen Vorformling 10 zu bilden. Das Sprühmuster des Sprühgeräts 20 und die/das resultierende Dicke, Profil, Orientierung, Dichte und andere Eigenschaften des Materials 18 des nicht abgebundenen Vorformlings 10 können durch Variieren der Strömungsrate des durch das Sprühgerät 20 aufgesprühten Materials 18, der relativen Position des Sprühgeräts 20 in Bezug auf den nicht abgebundenen Vorformling 10 einschließlich der Distanz und/oder der Winkelorientierung von dem nicht abgebundenen Vorformling 10 oder der Oberfläche des Vorformlingwerkzeuges (siehe z. B. 3A, 4A), des Profils des Vorformlingwerkzeuges, des Sprühweges oder anderer Sprühprozesscharakteristika variiert werden, wie einzusehen wäre. Das Vorformlingwerkzeug, wie hierin verwendet, bezieht sich auf das Substrat-, Oberflächen- oder Vorformling-Formwerkzeug oder -werkzeug, auf welches das Material 18 aufgesprüht oder darauf abgeschieden werden kann, um den nicht abgebundenen Vorformling 10 zu bilden, und kann als nicht einschränkendes Beispiel als ein Gitter oder ein anderes perforiertes oder nicht perforiertes Gerüst, eine Fördereinrichtung, ein Band, ein Dorn oder ein/e Formwerkzeugfläche oder -hohlraum ausgebildet sein. Das Vorformlingwerkzeug kann allgemein flach oder vorwiegend flach sein oder kann profiliert oder mit Details versehen sein, um die Form des Vorformlings zu definieren. Es wäre einzusehen, dass das Vorformlingwerkzeug eine Fördereinrichtung, ein sich bewegendes Band oder eine andere Konfiguration sein kann, die in der Lage ist, ein/e kontinuierliche/s Matte, Bahn oder Gewebe herzustellen, die/das anschließend geschnitten oder geschlitzt werden kann, um den Vorformling bereitzustellen. Das Vorformlinggitter oder -werkzeug kann z. B. für ein Vakuumformsystem adaptierbar sein, welches konfigurierbar ist, um das Material 18 gegen oder auf die/der Oberfläche des Vorformlinggitters oder -werkzeuges zu halten oder festzuhalten, bevor der nicht abgebundene Vorformling 10 abgebunden oder zum Erstarren gebracht wird.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „aufsprühen“ oder jegliche andere geeignete Variante auf das Aufsprühen (oder anderweitige Herstellen) des Materials 18 auf einer Oberfläche in einer gesteuerten Weise, wobei die Oberfläche eine standardisierte Oberfläche wie z. B. ein Gitter, eine Fördereinrichtung oder eine andere allgemein flache Fläche oder eine Oberfläche, welche ein Profil definiert, wie z. B. die Oberfläche eines Gitters oder eines Werkzeuges, welches ausgebildet ist, um die Form eines nicht abgebundenen Vorformlings 10 zu definieren, sein kann. In einigen Fällen wird das Aufsprühen gesteuert, um eine Einheitlichkeit in zumindest einem von einer Dicke, Fläche, Dichte oder Orientierung des Materials, wie abgeschieden, zu erzielen, und wird hierin als „gleichmäßiges Aufsprühen“ bezeichnet. Die/der Fläche oder Abschnitt des durch „gleichmäßiges“ Aufsprühen hergestellten nicht abgebundenen Vorformlings 10 kann als ein/e „gleichmäßiger Abschnitt“, „gleichmäßige Fläche“ bezeichnet, oder kann durch eine „gleichmäßige“ Dichte, Höhe, Dicke, Fläche oder Orientierung definiert sein.
In anderen Fällen wird das Aufsprühen derart gesteuert, dass die resultierende Schicht oder Fläche nicht im Wesentlichen gleichmäßig (d. h. ungleichmäßig oder unregelmäßig) in zumindest einem von einer Dicke, Fläche, Dichte oder Orientierung (d. h. der Dicke, Fläche, Dichte und/oder Orientierung des Materials entlang eines Teilstückes oder in einem/r Abschnitt oder Fläche des nicht abgebundenen Vorformlings 10 oder einer Schicht des nicht abgebundenen Vorformlings 10 variiert, sodass es/er „ungleichmäßig“ oder „unregelmäßig“ in Bezug auf den/die „gleichmäßige/n“ Abschnitt oder Fläche ist) sein kann und es wird hierin als „selektives Aufsprühen“, um die/den „ungleichmäßige/n“ oder „unregelmäßige/n“ Fläche, Abschnitt oder Schicht herzustellen, bezeichnet.
Der nicht abgebundene Vorformling 10 kann allgemein, wie in dem nicht einschränkenden Beispiel von 1A gezeigt, in einer vereinfachten Geometrie wie z. B. einer/m Matte, Tafel, Bahn, Gewebe oder anderen Konfiguration ausgebildet sein, die eine vorwiegend flache Fläche 11 definieren kann, wie dieser Begriff hierin definiert ist. (siehe 2A, 3B, 4B) Der nicht abgebundene Vorformling 10 wird in die Form eines abgebundenen Vorformlings 12, der in den 1B und 2A gezeigt ist, umgewandelt und definiert diese, wobei der abgebundene Vorformling 12 das SMP-Bindemittel 16 in einer permanenten Form umfasst. Der abgebundene Vorformling 12 kann auch als der Vorformling 12 in einer permanenten Form bezeichnet werden. Der Vorformling 12 in einer vereinfachten Geometrie wie z. B. einer Matte kann eine Dicke oder Höhe x aufweisen, wie in 2A gezeigt.
Der nicht abgebundene Vorformling 10 wird in einen abgebundenen Vorformling 12 in einer permanenten Form umgewandelt, indem der nicht abgebundene Vorformling 10, welcher das SMP-Bindemittel 16 umfasst, für eine Zeit, die ausreicht, um das SMP-Bindemittel 16 und die Faser 17 aneinander zu binden und das SMP-Bindemittel 16 in seine permanente Form zum Erstarren zu bringen, auf die Abbindetemperatur des SMP-Bindemittels 16 erwärmt wird. Die Abbindetemperatur oder Erstarrungstemperatur wird für das spezielle SMP-Bindemittel 16, welches verwendet wird, um den nicht abgebundenen Vorformling 10 zu bilden, charakteristisch sein, und wird in Abhängigkeit von dem gewählten Typ von SMP-Bindemittel 16 variieren. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Formgedächtnispolymere umfassen Systeme auf Epoxidbasis, Systeme auf Acrylatbasis, Systeme auf Styrolbasis, Systeme auf Olefinbasis, Systeme auf Polyurethanbasis oder Kombinationen davon.
Wie in 2A gezeigt, gestattet die vereinfachte Geometrie des abgebundenen Vorformlings 12 eine einfache Herstellung des abgebundenen Vorformlings 12 und ein einfaches Einsetzen in ein Formwerkzeug 22. Die vereinfachte Geometrie des abgebundenen Vorformlings 12 in seiner permanenten Form sieht Vorteile vor, die niedrigere Herstellungskosten, eine verbesserte Einheitlichkeit der Zusammensetzung und der mechanischen Eigenschaften aufgrund der Gleichmäßigkeit des Vorformlingsprühverfahrens während der Bildung des nicht abgebundenen Vorformlings 10, die Flexibilität zur Verwendung als ein allgemeiner oder universeller Vorformling für die Herstellung verschiedener Teile mit unterschiedlichen Ausgestaltungen, und Effizienz bei der Handhabung, der Lagerung und dem Transport des abgebundenen Vorformlings 12 auf Grund der vereinfachten Geometrie einschließen.
Der Ausdruck „vereinfachte Geometrie“ bezieht sich auf die permanente Form des abgebundenen Vorformlings 12, welche sich durch ein/e Ausgestaltung oder Profil auszeichnet, die/das im Wesentlichen weniger kompliziert oder komplex ist als die temporäre Form des ausgeformten Vorformlings 13 oder die letztendliche Form des ausgehärteten Teils 14, das die temporäre Form des ausgeformten Vorformlings 13 definiert. Als ein nicht einschränkendes Beispiel definiert der abgebundene Vorformling 12 in seiner permanenten Form, wie in 2B gezeigt, eine „vereinfachte Geometrie“ im Vergleich mit der komplexen Form des ausgeformten Vorformlings 13, der in 2C in seiner temporären Form gezeigt ist, und im Vergleich mit dem endgültigen Teil 14, das mithilfe des ausgeformten Vorformlings 13 in seiner temporären Form ausgehärtet wird. Die Geometrie des abgebundenen Vorformlings 12 ist im Vergleich mit den komplizierten Merkmalen, welche den ausgeformten Vorformling 13 und das ausgehärtete Teil 14 definieren, „vereinfacht“, da das vorwiegend flache Profil, welches den abgebundenen Vorformling 12 auszeichnet, z. B. nicht die komplizierten Merkmale 13a-13d und 14a-14d des ausgeformten Vorformlings 13 bzw. des ausgehärteten Teils 14 umfasst oder definiert. Auf Grund seiner „vereinfachten Geometrie“ kann der abgebundene Vorformling 12 als eine kontinuierliche Bahn oder Matte gebildet und z. B. auf Rollen gehandhabt, gelagert und transportiert werden, die auch verwendet werden können, um den kontinuierlichen Mattenvorformling dem Formwerkzeug 22 kontinuierlich zuzuführen, oder die geschlitzt oder zu stapelbaren Bahnen zum Einsetzen in das Formwerkzeug 22 geschnitten werden können.
In weiteren nicht einschränkenden Beispielen definieren die abgebundenen Vorformlinge 32 und 42 in ihren jeweiligen in den 3B bzw. 4B gezeigten permanenten Formen eine „vereinfachte Geometrie“ im Vergleich mit dem ausgeformten Vorformling 13 und dem ausgehärteten Teil 14, wobei beispielsweise die unregelmäßigen Abschnitte 32b und 32c des abgebundenen Vorformlings 32 und die unregelmäßigen Abschnitte 42b und 42c des abgebundenen Vorformlings 42 von im Wesentlichen reduzierter Erhebung, in diesem Fall deutlich geringerer Höhe, sind als ihre jeweiligen Merkmale 13b und 13c des ausgeformten Vorformlings 13 und die Merkmale 14b und 14c des ausgehärteten Teils 14. Als solche können die abgebundenen Vorformlinge 32 und 42 in ihren jeweiligen nicht abgebundenen Formen 30 und 40 einfacher gebildet werden und können durch gleichmäßigere Eigenschaften und Charakteristika definiert sein als es z. B. die komplexere Form des ausgeformten Vorformlings 13 wäre. Ferner definieren die abgebundenen Vorformlinge 32 und 42 jeweils eine vorwiegend flache Fläche 11, die verwendet werden kann, um die abgebundenen Vorformlinge 32 und 42 mittels Palette oder Fördereinrichtung zu transportieren, und die das Stapeln mehrerer abgebundener Vorformlinge 32 und 42 mit minimaler Verformung derselben erleichtern kann. Im Gegensatz dazu können die Handhabung, die Lagerung und der Transport des ausgeformten Vorformlings 13 mit seiner komplexen Form die Verwendung von maßgeschneiderten Paletten oder Wannen erfordern, um eine Beschädigung und Verformung der komplizierten Merkmale 13a-13d zu vermeiden. Die reduzierte Erhebung der Profile der abgebundenen Vorformlinge 32 und 42 sorgt für ein einfaches Einsetzen in das Formwerkzeug 22 und kann auch bei der Anordnung und Ausrichtung der Vorformlingabschnitte mit ihren entsprechenden Formwerkzeugabschnitten hilfreich sein.
Demzufolge ist eine „vereinfachte Geometrie“ durch den Vergleich mit der endgültigen Teileform definiert und kann durch eine/n im Allgemeinen flache/n Fläche oder Abschnitt, eine/n vorwiegend flache/n Fläche oder Abschnitt, ein Profil, einen Abschnitt oder ein Merkmal, das eine Modifikation oder Herleitung eines komplizierten Teilmerkmales sein kann, definiert sein, sodass das Merkmal des abgebundenen Vorformlings im Wesentlichen oder deutlich weniger kompliziert oder komplex ist als das Merkmal des entsprechenden endgültigen Teils, wobei sich „im Wesentlichen oder deutlich weniger kompliziert“ auf die Einfachheit oder die Fähigkeit, die Aufsprühqualität und -gleichmäßigkeit zu steuern und den durch seine vereinfachte Geometrie definierten abgebundenen Vorformling (z. B. 12, 32, 42) zu bilden, zu transportieren, zu lagern oder handzuhaben im Vergleich mit der Einfachheit oder Fähigkeit, die Aufsprühqualität und -gleichmäßigkeit zu steuern und den durch seine komplizierten Merkmale (z. B. 13a-13d) definierten ausgeformten Vorformling 13 zu bilden, zu transportieren, zu lagern oder handzuhaben. Zusätzliche Beispiele für die „vereinfachte Geometrie“ umfassen modifizierte Aushebewinkel oder -radien, verringerte Höhen oder Tiefen, reduzierte Erhebungen, weniger komplexe Profile etc.
Die vereinfachte Geometrie des abgebundenen Vorformlings 12 kann eine vorwiegend flache Fläche 11 umfassen, wie in nicht einschränkenden Beispielen in den 2A, 3A, 3B, 4A und 4B gezeigt. Eine „vorwiegend flache Fläche“, wie hierin verwendet, ist definiert als eine Fläche, wobei die im Wesentlichen flachen Bereiche, die auch als im Wesentlichen koplanare Bereiche, im Wesentlichen flache Abschnitte oder allgemein flache Bereiche oder Abschnitte der vorwiegend flachen Fläche bezeichnet werden könnten, mehr als 50 % der Oberfläche der vorwiegend flachen Fläche bilden. Ein Bereich oder Abschnitt, der „im Wesentlichen“ oder „allgemein“ flach ist, wie hierin beschrieben, definiert einen Oberflächenbereich oder einen Oberflächenabschnitt, der zu mehr als 80 % flach über seinen Bereich oder Abschnitt hinweg ist. Zur Veranschaulichung kann die vorwiegend flache Fläche 11 des abgebundenen Vorformlings 12, 32, wie in den 2A bzw. 3B gezeigt, auch als eine allgemein flache Fläche 11 beschrieben werden. Der in 4B gezeigte abgebundene Vorformling 42 umfasst eine vorwiegend flache Fläche 11, wobei die vorwiegend flache Fläche 11 eine Reihe von allgemein flachen Abschnitten oder Bereichen bildet, die mehr als 50 % der vorwiegend flachen Fläche 11 definieren. Ferner zeichnet sich eine „vorwiegend flache Fläche“ durch die Fähigkeit aus, einfach transportiert zu werden, indem der Vorformling mit seiner vorwiegend flachen Fläche auf einer Palette, einer Wanne, einer Fördereinrichtung oder einer anderen allgemein flachen Fläche angeordnet wird, oder allgemein auf seiner Fläche zum Zweck des Transports des abgebundenen Vorformlings 12 (32, 42) stapelbar zu sein. Auf Grund der vereinfachten Geometrie des abgebundenen Vorformlings 12, 32, 42 kann ein Standard-Fasstransportgestell wie z. B. flache Paletten, Wannen und Fördereinrichtungen für den Transport des abgebundenen Vorformlings 12, 32, 42 zu dem Formwerkzeug 22 verwendet werden und eine Verformung oder Beschädigung des abgebundenen Vorformlings während des Transports und der Handhabung kann reduziert werden.
Wie in den 2A und 2B gezeigt, wird der abgebundene Vorformling 12 in ein Formwerkzeug 22 eingesetzt, das derart ausgebildet sein kann, dass es ein erstes Formwerkzeugelement 24 und ein zweites Formwerkzeugelement 26 umfasst, die gemeinsam einen Formwerkzeughohlraum des Formwerkzeuges 22 definieren, wobei der Formwerkzeughohlraum ausgebildet ist, um die ausgehärtete Form eines endgültigen Teils 14 (siehe 2D) zu definieren, die erzeugt wird, indem ein Formharz an den ausgeformten Vorformling 13 in dem Formwerkzeug 22 bereitgestellt wird und das Teil 14 anschließend ausgehärtet wird. Die Form des Teiles 14, wie durch das Formwerkzeug 22 hergestellt, kann als die ausgehärtete Form, die geformte Form, die letztendliche Form, die fertige Form oder die endgültige Form des Teils 14 bezeichnet werden.
In 2C wird der abgebundene Vorformling 12 in dem Formwerkzeug 22 auf eine Temperatur über der Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels 16 und unter der Abbautemperatur oder Schmelztemperatur des SMP-Bindemittels 16 erwärmt. Das Formwerkzeug 22 wird geschlossen oder sonst wie konfiguriert, um den abgebundenen Vorformling 12 einem Druck zu unterwerfen, während der abgebundene Vorformling 12 sich bei einer Temperatur über seiner Übergangstemperatur befindet, sodass das SMP-Bindemittel 16 in seine temporäre Form umgewandelt wird, welche die Form des ausgeformten Vorformlings 13 ist und durch den Formwerkzeughohlraum des Formwerkzeuges 22 einschließlich der durch das Formwerkzeug 22 definierten komplizierten Merkmale definiert ist. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Übergangstemperatur“ des SMP-Bindemittels 16 auf die Temperatur, bei der das SMP-Bindemittel 16 einfach verformbar wird, sodass der abgebundene Vorformling 12 ohne Weiteres von seiner permanenten Form in seine temporäre Form, d. h. die Form des ausgeformten Vorformlings 13, welche durch den Formwerkzeughohlraum des Formwerkzeuges 22 definiert ist, umgewandelt wird.
Nachdem der ausgeformte Vorformling 13 in seine temporäre Form umgewandelt wurde, z. B. nachdem der Vorformling 12 bei einer Temperatur über der Übergangstemperatur verformt wurde, um den ausgeformten Vorformling 13 zu bilden, wird ein Formharz in den Formwerkzeughohlraum des Formwerkzeuges 22, der den ausgeformten Vorformling 13 enthält, eingeleitet, um einen Verbundstoff herzustellen, der aus dem nicht ausgehärteten Formharz und dem ausgeformten Vorformling 12 besteht. Das Formharz kann Zusätze wie z. B. UV-Stabilisatoren, Farbstoffe, innere Entformungsmittel, teilchenförmige Zusatzstoffe/Füllstoffe, Wärmestabilisatoren etc. enthalten. Der Verbundstoff wird bei einer durch das Formharz definierten Aushärtungstemperatur ausgehärtet, um ein endgültiges oder ausgehärtetes Teil 14 zu bilden. Die Aushärtungstemperatur, wie hierin verwendet, ist eine Temperatur, die unter der Vorformling-Abbautemperatur liegt. Die Vorformling-Abbautemperatur ist durch die niedrigste Abbautemperatur irgendeiner der Komponenten des Vorformlings einschließlich des SMP-Polymerbindemittels 16 und der Faser 17 definiert.
Das ausgehärtete Teil 14 kann mithilfe eines beliebigen der allgemein bekannten Verfahren des Verbundformens geformt werden, wobei das Formen des Verbundstoffteils allgemein umfasst, dass ein Formharz in ein geschlossenes Formwerkzeug, welches einen ausgeformten Vorformling enthält, eingespritzt wird, danach die Temperatur auf die Aushärtungstemperatur des Formharzes eingestellt wird und das Formharz ausgehärtet wird, bevor das Formwerkzeug geöffnet wird, um das ausgehärtete endgültige Teil freizugeben. Das Teil 14 kann beispielsweise unter Verwendung einer/s von einer/m Verbund-, Harzinjektions-, Druck- oder Spritzgussformtechnik oder -verfahren geformt werden. Es kann auch jede beliebige Formwerkzeugkonfiguration verwendet werden, die zur Verwendung mit einer einen Vorformling verwendenden Formtechnik geeignet ist. Die Formwerkzeugkonfiguration ist nicht auf z. B. ein zweiteiliges Formwerkzeug wie das in 2A gezeigte Formwerkzeug 22 beschränkt und es können andere Formwerkzeugtypen und -konfigurationen mit den hierin beschriebenen Verfahren verwendet werden.
Nachdem das Teil 14 in dem Formwerkzeug 22 ausgehärtet wurde, wird das ausgehärtete Teil 14 in seiner letztendlichen oder endgültigen geformten Form aus dem Formwerkzeug 22 entnommen, wie in 2D gezeigt. Das ausgehärtete Teil 14 umfasst ein oder mehrere komplizierte Teilemerkmale 14a, 14b, 14c, 14d, die von verschiedener Form und Geometrie sein können, welche nicht auf die in 2D gezeigten beispielhaften Ausgestaltungen beschränkt sind. Ein Teilemerkmal kann auch als ein „kompliziertes Merkmal“ oder ein „kompliziertes Teilemerkmal“ bezeichnet sein oder ein solches definieren, das sich, wie hierin verwendet, auf einen Abschnitt oder ein Merkmal eines Teiles bezieht, welcher/ s eine komplexe Form oder Geometrie aufweist. Merkmale, die eine „komplexe Form“ oder eine „komplexe Geometrie“, wie die Begriffe hierin verwendet werden, aufweisen, besitzen allgemein eine Form oder Geometrie, die den/das Abschnitt/ Merkmal mithilfe herkömmlicher Vorformungs- und Formverfahren schwierig zu bilden oder maßlich steuerbar machen. Solche Formen oder Geometrien umfassen z. B. Rippen, Spalte, Spitzen, Vertiefungen, Vorsprünge und Ausdehnungen mit schmalen und steilen Verstreckungen, tiefgezogenen Teilstücken, steilen Aushebewinkeln, nicht übereinstimmenden oder variablen Querschnitten oder relativ kleinen Abmessungen oder feinen Details, die mit einem Material 18 schwierig gleichmäßig zu sprühen sind, um einen Vorformling zu bilden, der eine/s oder mehrere dieser komplexen Formen, Merkmale oder Geometrien definiert. Daher kann die Verwendung solch eines nicht gleichmäßig gesprühten Vorformlings zum Formen eines Teils geformte Teile produzieren, die sich durch (eine) nicht steuerbare oder stark variierende Dicke, Abmessungen und/oder Oberflächeneigenschaften, z. B. offenkundige Fasern an der Oberfläche des endgültigen Teils, auszeichnen.
Jedes der Merkmale 14a, 14b, 14c, 14d des endgültigen Teils entspricht einem oder mehreren Formwerkzeugabschnitten, welche/r die geformten und ausgehärteten Merkmale definiert/en, diesen entspricht/entsprechen und/oder verwendet wird/werden, um diese zu bilden. Beispielsweise und unter Bezugnahme auf die 2A und 2D entspricht das Teilemerkmal 14a des Teils 14 Formwerkzeugabschnitten 24a und 26a, sodass, wenn die Formwerkzeugelemente 24 und 26 geschlossen sind, um einen Formwerkzeughohlraum des Formwerkzeuges 22 zu definieren, die Formwerkzeugabschnitte 24a und 26a dem Teilemerkmal 14a entsprechen und zusammenwirken, um dieses zu definieren und zu bilden. Ebenso entsprechen die Formwerkzeugabschnitte 24b und 26b dem Teilemerkmal 14b und wirken zusammen, um dieses zu definieren und zu bilden, die Formwerkzeugabschnitte 24c und 26c entsprechen dem Teilemerkmal 14c und wirken zusammen, um dieses zu definieren und zu bilden, und die Formwerkzeugabschnitte 24d und 26d entsprechen dem Teilemerkmal 14d und wirken zusammen, um dieses zu definieren und zu bilden.
Wie in den 2B und 2C gezeigt, wird der abgebundene Vorformling 12 in das Formwerkzeug 22 eingesetzt und das Formwerkzeug 22 wird durch die relative Bewegung des ersten und des zweiten Formwerkzeugelements 24, 26 in der Richtung der in 2B gezeigten Pfeile geschlossen. Wie in 2C gezeigt, wird der abgebundene Vorformling 12 nach dem Einsetzen in das Formwerkzeug 22 in einen ausgeformten Vorformling 13 in einer temporären Form umgewandelt, indem der abgebundene Vorformling 12 in dem Formwerkzeug 22 über die Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels 16 erwärmt wird und Druck angewendet wird, sodass sich das SMP-Bindemittel 16 in dem Vorformling und dadurch der Vorformling selbst verformt, sodass der Vorformling sich dem Hohlraum des Formwerkzeuges 22 anpasst, um den ausgeformten Vorformling 13 zu bilden.
Die temporäre Form des ausgeformten Vorformlings 13 kann durch anschließendes Abkühlen unter die Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels 16, sodass der abgebundene Vorformling 12 in seine durch den ausgeformten Vorformling 13 in 2C gezeigte temporäre Form umgewandelt wird. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass ein Abkühlen unter die Übergangstemperatur keinen notwendigen oder wesentlichen Schritt darstellt, da der ausgeformte Vorformling 13 in seiner temporären Form räumlich innerhalb des Formwerkzeughohlraumes des geschlossenen Formwerkzeuges 22 eingeengt wurde, wodurch verhindert ist, dass der ausgeformte Vorformling 13 in seine durch den abgebundenen Vorformling 12 definierte permanente Form zurückkehrt. Es kann Druck auf den erwärmten Vorformling angewendet werden, um den erwärmten Vorformling und das SMP-Bindemittel 16 darin durch Druck, Vakuumformen, Pressen, Luft oder ein beliebiges anderes geeignetes Mittel zum Anwenden von Luftdruck innerhalb des Formwerkzeuges 22, während der Vorformling über die Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels 16 erwärmt wird, in den ausgeformten Vorformling 13 umzuwandeln, der das SMP-Bindemittel 16 in seiner temporären Form umfasst.
In dem nicht einschränkenden Beispiel, das in 2C gezeigt ist, ist der ausgeformte Vorformling 13 in seiner temporären Form durch die Merkmale 13a, 13b, 13c, 13d des ausgeformten Vorformlings definiert, die den Teilemerkmalen 14a, 14b, 14c bzw. 14d des ausgehärteten Teils 14 entsprechen, sodass der ausgeformte Vorformling 13 in der temporären Form durch den Formwerkzeughohlraum des Formwerkzeuges 22 und nach dem Aushärten durch die endgültige Form des ausgehärteten Teils 14 definiert ist. Wie in 2D gezeigt, weist das aus dem Formwerkzeug 22 entfernte endgültige Teil 14 im Wesentlichen die gleiche Form auf wie die temporäre Form des SMP-Bindemittels 16, das die Form des ausgeformten Vorformlings 13 definiert. Die Umwandlung des abgebundenen Vorformlings 12 in einen ausgeformten Vorformling 13 in einer temporären Form, die der ausgehärteten oder letztendlichen Form des Teils 14 entspricht, vor dem Formen und Aushärten des Teils 14, bietet Vorteile einschließlich eines verbesserten Vermögens, Teile mit komplexen Formen und komplizierten Merkmalen zu bilden, die eine verbesserte Qualität aufweisen, und einer erhöhten maßlichen Steuerung.
3A zeigt eine alternative Ausgestaltung eines nicht abgebundenen Vorformlings 30, wobei der nicht abgebundene Vorformling 30 gebildet wird, indem das Material 18 gleichmäßig auf eine allgemein flache Fläche aufgesprüht wird, die eine allgemein flache Fläche eines Vorformlingwerkzeuges 28 sein kann, um eine vorwiegend flache Fläche 11 zu bilden, und das Material 18 selektiv aufgesprüht wird, um unregelmäßige Bereiche oder Abschnitte 30a, 30b, 30c und 30c zu bilden, die, wie in dem nicht einschränkenden Beispiel von 3A gezeigt, eine größere Höhe oder Dicke aufweisen als die gleichmäßig aufgesprühte Schicht. Die unregelmäßige Abschnitte 30a, 30b, 30c, 30d können eine ungleichmäßige Dichte oder Orientierung verglichen mit den gleichmäßigen Abschnitten aufweisen. Der nicht abgebundene Vorformling 30 definiert die Form des abgebundenen Vorformlings 32 und die entsprechenden unregelmäßigen Abschnitte 32a, 32b, 32c und 32d, die in 3B gezeigt sind.
Der abgebundene Vorformling 32 wie zuvor erläutert wird hergestellt, indem der nicht abgebundene Vorformling 30 über die Abbindetemperatur des SMP-Bindemittels 16 erwärmt wird, das verwendet wird, um den nicht abgebundenen Vorformling 30 zu bilden, um den Vorformling in seine permanente Form abzubinden, sodass der nicht abgebundene Vorformling 30 die Form des abgebundenen Vorformlings 32 definiert. Wie in 3B gezeigt, können die unregelmäßigen Abschnitte 32a, 32b, 32c, 32d ungleichmäßig in Bezug zueinander sein, wobei der unregelmäßige Abschnitt 32a z. B. eine größere Höhe x_a und Breite y_a aufweisen kann als der unregelmäßige Abschnitt 32d, wobei der unregelmäßige Abschnitt 32d in einem nicht einschränkenden Beispiel durch eine Höhe x_d und eine Breite y_d definiert ist. Jeder unregelmäßige Abschnitt kann sich von einem anderen unregelmäßigen Abschnitt unterscheiden und kann sich von den im Wesentlichen flachen Abschnitten des abgebundenen Vorformlings 32 in einer oder mehreren Eigenschaften unterscheiden, die durch das Sprühmuster variiert werden können, das verwendet wird, um den nicht abgebundenen Vorformling 30 zu bilden, einschließlich der Dicke, des Bereiches, der Dichte, der Höhe und der Orientierung des Materials 18, jedoch nicht darauf beschränkt. Das niedrige Profil und die vereinfachte Geometrie des abgebundenen Vorformlings 32 in seiner permanenten Form zeigen verglichen mit der komplizierten Geometrie und dem stärker variierten Profil des ausgeformten Vorformlings 13 in seiner temporären Form den Vorteil einer einfacheren Materialhandhabung einschließlich der Fähigkeit, den abgebundenen Vorformling 32 auf flachen Flächen wie z. B. Fördereinrichtungen oder Paletten zu transportieren, und des einfachen Einsetzens des abgebundenen Vorformlings 32 in das Formwerkzeug 22 zum anschließenden Umformen in den ausgeformten Vorformling 13 und das ausgehärtete Teil 14.
Wie in 3C gezeigt, kann/können einer oder mehrere der unregelmäßigen Abschnitte 32a, 32b, 32c, 32d einem Abschnitt des Formwerkzeuges 22 entsprechen oder eine vereinfachte Geometrie von entsprechenden Merkmalen des durch das Formwerkzeug 22 produzierten letztendlichen Teils 14 darstellen. Beispielsweise, wie in 3C gezeigt, stimmen die unregelmäßigen Abschnitte 32a, 32b, 32c, 32d, wenn der abgebundene Vorformling 32 in der permanenten Form in das Formwerkzeug 22 eingesetzt wurde, mit den Formwerkzeugabschnitten 26a, 26b, 26c bzw. 26d des Formwerkzeugelements 26 überein. Wenn der abgebundene Vorformling 32 über die Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels 16 erwärmt wird, wird der abgebundene Vorformling 32 verformbar, sodass, wenn das Formwerkzeug 22 geschlossen oder sonst wie konfiguriert ist, um Druck auf den abgebundenen Vorformling 32 auszuüben, der Vorformling verformt wird, um sich dem Hohlraum des Formwerkzeuges 22 anzupassen.
Das zusätzliche Vorformlingmaterial 18, das durch die unregelmäßigen Abschnitte des abgebundenen Vorformlings 32 bereitgestellt wird, kann selektiv auf den Formwerkzeugmerkmalen oder -abschnitten 26a, 26b, 26c und 26d verteilt werden, wenn der abgebundene Vorformling 32 verformt und in seine temporäre Form ausgeformt wird, die als der ausgeformte Vorformling 13 in 2C gezeigt ist. Das zusätzliche Vorformlingmaterial 18, das durch die unregelmäßigen Abschnitte des Vorformlings bereitgestellt wird, verbessert dadurch die Formbarkeit der komplizierten Merkmale 13a, 13b, 13c und 13d des ausgeformten Vorformlings 13 in dem Formwerkzeug 22. Beispielsweise kann das durch den unregelmäßigen Abschnitt 32b bereitgestellte zusätzliche Material 18, wenn es über die Übergangstemperatur erwärmt und durch den Formwerkzeugabschnitt 24b in den Formwerkzeugabschnitt 26b hinein extrudiert wird, zusätzliches Material verglichen mit einem allgemein flachen Vorformling bereitstellen, der selektiv verstreckt werden kann, um das Vorformlingmerkmal 13b (siehe 2C) mit ausreichender Dicke und Qualität zu bilden.
Anschließend an die Umwandlung des abgebundenen Vorformlings 32 in den ausgeformten Vorformling 13 in seiner in 2C gezeigten temporären Form wird das Form- und Aushärtungsverfahren, wie zuvor für die 2C und 2D erläutert, z. B. mit dem Einleiten eines Harzes in das Formwerkzeug 22 fortgesetzt, um das Teil 14 zu formen, welches den ausgeformten Vorformling 13 und das Harz umfasst. Nachdem das endgültige Teil 14 bei einer bestimmten Aushärtungstemperatur, welche durch die Aushärtungsanforderungen des Harzes, die z. B. durch die Eigenschaften des Formharzes definiert sind, ausgehärtet wurde, wird das ausgehärtete Teil 14 in seiner letztendlichen oder ausgehärteten Form aus dem Formwerkzeug 22 entfernt.
4A zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung eines nicht abgebundenen Vorformlings 40, wobei der nicht abgebundene Vorformling 40 durch Aufsprühen des Materials 18 auf ein vorwiegend flaches Vorformlingwerkzeug 38 gebildet wird, das unregelmäßige Vorformlingwerkzeugabschnitte 38a, 38b, 38c und 38d umfasst, um eine vorwiegend flache Fläche 11 zu bilden, welche aus allgemein oder im Wesentlichen flachen Bereichen oder Abschnitten und unregelmäßigen Bereichen oder Abschnitten 40a, 40b, 40c und 40d besteht, die, wie in dem nicht einschränkenden Beispiel von 4A gezeigt, eine/n unregelmäßige/n oder ungleichmäßige/n Höhe, Dicke oder Bereich aufweisen können. Das Vorformlingmaterial 18 kann gleichmäßig oder ungleichmäßig auf die Oberfläche des Vorformlingwerkzeuges 38 aufgesprüht werden, sodass die unregelmäßigen Abschnitte 40a, 40b, 40c, 40d eine/n ungleichmäßige/n Höhe, Breite, Bereich, Dichte oder Orientierung verglichen mit den anderen Abschnitten des nicht abgebundenen Vorformlings 40 aufweisen können. Demzufolge können die unregelmäßigen Abschnitte 40a, 40b, 40c, 40d durch das Profil, die Merkmale oder die unregelmäßigen Abschnitte 38a, 38b, 38c, 38d des Vorformlingwerkzeuges 38, durch ungleichmäßiges oder ungleichmäßiges Aufsprühen des Materials 18 oder durch eine Kombination davon definiert sein. Der nicht abgebundene Vorformling 40 definiert die Form des abgebundenen Vorformlings 42 und der entsprechenden unregelmäßigen Abschnitte 42a, 42b, 42c und 42d, wie in 4 gezeigt.
Der abgebundene Vorformling 42 wie zuvor erläutert wird umgewandelt, indem der nicht abgebundene Vorformling 40 über die Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels 16 erwärmt wird, um das Vorformlingmaterial 18 abzubinden, sodass der nicht abgebundene Vorformling 40 in den abgebundenen Vorformling 42 in seiner permanenten Form umgewandelt wird. Wie in 4B gezeigt, können die unregelmäßigen Abschnitte 42a, 42b, 42c, 42d ungleichmäßig in Bezug zueinander sein, wobei der unregelmäßige Abschnitt 42a z. B. eine größere Höhe x_a und Breite y_a aufweisen kann als der unregelmäßige Abschnitt 42d, wobei der unregelmäßige Abschnitt 42d in einem nicht einschränkenden Beispiel durch eine Höhe x_d und eine Breite y_d definiert ist. Als ein weiteres Beispiel kann der unregelmäßige Abschnitt 42b einen dickeren Querschnitt z_b aufweisen als der unregelmäßige Abschnitt 42c, wobei der unregelmäßige Abschnitt 42c durch einen Querschnitt z_c definiert ist.
Jeder unregelmäßige Abschnitt kann sich von einem anderen unregelmäßigen Abschnitt unterscheiden und kann sich von den im Wesentlichen flachen Abschnitten des abgebundenen Vorformlings 42 in irgendwelchen Eigenschaften unterscheiden, die durch Variieren des Sprühmusters variiert werden können, das verwendet wird, um den nicht abgebundenen Vorformling 40 und/oder das Profil des Vorformlingwerkzeuges 38 zu bilden, einschließlich der Dicke, des Bereiches, der Dichte, der Höhe und der Orientierung des Materials 18, jedoch nicht darauf beschränkt. Wie in 4B gezeigt, ist die vorwiegend flache Fläche des abgebundenen Vorformlings 42 in der permanenten Form durch eine Vielzahl von im Wesentlichen flachen Abschnitten definiert und zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, problemlos transportiert zu werden, indem der abgebundene Vorformling 42 auf der Vielzahl von im Wesentlichen flachen Abschnitten auf einer Palette, einer Wanne, einer Fördereinrichtung oder einer anderen allgemein flachen Fläche positioniert wird. Die vereinfachte Geometrie des abgebundenen Vorformlings 42 in seiner permanenten Form im Vergleich mit z. B. dem ausgeformten Vorformling 13 in der temporären Form erleichtert das einfache Einsetzen des abgebundenen Vorformlings 42 in das Formwerkzeug 22, wie in 4C gezeigt.
Ein oder mehrere unregelmäßige Abschnitte 42a, 42b, 42c, 42d kann/können einem Abschnitt des Formwerkzeuges 22 entsprechen, wie in dem nicht einschränkenden Beispiel von 4C gezeigt. Beispielsweise kann der abgebundene Vorformling 42 in der permanenten Form in das Formwerkzeug 22 eingesetzt sein, wie in 4C gezeigt, sodass der unregelmäßige Abschnitt 42a mit den Formwerkzeugabschnitten 24a und 26a übereinstimmt, der unregelmäßige Abschnitt 42b jeweils mit den Formwerkzeugabschnitten 24b und 26b übereinstimmt, der unregelmäßige Abschnitt 42c jeweils mit den Formwerkzeugabschnitten 24c und 26c übereinstimmt und der unregelmäßige Abschnitt 42d jeweils mit den Formwerkzeugabschnitten 24d und 26d übereinstimmt.
Wenn der abgebundene Vorformling 42 über die Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels 16 erwärmt wird, sodass das SMP-Bindemittel 16, welches den Vorformling umfasst, einfach verformbar wird, und das Formwerkzeug 22 geschlossen oder sonst wie konfiguriert ist, um Druck auf den abgebundenen Vorformling 42 auszuüben, wird der abgebundene Vorformling 42 verformt, um sich dem Hohlraum des Formwerkzeuges 22 anzupassen, und die unregelmäßigen Abschnitte 42a, 42b, 42c, 42d des abgebundenen Vorformlings 42 werden durch die entsprechenden Formwerkzeugabschnitte der Formwerkzeugelemente 24 und 26 selektiv in Kontakt gebracht, mit Druck beaufschlagt oder verformt, um die komplizierten Merkmale 13a, 13b, 13c und 13d des ausgeformten Vorformlings 13 zu bilden.
Durch Vorsehen der unregelmäßigen Abschnitte kann die Formbarkeit der komplizierten Merkmale des ausgeformten Vorformlings 13 und des resultierenden endgültigen Teils 14 verbessert werden. Beispielsweise kann der unregelmäßige Abschnitt 42b zusätzliches Material 18 bereitstellen, wenn er über die Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels 16 erwärmt und durch den Formwerkzeugabschnitt 24b in den Formwerkzeugabschnitt 26b hinein extrudiert wird, um sicherzustellen, dass genügend Material während des Verstreckungsvorganges zum Bilden des komplizierten Merkmals 13b (siehe 2C) verfügbar ist. Als ein weiteres Beispiel kann das durch den unregelmäßigen Abschnitt 42b dargestellte vereinfachte Profil oder Merkmal 13b das Ausmaß der Verformung oder Deformation reduzieren, die erforderlich ist, um das vollständig extrudierte Tiefziehprofil des komplizierten Merkmals 13b zu erlangen.
Anschließend an die Umwandlung des abgebundenen Vorformlings 42 in die temporäre Form des ausgeformten Vorformlings 13, wie in 2C gezeigt, wird das Form- und Aushärtungsverfahren, wie zuvor für die 2C und 2D erläutert, mit z. B. dem Einleiten eines Harzes in das Formwerkzeug 22 und in den ausgeformten Vorformling 13 in seiner temporären Form, wie in 2C gezeigt, fortgesetzt, um das Teil 14 in seiner letztendlichen Form zu formen und auszuhärten. Das Teil 14, welches den ausgeformten Vorformling 13 in der temporären Form umfasst, wird bei einer Aushärtungstemperatur ausgehärtet, die geeignet ist, um das Harz auszuhärten, und das ausgehärtete Teil 14 wird aus dem Formwerkzeug 22 entfernt. Die endgültige oder letztendliche Form des ausgehärteten Teils 14 definiert oder ist im Wesentlichen gleich ausgebildet wie die Form des ausgeformten Vorformlings 13 und die temporäre Form des darin umfassten SMP-Bindemittels 16.
Das in 4D gezeigte Vorformlingwerkzeug 48 stellt eine alternative Ausgestaltung des Vorformlingwerkzeuges 38 bereit. Das Vorformlingwerkzeug 48 umfasst Einsätze oder Vorformlingwerkzeugabschnitte 48a, 48b, 48c, 48d, die ausgebildet sind, um funktionell an einem universellen, z. B. im Wesentlichen flachen Abschnitt 48e befestigt zu werden, um ein Vorformlingwerkzeug 48 mit einem Profil zu definieren, in dem nicht einschränkenden Beispiel gezeigt, das im Wesentlichen dem Profil des Vorformlingwerkzeuges 38 (siehe 4A) gleich ist. Die Vorformlingwerkzeugabschnitte 48a, 48b, 48c, 48d können mit einem beliebigen geeigneten Mittel an dem im Wesentlichen flachen Abschnitt 48e funktionell befestigt sein, wobei die Werkzeugabschnitte 48a, 48b, 48c, 48d z. B. Einsätze sein können, die mit Zapfen, Klammern, Stiften, Schraubstangen etc. zum Einsetzen in Löcher, Schlitze 54 oder andere Öffnungen in dem flachen Abschnitt 48e ausgebildet sind, oder die gebohrt und mit einem Gewinde versehen sein können, sodass sie in einem nicht einschränkenden Beispiel mithilfe von Verbindungselementen 56 funktionell befestigt sein können, wie in 4D gezeigt.
Der im Wesentlichen flache Abschnitt 48e kann Löcher und/oder Schlitze 54 oder andere Merkmale umfassen, die derart ausgebildet sind, dass die verschiedenen Werkzeugabschnitte, die einer Vielfalt an verschiedenen Teileausgestaltungen entsprechen, funktionell an dem Abschnitt 48e befestigt werden können, um eine Vielfalt an verschiedenen Vorformlingwerkzeugen unter Verwendung des standardisierten oder universellen flachen Abschnitts 48e und einer Kombination von Werkzeugeinsätzen vorzusehen. Die Befestigungsmerkmale können abgeschirmt oder sonst wie verändert sein, wenn sie nicht in Verwendung sind, um eine allgemein flache Oberfläche auf dem flachen Abschnitt 48e vorzusehen. Da die in 4D gezeigte Vorformlingwerkzeugausgestaltung angepasst werden kann, indem die Ausgestaltung und Anordnung der Werkzeugabschnitteinsätze auf dem universellen Abschnitt 48e verändert wird, um mehrere Vorformlingwerkzeuganordnungen vorzusehen, die jeweils ausgebildet sind, um einen Vorformling mit einer variierenden Teileausgestaltung herzustellen, kann mithilfe des universellen Abschnitts und der wechselseitig austauschbaren Einsätze eine Vielfalt an Vorformlingwerkzeugen mit wesentlich niedrigeren Kosten bereitgestellt werden, was eine verkürzte Vorlauf- oder Vorbereitungszeit, verringerte Kosten und zusätzliche Verfahrensflexibilität verglichen mit einer speziell vorgesehenen Werkzeugbestückung, die für jede Teileausgestaltung ausgebildet ist, mit sich bringt.
Der nicht abgebundene Vorformling 10, der die Form des abgebundenen Vorformlings 12 definiert, kann in verschiedenen Ausgestaltungen, die sich durch eine vereinfachte Geometrie auszeichnen, wie z. B. flache Bahnen, oder mit unregelmäßigen Abschnitten, wie jene, die durch die nicht einschränkenden Beispiele der in den 3B bzw. 4B gezeigten Vorformlinge 32, 42 veranschaulicht sind, ausgebildet sein. Durch Vorsehen eines abgebundenen Vorformlings in einer permanenten Form, der in einen ausgeformten Vorformling in einer durch das Formwerkzeug des letztendlichen Teiles definierten temporären Form umgewandelt werden kann, kann eine einzige, z. B. universelle oder allgemeine Ausgestaltung eines abgebundenen Vorformlings in seiner permanenten Form verwendet werden, um eine Vielzahl von unterschiedlich ausgebildeten Teilen zu bilden. Ferner bietet die Fähigkeit, den nicht abgebundenen Vorformling auszubilden und damit den abgebundenen Vorformling mit unregelmäßigen Abschnitten auszubilden, die individuell eine vereinfachte Geometrie des Teilemerkmales darstellen können, dem die unregelmäßigen Abschnitte entsprechen, die Möglichkeit, bevorzugt zusätzliches Material an Abschnitte des Vorformlings bereitzustellen, die verwendet werden, um komplizierte Merkmale zu bilden, die z. B. tiefgezogene Rippen umfassen, wo zusätzliches Material erforderlich sein kann, um eine ausreichende geformte Dicke in dem letztendlichen Teil sicherzustellen.
Ebenso kann der abgebundene Vorformling ausgebildet sein, um Teilstücke oder Bereiche vorzusehen, die ausgedünnt oder ausgebildet sind, um das Vorformlingmaterial selektiv zu verteilen, um die Formbarkeit dünnerer oder fein definierter Bereiche oder Merkmale des ausgeformten Vorformlings und des resultierenden ausgehärteten Teils sicherzustellen. Die Ausbildung des Vorformlings mit unregelmäßigen Abschnitten, die in einer zwischenzeitlichen Form verglichen mit dem Teilemerkmal, dem der unregelmäßige Abschnitt entspricht, ausgebildet sind, z. B. als eine teilweise gebildete Rippe, bietet die Möglichkeit, das Ausmaß oder den Schweregrad der Verformung zu reduzieren, die während des Formverfahrens erforderlich ist, um den SMP-abgebundenen Vorformling in einen ausgeformten Vorformling in einer temporären Form umzuwandeln und um das ausgehärtete Teil zu bilden.

Claims

Verfahren zum Formen eines Verbundstoffteiles (14), das sich durch eine endgültige Teileform auszeichnet, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein abgebundener Vorformling (12, 32, 42), der ein Formgedächtnispolymer (SMP)-Bindemittel (16) umfasst und allgemein in einer vereinfachten Geometrie ausgebildet ist, welche durch eine permanente Form des SMP-Bindemittels (16) definiert ist, in einem Teileformwerkzeug (22) positioniert wird, welches die endgültige Teileform definiert; der abgebundene Vorformling (12, 32, 42) über eine Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels (16) erwärmt wird, sodass der abgebundene Vorformling (12, 32, 42) durch das Teileformwerkzeug (22) formbar ist; der abgebundene Vorformling (12, 32, 42) über einer Übergangstemperatur mithilfe des Teileformwerkzeuges (22) in einen ausgeformten Vorformling (13) verformt wird, der durch eine temporäre Form des SMP-Bindemittels (16) definiert ist; ein Harz auf den ausgeformten Vorformling (13) in dem Teileformwerkzeug (22) aufgebracht wird; und das Harz in dem Teileformwerkzeug (22) ausgehärtet wird, um ein Teil herzustellen, das in der endgültigen Teileform ausgebildet ist und das ausgehärtete Harz und den ausgeformten Vorformling (13) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen des abgebundenen Vorformlings (12, 32, 42), der allgemein in der vereinfachten Geometrie ausgebildet ist, welche durch die permanente Form des SMP-Bindemittels (16) definiert ist, an dem Teileformwerkzeug (22) ferner umfasst, dass: ein Material, welches das SMP-Bindemittel (16) umfasst, aufgesprüht wird, um einen nicht abgebundenen Vorformling (10, 30, 40) vorzusehen, der allgemein als eine Matte ausgebildet ist; der nicht abgebundene Vorformling (10, 30, 40) über eine Abbindetemperatur erwärmt wird, die durch das SMP-Bindemittel (16) definiert ist; und das SMP-Bindemittel (16) in die permanente Form umgewandelt wird, um das Material abzubinden und dadurch den nicht abgebundenen Vorformling (10, 30, 40) in einen abgebundenen Vorformling (12, 32, 42) umzuwandeln, wobei die Form des abgebundenen Vorformlings (12, 32, 42) durch die Form des nicht abgebundenen Vorformlings (10, 30, 40) definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die temporäre Form des SMP-Bindemittels (16) durch die endgültige Teileform definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verformen über der Übergangstemperatur des abgebundenen Vorformlings (12, 32, 42) mithilfe des Teileformwerkzeuges (22) in den ausgeformten Vorformling (13), der durch eine temporäre Form des SMP-Bindemittels (16) definiert ist, ferner umfasst, dass: der abgebundene Vorformling (12, 32, 42) durch Pressen und/oder Druck- und/oder Vakuumformen verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der nicht abgebundene Vorformling (10, 30, 40), der allgemein als eine Matte ausgebildet ist, ferner umfasst: einen oder mehrere flache Abschnitte, der/die durch ein Material mit gleichmäßiger Dichte, gleichmäßiger Dicke und gleichmäßiger Orientierung definiert ist/ sind; und einen oder mehrere unregelmäßige Abschnitte, wobei jeder der unregelmäßigen Abschnitte zumindest einem von einem Formabschnitt, einem Vorformlingwerkzeugabschnitt und einem Teil-Merkmal entspricht und durch zumindest eines von einer ungleichmäßigen Dichte, einer ungleichmäßigen Dicke, einer ungleichmäßigen Materialorientierung und einem entsprechenden Vorformlingwerkzeugabschnitt definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Aufsprühen eines Materials, welches das SMP-Bindemittel (16) umfasst, um den nicht abgebundenen Vorformling (10, 30, 40) vorzusehen, der allgemein als eine Matte ausgebildet ist, ferner umfasst, dass: das Material gleichmäßig aufgesprüht wird, um flache Abschnitte mit gleichmäßiger Dichte, Dicke und Materialorientierung vorzusehen; und das Material selektiv aufgesprüht wird, um einen oder mehrere unregelmäßige Abschnitte vorzusehen, wobei jeder unregelmäßige Abschnitt durch zumindest eines von einer ungleichmäßigen Dichte, einer ungleichmäßigen Dicke und einer ungleichmäßigen Materialorientierung definiert ist.
Formverfahren unter Verwendung eines Formgedächtnispolymers (SMP), wobei das Verfahren umfasst, dass: ein abgebundener Vorformling (12, 32, 42) vorgesehen wird, der ein SMP-Bindemittel (16) in einer permanenten Form umfasst und eine vorwiegend flache Fläche definiert; der abgebundene Vorformling (12, 32, 42) in ein Formwerkzeug (22) eingesetzt wird, wobei das Formwerkzeug (22) ausgebildet ist, um eine endgültige Teileform zu definieren; der abgebundene Vorformling (12, 32, 42) über eine Übergangstemperatur des SMP-Bindemittels (16) erwärmt wird; der abgebundene Vorformling (12, 32, 42) mithilfe des Formwerkzeuges (22) in einen ausgeformten Vorformling (13) verformt wird, der durch das SMP-Bindemittel (16) in einer temporären Form definiert ist; und ein Harz an den ausgeformten Vorformling (13) in dem Teileformwerkzeug (22) bereitgestellt wird; und das Harz in dem Formwerkzeug (22) ausgehärtet wird, um ein Teil herzustellen, das durch die endgültige Teileform definiert ist, wobei das Verformen des abgebundenen Vorformlings (12, 32, 42) mithilfe des Formwerkzeuges (22) in den ausgeformten Vorformling (13), der durch das SMP-Bindemittel (16) in der temporären Form definiert ist, insbesondere ferner umfasst, dass: Druck angewendet wird, um das SMP-Bindemittel (16) durch Druck- und/oder Pressen und/oder Vakuumformen in die temporäre Form auszuformen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Vorsehen des abgebundenen Vorformlings (12, 32, 42) mit dem SMP-Bindemittel (16) in der permanenten Form ferner umfasst, dass: ein Material, welches das SMP-Bindemittel (16) umfasst, aufgesprüht wird, um einen nicht abgebundenen Vorformling (10, 30, 40) zu bilden, welcher die vorwiegend flache Fläche definiert; der nicht abgebundene Vorformling (10, 30, 40) über eine Abbindetemperatur erwärmt wird; und das SMP-Bindemittel (16) in die permanente Form umgewandelt wird, um den abgebundenen Vorformling (12, 32, 42) herzustellen, wobei die Form des abgebundenen Vorformlings (12, 32, 42) durch die Form des nicht abgebundenen Vorformlings (10, 30, 40) definiert ist.