DE102013006770A1 - Process for producing a fiber-reinforced plastic component and preform for a fiber-reinforced plastic component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, bei welchem eine Dichtung (30) an einem Faservorformling (16) angebracht und anschließend zur Herstellung des Kunststoffbauteils eine Formmasse (28) in ein Werkzeug (10) injiziert wird, in welchem der Faservorformling (16) angeordnet worden ist, wobei die Dichtung (30) an dem Faservorformling (16) angebracht wird, bevor dieser in dem Werkzeug (10) angeordnet wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Faservorformling (16) für ein faserverstärktes Kunststoffbauteil, mit wenigstens einer Dichtung (30), welche einen offene Faserenden aufweisenden Randbereich (24) des Faservorformlings (16) umschließt.The invention relates to a method for producing a fiber-reinforced plastic component, in which a seal (30) is attached to a fiber preform (16) and then, to produce the plastic component, a molding compound (28) is injected into a tool (10) in which the fiber preform ( 16) has been arranged, wherein the seal (30) is attached to the fiber preform (16) before it is arranged in the tool (10). The invention also relates to a fiber preform (16) for a fiber-reinforced plastic component, with at least one seal (30) which encloses an edge region (24) of the fiber preform (16) having open fiber ends.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Faservorformling (Preform) für ein faserverstärktes Kunststoffbauteil.The invention relates to a method for producing a fiber-reinforced plastic component of the type specified in the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a fiber preform (preform) for a fiber-reinforced plastic component.
Beim Spritzpressen von faserverstärkten Kunststoffbauteilen werden üblicherweise als duroplastische Harze ausgebildete Formmassen in einen in ein Werkzeug eingelegten Faservorformling, auch Prepreg oder Faserpreform genannt, injiziert und ausgehärtet. Um zu verhindern, dass das in das Werkzeug injizierte Harz nach außen gelangt, werden solche Werkzeuge mit einer Dichtung versehen. Eine Dichtung wird beispielsweise dadurch realisiert, dass besonders enge Passungen in sogenannten Quetschbereichen und/oder bei Tauchkanten des Werkzeugs vorgesehen werden. Es zeigt sich jedoch, dass bei niedrigviskosen Harzen keine zuverlässige Abdichtung erreicht werden kann.In the injection molding of fiber-reinforced plastic components usually formed as thermosetting resins molding compounds in a tool inserted in a fiber preform, also called prepreg or Faserpreform, injected and cured. In order to prevent the resin injected into the tool from escaping, such tools are provided with a seal. A seal is realized, for example, by providing particularly tight fits in so-called pinch areas and / or at dipping edges of the tool. It turns out, however, that with low viscosity resins, no reliable sealing can be achieved.
Die
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils sowie einen Faservorformling für ein faserverstärktes Kunststoffbauteil bereitzustellen, mittels welchen eine zuverlässige Abdichtung eines Werkzeugs gegen ein Austreten der Formmasse erzielt werden kann.It is the object of the present invention to provide a method for producing a fiber-reinforced plastic component and a fiber preform for a fiber-reinforced plastic component, by means of which a reliable sealing of a tool against leakage of the molding compound can be achieved.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Faservorformling für ein faserverstärktes Kunststoffbauteil 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 for producing a fiber-reinforced plastic component having the features of patent claim 1 and by a fiber preform for a fiber-reinforced plastic component 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 zuverlässigen Abdichtung eines Werkzeugs zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dichtung an dem Faservorformling angebracht wird, bevor dieser in dem Werkzeug angeordnet wird. Dadurch, dass die Dichtung an dem Faservorformling angebracht wird, bevor dieser in dem Werkzeug angeordnet wird, kann die Dichtung besonders exakt an dem Faservorformling positioniert werden, so dass eine besonders zuverlässige Dichtwirkung gegen ein Austreten von Formmasse aus dem Faservorformling und somit auch aus dem Werkzeug erzielt werden kann. Zudem wird die Anbringung der Dichtung dadurch erheblich erleichtert.For reliable sealing of a tool for producing a fiber-reinforced plastic component, it is provided according to the invention that the seal is attached to the fiber preform before it is placed in the tool. By placing the seal on the fiber preform before it is placed in the tool, the seal can be positioned particularly accurately on the fiber preform, so that a particularly reliable sealing effect against leakage of molding material from the fiber preform and thus also from the tool can be achieved. In addition, the attachment of the seal is thereby considerably facilitated.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass mittels der Dichtung wenigstens ein offene Faserenden aufweisender Randbereich des Faservorformlings umschlossen wird. Mit anderen Worten wird die Dichtung im Bereich der offenen Faserenden an einem Randbereich des Faservorformlings angebracht, so dass mittels der Dichtung eine Art Barriereschicht ausgebildet wird, wodurch ein unerwünschtes Austreten der zuvor injizierten Formmasse, insbesondere durch offene Faserenden verhindert wird. Zum einen wird dadurch sichergestellt, dass kein unerwünschtes Austreten der Formmasse aus dem Werkzeug auftritt, zum anderen wird dadurch aber auch erzielt, dass eine endkonturnahe Bauteilkante bei dem faserverstärkten Kunststoffbauteil erzielbar ist. Dadurch können üblicherweise zur Erzielung von definierten, endkonturnahen Bauteilkanten notwendige zusätzliche Nacharbeiten, wie beispielsweise Fräsen, Wasserstrahlschneiden und dergleichen, entfallen.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that by means of the seal at least one open fiber ends exhibiting edge region of the fiber preform is enclosed. In other words, the seal in the region of the open fiber ends is attached to an edge region of the fiber preform, so that a kind of barrier layer is formed by means of the seal, whereby unwanted leakage of the previously injected molding compound, in particular by open fiber ends is prevented. On the one hand, this ensures that no undesirable leakage of the molding compound from the tool occurs, but on the other hand it also achieves that a near-net edge of the component can be achieved in the fiber-reinforced plastic component. As a result, additional additional work, such as, for example, milling, water jet cutting and the like, can usually be dispensed with in order to achieve defined, near net shape edge edges.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Dichtung an dem Faservorformling angenäht oder angeklebt wird. Dadurch kann die Dichtung besonders sicher bzw. fest an dem Faservorformling angebracht werden, so dass die gewünschte Dichtwirkung auf sichere Art und Weise erzielt werden kann. Alternativ kann die Dichtung als hochviskose Dichtmasse, welche im Werkzeug zusammen mit dem Harz aushärtet, appliziert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the seal is sewn or glued to the fiber preform. Thereby, the seal can be particularly securely attached to the fiber preform, so that the desired sealing effect can be achieved in a secure manner. Alternatively, the seal can be applied as a highly viscous sealant which cures in the mold together with the resin.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Dichtung während der Herstellung des Faservorformlings angebracht wird. Mit anderen Worten erfolgt die Anbringung der Dichtung in einem gleichen Prozessschritt und mit der gleichen Technik, wie diese beim Konfektionieren des Faservorformlings eingesetzt werden. Dadurch kann die Dichtung auf besonders effiziente Weise bereits während der Herstellung des Faservorformlings angebracht werden.A further advantageous embodiment of the invention provides that the seal is applied during the manufacture of the fiber preform. In other words, the attachment of the seal is carried out in a same process step and with the same technique as used in the manufacture of the fiber preform. This allows the gasket to be mounted in a particularly efficient way already during the manufacture of the fiber preform.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Dichtung in einem Bereich des Faservorformlings angebracht wird, welcher nach der Injektion der Formmasse mittels des Werkzeugs gestaucht wird. Mit anderen Worten wird die Dichtung in dem Bereich vorgesehen, in welchem der Faservorformling sich in einem sogenannten Quetschbereich des Werkzeugs befindet, in welchem der üblicherweise als Gelegematte ausgebildete Faservorformling komprimiert wird. Insbesondere in diesem Bereich besteht aufgrund der Komprimierung des Faservorformlings die erhöhte Gefahr, dass die Formmasse auf unerwünschte Weise aus dem Faservorformling austritt. Durch besagte Vorsehung der Dichtung in diesem Bereich wird zum einen eine Abdichtung des Werkzeugs sowie ein unerwünschtes Austreten der Formmasse aus dem Faservorformling verhindert.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the seal is applied in a region of the fiber preform which is compressed after injection of the molding material by means of the tool. In other words, the seal is provided in the region in which the fiber preform is located in a so-called pinch region of the tool, in which the usually as Gelegematte formed fiber preform is compressed. In particular in this area, due to the compression of the fiber preform, there is an increased risk that the molding compound will undesirably exit the fiber preform. By said Providence of the seal in this area, on the one hand, a seal of the tool and an undesirable escape of the molding material from the fiber preform is prevented.
Ein erfindungsgemäßer Faservorformling für ein faserverstärktes Kunststoffbauteil umfasst wenigstens eine Dichtung, welche einem offene Faserenden aufweisenden Randbereich des Faservorformlings umschließt. Dadurch wird ebenfalls sichergestellt, dass kein unerwünschtes Austreten der Formmasse aus dem Werkzeug auftritt, und dass eine endkonturnahe Bauteilkante bei dem faserverstärkten Kunststoffbauteil erzielbar ist.An inventive fiber preform for a fiber-reinforced plastic component comprises at least one seal, which encloses an open fiber end having edge region of the fiber preform. This also ensures that no unwanted leakage of the molding compound from the tool occurs, and that a near-net edge of the component in the fiber-reinforced plastic component can be achieved.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Faservorformlings ist es vorgesehen, dass die Dichtung eine harzdichte Barriere aus Folie, Gewebe oder hochviskoser Klebstoffmasse ist. Dadurch kann ein unerwünschtes Austreten der Formmasse aus dem Randbereich des Faservorformlings während der Herstellung des faserverstärkten Kunststoffbauteils besonders effektiv vermieden werden.In an advantageous embodiment of the fiber preform, it is provided that the seal is a resin-tight barrier of film, fabric or high-viscosity adhesive composition. As a result, an undesired escape of the molding compound from the edge region of the fiber preform during the production of the fiber-reinforced plastic component can be avoided particularly effectively.
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:
Ein Verfahren zum Herstellen eines nicht näher bezeichneten faserverstärkten Kunststoffbauteils ist anhand von
Zur Herstellung des faserverstärkten Kunststoffbauteils wird, nachdem der Faservorformling
In
In
Diese Problematik tritt insbesondere in solchen Fällen auf, in welchen als Formmasse
Um das unerwünschte Austreten der Formmasse
Im vorliegenden Fall wird die Dichtung
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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