DE102013226017B4

DE102013226017B4 - Blow core for fiber composite components of complex geometry

Info

Publication number: DE102013226017B4
Application number: DE102013226017.2A
Authority: DE
Inventors: Werner Hufenbach; Martin Lepper; Enrico Ladusch; Mathias Kliem; Henryk WENZEL; Jörn Kiele
Original assignee: Technische Universitaet Dresden; Leichtbau Zentrum Sachsen GmbH
Current assignee: Technische Universitaet Dresden; Leichtbau Zentrum Sachsen GmbH
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: DE102013226017A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blaskerns aus Faserverbundmaterialien, einen Blaskern aus Faserverbundmaterialien und die Verwendung dieses Blaskerns zur Herstellung Faserverbundbauteilen mit nicht-kreisförmigem Querschnitt und/oder komplexer Geometrie, insbesondere hinterschnittiger Geometrie. Der Blaskern weist dabei ein von einer gasdichten und elastischen Ummantelung eingeschlossenes Volumen sowie dieses Volumen durchdringe Stützfasern auf. Die Stützfasern verhindern eine Veränderung des Querschnitts des Blaskerns bei der Erhöhung dessen Innendrucks durch die, bevorzugt nicht elastische, Aufnahme von Zugkräften.The invention relates to a method for producing a blow core of fiber composite materials, a blow core of fiber composite materials and the use of this blow core for producing fiber composite components with non-circular cross-section and / or complex geometry, in particular undercut geometry. The Blaskern has a trapped by a gas-tight and elastic sheath volume and this volume penetrate supporting fibers. The support fibers prevent a change in the cross section of the Blaskerns in increasing its internal pressure by the, preferably non-elastic, absorption of tensile forces.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blaskerns für Faserverbundbauteile komplexer Geometrie sowie einen Blaskern aus Faserverbundmaterial. Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Blaskerns aus Faserverbundmaterial bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen, insbesondere von Faserverbundbauteilen mit komplexer Geometrie.The invention relates to a method for producing a blow core for fiber composite components complex geometry and a blow core made of fiber composite material. The invention further relates to the use of a blow core of fiber composite material in the production of fiber composite components, in particular of fiber composite components with complex geometry.

Für die Herstellung von hohlförmigen Faserverbundbauteilen werden Kerne genutzt, die dabei in der Regel eine Doppelfunktion erfüllen. Zum einen dienen sie der geordneten und endkonturnahen Ablage von Fasern während des Preform-Prozesses, also bspw. beim Flechten oder Wickeln. Zum anderen der Formgebung und dem Verpressen des Faserverbundbauteils während des Konsolidierungsprozesses, bspw. um Lufteinschlüsse zu entfernen oder ein gewünschtes Faser-Matrix-Verhältnis einzustellen. Zur Erfüllung der zweiten Funktion sind die Kerne zwingend druckstabil und vorzugsweise expandierbar ausgestaltet.For the production of hollow fiber composite components cores are used, which usually fulfill a dual function. On the one hand, they serve the orderly and near net shape deposition of fibers during the preform process, so for example when braiding or winding. On the other hand, the shaping and the compression of the fiber composite component during the consolidation process, for example. To remove air pockets or set a desired fiber-to-matrix ratio. To fulfill the second function, the cores are imperatively pressure-stable and preferably designed to be expandable.

Es ist bekannt zur Herstellung von hohlförmigen Faserverbundbauteilen mit kreisförmigem Querschnitt formstabile Blaskerne zu verwenden. Diese werden zunächst mit Fasern endkonturnah belegt und anschließend, unter Anpassung des Innendrucks in einem geschlossenen Formwerkzeug konsolidiert. Dabei lassen sich hinterschnittige und nicht hinterschnittige Bauteilformen mit kreisförmigem Querschnitt realisieren. Ein formstabiler Blaskern mit mehreren einzeln befüll- und expandierbaren Kompartiments ist bspw. aus der EP 2 368 685 A1 bekannt.It is known to use dimensionally stable blown cores for the production of hollow fiber composite components with a circular cross section. These are initially covered with fibers near net shape and then consolidated, adjusting the internal pressure in a closed mold. In this case, undercut and non-undercut component shapes can be realized with a circular cross-section. A dimensionally stable Blaskern with several individually fillable and expandable compartment is, for example, from the EP 2 368 685 A1 known.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Blaskerns ist in der WO 2008/086022 A1 offenbart. Dabei wird die Innenfläche eines verschließbaren Formwerkezugs mit einer schnell polymerisierenden Kunststoff-Mischung besprüht und diese anschließend polymerisiert. Der so entstandenen Vakuumbeutel ist an die Innenfläche des Werkzeugs angepasst und kann als Blasschlauch zur Herstellung von Faserverbundbauteilen genutzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Vakuumbeutel mehrlagig aufgebaut, wobei zwischen verschiedene Lagen Verstärkungsmaterial, bspw. in Form eines Vakuumanschlusses oder von Fasermaterial, eingebracht ist. Ein ähnliches Herstellungsverfahren ist in der US 5 262 121 A und ein weiterer Blaskern mit eingebrachten Verstärkungsstrukturen in der US 2011/0277918 A1 offenbart.A method of manufacturing a bubble core is disclosed in U.S. Patent Nos. 4,135,359 WO 2008/086022 A1 disclosed. The inner surface of a closable molding train is sprayed with a fast polymerizing plastic mixture and then polymerized. The resulting vacuum bag is adapted to the inner surface of the tool and can be used as a blow hose for the production of fiber composite components. In a preferred embodiment, the vacuum bag is constructed in multiple layers, wherein between different layers of reinforcing material, for example. In the form of a vacuum connection or fiber material is introduced. A similar manufacturing process is in the US 5 262 121 A and another blow core incorporating reinforcing structures in the US 2011/0277918 A1 disclosed.

Zur Herstellung hohlförmiger Faserverbundbauteile mit nicht kreisförmigen Querschnitten und/oder komplexen Geometrien, sind formstabile Blasschläuche nicht geeignet. Zwar lassen sich diese durch Erhöhung des Blasschlauchinnendrucks in einen formstabilen Zustand expandieren, die Querschnittstreue des Kerns ist dabei jedoch unbefriedigend. To produce hollow fiber composite components with non-circular cross-sections and / or complex geometries, dimensionally stable blown hoses are not suitable. Although these can be expanded by increasing the Blasschlauchinnendrucks in a dimensionally stable state, but the cross-section fidelity of the core is unsatisfactory.

Unter erhöhtem Innendruck strebt der Blasschlauch allseits einem runden Querschnitt als stabilem Zustand entgegen, wobei es insbesondere an Körperkanten des Kerns zu Rundungen kommt.Under increased internal pressure of the bladder tends on all sides a round cross-section as a stable state against, in particular comes to body edges of the core to curves.

Zur Lösung dieses Problems schlägt die US 2010/0139850 A1 einen kollabierbaren Blaskern vor, der eine geschlossene flexible Außenwand sowie mindestens eine flexible innere Verstrebung aufweist. Die innere Verstrebung soll das Kollabieren des Blaskerns kontrollieren, insbesondere ein Aufweiten des Kerns in bestimmte Raumrichtungen unterbinden. Dazu sind die Verstrebungen mit den Faltungspunkten der Außenwand und, in einer zentralen Region des Blaskerns, miteinander verbunden. Alternativ sollen untereinander und mit den Innenecken des Blaskerns verbundene Verstrebungen unerwünschte Kantenrundung vermeiden. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Blaskerns ist in der Schrift nicht offenbart.To solve this problem proposes the US 2010/0139850 A1 a collapsible Blaskern before having a closed flexible outer wall and at least one flexible inner brace. The inner brace is to control the collapse of the Blaskerns, in particular to prevent expansion of the core in certain spatial directions. For this purpose, the struts are connected with the folding points of the outer wall and, in a central region of the Blaskerns. Alternatively, struts connected with each other and with the inner corners of the Blaskerns should avoid unwanted edge rounding. A method for producing such a blow core is not disclosed in the document.

Die EP 1 943 087 B1 offenbart einen Blaskern, mit dem auch Ecken und Kanten eines Faserverbundbauteils ausformbar sein sollen. Dazu weist der Kern Kantensegmente, zum Einpressen eines Laminats in die Kante eines Formwerkzeugs, und Wandsegmente, zum Anpressen eines Laminats an die Wand eines Formwerkzeugs, auf. Im nicht expandierten Zustand des Blaskerns weisen die Kantensegmente eine konvexe Form und die Wandsegmente eine konkave Form auf. Der Blaskern weist keine innenliegenden Verstrebungen auf.The EP 1 943 087 B1 discloses a Blaskern, with the corners and edges of a fiber composite component to be formed. For this purpose, the core on edge segments, for pressing a laminate in the edge of a mold, and wall segments, for pressing a laminate to the wall of a mold, on. In the unexpanded state of the bubble core, the edge segments have a convex shape and the wall segments a concave shape. The Blaskern has no internal braces.

Hohlförmige Faserverbundbauteile mit nicht kreisförmigen Querschnitt und/oder komplexen Geometrien sind alternativ durch die Verwendung „verlorener Kerne“ herstellbar. Diese werden durch Fräsen, Schäumen oder Gießen als Negativ des herzustellenden Faserverbundbauteils hergestellt, wobei die Kernbildung zum Teil direkt im Konsolidierungswerkzeug erfolgt. Die FKV-Struktur wird vom Kern getrennt, indem dieser thermisch, chemisch oder mechanisch aufgelöst wird. Somit ist der Kern für die Fertigung weiterer FKV-Bauteile verloren.Hollow fiber composite components with non-circular cross-section and / or complex geometries are alternatively produced by the use of "lost cores". These are produced by milling, foaming or casting as a negative of the fiber composite component to be produced, with the core formation taking place partly directly in the consolidation tool. The FRP structure is separated from the core by dissolving it thermally, chemically or mechanically. Thus, the core for the production of other FKV components is lost.

Aus dem Stand der Technik sind zudem Spezialverfahren zur Herstellung von FKV-Bauteilen komplexer Geometrie bekannt. In der US 2002/0056788 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Flugzeugrumpfes offenbart, wobei zunächst auf einem skelettierten Rahmenkern eine innere Faserschicht abgelegt wird. In die Öffnungen des Rahmenkerns werden anschließend Leichtbau-Kernelemente eingelegt und auf dem so gebildeten Rumpfkern eine äußere Faserschicht abgelegt. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und in Wickel oder Flechtmaschinen nur bedingt anwendbar.In addition, special processes for the production of FKV components of complex geometry are known from the prior art. In the US 2002/0056788 A1 discloses a method for producing an aircraft fuselage, wherein initially on a skeletonized frame core, an inner fiber layer is deposited. Then lightweight core elements are inserted into the openings of the frame core and deposited on the core core thus formed an outer fiber layer. This process is very complicated and only partially applicable in winding or braiding machines.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur Herstellung eines Blaskerns für die Herstellung von Faserverbundbauteilen bereitzustellen. Der Blaskern soll dabei die Erzeugung hohlförmiger Faserverbundbauteile beliebigen, insbesondere nicht kreisförmigen, Querschnitts und/oder komplexer Geometrie, insbesondere hinterschnittiger Geometrie, ermöglichen. Der Kern soll weiterhin zerstörungsfrei und ohne Beschädigungen am Faserverbundbauteil entformbar sowie wiederverwendbar sein. Weiterhin soll die Verwendung des Blaskerns eine zeit- und materialsparende und somit wirtschaftliche Herstellung von hohlförmigen Faserverbundbauteilen ermöglichen.The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a method for producing a blow core for the production of fiber composite components. The Blaskern is to allow the production of hollow fiber composite components arbitrary, in particular non-circular, cross-sectional and / or complex geometry, in particular undercut geometry. The core should continue to be demoulding and reusable without damage to the fiber composite component. Furthermore, the use of the Blaskerns to allow a time and material-saving and thus economical production of hollow fiber composite components.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1, 8 und 14. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils rückbezogenen Unteransprüche.This object is achieved by the features of the independent claims 1, 8 and 14. Preferred developments are the subject of the respective dependent claims.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Blaskerns aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:

a. Herstellung einer Kernstruktur aus einem lösbaren Kernmaterial und Einbringen das Volumen der Kernstruktur durchdringender Stützfasern,
b. Erzeugung einer Ummantelung auf der Oberfläche der Kernstruktur, wobei i. mindestens eine Hüllfaserlage und ein Matrixmaterial als Faserverbund aufgebracht und ii. die Stützfasern abschnittsweise in den Faserverbund integriert werden,
c. Auflösen und Ausleiten des Kernmaterials aus mindestens einer Öffnung der Ummantelung.

The object according to the invention is achieved by a method for producing a blow core comprising the following method steps:

a. Producing a core structure from a releasable core material and introducing the volume of the core structure penetrating support fibers,
b. Producing a cladding on the surface of the core structure, wherein i. at least one Hüllfaserlage and a matrix material applied as a fiber composite and ii. the support fibers are partially integrated into the fiber composite,
c. Dissolving and discharging the core material from at least one opening of the sheath.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Kernstruktur aus einem thermisch, chemisch oder mechanisch lösbaren Kernmaterial erzeugt. Ein lösbares Kernmaterial ist dabei unter der Einwirkung von Wärme oder im geeigneten Lösungsmittel in eine Schmelze oder in Lösung überführbar oder mechanisch in ein fließfähiges Granulat oder Schüttgut überführbar. Die Kernstruktur ist dabei entweder monolithisch oder aus mehreren Kernelementen gefügt.In the method according to the invention, first a core structure is produced from a thermally, chemically or mechanically detachable core material. A soluble core material is transferable under the action of heat or in a suitable solvent in a melt or in solution or mechanically into a flowable granules or bulk material can be transferred. The core structure is either monolithic or composed of several core elements.

In die Kernstruktur werden Stützfasern, bevorzugt eine Vielzahl von diesen, eingebracht, die das Volumen der Kernstruktur durchdringen. Die Stützfasern dringen also an einer Stelle auf der Oberfläche der Kernstruktur in diese ein, durchlaufen das Innere der Kernstruktur und treten an einer anderen Stelle der Oberfläche der Kernstruktur wieder aus dieser aus. Die Stützfasern verlaufen zusätzlich abschnittsweise auf der Oberfläche der Kernstruktur oder stehen über diese über. Im Fall eines monolithischen Kerns werden die Stützfäden unter Verdrängung des Kernmaterials und/oder durch dafür vorgesehene Öffnungen durch das Kernmaterial hindurch geführt. Insbesondere solche durch Rapid-Prototyping, bspw. mittels 3D-Druckern, hergestellte Kernstrukturen können jede beliebige Gestalt, bspw. auch geschlossene Oberflächen mit darunter vorgesehenen Durchführungen, annehmen. Im Fall einer gefügten Kernstruktur verlaufen die Stützfasern durch die Kernelemente und/oder zwischen den Kernelementen.Supportive fibers, preferably a plurality of these, are introduced into the core structure, which penetrate the volume of the core structure. The supporting fibers thus penetrate into the core structure at one point on the surface of the core structure, pass through the interior of the core structure and exit at a different point on the surface of the core structure. In addition, the support fibers extend in sections on the surface of the core structure or over this over. In the case of a monolithic core, the supporting threads are guided through the core material while displacing the core material and / or through openings provided for this purpose. In particular, such core structures produced by rapid prototyping, for example by means of 3D printers, can assume any desired shape, for example also closed surfaces with passages provided underneath. In the case of a bonded core structure, the support fibers pass through the core elements and / or between the core elements.

Auf der Oberfläche der Kernstruktur wird anschließend eine Ummantelung erzeugt, indem mindestens eine Hüllfaserlage und ein Matrixmaterial aufgebracht werden. Die Faserablage erfolgt bevorzugt durch Drapieren von textilen Flächengebilden, durch Wickeln, Überstreifen eines Faserschlauchs und/oder Flechten. Das Matrixmaterial wird bevorzugt durch Pinseln, Streicheln, Tauchen oder Sprühen aufgebracht. Die Abfolge von Hüllfasern und Matrixmaterial ist dabei beliebig. Ebenfalls bevorzugt werden vorimprägnierte Fasern oder Prepregs auf der Kernstruktur abgelegt.On the surface of the core structure, a sheath is subsequently produced by applying at least one sheath fiber layer and a matrix material. The fiber deposition is preferably carried out by draping textile fabrics, by winding, gluing a fiber tube and / or lichens. The matrix material is preferably applied by brushing, stroking, dipping or spraying. The sequence of sheath fibers and matrix material is arbitrary. Preference is likewise given to laying preimpregnated fibers or prepregs on the core structure.

Erfindungsgemäß werden die das Volumen der Kernstruktur durchdringenden Stützfasern abschnittsweise in den Faserverbund aus Hüllfaserlagen und Matrixmaterial integriert. Dabei werden die abschnittsweise auf der Oberfläche der Kernstruktur verlaufenden Fasern oder die über die Oberfläche der Kernstruktur überstehenden Stützfasern in den Faserverbund integriert. Die Integration erfolgt dabei über Form- und/oder Stoffschluss mit dem Matrixmaterial, bei überstehenden Stützfasern ggf. zusätzlich durch Inkorporation in einen Schichtaufbau bzw. Schichtverzahnung. Die in den Faserverbund integrierten Stützfasern werden bevorzugt gemeinsam mit diesem konsolidiert und sind somit stoffschlüssig mit der entstandenen flexiblen Ummantelung verbunden. Die Ummantelung selbst oder eine auf dieser aufgebrachte Beschichtung ist dampfdicht, bevorzugt Benzin- und Öldicht und besonders bevorzugt gasdicht und weist somit im Mittel eine Leckrate kleiner 10^–3 Pa·m³·s^–1, bevorzugt 10^–5 Pa·m³·s^–1 und besonders bevorzugt 10^–7 Pa·m³·s^–1 auf. Die Ummantelung ist weiterhin bevorzugt elastisch und weist besonders bevorzugt eine hohe Bruchdehnung von über 150%, bevorzugt über 200% und besonders bevorzugt über 500% auf.According to the invention, the support fibers penetrating the volume of the core structure are integrated in sections into the fiber composite of sheath fiber layers and matrix material. In this case, the fibers running in sections on the surface of the core structure or the support fibers projecting beyond the surface of the core structure are integrated into the fiber composite. The integration takes place via form and / or material connection with the matrix material, optionally with additional support fibers by incorporation into a layer structure or layer gearing. The integrated in the fiber composite support fibers are preferably consolidated together with this and are thus materially connected to the resulting flexible sheath. The shell itself or a coating applied to this coating is vapor-proof, preferably gas-oil sealant and more preferably gas tight, and thus has on average a leak rate of less than 10 ^-3 Pa · m ³ · ^{s -1,} preferably 10 ^-5 Pa · m ³ · s ^-1 and more preferably 10 ^-7 Pa · m ³ · s ^-1 . The jacket is furthermore preferably elastic and particularly preferably has a high elongation at break of more than 150%, preferably more than 200% and particularly preferably more than 500%.

Nach der Konsolidierung weist die Ummantelung mindestens eine Öffnung auf oder es wird eine solche in sie eingebracht. Das lösbare Kernmaterial wird in die Schmelze oder in Lösung überführt, entweder durch mechanische Einwirkung und/oder durch Wärmeeinwirkung und/oder durch Zugabe eines geeigneten Lösungsmittels über eine Öffnung, und aus der Öffnung ausgeleitet. Es verbleibt als erfindungsgemäßer Blaskern die konsolidierte Ummantelung mit den darin stoff- und/oder formschlüssig gehaltenen Stützfasern, die das von der Ummantelung umschlossene Volumen durchdringen.After consolidation, the sheath has at least one opening or it is inserted into it. The releasable core material is transferred into the melt or in solution, either by mechanical action and / or by the action of heat and / or by adding a suitable solvent through an opening, and discharged from the opening. It remains as consolidated according to the invention Blaskern the consolidated Sheath with the material and / or positively held support fibers which penetrate the volume enclosed by the casing.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit vorteilhaft ein Blaskern mit beliebigen Querschnittsflächen herstellbar, der eine dreidimensionale Stützstruktur enthält, die fest mit seiner mediendichten und flexiblen Außenhaut verbunden ist. Somit wird eine ungewollte Aufweitung des Blaskerns unter erhöhtem Innendruck, insbesondere in Bereich von Körperkanten, vorteilhaft vermieden. Somit können auch Blaskerne mit nicht-kreisförmigem Querschnitt und/oder komplexer Geometrie, insbesondere hinterschnittiger Geometrie, aufgeblasen werden, ohne eine kreisförmigen Querschnitt anzunehmen. Durch die Wahl der die Stützstruktur konstituierenden Stützfasern und deren Anordnung im Blaskern sind die Eigenschaften des Blaskerns vorteilhaft vielfältig einstellbar. Weiterhin vorteilhaft ist der Blaskern nach erfolgter Konsolidierung des herzustellenden Faserverbundbauteils aus dem Formwerkzeug entformbar und steht erneut als Kern zur Verfügung.With the method according to the invention is thus advantageously a blow core with any cross-sectional surfaces produced that includes a three-dimensional support structure, which is firmly connected to its media-tight and flexible outer skin. Thus, an unwanted expansion of the Blaskerns under increased internal pressure, especially in the range of body edges, advantageously avoided. Thus, even blown cores of non-circular cross-section and / or complex geometry, in particular undercut geometry, can be inflated without assuming a circular cross-section. By choosing the support structure constituent support fibers and their arrangement in Blaskern the properties of the Blaskerns are advantageous varied adjustable. Furthermore, the blow core can be removed from the mold after consolidation of the fiber composite component to be produced and is again available as a core.

Bevorzugt entspricht die Oberfläche der verwendeten Kernstruktur zumindest annähernd der Innenfläche des herzustellenden Faserverbundbauteils. Die Oberfläche der Kernstruktur entspricht weiterhin bevorzugt der Innenfläche des Blaskerns. Auf der Außenfläche des Blaskerns erfolgt die Ablage von Fasern zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, somit ist die Außenfläche des Blaskerns im druckstabilen Zustand, also in dem Zustand, in dem der Kern ausreichend formstabil für die endkonturnahe Faserablage ist, ggf. etwas kleiner als die Außenfläche des herzustellenden Faserverbundbauteils, bevorzugt in der Größenordnung der Wandstärke des herzustellenden Faserverbundbauteils. Besonders bevorzugt ist der Kern durch weitere Erhöhung des Innendrucks in einen expandierten Zustand überführbar, der vor allem dem Verpressen der infiltrierten Fasern beim Konsolidieren des Faserverbundbauteils im Formwerkzeug dient.The surface of the core structure used preferably corresponds at least approximately to the inner surface of the fiber composite component to be produced. The surface of the core structure further preferably corresponds to the inner surface of the Blaskerns. On the outer surface of the Blaskerns the deposition of fibers for the production of a fiber composite component, thus the outer surface of the Blaskerns in the pressure-stable state, ie in the state in which the core is sufficiently dimensionally stable for the near-net shape fiber deposit, possibly slightly smaller than the outer surface of the to be produced fiber composite component, preferably in the order of the wall thickness of the fiber composite component to be produced. Particularly preferably, the core can be converted into an expanded state by further increasing the internal pressure, which serves above all to compress the infiltrated fibers during consolidation of the fiber composite component in the molding tool.

In einer bevorzugten Durchführungsform wird die Kernstruktur im ersten Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens aus mindestens zwei Kernelementen, bestehend aus einem thermisch oder chemisch lösbarem Kernmaterial, gefügt. Die gefügten Flächen der Kernelemente entsprechen dabei Querschnittsflächen der Kernstruktur, wobei die gefügten Flächen ggf. verschiedene Querschnittflächen aufweisen. Bevorzugt werden somit Kernelemente verschiedener Querschnittsformen, bspw. zylinderförmige Kernelemente mit rechteckigen Kernelementen, zusammengefügt. Besonders bevorzugt sind die Übergänge zwischen verschiedenen Querschnittsformen stetig. Eine Flächen- oder Formgleichheit der gefügten Flächen der Kernelemente ist somit nicht erforderlich, vielmehr können durch Fügen von Kernelementen verschiedener Querschnittsform Kerne zur Herstellung von Faserverbundbauteilen komplexer Geometrie erzeugt werden. Die gefügten Kernelemente werden weiterhin bevorzugt mechanisch fixiert und verspannt oder mittels eines lösbaren Klebstoffs zueinander fixiert.In a preferred embodiment, the core structure in the first step (a) of the method according to the invention from at least two core elements, consisting of a thermally or chemically releasable core material, joined. The joined surfaces of the core elements in this case correspond to cross-sectional areas of the core structure, the joined areas possibly having different cross-sectional areas. Core elements of different cross-sectional shapes, eg. Cylindrical core elements with rectangular core elements, are thus preferably joined together. Particularly preferably, the transitions between different cross-sectional shapes are continuous. An area or shape equality of the joined surfaces of the core elements is thus not required, but can be produced by joining core elements of different cross-sectional shape cores for the production of fiber composite components complex geometry. The joined core elements are furthermore preferably mechanically fixed and clamped or fixed to one another by means of a releasable adhesive.

Vor dem Fügen der Kernelemente werden zwischen die gefügten Flächen Stützfasern in Form textiler Flächengebilde, insbesondere in Form von Gewebe, Geflecht, Gelege, Gestrick oder Gewirke, oder als einzelne Fasern eingebracht. Das textile Flächengebilde kann dabei ein- oder mehrlagig ausgeformt sein und ist bevorzugt zumindest annähernd planparallel zu den gefügten Flächen ausgerichtet. Die textilen Flächengebilde bzw. die Fasern stehen jeweils über den Querschnitt der gefügten Flächen der Kernstruktur über, wobei sie sich insbesondere über den gesamten Querschnitt der größeren der gefügten Flächen und darüber hinaus erstrecken.Before the joining of the core elements, supporting fibers in the form of textile fabrics, in particular in the form of woven, braided, laid, knitted or knitted fabric, or as individual fibers are introduced between the joined surfaces. The textile fabric can be formed in one or more layers and is preferably aligned at least approximately plane-parallel to the joined surfaces. The textile fabrics or the fibers in each case project beyond the cross section of the joined surfaces of the core structure, wherein they extend in particular over the entire cross section of the larger of the joined surfaces and beyond.

Die Überstände der textilen Flächengebilde bzw. der Fasern werden anschließend in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens abschnittsweise in den ebenfalls auf die Oberfläche der Kernstruktur aufgebrachten Faserverbund aus der mindestens einer Hüllfaserlage und dem Matrixmaterial integriert. Die Integration in den Faserverbund erfolgt dabei durch Stoffschluss mit dem Matrixmaterial und ggf. durch Inkorporation in den Schichtaufbau des Faserverbunds bzw. Schichtverzahnung. Zur Inkorporation in den Schichtaufbau des Faserverbundes werden die Überstände der textilen Flächengebilde bzw. der Fasern bevorzugt auf die Oberfläche der Kernstruktur umgeklappt. Alternativ werden die Stützfasern mit den Hüllfasern vernäht. Gemeinsam mit den Hüllfasern und dem Matrixmaterial werden die integrierten Abschnitte der Stützfasern anschließend zu einer flexiblen, bevorzugt dampf- bis gasdichten, Ummantelung konsolidiert. Über die abschnittsweise Integration der Stützfasern in die Ummantelung, mittel Stoffschluss und ggf. Formschluss, ist vorteilhaft eine gute Kraftübertragung zwischen dieser und den, das Volumen der Kernstruktur durchdringenden, Stützfasern, insbesondere hinsichtlich von Zugkräften, gegeben.The supernatants of the textile fabrics or of the fibers are then integrated in step (b) of the method according to the invention in sections in the likewise applied to the surface of the core structure fiber composite of at least one Hüllfaserlage and the matrix material. The integration into the fiber composite takes place by material connection with the matrix material and possibly by incorporation into the layer structure of the fiber composite or layered teeth. For incorporation into the layer structure of the fiber composite, the supernatants of the textile fabrics or of the fibers are preferably folded over onto the surface of the core structure. Alternatively, the support fibers are sewn to the sheath fibers. Together with the sheath fibers and the matrix material, the integrated sections of the support fibers are then consolidated into a flexible, preferably vapor-to-gas-tight, sheath. About the sectional integration of the support fibers in the sheath, medium material connection and possibly positive locking, is advantageously a good power transmission between this and the volume of the core structure penetrating, supporting fibers, in particular with regard to tensile forces given.

Abschließend werden die Kernelemente durch mechanische, thermische oder chemische Lösung der Kernmaterialen in die Schmelze oder in Lösung überführt und durch eine Öffnung in der Ummantelung, die bereits bei der Konsolidierung vorhanden ist oder nachträglich eingebracht wird, aus dem Inneren der Ummantelung ausgeleitet.Finally, the core elements are transferred by mechanical, thermal or chemical solution of the core materials in the melt or in solution and discharged through an opening in the shell, which is already present in the consolidation or subsequently introduced, from the interior of the shell.

Diese Durchführungsform ermöglicht auf einfache Weise die Erzeugung von Kernelementen komplexer Geometrie, insbesondere hinterschnittiger Geometrie, durch das Fügen von Kernelementen verschiedener Querschnittsflächen. Das Einbringen der Stützfasern in Form textiler Flächengebilde erfolgt durch einfaches Einspannen zwischen den gefügten Kernelementen.This embodiment makes it possible in a simple manner to produce core elements of complex geometry, in particular undercut geometry, by joining core elements of different cross-sectional areas. The introduction of the supporting fibers in the form of textile fabrics takes place by simply clamping between the joined core elements.

In einer besonders bevorzugten Durchführungsform werden die Kernelemente im ersten Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels mindestens eines geeigneten Verspannelementes, bevorzugt mittels von Spanndornen oder einer Stange, gefügt, indem sie mechanisch verspannt und fixiert werden. Bevorzugt weisen die äußeren Kernelemente in Fügeposition fluchtende Öffnungen für die Spanndorne auf. Besonders bevorzugt weisen alle Kernelemente in Fügeposition fluchtende Öffnungen für die Stange auf. Anschließend, nach dem Fügen der Kernelemente mit den dazwischen eingebrachten Stützfaserlagen und nach Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens, indem Faserverbund und Stützfasern zur Ummantelung konsolidiert werden, wird das Verspannelement von bzw. aus der konsolidierten Ummantelung und ggf. den Kernelementen entfernt. Bevorzugt werden dabei Öffnungen in der Ummantelung, besonders bevorzugt ein Kanal, der die gesamte Kernstruktur durchzieht, freigelegt, aus denen bzw. durch den das gelöste Kernmaterial anschließend aus der Ummantelung ausgeleitet wird.In a particularly preferred embodiment, the core elements in the first step (a) of the method according to the invention by means of at least one suitable Verspannelementes, preferably by means of mandrels or a rod, joined by being mechanically clamped and fixed. Preferably, the outer core elements in the joining position aligned openings for the mandrels. Particularly preferably, all core elements in the joining position aligned openings for the rod. Subsequently, after the joining of the core elements with the support fiber layers interposed therebetween and after step (b) of the process according to the invention by consolidating the fiber composite and support fibers to the sheath, the bracing element is removed from the consolidated sheath and possibly the core elements. In this case, openings in the casing, particularly preferably a channel which runs through the entire core structure, are exposed, from which or through which the dissolved core material is subsequently discharged from the casing.

Diese Durchführungsform ermöglicht eine einfache Verspannung der einzelnen Kernelemente, wobei bei der Verwendung von Spanndornen oder einer Stange durch die fluchtende Anordnung der Öffnungen zur Aufnahme der Gewindestange vorteilhaft eine Ausrichtung der Kernelemente erfolgt. Nach dem Entfernen der Dorne oder Stange steht in der Ummantelung vorteilhaft mindestens eine Öffnung zur Entfernung des gelösten Kernmaterials zur Verfügung, die darüber hinaus bevorzugt einen Medienanschluss aufnimmt.This embodiment allows easy clamping of the individual core elements, wherein when using mandrels or a rod by the aligned arrangement of the openings for receiving the threaded rod advantageously takes place an alignment of the core elements. After removal of the mandrels or rod, at least one opening for removing the dissolved core material is advantageously available in the jacket, which furthermore preferably receives a media connection.

In einer alternativ bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Stützfasern im ersten Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens als Schussfäden in das Volumen der Kernstruktur eingebracht. Als Schussfaden werden dabei Fäden verstanden, die durch aerodynamische Strömungen oder mittels mechanischer Schützen auf einer bestimmten Bahn durch das Kernmaterial hindurch geschossen werden. Verschiedene Techniken zum Schießen eines Fadens sind aus der Webtechnik bekannt und hierfür anwendbar.In an alternative preferred embodiment of the method according to the invention, the supporting fibers in the first step (a) of the method according to the invention are introduced as weft threads into the volume of the core structure. Weft threads are understood to be threads which are shot through the core material through aerodynamic flows or by means of mechanical contactors on a specific path. Various techniques for shooting a thread are known and applicable to weaving technology.

Bevorzugt durchdringen die Stützfasern das Volumen der Kernstruktur bzw. das Kernmaterial als beliebig orientierte Schussfäden oder als Teil eines textilen Flächengebildes, wobei letzteres durch gezielte Anordnung der Schussfäden im Inneren der Kernstruktur in situ erzeugt wird. Alternativ bevorzugt werden die Stützfasern in einer bestimmten, bspw. in einer Simulation zur Zugkraftableitung, ermittelten Anordnung eingebracht. Zwischen zwei Durchführungen durch das Innere der Kernstruktur verlaufen die Schussfäden abschnittsweise entlang der Oberfläche der Kernstruktur; die Kernstruktur wird mit den Schussfäden quasi vernäht. Ebenfalls bevorzugt ist das Vernähen der bereits auf den Kern aufgebrachten Ummantelung mit Stützfasern als Schussfäden.Preferably, the support fibers penetrate the volume of the core structure or the core material as arbitrarily oriented weft threads or as part of a textile fabric, the latter being generated by targeted arrangement of the weft threads in the interior of the core structure in situ. Alternatively, preferably, the support fibers are introduced in a specific, for example. In a simulation for Zugraftableitung determined arrangement. Between two passages through the interior of the core structure, the weft threads extend in sections along the surface of the core structure; the core structure is quasi sewn with the weft threads. Also preferred is the sewing of the already applied to the core sheathing with supporting fibers as weft threads.

Anschließend, im Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schussfäden durch Stoff- und oder Formschluss mit dem Matrixmaterial abschnittsweise in den Faserverbund, bestehend aus Hüllfaserlagen und Matrixmaterial, integriert. Die in den Faserverbund integrierten Abschnitte sind zu den auf der Oberfläche der Kernstruktur verlaufenden Abschnitten der Schussfäden identisch. Gemeinsam mit den Hüllfasern werden diese Abschnitte bevorzugt bei der Konsolidierung stoffschlüssig in eine elastische und bevorzugt dampf- bis gasdichte Ummantelung integriert.Subsequently, in step (b) of the method according to the invention, the weft threads are integrally integrated into the fiber composite consisting of sheath fiber layers and matrix material by material and / or form closure with the matrix material. The sections integrated in the fiber composite are identical to the sections of the weft threads running on the surface of the core structure. Together with the sheath fibers, these sections are preferably integrally integrated in the consolidation in an elastic and preferably vapor-to-gas-tight sheath.

Die einzelnen Schussfäden wirken bevorzugt einer unerwünschten Aufweitung des Blaskerns bei erhöhtem Innendruck entgegen. Somit werden unter Innendruckerhöhung vorteilhaft Blaskerne mit uniform hoher Querschnittstreue erzeugt. Weiterhin vorteilhaft lassen sich mit Hilfe von Schussfäden auch punktuell und/oder kleinflächig Stützfasern, bspw. zur Stabilisierung von Eckbereichen, in die Kernstruktur und somit in den späteren Blaskern einbringen. Das Verfahren ist weiterhin bevorzugt mit dem Einbringen textiler Flächengebilde zwischen gefügten Kernelementen kombinierbar.The individual weft threads preferably counteract undesirable widening of the core of the core at elevated internal pressure. Thus, under internal pressure increase advantageous Blaskerne be generated with uniform high cross-section fidelity. Further advantageously, with the help of weft threads, it is also possible to introduce supporting fibers, for example for stabilizing corner areas, selectively and / or over a small area into the core structure and thus into the subsequent blowing core. The method can furthermore preferably be combined with the introduction of textile fabrics between joined core elements.

Bei den Stützfasern handelt es sich bevorzugt um Kohle-, Glas-, Aramid-, Elastomer-, Metall- und/oder Thermoplastfasern, die bis mindestens 70°, bevorzugt mindestens 100°C und besonders bevorzugt mindestens 200°C temperaturbeständig und/oder chemisch beständig ausgebildet sind. Die Stützfasern nehmen beim thermischen oder chemischen Lösen des Kernmaterials keinen Schaden und behalten insbesondere ihre mechanischen Eigenschaften. Weitern bevorzugt sind die Stützfasern nahezu nicht dehnfähig ausgebildet, weisen also einen geringe Elastizität, insbesondere eine Elastizitätsmodul kleiner 250 GPa bevorzugt kleiner 100 GPa und besonders bevorzugt kleiner 30 GPa auf. Die Stützfasern sind somit in der Lage auch größere Zugkräfte aufzunehmen, ohne dabei ihre Länge wesentlich zu verändern. Die Fasern weisen weiterhin bevorzugt eine Bruchdehnung kleiner als 5%, besonders bevorzugt kleiner als 4% und ebenfalls bevorzugt kleiner als 1,5 % auf. Gleichzeitig sind die Stützfasern unter Einwirkung von Druckkräften in Faserrichtung nicht starr sondern knicken aus. Ein Blaskern, enthaltend sein Volumen durchdringende Stützfasern, ist somit kollabierbar und weist gleichzeitig eine hohe Querschnittstreue, insbesondere bei erhöhtem Innendruck, auf.The support fibers are preferably carbon, glass, aramid, elastomer, metal and / or thermoplastic fibers, which are temperature-resistant and / or chemically up to at least 70 °, preferably at least 100 ° C. and more preferably at least 200 ° C. are consistently formed. The support fibers take no damage during thermal or chemical dissolution of the core material and in particular retain their mechanical properties. Further preferably, the support fibers are formed almost inextensible, so have a low elasticity, in particular a modulus of elasticity less than 250 GPa preferably less than 100 GPa and more preferably less than 30 GPa. The support fibers are thus able to absorb even larger tensile forces without significantly changing their length. The fibers furthermore preferably have an elongation at break of less than 5%, more preferably less than 4% and also preferably less than 1.5%. At the same time, the supporting fibers are not rigid under the action of compressive forces in the fiber direction but buckle out. A blow core, containing its volume penetrating support fibers, is thus collapsible and at the same time has a high cross-sectional accuracy, especially at elevated internal pressure.

Als Kernmaterialen der Kernstruktur bzw. der Kernelemente werden bevorzugt thermisch lösbarer Wachs, wasserlöslicher Schaumstoff, Styropor, Styrodur, Aquapur oder Wood’sches Metall verwendet. Vorteilhaft sind diese Materialien gut formbar, um auch Kernstrukturen komplizierter Geometrie formen oder fügen zu können. Zudem weisen diese Materialien eine ausreichende Druckstabilität und Formbeständigkeit auf, insbesondere beim Einbringen der Stützfasern und bei der Ablage der Hüllfasern. Weiterhin vorteilhaft sind diese Materialen bereits bei nicht-aggressiven Bedingungen, bspw. bei geringen Temperaturen unter 60°C oder durch Zugabe von einem geeigneten Lösungsmittel, bspw. Wasser oder Aceton, lösbar. Ein Lösungsmittel ist dann geeignet, wenn es das Kernmaterial löst, die Stützfasern und das Hüllmaterial gleichermaßen jedoch zumindest annähernd unverändert lässt. Thermally soluble wax, water-soluble foam, Styrofoam, Styrodur, Aquapur or Wood's metal are preferably used as core materials of the core structure or of the core elements. Advantageously, these materials are well mouldable in order to form or add core structures of complicated geometry. In addition, these materials have sufficient pressure stability and dimensional stability, in particular when introducing the supporting fibers and during the deposition of the sheath fibers. Further advantageous these materials are already in non-aggressive conditions, for example. At low temperatures below 60 ° C or by the addition of a suitable solvent, eg. Water or acetone, solvable. A solvent is suitable if it dissolves the core material, leaving the support fibers and the shell material equally but at least approximately unchanged.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Blaskern aus Faserverbundwerkstoff, aufweisend

a. eine hohlförmige Ummantelung mit mindestens einem umschlossenen Querschnitt,
b. mindestens einen, in der Ummantelung angeordneten Medienanschluss und
c. das von der Ummantelung umschlossene Volumen durchdringende Stützfasern, wobei i. die Ummantelung aus mindestens einer, mit einem elastischen Matrixmaterial konsolidierten Hüllfaserlage gebildet ist und ii. die Stützfasern abschnittsweise in die Ummantelung integriert sind.

Likewise provided by the invention is a blow core made of fiber composite material

a. a hollow shell with at least one enclosed cross section,
b. at least one, arranged in the sheath media connection and
c. the volume enclosed by the sheath enclosing supporting fibers, wherein i. the sheath is formed from at least one sheath fiber layer consolidated with an elastic matrix material and ii. the support fibers are partially integrated in the sheath.

Der erfindungsgemäße Blaskern weist eine hohlförmige Ummantelung, bestehend aus in Matrixmaterial eingebetteten Hüllfaserlagen sowie abschnittsweise in diesen Faserverbund integrierten Stützfasern, auf. Die Ummantelung selbst oder eine auf dieser aufgebrachte Beschichtung ist dampfdicht, bevorzugt Benzin- und Öldicht und besonders bevorzugt gasdicht und weist somit im Mittel eine Leckrate kleiner 10^–3 Pa·m³·s^–1, bevorzugt 10^–5 Pa·m³·s^–1 und besonders bevorzugt 10^–7 Pa·m³·s^–1 auf. Die Ummantelung ist weiterhin bevorzugt elastisch und weist besonders bevorzugt eine hohe Bruchdehnung von über 150%, bevorzugt über 200% und besonders bevorzugt über 500% auf. Der Blaskern weist mindestens einen umschlossenen Querschnitt auf; bevorzugt weist der Blaskern eine komplexe Geometrie und mehr als einen umschlossenen Querschnitt auf. Besonders bevorzugt weist der Blaskern Querschnittsflächen verschiedener Form auf, wobei Übergänge zwischen den Querschnittformen kontinuierlich oder diskret erfolgen.The blow core according to the invention has a hollow casing, consisting of enveloping fiber layers embedded in matrix material and support fibers integrated in sections in this fiber composite. The shell itself or a coating applied to this coating is vapor-proof, preferably gas-oil sealant and more preferably gas tight, and thus has on average a leak rate of less than 10 ^-3 Pa · m ³ · ^{s -1,} preferably 10 ^-5 Pa · m ³ · s ^-1 and more preferably 10 ^-7 Pa · m ³ · s ^-1 . The jacket is furthermore preferably elastic and particularly preferably has a high elongation at break of more than 150%, preferably more than 200% and particularly preferably more than 500%. The Blaskern has at least one enclosed cross-section; Preferably, the blow core has a complex geometry and more than one enclosed cross section. Particularly preferably, the Blaskern cross-sectional areas of different shape, with transitions between the cross-sectional shapes are continuous or discrete.

Der Blaskern weist weiterhin mindestens einen, in die Ummantelung integrierten Medienanschluss auf. Bevorzugt schließt die Ummantelung gemeinsam mit dem Medienanschluss ein Volumen vollständig ein. Alternativ bevorzugt schließt die Ummantelung gemeinsam mit dem Medienanschluss und einem, zur Herstellung eines Faserverbundbaubauteils genutzten Formwerkzeugs ein Volumen vollständig ein. Der Medienanschluss ist bevorzugt in der zuvor für das Ausleiten des gelösten Kernmaterials genutzten Öffnung angeordnet. Besonders bevorzugt handelt es sich um einen aus der Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen bekannten, gängigen Medienanschluss. Der Medienanschluss ist bevorzugt mit einem Rückschlagventil versehen, das zum Entlüften bzw. Entleeren des Blaskerns geöffnet werden kann.The blow core further has at least one integrated media connection in the jacket. Preferably, the sheath encloses a volume completely together with the media connection. Alternatively preferably, the sheath encloses a volume completely together with the media connection and a molding tool used to produce a fiber composite structural component. The media port is preferably located in the opening previously used for discharging the dissolved core material. Particularly preferred is a common media connection known from the processing of fiber composites. The media connection is preferably provided with a check valve, which can be opened for venting or emptying the Blaskerns.

Der erfindungsgemäße Blaskern weist weiterhin Stützfasern auf, die das von der Ummantelung umschlossene Volumen durchdringen. Die Ummantelung besteht aus mindestens einer auf der Kernstruktur abgelegten Hüllfaserlage und einem Matrixmaterial sowie abschnittsweise in die Ummantelung integrierten Stützfasern. Die Hüllfasern weisen bevorzugt eine Faserorientierung zwischen von 0 bis 90°, bevorzugt von 15° bis 65° und besonders bevorzugt von 45° zur Kernlängsachse auf. Diese Stützfasern sind dabei in das Matrixmaterial, bevorzugt durch Stoff- und/oder Formschluss, eingebunden und ggf. durch Inkorporation in einen Schichtaufbau bzw. Schichtverzahnung in den Faserverbund inkorporiert. Die Stützfasern verlaufen somit abschnittsweise in der Ummantelung, von dort aus durch das von der Ummantelung eingeschlossene Volumen und erneut in die Ummantelung. Besonders bevorzugt sind die Stützfasern durch eine gemeinsame Konsolidierung mit der Ummantelung stoffschlüssig in diese eingebunden. Die Stützfasern sind bevorzugt zur Aufnahme von Zugkräften geeignet.The blow core according to the invention also has support fibers which penetrate the volume enclosed by the sheath. The sheath consists of at least one deposited on the core structure Hüllfaserlage and a matrix material and partially in the sheath integrated support fibers. The sheath fibers preferably have a fiber orientation of from 0 to 90 °, preferably from 15 ° to 65 ° and particularly preferably of 45 ° to the core longitudinal axis. These support fibers are incorporated into the matrix material, preferably by material and / or form-fitting, and, if appropriate, incorporated into the fiber composite by incorporation into a layer structure or layered toothing. The support fibers thus run in sections in the sheath, from there through the volume enclosed by the sheath and again into the sheath. Particularly preferably, the support fibers are integrally bonded by a common consolidation with the sheath in this. The support fibers are preferably suitable for absorbing tensile forces.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stützfasern nahezu nicht dehnfähig ausgebildet, weisen also einen geringe Elastizität, insbesondere eine Elastizitätskonstante kleiner 250 GPa bevorzugt kleiner 100 GPa und besonders bevorzugt kleiner 30 GPa auf. Die Stützfasern sind somit in der Lage auch größere Zugkräfte, bevorzugt normal zur Oberfläche des Blasschlauchs, aufzunehmen, ohne dabei ihre Länge wesentlich zu verändern. Weiterhin bevorzugt sind die Stützfasern nicht starr sondern deformierbar ausgebildet und geben bei Druckbeanspruchung nach bzw. knicken aus.In a preferred embodiment, the support fibers are formed almost inexhaustible, so have a low elasticity, in particular a constant of elasticity less than 250 GPa, preferably less than 100 GPa and more preferably less than 30 GPa. The support fibers are thus able to absorb even larger tensile forces, preferably normal to the surface of the bladder, without significantly changing their length. Further preferably, the support fibers are not rigid but deformable and give under pressure stress or buckling.

Der erfindungsgemäße Blaskern ist vorteilhaft kollabierbar und kann somit auf einfache Weise aus einem, mit Hilfe des Blaskerns hergestellten Faserverbundbauteil entformt werden. Gleichzeitig weist der Blaskern vorteilhaft eine hohe Querschnittstreue auf, insbesondere bei erhöhtem Innendruck und im Bereich von Körperkanten. Die Stützfasern verhindern dabei, dass der Blaskern bei erhöhtem Innendruck einen kreisförmigen Querschnitt anstrebt und sorgen dafür, dass dieser auch unter Expansion seinen, bevorzugt nicht-kreisförmigen, Querschnitt behält. Vorteilhaft ist der Blaskern sowohl als Flechtkern als auch als Innendrucksack bei der Erzeugung von Faserverbundbauteilen mit nicht kreisförmigen Querschnitt und/oder komplexer Geometrie, insbesondere hinterschnittiger Geometrie, einsetzbar.The blow core according to the invention is advantageously collapsible and can thus be removed in a simple manner from a fiber composite component produced with the aid of the blow core. At the same time, the blow core advantageously has a high cross-sectional accuracy, in particular at elevated internal pressure and in the region of body edges. The supporting fibers thereby prevent the blow core from seeking a circular cross-section with increased internal pressure and ensure that it also under expansion its, preferably non-circular, Cross section retains. Advantageously, the blow core can be used both as a braided core and as an inner pressure bag in the production of fiber composite components with non-circular cross-section and / or complex geometry, in particular undercut geometry.

Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Blaskern expandierbar ausgestaltet, wobei eine äußere Querschnittsform des druckstabilen Blaskerns an eine innere Querschnittsform einer Preform des herzustellenden Faserverbundbauteils angepasst ist. Auf dem druckstabilen Blaskern erfolgt bei der die Faserablage zur Herstellung eines Faserverbundbauteils. Weiterhin bevorzugt ist eine äußere Querschnittsform des expandierten Blaskerns an eine innere Querschnittsform des herzustellenden Faserverbundbauteils angepasst. Die druckstabile Konfiguration erhält der Blaskern durch Erhöhung des Innendrucks. Die expandierte Konfiguration erhält der Blaskern im Inneren eines zur Konsolidierung eines herzustellenden Faserverbundbauteils genutzten Formwerkzeugs durch weitere Erhöhung des Innendrucks. Durch die Expansion des Blaskerns werden die infiltrierten Faserlagen verpresst und entlüftet.Preferably, the blow core according to the invention is designed expandable, wherein an outer cross-sectional shape of the pressure-stable Blaskerns is adapted to an inner cross-sectional shape of a preform of the fiber composite component to be produced. On the pressure-stable Blaskern occurs in the fiber storage for the production of a fiber composite component. Further preferably, an outer cross-sectional shape of the expanded Blaskerns is adapted to an inner cross-sectional shape of the fiber composite component to be produced. The pressure stable configuration receives the Blaskern by increasing the internal pressure. The expanded configuration receives the Blaskern inside a used for the consolidation of a fiber composite component mold by further increasing the internal pressure. Due to the expansion of the bubble core, the infiltrated fiber layers are pressed and vented.

Die Stützfasern durchdringen das von der Ummantelung eingeschlossene Volumen bevorzugt in Form ebener textiler Flächengebilde oder als einzelne Schussfäden. Die textilen Flächengebilde wirken bei der Erhöhung des Innendrucks entlang ihrer Schnittlinie mit der Oberfläche der Ummantelung einer Aufweitung des Blaskerns entgegen und tragen somit zur Querschnittstreue des Blaskerns bei. Je nach der Größe des Blaskerns und den geplanten Innendrücken sind die Abstände der textilen Flächengebilde bzw. Faserlagen zu wählen. Die Verwendung von Stützfasern in Form einzelner Schussfäden erlaubt besonders vorteilhaft eine punktuelle und kleinflächige Verstärkung des Blaskerns. Schussfäden können somit besonders vorteilhaft in Eckbereichen und/oder zusätzlich zu textilen Flächengebilden eingesetzt werden.The support fibers penetrate the volume enclosed by the sheath, preferably in the form of flat textile fabrics or as individual weft threads. When the internal pressure increases along its cutting line with the surface of the jacket, the textile fabrics counteract expansion of the blowing core and thus contribute to the cross-sectional accuracy of the blowing core. Depending on the size of the blow core and the planned internal pressures, the spacings of the textile fabrics or fiber layers must be selected. The use of support fibers in the form of individual weft threads allows particularly advantageous punctiform and small-area reinforcement of the Blaskerns. Weft threads can thus be used particularly advantageously in corner areas and / or in addition to textile fabrics.

Zur Stabilisierung des Querschnitts des Blaskerns mittels Schussfäden sind diese bevorzugt über das gesamte, von der Ummantelung eingeschlossene Volumen verteilt. Besonders bevorzugt sind die Schussfäden dabei zufällig verteilt und ausgerichtet, so dass eine weitgehend uniforme 3D-Nähstruktur das gesamte von der Ummantelung eingeschlossene Volumen ausfüllt. Alternativ bevorzugt werden die Stützfasern in einer bestimmten, bspw. in einer Simulation zur Zugkraftableitung unter erhöhtem Innendruck, ermittelten Anordnung eingebracht. In Abhängigkeit von der Größe des Blaskerns und den geplanten Innendrücken ist ab einer gewissen Anzahl von Schussfäden eine Stabilisierung des Querschnitts des Blaskerns bei erhöhtem Innendruck möglich.To stabilize the cross section of the Blaskerns by means of weft threads, these are preferably distributed over the entire volume enclosed by the sheath. Particularly preferably, the weft threads are randomly distributed and aligned, so that a substantially uniform 3D sewing structure fills the entire volume enclosed by the sheath. Alternatively, preferably, the support fibers are introduced in a specific, for example, in a simulation for tensile force dissipation under elevated internal pressure, determined arrangement. Depending on the size of the Blaskerns and the planned internal pressures from a certain number of weft threads a stabilization of the cross section of the Blaskerns at elevated internal pressure is possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gesamtheit der Stützfasern mediendurchlässig ausgebildet. Hierbei umfasst der Begriff Medien Luft als auch andere Gase, bspw. Stickstoff, als auch Flüssigkeiten, wie Wasser oder Öl, die zur Aufweitung und ggf. zur Aufheizung von Blaskernen eingesetzt werden können bzw. werden. Die durchlässige Ausgestaltung der Stützfasern erlaubt, gemeinsam mit der dampf- bis gasdichten Ausgestaltung der Ummantelung oder deren Beschichtung, vorteilhaft ein weitgehend uniformes Aufpumpen des Blaskerns unter Erhöhung des Innendrucks, da sich die eingeleiteten Fluide frei in dem Blaskern ausbreiten, diesen jedoch nicht verlassen können. Weiterhin vorteilhaft ist somit zum Aufpumpen des Blaskerns lediglich ein Medienanschluss notwendig, der bevorzugt in der zur Ausleitung des gelösten Kernmaterials genutzten Öffnung abgeordnet ist.In a preferred embodiment, the entirety of the supporting fibers is medially permeable. Here, the term media includes air and other gases, such as nitrogen, as well as liquids, such as water or oil, which can be used for expansion and, where appropriate, for heating of blown cores or are. The permeable configuration of the support fibers, together with the steam-to-gas-tight design of the sheath or its coating, advantageously a largely uniform inflation of the Blaskerns under increasing the internal pressure, since the introduced fluids freely propagate in the Blaskern, but these can not leave. Also advantageous for pumping the Blaskerns only a media connection is necessary, which is preferably seconded in the used for discharging the dissolved core material opening.

In einer alternativen Ausführungsform sind die Stützfasern in Form textiler Flächengebilde teilweise mediendurchlässig und zum Teil mediendicht ausgebildet. Die undurchlässigen Stützfaserlagen trennen somit mehrere Kompartiments innerhalb des Blaskerns voneinander ab, die über jeweils einen gesonderten Medienanschluss aufpumpbar sind. Dies ermöglicht vorteilhaft ein sequentielles Verpressen einzelner Abschnitte eines herzustellenden Faserverbundbauteils im Formwerkzeug. Besonders bevorzugt werden derartige Kompartiments bereits beim Fügen der Kernstruktur aus einzelnen Kernelementen und beim Einspannen der Stützfaserlagen anlegt.In an alternative embodiment, the support fibers in the form of textile fabrics are partially permeable to media and in some cases are made media-tight. The impermeable support fiber layers thus separate from each other several compartments within the Blaskerns, which are inflatable via a respective separate media connection. This advantageously enables a sequential pressing of individual sections of a fiber composite component to be produced in the molding tool. Such compartments are particularly preferred when applying the core structure of individual core elements and when clamping the support fiber layers applies.

Als Matrixmaterial der Ummantelung werden bevorzugt Elastomere, Gummiwerkstoffe, Polyurethane, Thermoplastische Urethane und/oder Natur- und Silikonkautschuke verwendet. Besonders bevorzugt wird Silikon, Kautschuk und/oder Latex verwendet. Diese Materialen weisen vorteilhaft eine hohe Bruchdehnung von über 150%, bevorzugt von über 200% und besonders bevorzugt von über 500%, und maximale Einsatztemperaturen, bevorzugt von über 70°C, bevorzugt über 100°C und besonders bevorzugt über 200°C, auf. Weiterhin vorteilhaft ist das Material chemisch beständig und wird somit weder beim Lösen des Kernmaterials noch durch die beim Konsolidieren eines Faserverbundbauteiles genutzten Kunststoffe und Harze angegriffen. Weiterhin vorteilhaft ist das verwendete Matrixmaterial streich-, gieß- oder sprühfähig und gewährleistet somit eine einfache Applikation auf der Kernstruktur, den Hüllfasern und den Abschnitten der Stützfasern. Die Oberfläche des verfestigten Matrixmaterials ist vorteilhaft griffig und bietet den Fasern des herzustellenden Faserverbundbauteils bei der Faserablage, bspw. beim Flechten, ausreichend Halt.Elastomers, rubber materials, polyurethanes, thermoplastic urethanes and / or natural and silicone rubbers are preferably used as the matrix material of the jacket. Silicone, rubber and / or latex is particularly preferably used. These materials advantageously have a high elongation at break of more than 150%, preferably more than 200% and more preferably more than 500%, and maximum use temperatures, preferably above 70 ° C., preferably above 100 ° C. and more preferably above 200 ° C. , Further advantageously, the material is chemically resistant and is thus attacked neither during dissolution of the core material nor by the used in the consolidation of a fiber composite component plastics and resins. Further advantageously, the matrix material used is spreadable, pourable or sprayable and thus ensures easy application to the core structure, the sheath fibers and the sections of the support fibers. The surface of the solidified matrix material is advantageously easy to grip and provides the fibers of the fiber composite component to be produced during fiber deposition, for example when braiding, sufficient grip.

Das elastische Matrixmaterial übernimmt in der Ummantelung darüber hinaus weitere Aufgaben. Zum einen sind darin die durch die Kernstruktur verlaufenden Stützfasern eingebettet. Dabei ist der Anteil der in den Faserverbund von Matrixmaterial und Hüllfasern eingebetteten, bevorzugt nahezu nicht dehnfähigen, Stützfasern hinsichtlich der Elastizität des Blaskerns von Bedeutung. Ebenfalls von Bedeutung ist die Materialkombination von Matrixmaterial und Stützfasern.In addition, the elastic matrix material takes on additional tasks in the sheath. On the one hand there are those through the Core structure extending supporting fibers embedded. The proportion of embedded in the fiber composite of matrix material and sheath fibers, preferably almost non-stretchable, supporting fibers in terms of elasticity of the Blaskerns important. Also of importance is the material combination of matrix material and supporting fibers.

Steht die Aufgabe des Blaskerns als druckstabiler Kern zur Faserablage im Vordergrund, ist eine steifere Ausgestaltung des Gesamtkerns bevorzugt. Hierzu werden besonders bevorzugt Kohlefasern und/oder Glasfasern in eine Silikonmatrix eingebettet. In dieser steifen Ausführungsform ermöglichen die Stützfasern eine besonders hohe Querschnittstreue des Blaskerns bei erhöhtem Innendruck. Eine Expansion des Kerns erfolgt vorrangig durch eine multiple Aufwölbung des Matrixmaterials zwischen den Stütz- und Hüllfasern. Um eine hohe Presswirkung des Blaskerns bei der Konsolidierung zu erzielen, weist dieser ebenfalls bevorzugt einen Außenfläche auf, deren Querschnitt im druckstabilen Zustand etwa größer ist als der Querschnitt einer Innenfläche eines zur Konsolidierung genutzten Formwerkzeugs. Steht die Aufgabe des Flechtkerns als Drucksack bei der Faserkonsolidierung im Vordergrund, ist eine dehnbarere Ausgestaltung des Gesamtkerns bevorzugt. Hierzu werden besonders bevorzugt Dyneema-Fasern in einer Latexmatrix eingebettet.If the task of the blow core as a pressure-stable core for fiber deposition in the foreground, a stiffer design of the overall core is preferred. For this purpose, carbon fibers and / or glass fibers are particularly preferably embedded in a silicone matrix. In this rigid embodiment, the support fibers allow a particularly high cross-section fidelity of the Blaskerns with increased internal pressure. An expansion of the core takes place primarily by a multiple bulging of the matrix material between the support and sheath fibers. In order to achieve a high pressing effect of the Blaskerns in the consolidation, this also preferably has an outer surface whose cross section in the pressure-stable state is about greater than the cross section of an inner surface of a used for consolidation mold. If the task of the braided core as a pressure bag in the fiber consolidation in the foreground, a more stretchable design of the overall core is preferred. For this purpose, Dyneema fibers are particularly preferably embedded in a latex matrix.

Weiterhin bevorzugt ist die Ummantelung medienundurchlässig. Der Begriff Medien umfasst hier sowohl andere zum Aufpumpen des Blaskerns genutzte Gase oder Flüssigkeiten. Weiterhin ist die Ummantelung undurchlässig für und beständig gegen die zur Konsolidierung der auf dem Blaskern abgelegten Fasern genutzten Kunststoffe und Harze. Die Ummantelung wirkt somit als Trennschicht, die direkt und ohne Trennmittel o.ä. auch für eine nachfolgende Harzinfiltration nutzbar ist. Beim Überflechten oder Überwickeln mit Fasern ist der Blaskern zudem unter einem genügend hohen Innendruck luftdicht. Wenn der Kern zusammen mit der zuvor generierten Faserpreform in ein mediendichtes Infiltrationswerkzeug eingelegt wird, ist die Ummantelung gegenüber den eingesetzten Matrixwerkstoffen chemisch beständig und undurchlässig sowie temperaturbeständig.Further preferably, the sheath is impermeable to media. The term media here includes other gases or liquids used to inflate the bubble core. Furthermore, the sheath is impermeable to and resistant to the plastics and resins used to consolidate the fibers deposited on the blow core. The sheath thus acts as a release layer, or similar directly without release agent. also usable for a subsequent Harzinfiltration. When Überflechten or over-winding with fibers of the Blaskern is also airtight under a sufficiently high internal pressure. If the core is inserted together with the previously generated Faserpreform in a media-tight infiltration tool, the jacket is chemically resistant and impermeable to the matrix materials used and temperature resistant.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Blaskerns zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, wobei

a. mittels Medieneinleitung durch den Medienanschluss der Innendruck im Blaskern erhöht wird,
b. durch Faserablage auf dem druckstabilen Blaskern als Flechtkern eine Preform eines herzustellenden Faserverbundbauteils erzeugt wird,
c. der druckstabile Blaskern und die Preform in ein offenes Formwerkzeug eingelegt werden,
d. das Formwerkzeug geschlossen, evakuiert und die Preform mit Resin oder Thermoplast konsolidiert wird, wobei i. der Blaskern durch Luft- oder Medieneinleitung als Innendrucksack expandiert ii. und die mit Matrixmaterial imprägnierte Faserpreform im Formwerkzeug verpresst wird,
e. das konsolidierte Faserverbundbauteil mit dem Blaskern aus dem Formwerkzeug entformt wird und
f. der Blaskern durch Erniedrigung des Innendrucks aus dem Faserverbundbauteil entformt wird.

The invention likewise relates to the use of a blow core according to the invention for producing a fiber composite component, wherein

a. by means of media introduction through the media connection the internal pressure in the blow core is increased,
b. by fiber deposition on the pressure-stable Blaskern as braided core a preform of a fiber composite component to be produced is generated,
c. the pressure-stable blow core and the preform are placed in an open mold,
d. closed the mold, evacuated and the preform is consolidated with resin or thermoplastic, wherein i. the Blaskern expanded by air or media introduction as an inner pressure bag ii. and the impregnated with matrix material Faserpreform is pressed in the mold,
e. the consolidated fiber composite component is removed from the mold with the blow core and
f. the Blaskern is demolded by lowering the internal pressure from the fiber composite component.

Bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Blaskerns zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, insbesondere eines Faserverbundbauteils mit nicht-kreisförmigem Querschnitt oder komplexer Geometrie, bspw. hinterschnittiger Geometrie, wird zunächst der Innendruck im Blaskern erhöht und dieser dadurch aufgeblasen. Die Erhöhung des Innendrucks erfolgt durch die Einleitung von Luft oder eines anderen fließfähigen Mediums, wobei für das eingefüllte Fluid die Ummantelung vorteilhaft undurchlässig und die Gesamtheit der Stützfasern vorteilhaft durchlässig ist. Der Blaskern wird soweit aufgepumpt, bis die äußere Querschnittsform des Blaskerns an eine innere Querschnittsform einer Preform des herzustellenden Faserverbundbauteils angepasst und druckstabil gegenüber dem bei der Faserablage auftretenden Druck ist.When using a Blaskerns invention for producing a fiber composite component, in particular a fiber composite component with non-circular cross-section or complex geometry, eg. Undercut geometry, the internal pressure in the Blaskern is first increased and this inflated. The increase of the internal pressure is effected by the introduction of air or another fluid medium, wherein for the filled fluid, the sheath is advantageously impermeable and the entirety of the supporting fibers is advantageously permeable. The blow core is inflated until the outer cross-sectional shape of the blow core is adapted to an inner cross-sectional shape of a preform of the fiber composite component to be produced and is pressure-stable with respect to the pressure occurring during fiber deposition.

Auf dem druckstabilen Blaskern werden anschließend Fasern abgelegt, bevorzugt mittels Wickeln, Flechten oder durch Ablage von textilen Flächengebilden, insbesondere Geweben, Gelegen, Gestricken, Gewirken, oder von Prepregs. Durch die Faserablage wird eine endkonturnahe Preform des herzustellenden Faserverbundbauteils auf dem Blaskern erzeugt.Fibers are then deposited on the pressure-stable blow core, preferably by means of winding, braiding or by depositing textile fabrics, in particular woven fabrics, laid, knitted, knitted or prepregs. The fiber deposition produces a near-net shape preform of the fiber composite component to be produced on the blow core.

Der druckstabile Blaskern und die darauf abgelegte Preform werden anschließend in ein offenes Formwerkzeug eingelegt. Das Formwerkzeug weist dabei bevorzugt eine Kavität mit einer Innenfläche auf, die der Außenfläche der Preform zumindest annähernd entspricht.The pressure-stable Blaskern and the preform deposited thereon are then placed in an open mold. The molding tool preferably has a cavity with an inner surface which at least approximately corresponds to the outer surface of the preform.

Anschließend wird das Formwerkzeug geschlossen, evakuiert und die Preform mit einem geeigneten Resin, bevorzugt einem thermo- oder duroplastischen Kunststoff oder Harz, konsolidiert. Dazu wird das Resin in das Formwerkzeug und die Preform infiltriert. Alternativ besteht die Preform bereits aus Hybrid-Rovings und das in der Preform enthaltene, bevorzugt thermoplastische, Resin wird im Formwerkzeug geschmolzen. Gleichzeitig wird der Innendruck im Kern durch Zuführung von Luft- oder einem anderen fließfähigen Medium durch den Medienanschluss in den Blaskern erhöht und dieser dadurch über den druckstabilen Zustand hinaus expandiert. In diesem expandierten Zustand wirkt der Blaskern als Innendrucksack, der die mit dem Resin infiltrierte Preform im Formwerkzeug verpresst. Durch das Verpressen bzw. Anpressen der getränkten Preform an die Innenwand des Formwerkzeugs können das Faser/Resin-Verhältnis eingestellt und Gaseinschlüsse aus dem Faserverbund entfernt werden. Durch das Verpressen wird somit die Qualität des herzustellenden Faserverbundbauteils verbessert. Zudem werden die auf dem Blaskern abgelegten Fasern durch dessen weitere Aufweitung ggf. erst in ihre endgültige Lage im Faserverbundbauteil gebracht.Subsequently, the mold is closed, evacuated and the preform with a suitable resin, preferably a thermosetting or thermosetting plastic or resin, consolidated. For this purpose, the resin is infiltrated into the mold and the preform. Alternatively, the preform already consists of hybrid rovings and the preform contained, preferably thermoplastic, resin is melted in the mold. At the same time, the internal pressure in the core is increased by supplying air or another flowable medium through the media connection in the Blaskern and this thereby expanded beyond the pressure-stable state. In this expanded state of the Blaskern acts as an internal pressure bag, which presses the infiltrated with the resin preform in the mold. By pressing or pressing the impregnated preform to the inner wall of the mold, the fiber / resin ratio can be adjusted and gas inclusions are removed from the fiber composite. By pressing thus the quality of the fiber composite component to be produced is improved. In addition, the fibers deposited on the blow core are possibly brought into their final position in the fiber composite component by its further widening.

Das durch Infiltration, Verpressen und Erhitzen konsolidierte Faserverbundbauteil wird gemeinsam mit dem Blaskern aus dem Formwerkzeug entformt und entnommen. Anschließend wird durch Ausleitung des zuvor eingeleiteten Fluides durch den Medienanschluss oder eine andere Öffnung der Innendruck im Blaskern erniedrigt. Bevorzugt erfolgt das Ausleiten durch das Öffnen eines im Medienanschluss enthaltenen Rückschlagventils. Aufgrund des gesunkenen Innendrucks kollabiert der Blaskern und wird von dem konsolidierten Faserverbundbauteil entformt. Nach der Entnahme des Blaskerns aus dem Faserverbundbauteil und ggf. einer Reinigung steht der Blaskern dem Aufpumpen in einen druckstabilen Zustand und der Faserablage erneut zur Verfügung.The consolidated by infiltration, compression and heating fiber composite component is removed from the mold together with the Blaskern and removed from the mold. Subsequently, by discharging the previously introduced fluid through the media connection or another opening, the internal pressure in the blow core is lowered. The discharge preferably takes place by opening a check valve contained in the media connection. Due to the lower internal pressure collapses the Blaskern and is removed from the consolidated fiber composite component. After removal of the blow core from the fiber composite component and, if necessary, a cleaning, the blow core is again available for pumping into a pressure-stable state and the fiber deposit.

Bevorzugt weist das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Blaskerns hergestellte Faserverbundbauteil einen nicht kreisförmigen Querschnitt und/oder eine komplexe Geometrie, insbesondere eine hinterschnittige Geometrie, auf.The fiber composite component produced by means of the blow core according to the invention preferably has a non-circular cross-section and / or a complex geometry, in particular an undercut geometry.

Vorteilhaft lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Blaskern komplexe Faserverbundbauteile mit hinterschnittiger oder nicht hinterschnittiger und kreisförmiger oder nicht kreisförmiger Geometrie so herstellen, dass kein regelmäßiges Herstellen eines neuen Blaskerns erforderlich ist, insbesondere keine verlorenen Kerne nötig sind, sondern mit wieder verwendbaren Strukturen gearbeitet werden kann. Zudem ist mit dem Blaskern vorteilhaft ein Verpressen der imprägnierten Fasern im Formwerkzeug durch Erhöhung des Innendrucks erreichbar. Somit lassen sich hohe Faservolumengehalte sowie ein verringerter Porengehalt im Faserverbundbauteil erzielen. Zudem ist der Blaskern sowohl als Flechtkern als auch als Innendrucksack für die nachträgliche Harzinfiltration verwendbar.Complex fiber composite components with undercut or non-undercut and circular or non-circular geometry can advantageously be produced with the blow core according to the invention in such a way that no regular production of a new blow core is required, in particular no lost cores are necessary, but reusable structures can be used. In addition, it is advantageously possible with the blow core to achieve compression of the impregnated fibers in the mold by increasing the internal pressure. Thus, high fiber volume content and a reduced pore content in the fiber composite component can be achieved. In addition, the blow core can be used both as a braided core and as an inner pressure bag for the subsequent resin infiltration.

Vorteilhaft ist somit keine Unterscheidung mehr nötig, welches Kernkonzept je nach der Geometrie des Faserverbundbauteils verfolgt werden muss. Des Weiteren lassen sich Kosten- und Fertigungsaufwand durch Wegfall der verlorenen Kerne einsparen. Zudem besteht die Möglichkeit der Pressung der Faserstruktur während der Konsolidierung im Formwerkzeug.Advantageously, it is no longer necessary to distinguish which core concept must be followed depending on the geometry of the fiber composite component. Furthermore, cost and production costs can be saved by eliminating the lost cores. In addition, there is the possibility of pressing the fiber structure during consolidation in the mold.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und von Figuren näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein. Dabei zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and figures, without being limited thereto. Showing:

1: Das Fügen einer Kernstruktur aus mehreren Kernelementen mit zwischen den Kernelementen angeordneten textilen Flächengebilden; 1 : The joining of a core structure of a plurality of core elements with textile fabrics arranged between the core elements;

2: Das Aufbringen einer Ummantelung auf der Kernstruktur, Integration der Stützfasern und die Querschnitte entlang der Schnittachsen A-A, B-B und C-C; 2 : Applying a cladding on the core structure, integration of the support fibers and the cross sections along the cutting axes AA, BB and CC;

3: Das Ausleiten des gelösten Kernmaterials aus der gehärteten Ummantelung; 3 : Discharging the dissolved core material from the hardened sheath;

4: Einen erfindungsgemäßen Blaskern in druckstabilem Zustand; 4 : A blow core according to the invention in a pressure-stable state;

5: Die Durchdringung einer Kernstruktur mit als Schussfäden ausgebildeten Stützfasern; 5 : The penetration of a core structure with support fibers formed as weft threads;

6: Die Faserablage einer Hüllfaserlage auf der Kernstruktur; 6 : The fiber deposit of a cladding layer on the core structure;

7: Die Konsolidierung der Ummantelung und der Schussfäden mit einem Matrixmaterial; 7 : The consolidation of the sheathing and the weft threads with a matrix material;

8: Einen erfindungsgemäßen 3D vernähten Blaskern sowie einen Querschnitt entlang der Schnittachse D-D; 8th : A 3D sewn Blaskern invention and a cross section along the cutting axis DD;

9: (A) Die Faserablage auf dem Blaskern in einer Radialflechtmaschine, (B) die dadurch erzeugte Preform, (C) das Einlegen von Blaskern und Preform in ein Formwerkzeug und (D) die Konsolidierung der Preform auf dem expandierten Blaskern im Formwerkzeug; 9 (A) The fiber deposit on the blow core in a radial braiding machine, (B) the preform produced thereby, (C) placing the core and preform in a die, and (D) consolidating the preform on the expanded core in the die;

10: Das Entformen des Faserverbundbauteils auf dem druckstabilen Blaskern aus dem Formwerkzeug; 10 : The demolding of the fiber composite component on the pressure-stable Blaskern from the mold;

11: Das Entformen des Blaskerns aus dem Faserverbundbauteil. 11 : Removal of the blow core from the fiber composite component.

In 1 wird der erste Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Blaskerns aus Faserverbundwerkstoff gezeigt. Dabei wird eine Kernstruktur 1 aus mehreren Kernelementen 9 zusammengefügt. Die Kernelemente 9 bestehen dabei aus Wachs als thermisch lösbarem Kernmaterial 2. Zwischen die gefügten Flächen werden Stützfasern 3 in Form textiler Flächengebilde 10, hier Gewebeschichten, eingespannt. Die Gewebeschichten 3, 10 stehen dabei über den Querschnitt der gefügten Flächen der Kernelemente 9 über. Die Fixierung der Kernelemente 9 erfolgt mittels einer Gewindestange 11, die durch zueinander fluchtend angeordnete Öffnungen in den einzelnen Kernelementen 9 geführt wird.In 1 the first step (a) of the process according to the invention for producing a fiber core of blown fiber material is shown. This becomes a core structure 1 from several core elements 9 together. The core elements 9 consist of wax as a thermally solvable core material 2 , Between the joined surfaces are supporting fibers 3 in the form of textile fabrics 10 , here fabric layers, clamped. The fabric layers 3 . 10 stand thereby over the cross section of the joined surfaces of the core elements 9 above. The fixation of the core elements 9 done by means of a threaded rod 11 formed by aligned openings in the individual core elements 9 to be led.

In 2 ist gezeigt, wie die einzelnen Kernelemente 9 mit Hilfe der Gewindestange 11 zu einer Kernstruktur 1 verspannt sind, wobei zwischen die einzelnen Kernelemente 9 Stützfasern 3 in Form von Gewebeschichten 10 eingespannt sind. Wie den Querschnitten entlang der Schnittachsen A-A und C-C zu entnehmen ist, weist die Kernstruktur 1 an beiden Enden einen kreisförmigen Querschnitt, in ihrer der Mittelregion hingegen einen quadratischen Querschnitt auf. In dem Querschnitt entlang der Schnittachse B-B ist weiterhin die zwischen den Kernelementen 9 eingespannte Gewebeschicht 10 zu erkennen. Auf der Oberfläche der Kernstruktur 1 wurden drei Hüllfaserlagen 5 abgelegt. Die Überstände der Gewebeschichten 3 über die Querschnitte der gefügten Flächen sind auf die Oberfläche der Kernstruktur 1 umgeklappt und durch Schichtverzahnung in den Schichtaufbau der Hüllfaserlagen 5 integriert. Wie in 2 gezeigt, werden die Hüllfaserlagen 5 sowie die darin integrierten Überstände der Gewebeschichten 10 als Stützfasern 3 mit Silikon als Matrixmaterial 6 bestrichen. Das Matrixmaterial 6 wird anschließend gehärtet, wobei Hüllfaserlagen 5, Matrixmaterial 6 und die in den Faserverbund integrierten Stützfasern 3, 10 zu einer elastischen Ummantelung 4 konsolidiert werden.In 2 is shown as the individual core elements 9 with the help of the threaded rod 11 to a core structure 1 are braced, being between the individual core elements 9 supporting fibers 3 in the form of fabric layers 10 are clamped. As can be seen from the cross sections along the cutting axes AA and CC, the core structure has 1 at both ends a circular cross section, in its central region, however, a square cross section. In the cross section along the section axis BB is still between the core elements 9 clamped fabric layer 10 to recognize. On the surface of the core structure 1 were three fiber layers 5 stored. The supernatants of the tissue layers 3 across the cross sections of the joined surfaces are on the surface of the core structure 1 folded and by layering in the layer structure of the fiber layers 5 integrated. As in 2 Shown are the sheath layers 5 as well as the integrated supernatants of the tissue layers 10 as supporting fibers 3 with silicone as matrix material 6 coated. The matrix material 6 is then cured using sheath fiber layers 5 , Matrix material 6 and the supporting fibers integrated in the fiber composite 3 . 10 to an elastic sheath 4 be consolidated.

Wie in 4 gezeigt, wurde die Gewindestange 11 aus dem von der Ummantelung 4 umgebenen Kernmaterial 2 entfernt, wodurch zwei Öffnungen 7 in der Ummantelung 4 und auch in den Stützfasern 3 verblieben sind. Bei einer erhöhten Temperatur wird das Kernmaterial 2 aus Wachs geschmolzen und aus der Ummantelung 4 abgegossen und zur weiteren Verwendung aufgefangen. Zurück bleibt ein Blaskern 13 mit einem von einer elastischen und gasdichten Ummantelung 4 umschlossenen Querschnitt und mit Stützfasern 3, die das von der Ummantelung 4 umschlossene Volumen durchdringen und abschnittsweise in diese integriert sind.As in 4 shown was the threaded rod 11 out of the shroud 4 surrounded nuclear material 2 removed, leaving two openings 7 in the sheath 4 and also in the supporting fibers 3 remain. At an elevated temperature, the core material becomes 2 melted from wax and from the sheathing 4 poured off and collected for further use. Back remains a bubble core 13 with one of an elastic and gas-tight sheath 4 enclosed cross-section and with supporting fibers 3 that from the sheath 4 penetrate enclosed volumes and are partially integrated in these.

Der erfindungsgemäße Blaskern 13, wie in 5 gezeigt, ist um einen Medienanschluss 14 ergänzt, wobei die andere Öffnung 7 gasdicht verschlossen ist. Luft wird durch den Medienanschluss 14 in das von der Ummantelung 4 umschlossene Volumen eingeleitet, kann die Stützfasern 3 aus Gewebeschichten 10 passieren, wird jedoch von der luftundurchlässigen Ummantelung 4 aufgehalten. Somit erhöht sich der Innendruck im Blaskern 13, wodurch dieser in einen expandierten Zustand überführt wird. In diesem Zustand behält der Blaskern 13 seine Querschnittsformen, wie in 2 gezeigt. Dies wird im dem Mittelteil mit quadratischen Querschnitt durch die Stützfasern 3 bewirkt, die einem Aufweiten des Blaskerns 13 zu einem kreisförmigen Querschnitt entgegenwirken, indem sie Zugspannungen der nach außen gedrückten Ummantelung 4 aufnehmen.The blow core according to the invention 13 , as in 5 shown is a media connection 14 complemented, with the other opening 7 is sealed gas-tight. Air is through the media connection 14 in the shell 4 Introduced enclosed volume, the support fibers can 3 made of fabric layers 10 However, it does happen from the airtight sheathing 4 stopped. Thus, the internal pressure increases in Blaskern 13 , whereby it is converted into an expanded state. In this state, the Blaskern retains 13 its cross-sectional shapes, as in 2 shown. This is done in the central part with square cross-section through the supporting fibers 3 causes a widening of the bubble core 13 counteract to a circular cross section by applying tensile stresses of the outwardly pressed shell 4 take up.

Eine alternative Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 5 gezeigt. Dabei wird eine monolithische Kernstruktur 1 aus Wachs als thermisch lösbarem Kernmaterial 2 mit einer Stützfaser 3 in Form von Schussfäden 12 vernäht. Dazu wurden die Schussfäden 12 mittels eines mechanischen Schützen durch die Kernstruktur hindurch geschossen. Zwischen zwei Durchtritten der kontinuierlichen Stützfaser 3 verläuft diese abschnittsweise entlang der Oberfläche der Kernstruktur 1.An alternative embodiment of the method according to the invention is in 5 shown. This is a monolithic core structure 1 made of wax as a thermally solvable core material 2 with a supporting fiber 3 in the form of weft threads 12 sutured. These were the weft threads 12 shot through the core structure by means of a mechanical contactor. Between two passages of the continuous support fiber 3 this runs in sections along the surface of the core structure 1 ,

Der nächste Schritt zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Blaskern ist in 6 abgebildet, wobei auf der Kernstruktur 1 drei Lagen Hüllfasern 5 mit geeigneter Faserorientierung abgelegt wurden. Diese werden, wie in 7 gezeigt, als nächstes mit Silikon als Matrixmaterial 6 bestrichen, wobei eine Öffnung 7 durch Abdeckung freigelassen wird. Das Silikon 6 benetzt sowohl die Hüllfaserlagen 5 als auch die abschnittsweise entlang der Oberfläche der Kernstruktur 1 verlaufenden Stützfäden 3 und konsolidiert diese gemeinsam zu einer gasdichten und elastischen Ummantelung 4, die in 8 gezeigt ist. Durch Integration eines Medienanschlusses 14 in die Öffnung 7 resultiert ein erfindungsgemäßer Blaskern 13, mit einem in der Mitte rechteckigen und in den beiden Randbereichen runden Querschnitt. Die Stützfäden 3, die im Bereich der runden Querschnitte abschnittsweise in der Ummantelung 4 des Blaskerns 13 verlaufen sind deutlich im Querschnitt entlang der Schnittachse D-D zu erkennen.The next step in the production of a blow core according to the invention is in 6 pictured, being on the core structure 1 three layers of sheath fibers 5 were deposited with appropriate fiber orientation. These will, as in 7 shown next with silicone as matrix material 6 painted, with an opening 7 is released by cover. The silicone 6 wets both the fibrous layers 5 as well as the sections along the surface of the core structure 1 extending support threads 3 and consolidate them together to form a gas-tight and elastic sheath 4 , in the 8th is shown. By integration of a media connection 14 in the opening 7 results in an inventive Blaskern 13 , with a rectangular in the middle and in the two marginal areas round cross-section. The supporting threads 3 , in the area of the round cross sections in sections in the sheath 4 of the bubbles core 13 are clearly visible in cross-section along the cutting axis DD.

Die Verwendung eines erfindungsgemäßen Blaskerns 13 zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit hinterschnittiger Geometrie ist in 9 gezeigt. Dabei wird in Schritt (A) auf dem Blaskern 13 im expandierten Zustand mittels einer Radialflechtmaschine 18 ein Fasergeflecht abgelegt. Somit wird auf dem expandierten Blaskern 13 eine Preform 15 des herzustellenden Faserverbundbauteils erzeugt (B). Diese Preform 15 wird gemeinsam mit dem Blaskern 13 in ein geöffnetes Formwerkzeug 16 eingelegt (C). Das Formwerkzeug wird anschließend geschlossen, evakuiert und die Preform 15 mit einem duroplastischen Resin 17 infiltriert (D). Gleichzeitig wird durch Einleitung weiterer Luft in den Blaskern 13 der Innendruck P_I im Blaskern 13 weiter erhöht und der Blaskern 13 dadurch in einen expandierten Zustand überführt. Die Expansion des Blaskerns 13 bewirkt das Verpressen der infiltrierten Preform 15 während der Konsolidierung.The use of a blow core according to the invention 13 for producing a fiber composite component with undercut geometry is in 9 shown. In this case, in step (A) on the Blaskern 13 in the expanded state by means of a radial braiding machine 18 filed a fiber mesh. Thus, on the expanded Blaskern 13 a preform 15 of the produced fiber composite component produced (B). This preform 15 will work together with the blow core 13 in an open mold 16 inserted (C). The mold is then closed, evacuated and the preform 15 with a thermosetting resin 17 infiltrated (D). At the same time, by introducing more air into the Blaskern 13 the internal pressure P _I in the Blaskern 13 further increased and the blow core 13 thereby converted into an expanded state. The expansion of the bubble core 13 causes the compression of the infiltrated preform 15 during the consolidation.

Aufgrund des Verpressens weist das fertige Faserverbundbauteils 8, wie in 10 gezeigt, ein besseres Faser-Resin-Verhältnis und einem geringeren Porenanteil auf. Das Faserverbundbauteil 8 wird gemeinsam mit dem Blaskern 13 aus dem Formwerkzeug 16 entformt. Gleichzeitig wird der Innendruck im Blaskern 13 durch Ausleitung von Luft durch den Vakuumverschluss 14, nicht durch die verschlossene Öffnung 7, verringert. Ist der Innendruck im Blaskern 13 gering genug, kollabiert dieser und kann, wie in 11 gezeigt, aus dem fertigen Faserverbundbauteil 8 mit hinterschnittiger Geometrie entformt und wiederverwendet werden.Due to the compression has the finished fiber composite component 8th , as in 10 showed a better fiber-to-resin ratio and a lower pore content. The fiber composite component 8th will work together with the blow core 13 from the mold 16 removed from the mold. At the same time, the internal pressure in the blow core 13 by discharging air through the vacuum seal 14 , not through the closed opening 7 , reduced. Is the internal pressure in the blow core 13 small enough, this collapses and can, as in 11 shown, from the finished fiber composite component 8th demoulded and reused with undercut geometry.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kernstrukturcore structure
22: Kernmaterialnuclear material
33: Stützfasernsupporting fibers
44: Ummantelungjacket
55: HüllfaserlageHüllfaserlage
66: Matrixmaterialmatrix material
77: Öffnungopening
88th: FaserverbundbauteilFiber composite component
99: Kernelementecore elements
1010: textile Flächengebildetextile fabrics
1111: Gewindestangethreaded rod
1212: Schussfädenwefts
1313: Blaskernblow core
1414: Medienanschlussmedia connection
1515: Preformpreform
1616: Formwerkzeugmold
1717: ResinResin
1818: RadialflechtmaschineRadialflechtmaschine

Claims

Process for producing a bubble core, comprising the following process steps a. Production of a core structure ( 1 ) of a releasable core material ( 2 ) and introducing a plurality of the core structure penetrating the supporting fibers ( 3 b. Production of a sheath ( 4 ) on the surface of the core structure ( 1 ), i. at least one envelope layer ( 5 ) and a matrix material ( 6 ) applied as a fiber composite and ii. the supporting fibers ( 3 ) in sections in the fiber composite ( 5 . 6 ), c. Dissolving and discharging the core material ( 2 ) from at least one opening ( 7 ) of the sheath ( 4 ).

Method according to claim 1, wherein the surface of the core structure ( 1 ) at least approximately the inner surface of a fiber composite component to be produced ( 8th ) and the volume of the core structure ( 1 ).

Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the core structure in step (a) of at least two core elements ( 9 ), i. the joined surfaces of the core elements ( 9 ) Cross-sectional areas of the core structure ( 1 ), ii. between the joined surfaces supporting fibers ( 3 ) in the form of textile fabrics ( 10 ), iii. wherein the textile fabrics ( 10 ) in each case over the cross section of the joined surfaces of the core structure ( 1 ) survive.

Method according to claim 3, characterized in that the core elements ( 9 ) in step (a) by means of at least one tensioning element ( 11 ) are clamped and fixed, the clamping element ( 11 ) after step (b) from the core elements ( 9 ) and the consolidated sheath ( 4 ) and in step (c) the dissolved nuclear material ( 2 ) from the remaining opening ( 7 ) is discharged.

Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the supporting fibers ( 3 ) in step (a) as weft threads ( 12 ) into the volume of the core structure ( 1 ), wherein a. the weft threads ( 12 ) as monofilaments ( 12 ) or as part of a textile fabric ( 10 ) penetrate the volume of the core structure and b. in sections along the surface of the core structure ( 1 ) and in step (b) through the matrix material ( 5 ) in sections in the fiber composite ( 5 . 6 ) to get integrated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting fibers ( 3 i. formed from almost non-stretchable carbon, glass or aramid fibers and / or ii. are at least 70 ° C temperature resistant and / or chemically resistant.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as core material ( 2 ) Wax, water-soluble foam, polystyrene foam or Wood's metal is used.

Bubble core ( 13 ) made of fiber composite materials for producing a fiber composite component ( 8th ), comprising a. a hollow sheath ( 4 ) with at least one enclosed cross section, b. at least one, arranged in the sheath media connection ( 14 ) and c. that of the sheath ( 4 ) enclosed volume penetrating support fibers ( 3 ), characterized in that i. the sheath ( 4 ) of at least one, with an elastic matrix material ( 6 ) consolidated sheath fiber layer ( 5 ) is formed and ii. the supporting fibers ( 3 ) in sections in the sheath ( 4 ) are integrated.

Blaskern according to claim 8, characterized in that the Blaskern ( 13 ), an outer, unexpanded cross-sectional shape of the bubble core ( 13 ) to an internal cross-sectional shape of a preform ( 15 ) of a fiber composite component ( 8th ) and an outer, expanded cross-sectional shape of the bubble core ( 13 ) to an inner cross-sectional shape of the fiber composite component ( 8th ) is adjusted.

Blaskern according to any one of claims 8 and 9, characterized in that the supporting fibers ( 3 ) that of the sheath ( 4 ) enclosed volumes in the form of flat textile fabrics ( 10 ) or individual weft threads ( 12 penetrate).

Blaskern according to claim 10, characterized in that the weft threads ( 12 ) over the whole of the sheath ( 4 ) enclosed volumes are distributed.

Blaskern according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the sheath ( 4 ) a media connection ( 14 ) and / or the entirety of the supporting fibers ( 3 ) is permeable to media.

Blaskern according to any one of claims 8 to 12, characterized in that as matrix material ( 6 ) Silicone, rubber and / or latex is used and the sheath ( 4 ) is impermeable to media.

Using a bubble core ( 13 ) according to one of claims 8 to 13 for producing a fiber composite component ( 8th ), where a. by means of air or media introduction through the media connection ( 14 ) the internal pressure in the blow core ( 13 ), b. by fiber deposition on the pressure-stable Blaskern ( 13 ) a preform ( 15 ) of a fiber composite component ( 8th ), c. the pressure stable Blaskern ( 13 ) and the preform ( 15 ) in an open mold ( 16 ), d. the mold ( 16 ) closed, evacuated and the preform ( 15 ) with Resin ( 17 ), i. the blower core ( 13 ) expanded by air or media introduction as an inner pressure bag ii. and the impregnated preform ( 15 ) in the mold ( 16 ) is pressed, e. the consolidated fiber composite component ( 8th ) with blow core ( 13 ) from the mold ( 16 ) and f. the blower core ( 13 ) by lowering the internal pressure from the fiber composite component ( 8th ) is removed from the mold.

Use according to claim 14, characterized in that the fiber composite component ( 8th ) has at least one non-circular cross-section and / or an undercut geometry.