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Die Erfindung betrifft eine Formvorrichtung für Faser-Halbzeuge um Endlosfaser-Verbundbauteile mit Hohlprofil nach der Fertigung der Faser-Halbzeuge aus Endlosfasern zu schaffen. Weiter betrifft sie eine Fertigungsvorrichtung, in der die Formvorrichtung integriert ist, sowie das entsprechende Herstellungsverfahren.
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Zur Fertigung von Faserhalbzeugen, die weiter zu Verbundbauteilen als Kraftfahrzeug-Komponenten verarbeitet werden und die hohe Festigkeiten bei gleichzeitig geringem Gewicht erbringen, sind verschiedene Verfahren bekannt, bei denen die Faser-Halbzeuge wie Fasergelege oder -gewebe geschaffen und durch Zugabe eines Matrixmaterials und anschließender Aushärtung zu Faserverbund-Komponenten weiterverarbeitet werden. Die Fasergelege oder -gewebe können per Hand oder maschinell zugeschnitten, gelegt und entsprechend der Strukturbelastungen aufeinander geschichtet werden. Die einzelnen Schichten können dabei beispielsweise durch Sprühkleber oder Nähen fixiert werden. Der so geschaffene Faser-Vorformling wird dann in eine Form eingelegt und mit einem Harz durch Handlaminieren oder Vakuum-Infusion durchtränkt.
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Die manuelle Fertigung ist zeitaufwändig, führt zu hohen Toleranzen und wird zu Laster der Festigkeit üblicherweise nicht mit Endlosfasern durchgeführt, wohingegen bei automatisierten Ablegeverfahren vorgegebene Längen maschinell von einem Endlosmaterial abgeschnitten und automatisiert auf einer ebenen oder gekrümmten Form abgelegt werden können.
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Zum Ablegen von Endlosfasersträngen, auch Rovings genannt, auf einer im Wesentlichen zylindrischen Form, wird das Faserwickelverfahren verwendet. Hierbei werden Fasern sehr straff und eng aneinander liegend mit einer hohen Maßgenauigkeit positioniert. Zum Wickeln der Fasern ist ein Körper notwendig, der dem Bauteil seine spätere Gestalt gibt, wobei bis dato nur einfache zylindrische Geometrien realisiert werden.
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Komplexere Geometrien lassen sich mit Sticken erreichen; hierbei wird durch Fäden ein weiteres Roving auf dem Trägermaterial fixiert. Mit dieser Methode kann das Roving einem fast beliebigen Kurvenverlauf folgen; dabei sind jedoch hohe Wandstärken schwer zu realisieren.
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Die
DE 600 14 937 T2 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundstruktur, die sich für das Formen komplizierter dreidimensionaler Konstruktionen eignet. Die dort beschriebene Maschine zum Ablegen einer Verstärkung für eine geformte Knotenrahmenverbundkonstruktion weist einen Zuführkopf und ein Formwerkzeug, eine Einrichtung zum Zuführen einer Verstärkung konstanten Querschnitts, die mit einem Kern versehen ist, durch den Zuführkopf, die eine Relativbewegung des Zuführkopfes und des Formwerkzeugs verursacht, sodass die Verstärkung in und entlang einer Rinne des Formwerkzeugs abgelegt wird. Das entsprechende Verfahren umfasst dann das Ablegen der mit Kern versehenen Verstärkung konstanten Querschnitts in den und entlang der Rinnen des Knoten-Formwerkzeugs und über dessen Knoten durch wiederholte Durchläufe entlang der Rinnen, um die Rinnen wenigstens teilweise zu füllen, sowie das Verschließen des Werkzeugs und das Härten eines Harzes, das um die Verstärkung bereitgestellt wurde.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für die Herstellung eines dreidimensionalen Faserhalbzeugs mit der Möglichkeit einer automatisierten Infiltration dieses Faserhalbzeugs bereitzustellen, wobei das Faserhalbzeug ein Hohlprofil aufweist. Ferner soll mit der Vorrichtung die Schaffung einer vollständig definierbaren Oberfläche ermöglicht werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Formvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch die Fertigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofil-Verbundbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 9 offenbart.
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Weiterbildungen der Gegenstände sind in den jeweiligen Unteransprüchen ausgeführt.
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Eine erste Ausführungsform bezieht sich auf eine Formvorrichtung für Faser-Halbzeug- und Faserverbundbauteil-Hohlprofile. Diese hat eine Basisplatte auf der mehrere Stäbe vertikal und entlang einer Längsrichtung der Basisplatte angeordnet sind. Wetter verfügt sie über mehrere untere Faserführungseinrichtungen, die benachbart zu der Basisplatte an den Stäben angeordnet sind, und oberen Faserführungseinrichtungen die beabstandet zu der unteren Faserführungseinrichtung an den Stäben angeordnet sind. Vorteilhaft sind die Stäbe in die Basisplatte absenkbar, was mit der nachfolgend erklärten Schalung die Hohlprofilherstellung erlaubt: An der Basisplatte können wenigstens zwei Halbschalen angeordnet werden, die eine Schalung bilden, die wiederum der Außenkontur des Faserverbundbauteil-Hohlprofils entspricht. Die Halbschalen können zumindest mit den oberen Faserführungseinrichtungen lösbar in Eingriff gebracht werden. An den Stirnseiten der Halbschalen, zumindest an einem Ende liegen Ausnehmungen vor, die bei Zusammenfügen der Halbschalen zu der Schalung eine Durchtrittsöffnung bilden, die einem Innenquerschnitt des Hohlprofils entspricht. Durch die Durchtrittsöffnung kann nun eine ebenfalls von der Formvorrichtung umfasste Kernform eingeführt werden. Geeigneter Weise liegen zwei Durchtrittsöffnungen, also eine Ein- und eine Austrittsöffnung vor, aber es ist denkbar, ein einseitig geschlossenes Profil herzustellen und die Kernform daher nur einseitig einzuführen und auch wieder zu entnehmen.
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Die Kernform hat jedenfalls im ersten Falle ein dem Innenquerschnitt des Hohlprofils entsprechendes Profil und eine Länge, die zumindest einem Abstand der Stirnseiten der Halbschalen entspricht.
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So kann vorteilhaft die Erstellung und Infiltration des Faserhalbzeugs in ein und derselben Vorrichtung erfolgen, so dass sich vollautomatisiert hohle – oder jedenfalls zumindest teilweise hohle – Faserverbundbauteile herstellen lassen, wobei dennoch eine kurze Fertigungstaktzeit realisierbar ist. Zusätzlich besitzt das Bauteil vorteilhaft innen als auch außen aufgrund der Negativformen konturdefinierte Oberflächen.
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Die Formvorrichtung weist in einer Weiterbildung für jede Faserführungseinrichtung auf einer vorbestimmten Höhe entlang jedes Stabs aus dem Stab ausfahrbare und in den Stab einfahrbare Fixiermittel auf.
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Ferner hat sie an jeder oberen Faserführungseinrichtung eine Faserführungsplatte, die der unteren Faserführungseinrichtung zugewandt ist, und einen Eingriffsabschnitt zum Eingriff mit den Halbschalen. Der Eingriff mit den Halbschalen kann direkt oder über Verbindungsmittel hergestellt werden, die den Eingriffsabschnitt mit den Halbschalen verbinden.
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Der Eingriffsabschnitt kann Eingriffsmittel wie insbesondere parallel an dem Eingriffsabschnitt angeordnete Nuten aufweisen; geeigneter Weise sind die Verbindungsmittel dann etwa Klammern.
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Um das Umlenken der Endlosfaser zu erlauben, können die einander zugewandten Seiten der unteren Faserführungseinrichtung und der oberen Faserführungseinrichtung bzw. die Faserführungsplatte rechteckig sein.
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Die Halbschalen können an der Basisplatte rotatorisch oder translatorisch beweglich angeordnet, insbesondere mittels eines Scharniers angelenkt sein.
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Eine Fertigungsvorrichtung zur Herstellung von Faser-Halbzeug-Hohlprofilen aus Endlosfasern und zur Herstellung von Endlosfaser-Verbundbauteil-Hohlprofilen aus den Faser-Halbzeug-Hohlprofilen umfasst erfindungsgemäß eine beweglich geführte Faserzuführungseinrichtung und die dargelegte, erfindungsgemäße Formvorrichtung sowie eine Matrixinfiltrationsvorrichtung.
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Damit das Matrixmaterial zugeführt und ggfs. entlüftet werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zumindest eine der Halbschalen und/oder die Basisplatte Infiltrationsöffnungen für die Infiltrationsvorrichtung und/oder Entlüftungsöffnungen aufweist.
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Das erfindungemäße Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteil-Hohlprofilen unter Verwendung der vorstehenden Fertigungsvorrichtung umfasst daher die Schritte:
- – Bereitstellen der Formvorrichtung für das Faserverbundbauteil-Hohlprofil, und
dabei Anordnen und Fixieren der unteren Führungseinrichtungen an den Stäben nahe der Basisplatte, von der sich die Stäbe erstrecken, und Anordnen und Fixieren der oberen Führungseinrichtungen an den Stäben mit einem Abstand zu den unteren Führungseinrichtungen; dann
- – Zuführen einer Endlosfaser mittels der Faserzuführungseinrichtung und Ablegen der Endlosfaser entlang eines vorgesehenen Legepfads, der zumindest
a) einen Unterbodenpfad, der unter den unteren Führungseinrichtungen geradlinig und/oder wechselseitig verläuft,
b) einen Oberpfad, der an den oberen Führungseinrichtungen, insbesondere über eine Führungsplatte der oberen Führungseinrichtung geradlinig und/oder wechselseitig verläuft,
c) Seitenpfade, die einseitig zwischen den oberen Führungseinrichtungen und den unteren Führungseinrichtungen verlaufen, umfasst.
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So wird vorteilhaft das Faser-Halbzeug-Hohlprofils erhalten.
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Dann folgen die Schritte:
- – Anordnen der Halbschalen an der Basisplatte um die an den Führungseinrichtungen abgelegten Endlosfasern und Ausbildender der Schalung, dabei in Eingriff Bringen der Halbschalen zumindest mit den oberen Führungseinrichtungen,
- – Einführen der Kernform durch die Durchtrittsöffnung einer Stirnseite der Schalung bis zu einem ersten Stab,
- – sukzessive Absenken der Stäbe in die Basisplatte und Nachführen der Kernform, bis die Kernform aus der Durchtrittsöffnung der zweiten Stirnseite austritt,
- – Infiltrieren des Faser-Halbzeug-Hohlprofils mit einem Matrixmaterial und Härten,
- – Entfernen der Halbschalen, der Kernform und der Führungseinrichtungen und Erhalten des Faserverbundbauteil-Hohlprofils.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens kann das Anordnen von Klammern an den oberen Führungseinrichtungen, insbesondere in Nuten eines Eingriffsabschnitts der oberen Führungseinrichtung erfolgen, um einen Eingriff mit den Halbschalen herzustellen. Zusätzlich oder Alternativ kann zum Absenken der Stäbe das Einfahren der Fixiermittel in die Stäbe vorgenommen werden. Das Fixieren der unteren Führungseinrichtung geschieht beim Absenken der Stäbe durch den abgesenkten Stab oder zuvor durch in Eingriff Bringen der unteren Führungseinrichtung mit den Halbschalen.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
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Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht auf die Basisplatte und Stäbe einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Formvorrichtung,
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2 eine perspektivische Ansicht entsprechend 1 mit unteren Führungseinrichtungen,
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3 eine Seitenansicht auf einen Stab mit einer oberen und einer unteren Führungseinrichtung,
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4 eine perspektivische Ansicht eines Stabs mit einer oberen und einer unteren Führungseinrichtung,
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5 eine perspektivische Ansicht der Formvorrichtung mit abgelegter Endlosfaser mit jeweils einem oberen, unteren und seitlichen Legepfadabschnitt,
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6 eine perspektivische Ansicht der Formvorrichtung mit abgelegter Endlosfaser, die das Faserhalbzeug bildet,
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7 eine perspektivische Ansicht der Formvorrichtung mit aufgeklappten Halbschalen,
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8 eine perspektivische Ansicht der Formvorrichtung mit einer hochgeklappten Halbschale,
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9 eine perspektivische Ansicht der Formvorrichtung mit zugeklappten Halbschalen vor Befestigung einer Klammer,
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10 eine perspektivische Ansicht der Formvorrichtung mit zugeklappten Halbschalen und an den oberen Führungseinrichtungen angeordneten Klammern,
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11 eine perspektivische Ansicht der Formvorrichtung entsprechend 8 vor Einführen der Kernform,
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12 eine perspektivische Ansicht der Formvorrichtung beim Einführen der Kernform bis zu dem ersten Stab,
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13 eine perspektivische Ansicht der Formvorrichtung beim Absenken und Nachführen der Kernform in das Faserhalbzeug,
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14 eine perspektivische Ansicht der Formvorrichtung mit der durch Faserhalbzeug durchgeführten Kernform,
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15 eine Querschnittansicht durch die Formvorrichtung auf Höhe eines Stabs,
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16 eine Seitenschnittansicht durch die Formvorrichtung ohne Faserhalbzeug bei geschlossener Halbschale,
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17 eine Seitenschnittansicht durch die Formvorrichtung mit Kernform ohne Faserhalbzeug bei geschlossener Halbschale.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bezieht sich auf die Herstellung eines dreidimensionalen Faserhalbzeugs für ein Hohlprofil. 1 bis 6 beschreiben bildlich die Vorgehensweise zur Bereitstellung der erfindungsgemäßen und hinsichtlich der Automatisierung optimierten Formvorrichtung und zur Erstellung des Faserhalbzeugs.
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1 zeigt eine Basisplatte 1, die auf der horizontalen Ebene liegt. Die Basisplatte 1 weist hier einen Sockel 11 auf, der den Boden für den Formhohlraum bildet, der von der erfindungsgemäßen Formvorrichtung gebildet wird. Von dem Sockel 11 der Basisplatte 1 erstrecken sich die vertikal verschiebbaren Zylinderstäbe 2 nach oben. Generell sind aber auch von der Zylinderform abweichende Stabformen denkbar.
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Auf die Stäbe 2 werden, wie in 2 dargestellt, die unteren Führungseinrichtungen 3, hier als Führungsplatten 3 ausgeführt, aufgeschoben und so an dem Sockel 11 der Basisplatte 1 angeordnet, dass ein Spalt zwischen den unteren Führungsplatten 3 und der Sockeloberfläche verbleibt, durch den später die Endlosfaser geführt und abgelegt werden kann.
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Anschließend werden auch die oberen Führungseinrichtungen 4 auf die Stäbe 2 aufgeschoben. Die oberen Führungseinrichtungen 4 weisen eine Führungsplatte 4a auf, die in der Anordnung auf dem Stab 2 zu der unteren Führungseinrichtung 3 zeigt, davon aber beabstandet ist. 3 und 4 zeigen die Führungseinrichtungen 3, 4 auf einem Stab 2, Die Führungseinrichtungen 3, 4 werden durch ein- und ausfahrbare, hier zylindrisch ausgeführte Fixiermittel bzw. -stifte 5 eines Fixiermechanismus, der in jedem Stab 2 integriert ist, auf einer definierten Z-Höhe gehalten.
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Die sich gegenüberliegenden Flächen der oberen und unteren Führungsplatten 3, 4a sind rechteckig und gestatten somit das Ablegen von Endlosfasern zu einem Hohlprofil auch ohne eine Kernstruktur. Wenn die oberen und unteren Führungseinrichtungen 3, 4 fixiert sind, kann mit dem Ablegen der Endlosfaser 10 begonnen werden (5). Diese verlauft entlang eines Legepfads in oberen Abschnitten o entlang der oberen Führungseinrichtungen 4, unteren Abschnitten u unter den unteren Führungseinrichtungen 3 und seitlichen Abschnitten s, die zwischen den oberen und unteren Führungseinrichtungen 3, 4 verlaufen, abgelegt werden. Die Abschnitte o, u, s können dabei geradlinig von Führungseinrichtung 3, 4 zu Führungseinrichtung 3, 4 oder im Zickzack verlaufen.
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Entlang des Legepfads wird die Endlosfaser 10 zu dem Faserhalbzeug abgelegt, das einen Hohlraum umgibt. Die oberen, unteren und seitlichen Pfadabschnitte 0, 4, 5 werden mittels der Führungseinrichtungen 3, 4 um diesen Hohlraum gewickelt. Die Endlosfaser 10 kann entlang der oberen und unteren Legeabschnitte o, u zwischen zwei benachbarten Führungseinrichtungen 3, 4 die Seite wechseln oder auf einer Seite bleiben. Für die seitlichen Abschnitte s wird die Endlosfaser 10 zwischen einer oberen und einer unteren Führungseinrichtung 3, 4 gelegt, diese können für einen umfänglichen Faserverlauf zwischen der oberen und unteren Führungseinrichtung 3, 4 eines Stabes 2 verlaufen, oder für einen diagonalen Faserverlauf zwischen der oberen und unteren Führungseinrichtung 3, 4 zweier benachbarter Stäbe 2. Die rechteckigen Führungsplatten 3, 4c bieten dabei vorteilhaft Umlenkpunkte, um die die Faser gelegt werden kann.
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Als Fasern können Einzelfasern, Faserbänder oder -bündel eingesetzt werden. Als Verstärkungsmaterial kommen Glasfasern, Carbonfasern, Polymerfasern, z. B. Aramidfasern, Metallfasern, Keramikfasern etc. in Frage.
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6 skizziert beispielhaft ein dreidimensionales Faserhalbzeug aus Endlosfaser 10 für Hohlprofile. Die Endlosfaser 10 des Faserhalbzeugs ist über die Führungseinrichtungen 3, 4 so abgelegt, dass ein Hohlraum verbleibt.
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Für die Herstellung des Faserhalbzeugs bildet die Formvorrichtung einen Teil einer Fertigungsvorrichtung, die ferner eine beweglich geführte Faserzuführungseinrichtung umfasst, die die Endlosfaser 10 gemäß dem vorgesehenen Legepfad in der Formvorrichtung ablegt.
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Zur Herstellung des Verbundbauteils mit Hohlprofil aus dem Faserhalbzeug wird das Faserhalbzeug in der Formvorrichtung von außen durch die Halbschalen 6 und von innen durch eine Kernform 9 begrenzt, wie nachfolgend anhand der 7 bis 17 erläutert wird.
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In 7 ist das Formwerkzeug, an dessen Führungseinrichtungen 3, 4 die Endlosfaser 10 zu dem Hohlprofilhalbzeug abgelegt ist, mit zwei Halbschalen 6 in aufgeklappter Stellung dargestellt, die nach dem Schließen das Faserhalbzeug während der Infiltration umgeben. Generell können auch mehr als zwei Halbschalen vorgesehen sein, um die Außenform für das Verbundbauteil zu bilden. Die dargestellten beiden Halbschalen 6 bilden eine Quaderform als Außenkontur für das Verbundhohlprofil ab und weisen in ihrem Deckabschnitt Ausnehmungen 7b auf, die in ihrer Anzahl den Stäben 2 entsprechen und derart positioniert und dimensioniert sind, dass sie, wenn die Halbschalen 6 zusammenklappen, abdichtend an den oberen Führungseinrichtungen 4 anliegen und gegebenenfalls bereits mit diesen in Eingriff treten. 8 zeigt eine an das Faserhalbzeug herangeklappte Halbschale 6. Die Ausnehmungen 7a an den Stirnseiten 6a der Halbschalen 6 bilden, wenn die Halbschalen 6 zu der Schalung zusammengeklappt sind (vgl. 9), die Durchtrittsöffnung 7 für die Kernform 9 (ab 11).
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In der vorliegend dargestellten Ausführungsform sind die Halbschalen 6 mittels eines Scharnierelements 6b an der Basisplatte 1 angelenkt. Denkbar sind aber auch andere rotatorische oder klappbar translatorische Mechanismen, mit denen die Halbschalen 6 um das Faserhalbzeug aus Endlosfaser 10 angeordnet werden können um die Außenform zu bilden.
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Auch ist die Verbindung mit der Basisplatte 1 nicht zwingend erforderlich. In Abwandlung der in den Figuren dargestellten Ausführungsform können die Halbschalen 6 ferner derart ausgebildet sein, dass sie den Sockel 11 als Boden der Außenform ersetzen können. Die Halbschalen 6 könnten dann an ihrer Unterseite entsprechend dem Deckabschnitt mit Ausnehmungen zur Aufnahme der unteren Führungseinrichtungen 3 ausgebildet sein, so dass durch die geschlossene Schalung nicht nur, wie in den Figuren, die oberen Führungseinrichtungen 4 mit den Halbschalen 6 in Eingriff treten, sondern auch die unteren Führungseinrichtungen 3.
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In 9 und 10 ist das Formwerkzeug mit zu der Außenform geschlossenen Halbschalen 6 dargestellt. Wichtig ist die Verbindung der Halbschalen 6 mit den oberen Führungseinrichtungen 4 bzw. deren Eingriffsabschnitte 4b und gegebenenfalls auch mit den unteren Führungseinrichtungen 3, so dass die Halbschalen 6 die Aufgabe der Fixierung der Führungseinrichtungen 3, 4 auf der vorbestimmten Höhe übernehmen und die Fixiermittel oder -stifte 5 des Fixiermechanismus in die Stäbe 2 eingefahren werden können.
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Beispielhaft ist eine Verschlussklammer 8 gezeigt, die lediglich eine aus einer Vielzahl von möglichen Verbindungsformen ist, die mit Hilfe der Halbschalen 6 die oberen Führungseinrichtungen 4 in der vorgegebenen Z-Höhe fixieren und so den in den Stäben 2 integrierten Fixierungsmechanismus für die oberen Führungseinrichtungen 4 ablösen. Dies ist entsprechend auch für die unteren Führungseinrichtungen umsetzbar. Zur Aufnahme der Klammer 8 weist der Eingriffsabschnitt 4b der oberen Führungseinrichtung 4 parallele Nuten 4c auf (vgl. 3, 4). Die in den Nuten 4c des Eingriffsabschnitts 4b der oberen Führungseinrichtungen 4 aufgenommenen Klammern 8 halten die oberen Führungseinrichtungen 4 an der Halbschale 6.
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In 11 bis 14 ist die Halbschale auf der dem Betrachter zugewandten Seite für den Blick ins Innere der Außenform aus Gründen der Verdeutlichung nicht dargestellt. Auch die Verschlussklammern sind hier nicht dargestellt. Die Figuren zeigen, wie nun die Kernform 9 durch das in dem Formwerkzeug erstellte Faserhalbzeug durchgeschoben wird. Dazu werden, wie in 12 zu sehen, die Fixiermittel 5 des ersten Stabs 2 eingefahren, wodurch der Stab 2 vertikal nach unten abgesenkt werden kann und damit aus dem Inneren des Faserhalbzeugs verschwindet. Die obere Führungseinrichtung 4 wird durch die Fixierung an der Halbschale 6 auf der definierten Lage gehalten. Sukzessive werden nun die Fixiermittel 5 der weiteren Stäbe 2 eingefahren, die entsprechenden Stäbe 2 abgesenkt und die Kernform 9 nachgeführt, bis die Kernform 9 vollständig durch das Faserhalbzeug und die Schalung durchgeschoben ist und aus der zweiten Durchtrittsöffnung 7 der Halbschalen 6 wieder austritt (14).
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15 zeigt einen Schnitt durch die Formvorrichtung durch einen Stab 2 und die zugehörigen Führungseinrichtungen 3, 4. Zwischen den geschlossenen Halbschalen 6, dem Sockel 11 der Basisplatte 1 und der Kernform 9 ist das Hohlprofil zu erkennen, in dem sich die zu dem Faserhalbzeug abgelegte Endlosfaser 10 befindet. In der dargestellten Ausführungsform wird die untere Führungseinrichtung 3 durch den abgesenkten Stab 2 zentriert und fixiert. In einer Variante, in der die untere Führungseinrichtung 3 so wie die obere 4 mit den Halbschalen 6 fixiert wird, kann der Stab 2 auch weiter abgesenkt werden.
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In 16 ist ein Schnitt durch die Formvorrichtung dargestellt, wobei die oberen Führungseinrichtungen 4 noch durch die Fixiermittel 5 der Stäbe 2 gehalten werden.
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In 17 sind die Stäbe 2 abgesenkt, die Kernform 9 ist vollständig eingeschoben und die oberen Führungseinrichtungen 4 werden mittels der Klammern 8, die in die Nuten 4c des Eingriffsabschnitts 4b eingreifen, auf den Halbschalen 6 gehalten.
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Das in der Formvorrichtung erzeugte Faserhalbzeug kann, wenn die Halbschalen 6 geschlossen sind und die Kernform 9 platziert ist, mit einem herkömmlichen Verfahren mit einem Harz oder einem anderen flüssigen Matrixmaterial wie beispielsweise einer Thermoplastschmelze infiltriert werden. Die Fertigungsvorrichtung für das Verbundbauteil mit Hohlprofil umfasst dazu eine entsprechende Matrixinfiltrationsvorrichtung, die mit einer oder mehreren Infiltrationsöffnungen verbunden werden kann, die an einer oder beiden Halbschalen 6 und/oder der Basisplatte 11 vorgesehen sind. Ferner können Entlüftungsöffnungen vorgesehen sein, mit denen der durch die Halbschalen 6 und die Kernform 9 gebildete Formhohlraum, in dem sich das Faserhalbzeug befindet, vor und/oder während der Matrixinfiltration entlüftet werden kann.
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Nach Aushärtung des Matrixmaterials können die Kernform 9 und die Halbschalen 6 entfernt werden. Die oberen und unteren Führungseinrichtungen 3, 4 können beispielsweise über eine Sollbruchstelle oder eine mechanischen Verbindungsstelle ebenfalls entfernt werden. Das Hohlprofil-Verbundbauteil kann anschließend aus der Formvorrichtung entnommen werden und ein nachfolgender Herstellungszyklus für ein weiteres Bauteil kann begonnen werden.
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Die erfindungsgemäße Formvorrichtung gestattet, zunächst das dreidimensionale Faserhalbzeug herzustellen und anschließend zu infiltrieren. Die Legetechnik ermöglicht dabei die optimierte und kraftflussgerechte Orientierung der Fasern. Durch das Entfernen der als Haltevorrichtung für die Faserhalbzeugerstellung verwendeten Stäbe aus dem Innenraum des Hohlprofils kann eine Kernform in den Hohlraum des Profils eingeführt werden, die nach Herstellung des Verbundbauteils auch wieder entfernt werden kann. Auf diese Art und Weise kann ein Faserverbundbauteil in Hohlprofilausführung automatisiert bei kurzen Taktzeiten hergestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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