DE102013000307A1 - Method for manufacturing fiber-reinforced plastic component, involves injecting molding composition into mold in which fiber preform is placed and attaching seal in region of dipping edge of tool - Google Patents

Method for manufacturing fiber-reinforced plastic component, involves injecting molding composition into mold in which fiber preform is placed and attaching seal in region of dipping edge of tool Download PDF

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Abstract

The method involves applying a seal (22) on a tool (10) before production of the plastic component, injecting molding composition into the mold in which a fiber preform (16) is placed. The seal is attached in a region of a dipping edge (18) of the tool. The seal is attached in a channel (20) of the tool that rotates in the region of dipping edge. The seal is taken out of the tool. The seal is made of thermoplastic, duroplastic or elastomeric material. An independent claim is included for a tool for manufacturing fiber-reinforced plastic component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Werkzeug zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils der im Oberbegriff des Patentanspruchs 6 angegebenen Art.The invention relates to a method for producing a fiber-reinforced plastic component specified in the preamble of claim 1. Art. Furthermore, the invention relates to a tool for producing a fiber-reinforced plastic component specified in the preamble of claim 6 Art.

Insbesondere bei Werkzeugen, welche im Zuge eines Spritzpressverfahrens zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils verwendet werden, besteht eine Herausforderung darin, dass eine in das Werkzeug injizierte Formmasse, beispielsweise in Form eines Harzs, vor einem Austreten aus dem Werkzeug bewahrt werden soll. Daher werden solche Werkzeuge üblicherweise mit einer Dichtung versehen, wobei zusätzlich oder alternativ auch besonders enge Passungen in sogenannten Quetschbereichen und an Tauchkanten im Werkzeug vorgesehen werden. Es zeigt sich jedoch, dass vor allem bei niedrigviskosen Harzen keine zuverlässige Abdichtung solcher Werkzeuge, insbesondere nicht über eine entsprechend mit niedrigen Toleranzen ausgebildete Tauchkante, erreicht werden kann.Particularly in the case of tools which are used in the course of a transfer molding process for producing a fiber-reinforced plastic component, a challenge is that a molding compound injected into the tool, for example in the form of a resin, should be prevented from escaping from the tool. Therefore, such tools are usually provided with a seal, wherein additionally or alternatively, particularly close fits in so-called pinch areas and dipping edges are provided in the tool. However, it has been found that, especially with low-viscosity resins, no reliable sealing of such tools, in particular not via a correspondingly designed with low tolerances dipping edge, can be achieved.

Bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils gemäß der DE 10 2007 046 734 A1 wird eine Dichtung an einem Werkzeug angebracht, bevor zur Herstellung des Kunststoffbauteils eine Formmasse in das Werkzeug injiziert wird, in welchem ein Faservorformling angeordnet worden ist.In a generic method for producing a fiber-reinforced plastic component according to the DE 10 2007 046 734 A1 For example, a seal is applied to a tool before a molding compound is injected into the tool in which a fiber preform has been placed to produce the plastic component.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie ein Werkzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchen eine verbesserte Abdichtung von Werkzeugen zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffbauteile erzielbar ist.It is the object of the present invention to provide a method and a tool of the type mentioned, by means of which an improved sealing of tools for producing fiber-reinforced plastic components can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a tool having the features of patent claim 6. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Zur verbesserten Abdichtung von Werkzeugen zum Herstellen faserverstärkter Kunststoffbauteile ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die Dichtung in einem Bereich einer Tauchkante des Werkzeugs angebracht wird. Dadurch, dass die Dichtung beispielsweise vor, an oder nach der Tauchkante des Werkzeugs angebracht wird, kann die Tauchkante selbst verhältnismäßig grob bzw. mit relativ großen Toleranzen gestaltet werden, wobei aufgrund der Vorsehung der Dichtung in dem Bereich der Tauchkante trotzdem auf sichere Art und Weise ein unerwünschtes Austreten der Formmasse aus dem Werkzeug während der Herstellung des faserverstärkten Kunststoffbauteils verhindert werden kann. Zum einen können dadurch hohe Kostenvorteile durch eine vereinfachte Werkzeuggeometrie erzielt und zum anderen kann der Reinigungsaufwand erheblich verringert werden, da eventuelle Harzüberläufe und/oder Harzhäute an dem Werkzeug verhindert werden können.For improved sealing of tools for producing fiber-reinforced plastic components, it is provided in a method according to the invention that the seal is mounted in a region of a dipping edge of the tool. The fact that the seal is mounted, for example, before, at or after the dipping edge of the tool, the dipping edge itself can be made relatively coarse or with relatively large tolerances, due to the provision of the seal in the area of the dipping edge nevertheless in a secure manner An undesirable leakage of the molding material from the tool during the manufacture of the fiber-reinforced plastic component can be prevented. On the one hand high cost advantages can be achieved by a simplified tool geometry and on the other hand, the cleaning effort can be significantly reduced because any resin overflows and / or resin skins on the tool can be prevented.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Dichtung in einem im Bereich der Tauchkante umlaufenden Kanal des Werkzeugs angebracht wird. Mit anderen Worten wird die Dichtung also in einem eigens dafür vorgesehenen Aufnahmebereich des Werkzeugs angebracht, mittels welchem das faserverstärkte Kunststoffbauteil hergestellt wird. Dadurch kann eine besonders gute Abdichtwirkung gegen ein Austreten der Formmasse aus dem Werkzeug erzielt werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the seal is mounted in a circumferential in the region of the dipping edge channel of the tool. In other words, the seal is thus mounted in a specially provided receiving area of the tool, by means of which the fiber-reinforced plastic component is produced. As a result, a particularly good sealing effect against leakage of the molding compound from the tool can be achieved.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Dichtung nach der Herstellung des Kunststoffbauteils gemeinsam mit diesem aus dem Werkzeug entnommen wird. Mit anderen Worten wird die Dichtung also als eine Art Verbrauchsartikel eingesetzt, welcher durch Injektion in den Tauchkanal appliziert wird. Dadurch, dass Einmaldichtungen verwendet werden, sind keine aufwändigen Dichtungswechsel mehr notwendig, da diese jedes Mal nach der Herstellung eines jeweiligen faserverstärkten Kunststoffbauteils gemeinsam mit diesem aus dem Werkzeug entnommen bzw. entfernt werden.A further advantageous embodiment of the invention provides that the seal is removed after the production of the plastic component together with this from the tool. In other words, the seal is thus used as a kind of consumable, which is applied by injection into the immersion channel. Because disposable seals are used, it is no longer necessary to carry out complex replacement of the seals since they are removed or removed from the tool together with the latter each time after the production of a respective fiber-reinforced plastic component.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Dichtung eingespritzt, eingegossen oder eingesprüht wird. Dadurch kann die Dichtung auf besonders einfache Weise in dem Bereich der Tauchkante des Werkzeugs angebracht werden.A further preferred embodiment of the invention provides that the seal is injected, poured or sprayed. Thereby, the seal can be mounted in a particularly simple manner in the region of the dipping edge of the tool.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine aus einem thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Material ausgebildete Dichtung angebracht wird. Je nach Verfahrensführung und Verfahrensrandbedingungen können daher angepasste Materialien für die Dichtung ausgewählt werden, wobei die Dichtung vorzugsweise eine hochviskose Masse darstellt, welche nach ihrer Applizierung zunächst ausgehärtet wird, bevor die Formmasse in das Werkzeug injiziert wird. Dadurch kann eine besonders gute Abdichtwirkung erzielt werden.A further advantageous embodiment of the invention provides that a formed from a thermoplastic, thermoset or elastomeric material seal is attached. Depending on the process control and process boundary conditions, therefore, adapted materials for the seal can be selected, wherein the seal is preferably a highly viscous mass, which is first cured after its application, before the molding material is injected into the tool. As a result, a particularly good sealing effect can be achieved.

Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils umfasst wenigstens eine an dem Werkzeug anbringbare Dichtung, mittels welcher eine zur Herstellung des Kunststoffbauteils in das Werkzeug injizierbare Formmasse gegen ein Austreten aus dem Werkzeug abdichtbar ist, wobei sich das erfindungsgemäße Werkzeug dadurch auszeichnet, dass zwischen zwei in einer Schließstellung angeordneten Werkzeughälften im Bereich einer Tauchkante des Werkzeugs ein Kanal zur Aufnahme der Dichtung ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des Werkzeugs anzusehen, wobei das Werkzeug insbesondere Mittel umfasst, um die Verfahrensschritte durchführen zu können.An inventive tool for producing a fiber-reinforced plastic component comprises at least one attachable to the tool seal, by means of which one for the production of the plastic component in the mold injectable molding compound is sealable against leakage from the tool, wherein the tool according to the invention is characterized in that between two arranged in a closed position tool halves in the region of a dipping edge of the tool a channel for receiving the seal is formed. Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the tool, wherein the tool comprises in particular means to perform the method steps can.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine Schnittdarstellung eines ausschnittsweise dargestellten Werkzeugs zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, wobei zwischen den beiden Werkzeughälften in einer Kavität des Werkzeugs ein Faservorformling angeordnet ist; und in 1 a sectional view of a fragmentary illustrated tool for producing a fiber-reinforced plastic component, wherein between the two mold halves in a cavity of the tool, a fiber preform is arranged; and in

2 eine Schnittansicht eines vergrößerten Ausschnitts des in 1 gezeigten Werkzeugs, wobei eine im Bereich einer Tauchkante des Werkzeugs angebrachte Dichtung zu erkennen ist. 2 a sectional view of an enlarged section of the in 1 shown tool, wherein a mounted in the region of a dipping edge of the tool seal can be seen.

Ein Werkzeug 10 zum Herstellen eines nicht näher bezeichneten faserverstärkten Kunststoffbauteils ist in 1 in einer Schnittansicht ausschnittsweise dargestellt. Bei dem Werkzeug 10 handelt es sich vorliegend um ein Spritzpresswerkzeug, mittels welchem unter Verwendung eines Spritzpressverfahrens, beispielsweise des RTM-Verfahrens (Resin Transfer Moulding), das faserverstärkte Kunststoffbauteil hergestellt werden kann. Vorliegend ist das Werkzeug 10 in einer geschlossenen Position gezeigt, wobei zwischen einer oberen Werkzeughälfte 12 und einer unteren Werkzeughälfte 14 eine nicht näher bezeichnete Kavität ausgebildet ist, in welcher ein Faservorformling 16, welcher auch als Preform oder Prepreg bezeichnet wird, angeordnet ist. Das Werkzeug 10 weist ferner eine Tauchkante auf, an welcher die obere Werkzeughälfte 12 an der unteren Werkzeughälfte 14 beim Schließen des Werkzeugs 10 entlang bewegt wird.A tool 10 for producing an unspecified fiber-reinforced plastic component is in 1 shown in fragmentary form in a sectional view. At the tool 10 In the present case, this is a transfer molding tool by means of which the fiber-reinforced plastic component can be produced using a transfer molding process, for example the RTM process (Resin Transfer Molding). The present is the tool 10 shown in a closed position, wherein between an upper mold half 12 and a lower mold half 14 an unspecified cavity is formed, in which a fiber preform 16 , which is also referred to as preform or prepreg, is arranged. The tool 10 also has a dipping edge, on which the upper mold half 12 on the lower half of the mold 14 when closing the tool 10 is moved along.

Zum Herstellen des nicht näher bezeichneten faserverstärkten Kunststoffbauteils wird der Faservorformling 16 innerhalb des Werkzeugs 10 positioniert, wonach anschließend das Werkzeug 12 in die hier gezeigte geschlossene Position verfahren wird und eine hier nicht gezeigte Formmasse, beispielsweise ein niedrigviskoses duroplastisches Harzmaterial oder dergleichen, injiziert wird. Die Formmasse durchdringt den Faservorformling 16 und härtet anschließend unter Ausbildung des faserverstärkten Kunststoffbauteils aus. Eine besondere Herausforderung besteht dabei darin, das Werkzeug 10 gegen ein Austreten der Formmasse aus dem Werkzeug 10 abzudichten.For producing the unspecified fiber-reinforced plastic component of the fiber preform 16 within the tool 10 then the tool 12 is moved into the closed position shown here and a molding compound, not shown here, for example, a low-viscosity thermosetting resin material or the like, is injected. The molding compound penetrates the fiber preform 16 and then cured to form the fiber reinforced plastic component. A particular challenge is the tool 10 against leakage of the molding material from the tool 10 seal.

In 2 ist in einer Schnittansicht ein vergrößerter Ausschnitt des in 1 gezeigten Werkzeugs 10 gezeigt. Zwischen den beiden in der Schließstellung angeordneten Werkzeughälften 12, 14 ist im Bereich der Tauchkante 18 des Werkzeugs 10 ein Kanal 20 ausgebildet, in welchem eine Dichtung 22 angebracht ist.In 2 is a sectional view of an enlarged section of the in 1 shown tool 10 shown. Between the two arranged in the closed position tool halves 12 . 14 is in the area of the dipping edge 18 of the tool 10 a channel 20 formed, in which a seal 22 is appropriate.

Während der Herstellung des faserverstärkten Kunststoffbauteils wird die Dichtung 22 an dem Werkzeug 10 angebracht, bevor zur Herstellung des Kunststoffbauteils die Formmasse in das Werkzeug 10 injiziert wird. Der Kanal 22 ist dabei umlaufend an dem Werkzeug 10, vorliegend durch eine nutförmige Ausnehmung in der oberen Werkzeughälfte 12, ausgebildet, und wird durch die untere Werkzeughälfte 14 begrenzt.During the manufacture of the fiber-reinforced plastic component, the seal becomes 22 on the tool 10 attached before for the preparation of the plastic component, the molding material in the tool 10 is injected. The channel 22 is all the way around the tool 10 , Present through a groove-shaped recess in the upper mold half 12 , formed, and is through the lower mold half 14 limited.

Die Dichtung 22 kann dabei eingespritzt, eingegossen oder eingesprüht werden. Als Dichtungsmaterial wird beispielsweise ein thermoplastischer, duroplastischer oder elastomerer Werkstoff vorgesehen, welcher als hochviskose Masse in den Bereich der Tauchkante 18 bzw. in den Kanal 20 eingebracht und anschließend ausgehärtet wird.The seal 22 can be injected, poured or sprayed. As a sealing material, for example, a thermoplastic, thermosetting or elastomeric material is provided, which as a highly viscous mass in the region of the dipping edge 18 or in the channel 20 is introduced and then cured.

Sobald die eingebrachte Dichtung 20 ausgehärtet ist, wird die Formmasse in das Werkzeug 10 injiziert, in welchem bereits der Faservorformling 16 eingelegt worden ist.Once the introduced seal 20 Hardened, the molding compound is in the tool 10 injected, in which already the fiber preform 16 has been inserted.

Nachdem die Formmasse den Faservorformling 16 durchdrungen hat und unter Ausbildung des faserverstärkten Kunststoffbauteils ausgehärtet ist, werden die beiden Werkzeughälften 12, 14 auseinander bewegt und das fertiggestellte faserverstärkte Kunststoffbauteil kann entnommen werden. Die Dichtung 22 wird dabei nach der Herstellung des Kunststoffbauteils gemeinsam mit diesem aus dem Werkzeug 10 entnommen. Die Dichtung 22 wird also als Verbrauchsartikel oder mit anderen Worten als eine Art Einmaldichtung verwendet, nachdem sie durch eine Injektion in den Kanal 20 appliziert worden ist. Sobald in einem nächsten Zyklus ein weiteres faserverstärktes Kunststoffbauteil hergestellt wird, wird wiederum erneut eine Dichtung 22 nach dem Schließen der Werkzeughälften 12, 14 im Bereich der Tauchkante 18 in den Kanal 20 eingebracht, ausgehärtet und verfestigt. Nachdem die Dichtungspasse verfestigt ist, wird erneut der eigentliche Spritzpressvorgang vorgenommen, um das faserverstärkte Kunststoffbauteil herzustellen.After the molding compound the fiber preform 16 has penetrated and cured to form the fiber reinforced plastic component, the two mold halves 12 . 14 moved apart and the finished fiber reinforced plastic component can be removed. The seal 22 is doing after the production of the plastic component together with this from the tool 10 taken. The seal 22 Thus, it is used as a consumable article or, in other words, as a sort of disposable seal after being injected through an injection into the canal 20 has been applied. As soon as another fiber-reinforced plastic component is produced in a next cycle, again a seal 22 after closing the tool halves 12 . 14 in the area of the dipping edge 18 in the channel 20 introduced, hardened and solidified. After the seal mat has solidified, the actual transfer molding process is repeated to make the fiber reinforced plastic component.

Insgesamt wird durch das erläuterte Verfahren und Werkzeug 10 ein hoher Kostenvorteil erzielt, da durch Vorsehen der Dichtung 22 relativ einfache Werkzeuggeometrien insbesondere mit relativ großen Toleranzen im Bereich der Tauchkante 18 verwendet werden können. Ferner sind keine Dichtungswechsel notwendig, wobei gleichzeitig eine im Wesentlichen 100%ige Dichtigkeit des Werkzeugs 12 gewährleistet werden kann, wodurch ein verringerter Reinigungsaufwand durch eventuelle Harzüberläufe und -häute erzielbar ist. Da mit einhergehend können kostenintensive Stillstandszeiten erheblich reduziert werden.Overall, by the explained method and tool 10 achieved a high cost advantage, since by providing the seal 22 relatively simple tool geometries, in particular with relatively large tolerances in the area of the dipping edge 18 can be used. Furthermore, no seal changes are necessary, at the same time a substantially 100% tightness of the tool 12 can be ensured, whereby a reduced cleaning effort is achieved by any resin overflows and skins. As a concomitant costly downtime can be significantly reduced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007046734 A1 [0003] DE 102007046734 A1 [0003]

Claims (6)

Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, bei welchem eine Dichtung (22) an einem Werkzeug (10) angebracht wird, bevor zur Herstellung des Kunststoffbauteils eine Formmasse in das Werkzeug (10) injiziert wird, in welchem ein Faservorformling (16) angeordnet worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (22) in einem Bereich einer Tauchkante (18) des Werkzeugs (10) angebracht wird.Method for producing a fiber-reinforced plastic component, in which a seal ( 22 ) on a tool ( 10 ) is applied before, for the production of the plastic component, a molding material in the tool ( 10 ) in which a fiber preform ( 16 ), characterized in that the seal ( 22 ) in a region of a dipping edge ( 18 ) of the tool ( 10 ) is attached. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (22) in einem im Bereich der Tauchkante (18) umlaufenden Kanal (20) des Werkzeugs (10) angebracht wird.Method according to claim 1, characterized in that the seal ( 22 ) in one in the area of the dipping edge ( 18 ) circulating channel ( 20 ) of the tool ( 10 ) is attached. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (22) nach der Herstellung des Kunststoffbauteils gemeinsam mit diesem aus dem Werkzeug (10) entnommen wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the seal ( 22 ) after the production of the plastic component together with this from the tool ( 10 ) is taken. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (22) eingespritzt, eingegossen oder eingesprüht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the seal ( 22 ) is injected, poured or sprayed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus einem thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Material ausgebildete Dichtung (22) angebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a formed from a thermoplastic, thermosetting or elastomeric material seal ( 22 ) is attached. Werkzeug (10) zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, mit wenigstens einer an dem Werkzeug (10) anbringbaren Dichtung (22), mittels welcher eine zur Herstellung des Kunststoffbauteils in das Werkzeug (10) injizierbare Formmasse gegen ein Austreten aus dem Werkzeug (10) abdichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei in einer Schließstellung angeordneten Werkzeughälften (12, 14) im Bereich einer Tauchkante (18) des Werkzeugs ein Kanal (20) zur Aufnahme der Dichtung (22) ausgebildet ist.Tool ( 10 ) for producing a fiber-reinforced plastic component, with at least one on the tool ( 10 ) attachable seal ( 22 ), by means of which one for the production of the plastic component in the tool ( 10 ) injectable molding compound against leakage from the tool ( 10 ) is sealable, characterized in that between two arranged in a closed position tool halves ( 12 . 14 ) in the area of a dipping edge ( 18 ) of the tool a channel ( 20 ) for receiving the seal ( 22 ) is trained.
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