DE102013205072A1 - Connecting device for introducing matrix material into a receiving space of a structural component semifinished product provided with reinforcing fibers, as well as a feeding system with such a connecting device and method for feeding matrix material - Google Patents
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Abstract
Eine Anschlussvorrichtung (9) weist zum Einbringen von Matrixmaterial (2) in einen mit Verstärkungsfasern (7) versehenen Aufnahmeraum (6) eines Strukturbauteil-Halbzeugs (3) einen ersten Kanal (36) auf. Ein zweiter Kanal (37) dient zum Einstellen eines Innendrucks in einem Innenraum (8) des Strukturbauteil-Halbzeugs (3). An einem Grundkörper (12) ist eine erste Dichteinheit (13) zum Abdichten des Aufnahmeraums (6) gegenüber einer Umgebung (58) angeordnet. Weiterhin ist an dem Grundkörper (12) eine zweite Dichteinheit (14) zum Abdichten des Aufnahmeraums (6) gegenüber dem Innenraum (8) angeordnet. Die Anschlussvorrichtung (9) ermöglicht auf einfache und schnelle Weise ein Einbringen des Matrixmaterials (2).A connection device (9) has a first channel (36) for introducing matrix material (2) into a receiving space (6) of a structural component semifinished product (3) provided with reinforcing fibers (7). A second channel (37) is used to set an internal pressure in an interior (8) of the semi-finished structural component (3). A first sealing unit (13) for sealing the receiving space (6) from an environment (58) is arranged on a base body (12). Furthermore, a second sealing unit (14) for sealing the receiving space (6) with respect to the interior (8) is arranged on the base body (12). The connecting device (9) enables the matrix material (2) to be introduced in a simple and quick manner.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung zum Einbringen von Matrixmaterial in einen mit Verstärkungsfasern versehenen Aufnahmeraum eines Strukturbauteil-Halbzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Zuführsystem mit einer derartigen Anschlussvorrichtung und ein Verfahren zum Zuführen von Matrixmaterial in einen mit Verstärkungsfasern versehenen Aufnahmeraum eines Strukturbauteil-Halbzeugs.The invention relates to a connecting device for introducing matrix material into a receiving space of a structural component semifinished product provided with reinforcing fibers. The invention further relates to a feed system with such a connection device and to a method for feeding matrix material into a receiving space of a structural component semifinished product provided with reinforcing fibers.
Aus der
Das Einbringen des Matrixmaterials folgt durch Erzeugen einer Druckdifferenz zu der Umgebung bzw. dem Umgebungsdruck, also durch Erzeugen eines Unterdrucks oder eines Überdrucks. Hierbei kommt es bei zu hohen Druckdifferenzen, insbesondere bei einem zu hohen Überdruck, zu verschiedenen Problemen. Einerseits treten Leckagestellen auf, so dass das Matrixmaterial nicht mehr oder nur noch teilweise in den Aufnahmeraum gelangt. Andererseits kommt es zu unerwünschten Verformungen der Wandelemente, insbesondere des inneren Wandelements, die zu Verschiebungen der Verstärkungsfasern und/oder zu einer sich verändernden Wanddicke des Strukturbauteils führen. Um diese Probleme zu vermeiden, kann das Einbringen des Matrixmaterials nur mit einer vergleichsweise langsam mit einer geringen Druckdifferenz erfolgen.The introduction of the matrix material follows by generating a pressure difference to the environment or the ambient pressure, ie by generating a negative pressure or an overpressure. Here, too high pressure differences, in particular at too high pressure, to various problems. On the one hand, leakage occurs, so that the matrix material no longer or only partially reaches the receiving space. On the other hand, there are undesirable deformations of the wall elements, in particular of the inner wall element, which lead to shifts of the reinforcing fibers and / or to a changing wall thickness of the structural component. To avoid these problems, the introduction of the matrix material can be done only with a comparatively slow with a small pressure difference.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlussvorrichtung zu schaffen, die auf einfache und schnelle Weise das Einbringen von Matrixmaterial in den Aufnahmeraum des Strukturbauteil-Halbzeugs ermöglicht. The invention has for its object to provide a connection device that allows the introduction of matrix material into the receiving space of the structural component semi-finished product in a simple and fast manner.
Diese Aufgabe wird durch eine Anschlussvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Matrixmaterial am schnellsten durch Erzeugung eines hohen Überdrucks in den Aufnahmeraum einbringbar ist, da im Vergleich zu einem Unterdruck eine höhere Druckdifferenz erzeugbar ist. Durch die Ausbildung des ersten Kanals gelangt das Matrixmaterial in den Aufnahmeraum und tränkt die Verstärkungsfasern des Strukturbauteil-Halbzeugs. Die erste Dichteinheit dient hierbei zum Abdichten des Aufnahmeraums gegenüber der Umgebung, so dass das aus dem ersten Kanal austretende Matrixmaterial vor Eintritt in den Aufnahmeraum nicht in die Umgebung entweichen kann. Um eine unerwünschte Verformung eines ersten inneren Wandelements des Strukturbauteil-Halbzeugs zu vermeiden, ist ein zweiter Kanal vorgesehen, der in den von dem inneren Wandelement begrenzten Innenraum des Strukturbauteil-Halbzeugs mündet. Mittels des zweiten Kanals ist der Innendruck in dem Innenraum einstellbar und an den Druck im Aufnahmeraum bzw. den Druck des Matrixmaterials anpassbar. Bei der Einbringung des Matrixmaterials mit einem Überdruck wird über den zweiten Kanal ein Druckmedium in den Innenraum eingebracht, so dass der Innendruck einen Gegendruck zu dem Überdruck des Matrixmaterials bildet, wodurch eine Verformung des inneren Wandelements vermieden wird. Die zweite Dichteinheit dient zum Abdichten des Aufnahmeraums gegenüber dem Innenraum, so dass das Matrixmaterial beim Einbringen nicht in den Innenraum entweichen kann bzw. das Druckmedium nicht in den Aufnahmeraum entweichen kann. This object is achieved by a connection device with the features of claim 1. According to the invention, it has been recognized that the matrix material can be introduced most quickly into the receiving space by generating a high overpressure, since a higher pressure difference can be generated in comparison to a negative pressure. Due to the formation of the first channel, the matrix material enters the receiving space and impregnates the reinforcing fibers of the structural component semifinished product. The first sealing unit serves to seal the receiving space relative to the environment, so that the matrix material emerging from the first channel can not escape into the environment before it enters the receiving space. In order to avoid undesired deformation of a first inner wall element of the structural component semifinished product, a second channel is provided, which opens into the interior of the structural component semifinished product delimited by the inner wall element. By means of the second channel, the internal pressure in the interior is adjustable and adaptable to the pressure in the receiving space or the pressure of the matrix material. When introducing the matrix material with an overpressure, a pressure medium is introduced into the interior via the second channel, so that the internal pressure forms a counter-pressure to the overpressure of the matrix material, whereby deformation of the inner wall element is avoided. The second sealing unit is used to seal the receiving space relative to the interior, so that the matrix material can not escape into the interior during insertion or the pressure medium can not escape into the receiving space.
Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung dient vorzugsweise zum Einbringen des Matrixmaterials in den Aufnahmeraum mit Überdruck, jedoch ist die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung gleichermaßen zum Einbringen des Matrixmaterials in den Aufnahmeraum mit Unterdruck einsetzbar. The connecting device according to the invention is preferably used for introducing the matrix material into the receiving space with overpressure, however, the connecting device according to the invention is equally applicable for introducing the matrix material into the receiving space with negative pressure.
Zum Einbringen des Matrixmaterials ist der erste Kanal an eine erste Pumpe zum Erzeugen eines Überdrucks und/oder Unterdrucks angeschlossen, mittels der das Matrixmaterial in den Aufnahmeraum einbringbar ist. Weiterhin ist der zweite Kanal an eine zweite Pumpe angeschlossen, die zur Einstellung des Innendrucks dient und mittels der dementsprechend ein Überdruck und/oder Unterdruck im Innenraum erzeugbar ist. Bei einem hohen Überdruck kann das Strukturbauteil-Halbzeug beim Einbringen des Matrixmaterials in einer Bauteilform angeordnet werden, so dass eine unerwünschte Verformung eines zweiten äußeren Wandelements vermieden wird.For introducing the matrix material, the first channel is connected to a first pump for generating an overpressure and / or underpressure, by means of which the matrix material can be introduced into the receiving space. Furthermore, the second channel is connected to a second pump, which serves to adjust the internal pressure and by means of which accordingly an overpressure and / or negative pressure in the interior can be generated. In the case of a high overpressure, the structural component semifinished product can be arranged in a component form during the introduction of the matrix material, so that an undesired deformation of a second outer wall element is avoided.
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 2 ermöglicht auf einfache und wirkungsvolle Weise ein Abdichten des Aufnahmeraums gegenüber der Umgebung. Das Strukturbauteil-Halbzeug wird mit seinem Ende in die Aufnahmeöffnung eingeführt. Mittels des Anpresselements wird das Aufnahmeelement in Richtung des äußeren Wandelements gepresst, so dass zwischen dem äußeren Wandelement und dem Aufnahmeelement eine umlaufende Dichtstelle entsteht. Vorzugsweise erzeugt das Anpresselement eine Flächenpressung des Aufnahmeelements, so dass ein flächiger Dichtbereich entsteht. Die erste Dichteinheit ist somit derart ausgebildet, dass das Aufnahmeelement durch das Aufbringen von Radialkräften mittels des Anpresselements an das äußere Wandelement gepresst wird, sodass der Aufnahmeraum gegenüber der Umgebung abgedichtet wird. A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 3 ermöglicht auf einfache Weise eine Montage bzw. Demontage an dem äußeren Wandelement. Das Strukturbauteil-Halbzeug wird in die Aufnahmeöffnungen des Anpresselements und des Aufnahmeelements eingeführt. Durch Aufschrauben des Anpresselements auf das Aufnahmeelement wird die Dichtstelle erzeugt. Durch das Lösen der Verschraubung und Abziehen des Aufnahmeelements sowie des Anpresselements ist die Anschlussvorrichtung einfach demontierbar. A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 4 ermöglicht auf einfache Weise das Einstellen des radialen Anpressdrucks und somit das Einstellen der entsprechenden Dichtwirkung. Durch den sich verjüngenden Innendurchmesser des Anpresselements wird bei zunehmendem Aufschrauben des Anpresselements auf das Aufnahmeelement dieses zunehmend gegen das äußere Wandelement gepresst. Hierdurch wird die Dichtwirkung zunehmend erhöht.A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 5 ermöglicht eine verbesserte Dichtwirkung. Durch das mindestens eine elastische Dichtelement wird ein flächiger Dichtbereich mit dem äußeren Wandelement erzeugt. A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 6 ermöglicht auf einfache Weise das Erzeugen eines flächigen Dichtbereichs. Dadurch, dass das elastische Dichtelement in einem Spalt zwischen dem Aufnahmeelement und dem Anpresselement angeordnet ist, wird dieses beim Anbringen bzw. Aufschrauben des Anpresselements deformiert, so dass der flächige Dichtbereich entsteht.A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 7 ermöglicht auf einfache Weise das Ausbilden eines flächigen Dichtbereichs. Dadurch, dass das elastische Dichtelement an einer dem äußeren Wandelement zugewandten Innenseite des Aufnahmeelements angeordnet ist, wird dieses mit zunehmendem Anpressdruck zunehmend deformiert, so dass ein flächiger und einstellbarer Dichtbereich entsteht. A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 8 ermöglicht einen einfachen Aufbau. Durch die einteilige Ausbildung muss die erste Dichteinheit selbst bzw. das Aufnahmeelement selbst nicht gegenüber dem Grundkörper abgedichtet werden.A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 9 gewährleistet ein schnelles Einführen des Matrixmaterials in den Aufnahmeraum. Dadurch, dass die Dichteinheiten den Aufnahmeraum gegenüber der Umgebung und dem Innenraum abdichten müssen, wird auf die Wandelemente in Richtung des Aufnahmeraums von den Dichteinheiten ein Druck ausgeübt, der insbesondere bei einer Einbringung des Matrixmaterials mit hohem Überdruck zu einer Verengung des Aufnahmeraums im Bereich der Dichteinheiten führen kann. Durch den mindestens einen Abstandshalter wird ein Mindestabstand zwischen den Wandelementen sichergestellt, so dass das Matrixmaterial ungehindert in den Aufnahmeraum eingebracht werden kann. Durch den mindestens einen Abstandshalter wird somit sichergestellt, dass trotz eines von der ersten Dichteinheit ausgeübten hohen Anpressdrucks ein Mindestabstand zwischen den Wandelementen zur einfachen Einbringung des Matrixmaterials sichergestellt ist. A connecting device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 10 gewährleistet ein einfaches und schnelles Einbringen des Matrixmaterials. Durch die hohlzylinderförmige Ausbildung kann der Abstandshalter über den gesamten Umfang in den Aufnahmeraum eingeführt werden, so dass eine Verengung des Aufnahmeraums über den gesamten Umfang vermieden wird. Durch den mindestens einen Abstandshalterkanal kann das Matrixmaterial ungehindert in den Aufnahmeraum eingebracht werden.A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 11 ermöglicht ein einfaches Einbringen und ein beschleunigtes Aushärten des Matrixmaterials. Durch den mindestens einen elektrisch leitenden Abstandshalter kann über das elektrisch leitende Anschlusselement eine Spannung an die Verstärkungsfasern des Strukturbauteil-Halbzeugs angelegt werden, so dass entlang der Verstärkungsfasern ein Stromfluss entsteht. Hierdurch wird Wärme erzeugt, die das Einbringen und das Aushärten des Matrixmaterials beschleunigt. Vorzugsweise ist das erste Anschlusselement und/oder der Abstandshalter aus Metall.A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 12 ist einfach aufgebaut und gewährleistet die Abdichtung des Aufnahmeraums gegenüber der Umgebung. Das Anschlusselement erstreckt sich beispielsweise durch den Grundkörper und liegt gegen den mindestens einen Abstandshalter an. Hierdurch kann ein Stromfluss von dem Anschlusselement über den mindestens einen Abstandshalter zu den Verstärkungsfasern erzeugt werden. Gleichzeitig kann über den ersten Kanal des Anschlusselements das Matrixmaterial in den Aufnahmeraum eingebracht werden. Das Anschlusselement ist beispielsweise einteilig mit dem Grundkörper ausgebildet oder in den Grundkörper eingeschraubt, wobei durch die Schraubverbindung eine Abdichtung gegenüber der Umgebung erzielt wird. Vorzugsweise erstreckt sich das Anschlusselement durch den Grundkörper, sodass eine Durchgangsöffnung des Anschlusselements in einen Grundkörper-Innenraum mündet. Die Durchgangsöffnung und der Grundkörper-Innenraum bilden den ersten Kanal zur Zuführung des Matrixmaterials in den Aufnahmeraum.A connecting device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 13 stellt auf einfache Weise eine Abdichtung des Innenraums gegenüber dem Aufnahmeraum sicher. Das Anlageelement liegt nach dem Einführen in den Innenraum gegen die Innenseite des ersten, inneren Wandelements an, so dass der Innenraum gegenüber dem Aufnahmeraum abgedichtet ist. Der zweite Kanal ist in dem Anlageelement ausgebildet. Durch den zweiten Kanal kann somit der Innendruck in dem Innenraum eingestellt werden. Das Anlageelement ist derart ausgebildet, dass im eingeführten Zustand ein radialer Anpressdruck auf das innere Wandelement erzeugt wird. Durch das Anlageelement werden somit Radialkräfte auf das innere Wandelement ausgeübt. Durch den mindestens einen Abstandshalter wird sichergestellt, dass ein Mindestabstand zwischen den Wandelementen sichergestellt wird. A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 14 ermöglicht auf einfache Weise das Einstellen der Dichtwirkung der zweiten Dichteinheit. Dadurch, dass das Anlageelement an der Außenseite konisch ausgebildet ist, wird die Dichtwirkung bei einem zunehmenden Einführen des Anlageelements in den Innenraum erhöht. Der radiale Anpressdruck auf das innere Wandelement wird somit bei zunehmendem Einführen des Anlageelements erhöht. A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 15 ermöglicht auf einfache Weise das Einstellen des Innendrucks in dem Innenraum. Der zweite Kanal ist insbesondere in dem Anschlusselement und ggf. auch in dem Anlageelement ausgebildet. Darüber hinaus kann das Anschlusselement eine Spreizwirkung aufweisen, sodass das Anschlusselement beim Einführen in die Ausnehmung des Anlageelements das Anlageelement aufspreizt und dessen Außenseite mit einem höheren Anpressdruck gegen das innere Wandelement presst.A connecting device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 16 ermöglicht auf einfache Weise das Einstellen des Anpressdrucks. Dadurch, dass das Anlageelement an der Innenseite konisch ausgebildet ist, wird bei Einführen das Anlageelement radial aufgespreizt. Hierzu weist das Anschlusselement vorzugsweise ein Außengewinde auf, das in ein Innengewinde des Anlageelements einschraubbar ist. A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 17 gewährleistet auf einfache Weise das Einstellen des Innendrucks. A connecting device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 18 ist einfach aufgebaut und gewährleistet die Dichtwirkung der Dichteinheiten.A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 19 ermöglicht auf einfache Weise eine verbesserte Dichtwirkung der zweiten Dichteinheit. Zum Einbringen des Matrixmaterials wird das äußere Wandelement gegenüber dem inneren Wandelement des Strukturbauteil-Halbzeugs verkürzt. Hierdurch kann das äußere Wandelement in das erste Aufnahmeelement und das innere Wandelement zusätzlich in das zweite Aufnahmeelement eingeführt werden. Durch das zweite Anpresselement wird das zweite Aufnahmeelement radial an eine Außenseite des inneren Wandelements gepresst, so dass zusätzlich zu der durch das Anlageelement gebildete Dichtstelle eine weitere Dichtstelle erzeugt wird, die den Innenraum gegenüber dem Aufnahmeraum abdichtet. Die Aufnahmeelemente sind hierzu vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers angeordnet. Vorzugsweise ist das Anlageelement an dem zweiten Anpresselement angeordnet, insbesondere einteilig mit diesem ausgebildet. Mittels des zweiten Anpresselements wird das zweite Aufnahmeelement somit in radialer Richtung gegen das innere Wandelement gepresst. A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 20 stellt auf einfache Weise das Erzeugen der zweiten Dichtstelle sicher.A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 21 gewährleistet eine gute Dichtwirkung der zweiten Dichtstelle. Dadurch, dass das innere Wandelement aus einem biegsamen bzw. elastischen Material ist, wird dieses beim Anpressen des zweiten Aufnahmeelements durch die Klemmkante deformiert, wodurch eine hohe Dichtwirkung der zweiten Dichtstelle erzeugt wird. Das innere Wandelement wird somit zwischen der konisch ausgebildeten Außenseite des Anlageelements und der Klemmkante des zweiten Aufnahmeelements geklemmt. A connecting device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 22 gewährleistet auf einfache Weise eine Montage und Demontage der zweiten Dichteinheit. Das Anpresselement wird in einfacher Weise auf das Aufnahmeelement aufgeschraubt, wodurch dieses an die Außenseite des inneren Wandelements gepresst wird. Vorzugsweise ist das Anlageelement an dem Anpresselement angeordnet, so dass beim Aufschrauben des Anpresselements gleichzeitig das Anlageelement in den Innenraum eingeführt und die zugehörige Dichtstelle erzeugt wird.A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 23 ermöglicht auf einfache Weise das Einstellen der Dichtwirkung der zusätzlichen Dichtstelle. Hierzu ist das Anpresselement vorzugsweise auf das Aufnahmeelement aufschraubbar.A connecting device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 24 ermöglicht auf einfache Weise das Erzeugen von zwei Dichtstellen. Durch das Anbringen des Anpresselements wird das Anlageelement in den Innenraum eingeführt, wodurch eine erste Dichtstelle gegenüber der Innenseite des inneren Wandelements erzeugt wird. Gleichzeitig wird beim Anbringen des Anpresselements das Aufnahmeelement an die Außenseite des inneren Wandelements gepresst, so dass eine zweite Dichtstelle erzeugt wird.A connection device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 25 ist einfach aufgebaut und gewährleistet eine Abdichtung des Aufnahmeraums gegenüber der Umgebung.A connecting device according to
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 26 ist in einfacher Weise herstellbar. In einem ersten Ausführungsbeispiel sind vorzugsweise das erste Aufnahmeelement und das Anlageelement einteilig mit dem Grundkörper aus dem Kunststoffmaterial ausgebildet. Vorzugsweise sind in diesem Ausführungsbeispiel auch das erste Anpresselement und/oder das zweite Anschlusselement aus dem Kunststoffmaterial ausgebildet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind vorzugsweise die Aufnahmeelemente einteilig mit dem Grundkörper aus dem Kunststoffmaterial ausgebildet. Darüber hinaus sind bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise die Anpresselemente und das Anlageelement aus dem Kunststoffmaterial ausgebildet, wobei das Anlageelement vorzugsweise einteilig mit dem zweiten Anpresselement ausgebildet ist. Darüber hinaus ist vorzugsweise das zweite Anschlusselement aus dem Kunststoffmaterial ausgebildet.A connection device according to claim 26 can be produced in a simple manner. In a first embodiment, preferably, the first receiving element and the abutment element are integrally formed with the base body of the plastic material. Preferably, in this embodiment, the first pressing member and / or the second connecting element are formed from the plastic material. In a further embodiment, the receiving elements are preferably formed integrally with the base body of the plastic material. In addition, in this embodiment, preferably the pressing elements and the contact element are formed from the plastic material, wherein the contact element is preferably formed integrally with the second pressing element. In addition, the second connection element is preferably formed of the plastic material.
Eine Anschlussvorrichtung nach Anspruch 27 ist wiederverwendbar. In einem ersten Ausführungsbeispiel sind vorzugsweise das erste Aufnahmeelement und das Anlageelement einteilig mit dem Grundkörper aus dem Metall ausgebildet. Vorzugsweise sind in diesem Ausführungsbeispiel auch das erste Anpresselement und/oder das zweite Anschlusselement aus dem Metall ausgebildet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind vorzugsweise die Aufnahmeelemente einteilig mit dem Grundkörper aus dem Metall ausgebildet. Darüber hinaus sind bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise die Anpresselemente und das Anlageelement aus dem Metall ausgebildet, wobei das Anlageelement vorzugsweise einteilig mit dem zweiten Anpresselement ausgebildet ist. Darüber hinaus ist vorzugsweise das zweite Anschlusselement aus dem Metall ausgebildet. Bei einer Ausbildung des Anlageelements aus Metall kann das zugehörige zweite Anschlusselement keine Spreizwirkung aufweisen.A connection device according to
Ein Zuführsystem nach Anspruch 28 ermöglicht ein einfaches und schnelles Einbringen von Matrixmaterial in den Aufnahmeraum des Strukturbauteil-Halbzeugs. Die erste Pumpe ist an den ersten Kanal der Anschlussvorrichtung angeschlossen, wohingegen die zweite Pumpe an den zweiten Kanal der Anschlussvorrichtung angeschlossen ist. Durch die Verschlussvorrichtung kann in einfacher Weise der Innenraum an einem zu der Anschlussvorrichtung gegenüberliegenden Ende verschlossen werden, sodass in einfacher Weise das Einstellen des Innendrucks möglich ist. Aufgrund der Verschlussvorrichtung muss das innere Wandelement nicht selbst den Innenraum verschließen. Hierdurch wird eine einfache Herstellung von faserverstärkten Strukturbauteilen aus einem Strukturbauteil-Halbzeug ermöglicht. Das Strukturbauteil-Halbzeug kann eine große Länge aufweisen und zur Herstellung von faserverstärkten Strukturbauteilen in einfacher Weise auf die gewünschte Länge abgeschnitten werden. Das hierdurch entstehende offene Ende wird durch die Verschlussvorrichtung verschlossen. Die Verschlussvorrichtung kann beispielsweise eine Dichteinheit entsprechend der ersten Dichteinheit aufweisen, die einteilig mit einem Anlageelement verbunden ist, das in den Innenraum einführbar ist und diesen verschließt. Weiterhin kann die Verschlussvorrichtung beispielsweise entsprechend der Anschlussvorrichtung ausgebildet sein, jedoch anstelle eines Anschlusselements mit einer Durchgangsöffnung ein Verschlusselement ohne Durchgangsöffnung aufweisen. Bei einer Zuführung des Matrixmaterials mit Überdruck ist die erste Pumpe auf der Seite der Anschlussvorrichtung angeordnet, wohingegen die erste Pumpe bei einer Zuführung des Matrixmaterials mit Unterdruck auf der Seite der Verschlussvorrichtung angeordnet ist. A feed system according to
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das auf einfache und schnelle Weise das Einbringen von Matrixmaterial in den Aufnahmeraum des Struktubauteil-Halbzeugs ermöglicht.The invention is further based on the object to provide a method which allows the introduction of matrix material into the receiving space of the structural component semifinished product in a simple and rapid manner.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 29 gelöst. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den bereits beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Zuführsystems und der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung. Das Verfahren kann insbesondere entsprechend den Ansprüchen 1 bis 28 weitergebildet werden.This object is achieved by a method having the features of
Das Strukturbauteil-Halbzeug weist ein erstes inneres Wandelement auf, das von einem zweiten äußeren Wandelement umgeben ist. Die Wandelemente sind als Hohlprofile, insbesondere hohlzylinderförmig ausgebildet. Vorzugsweise weisen die Wandelemente einen runden oder ovalen Querschnitt auf. Die Wandelemente begrenzen in einer radialen Richtung bzw. Querrichtung einen Aufnahmeraum, der sich in einer Längsrichtung erstreckt. In dem Aufnahmeraum sind Verstärkungsfasern angeordnet, die zur Ausbildung eines faserverstärkten Strukturbauteils mit einem Matrixmaterial getränkt werden müssen. Das innere Wandelement begrenzt einen Innenraum.The structural component semifinished product has a first inner wall element, which is surrounded by a second outer wall element. The wall elements are designed as hollow profiles, in particular hollow cylindrical. Preferably, the wall elements have a round or oval cross-section. The wall elements limit in one Radial direction or transverse direction, a receiving space extending in a longitudinal direction. In the receiving space reinforcing fibers are arranged, which must be soaked to form a fiber-reinforced structural component with a matrix material. The inner wall element bounds an interior space.
Das erste innere Wandelement und/oder das zweite äußere Wandelement sind vorzugsweise einteilig ausgebildet. Zum einfachen Formen sind das erste innere Wandelement und/oder das zweite äußere Wandelement aus einem biegbaren Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial, hergestellt. Vorzugweise sind das erste innere Wandelement und/oder das zweite äußere Wandelement aus einem thermoplastischen und/oder elastomeren Kunststoffmaterial ausgebildet. Vorzugsweise sind das innere Wandelement und/oder das äußere Wandelement aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt. Hierdurch ist das Strukturbauteil-Halbzeug in einfacher Weise manuell und/oder maschinell verformbar. The first inner wall element and / or the second outer wall element are preferably formed in one piece. For ease of molding, the first inner wall element and / or the second outer wall element are made of a bendable material, in particular a plastic material. Preferably, the first inner wall element and / or the second outer wall element are formed from a thermoplastic and / or elastomeric plastic material. Preferably, the inner wall element and / or the outer wall element are made of an elastically deformable material. As a result, the structural component semifinished product can be deformed manually and / or mechanically in a simple manner.
Zur Herstellung eines faserverstärkten Strukturbauteils wird das Strukturbauteil-Halbzeug durch Verformen bzw. Biegen in eine gewünschte zumindest teilweise gekrümmte Sollform gebracht. Das Verformen bzw. Biegen kann vor und/oder nach dem Einbringen des Matrixmaterials erfolgen. To produce a fiber-reinforced structural component, the structural component semifinished product is brought into a desired at least partially curved desired shape by deformation or bending. The deformation or bending can take place before and / or after the introduction of the matrix material.
Durch das anschließende Aushärten des eingebrachten Matrixmaterials wird ein faserverstärktes Strukturbauteil ausgebildet. Nach dem Aushärten kann je nach Bedarf das erste Wandelement und/oder das zweite Wandelement entfernt werden. Dadurch, dass das erste Wandelement und/oder das zweite Wandelement aus einem elastisch verformbaren Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial, ausgebildet sind, ist eine Entfernung in einfacher Weise möglich. Aufgrund der vorzugsweise einteiligen Ausbildung des ersten Wandelements und/oder des zweiten Wandelements weist das faserverstärkte Strukturbauteil nach dem Entfernen eine glatte und gratfreie Oberfläche auf. Aufgrund dieser hohen Oberflächenqualität muss die Oberfläche des Strukturbauteils nicht nachbearbeitet werden. By the subsequent curing of the introduced matrix material, a fiber-reinforced structural component is formed. After curing, the first wall element and / or the second wall element can be removed as needed. Because the first wall element and / or the second wall element are formed from an elastically deformable material, in particular a plastic material, removal is possible in a simple manner. Due to the preferably one-part design of the first wall element and / or the second wall element, the fiber-reinforced structural component after removal on a smooth and burr-free surface. Due to this high surface quality, the surface of the structural component does not have to be reworked.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following description of several embodiments. Show it:
Nachfolgend ist anhand von
Die Wandelemente
Das Zuführsystem
Die Anschlussvorrichtung
Der erste Grundkörper
Die erste Dichteinheit
Die zweite Dichteinheit
Das Anlageelement
Das Anlageelement
Die Durchgangsöffnung
Zur Vermeidung einer Verengung des Aufnahmeraums
Zur Stromzufuhr zu den Verstärkungsfasern
Zum Verschließen eines gegenüberliegenden Endes des Innenraums
Die Verschlussvorrichtung
Zum Verschließen des Innenraums
Um eine Verengung des Aufnahmeraums
Die Anschlussvorrichtung
Um eine unerwünschte Verformung des äußeren Wandelements
Die Bauteilform
Zum Erzeugen eines Stromflusses durch die Verstärkungsfasern
Die Montage und der Betrieb des Zuführungssystems
Zunächst werden die Abstandshalter
First, the
An dem gegenüberliegenden Ende des Strukturbauteil-Halbzeugs
Anschließend wird die Pumpe
Mittels der Pumpe
Ist der Aufnahmeraum
Wird das Matrixmaterial
Nach dem Einbringen des Matrixmaterials
Durch die Wärme wird das Aushärten beschleunigt. Nach dem Aushärten wird ein faserverstärktes Strukturbauteil ausgebildet.The heat accelerates curing. After curing, a fiber-reinforced structural component is formed.
Die Demontage der Anschlussvorrichtung
Nachfolgend ist anhand von
Nachfolgend ist anhand von
Das Anlageelement
Im aufgeschraubten Zustand des Anpresselements
Zur Montage der Anschlussvorrichtung
Die Verschraubung der ersten Dichteinheit
In dieser Position des Strukturbauteil-Halbzeugs
Nach der Montage des Anpresselements
Hinsichtlich der weiteren Montage des Zuführsystems
Durch die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung
Durch den flächigen Anpressdruck bzw. die Flächenpressung der Dichteinheiten
Bei der Anschlussvorrichtung
Demgegenüber stellt die Anschlussvorrichtung
Der Abstandshalter
Eine Ausbildung der Anschlussvorrichtung
Durch die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung
Das zweite Wandelement
Die Wandstärke W1 des ersten Wandelements
Die Wandstärken W1 und/oder W2 liegen vorzugsweise zwischen 1 mm und 6 mm, insbesondere zwischen 1,5 mm und 5 mm, und insbesondere zwischen 2 mm und 4 mm. The wall thicknesses W 1 and / or W 2 are preferably between 1 mm and 6 mm, in particular between 1.5 mm and 5 mm, and in particular between 2 mm and 4 mm.
Das Strukturbauteil-Halbzeug
Das Strukturbauteil-Halbzeug
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2010/129975 A2 [0002] WO 2010/129975 A2 [0002]
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