DE102014200719B4 - Hardening of CFRP components with heat impulse - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum beschleunigten Aushärten von Nasspressfaserverbundbauteilen (1) in einem Formwerkzeug (2) mit den folgenden Schritten:- Erhitzen der Oberfläche (3) des Faserverbundbauteils (1) durch Überhitzen des Werkzeugs (2) mit einem Erwärmungsfaktor H auf eine Temperatur T1oberhalb der, bei einer Verweildauer tBbestimmungsgemäßen maximalen Aushärtetemperatur TBdes Faserverbundwerkstoffes,- Entformen des Faserverbundbauteils (1) in einem teilweise ausgehärteten Zustand nach Ablauf der verkürzten Verweildauer tv,- Aushärten des Faserverbundbauteils (1) außerhalb des Werkzeugs (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Haltedauer tvbis zur Entnahme des Faserverbundbauteils (1) so gewählt wird, dass bei Entnahme ein definierter Temperaturgradient zwischen der Bauteiltemperatur an der Bauteiloberfläche (3) und dem Bauteilinneren gegeben ist, der das vollständige Aushärten des Faserverbundbauteils (1) außerhalb des Werkzeuges infolge der Wärmeleitung der Wärme in das Bauteilinnere gewährleistet.Method for accelerated curing of wet-pressed fiber composite components (1) in a mold (2) with the following steps: - heating the surface (3) of the fiber composite component (1) by overheating the tool (2) with a heating factor H to a temperature T1above the, at a residence time tB intended maximum curing temperature TB of the fiber composite material, - demolding the fiber composite component (1) in a partially cured state after the shortened residence time tv has expired, - curing the fiber composite component (1) outside the tool (2), characterized in that the holding time tvuntil removal of the fiber composite component (1) is selected in such a way that when it is removed, there is a defined temperature gradient between the component temperature on the component surface (3) and the interior of the component, which allows the complete curing of the fiber composite component (1) outside the tool as a result of the thermal conduction of the heat into the interior of the component guaranteed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum beschleunigten Aushärten von Faserverbundbauteilen mit duroplastischer Matrix in einem Formwerkzeug gemäß Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum beschleunigten Aushärten von Nasspress-Faserverbundbauteilen, bei der eine verkürzte Haltedauer im Werkzeug erzielt wird.The present invention relates to a method for accelerated curing of fiber composite components with a duroplastic matrix in a mold.

Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Herstellen und/oder Aushärten von Faserverbundbauteilen in einem Werkzeug bekannt.Various methods for producing and/or curing fiber composite components in a tool are known in the prior art.

Aus der DE 10 2011 014 538 B3 ist bspw. ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffbauteils mit thermoplastischer Matrix bekannt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass zunächst ein thermoplastisches Material aus einer Kunststoffkomponente bereitgestellt wird sowie eine niederviskose thermoplastische zweite Kunststoffkomponente, die miteinander vermischt und temperiert werden, wobei eine Verarbeitungstemperatur unterhalb der Schmelztemperatur der ersten Kunststoffkomponente liegt und zumindest der Schmelztemperatur der zweiten Kunststoffkomponente entspricht, wobei ein zweiphasiges Matrixgemisch bei einer breiartigen Struktur erhalten wird. Nach dem Einbringen der Verstärkungsfasern in einen Formhohlraum eines Werkzeugs und Einbringen des zweiphasigen Matrixgemisches in diesen Hohlraum erfolgt das Aushärten bei einer definierten Temperatur, die einer bestimmungsgemäßen Verarbeitungstemperatur entspricht. Die Temperatur der im Stand der Technik bekannten wärmeaushärtenden Verfahren und damit die korrekte Einstellung hängt von der Verarbeitungstemperatur der Faserverbundmaterialien und insbesondere der Aushärtetemperatur der Kunststoff- oder Harzkomponenten ab.From the DE 10 2011 014 538 B3 For example, a method for producing a fiber-reinforced plastic component with a thermoplastic matrix is known, the method comprising the steps of first providing a thermoplastic material consisting of a plastic component and a low-viscosity thermoplastic second plastic component, which are mixed together and tempered, with a processing temperature below the Melting temperature of the first plastic component is and at least corresponds to the melting temperature of the second plastic component, with a two-phase matrix mixture being obtained with a mushy structure. After the reinforcement fibers have been introduced into a mold cavity of a tool and the two-phase matrix mixture has been introduced into this cavity, curing takes place at a defined temperature which corresponds to an intended processing temperature. The temperature of the heat-curing methods known in the prior art and thus the correct setting depends on the processing temperature of the fiber composite materials and in particular on the curing temperature of the plastic or resin components.

Aus der DE 3028242 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verpressung von dreidimensionalen Formteilen aus Fließzuschnitten mit Bindemittel versehener Zellulose oder Zellulosefasern bekannt, bei dem der durch die Erwärmung erweichte und gequollene Zuschnitt durch gegeneinander bewegte Presswerkzeuge zunächst durch die Verformung beim Pressen teilweise und anschließend durch die Fertigverformung und der Hitzeeinwirkung endgültig ausgeformt wird. Bei dem in dieser Druckschrift erläuterten Verfahren wird der Formkörper im Anschluss an eine Vorverformung in der Vorpresse abgekühlt, um ihn aus dieser entnehmen zu können und in der, der Fertigformung dienenden Presse zu dem endgültigen Formkörper zu verformen. Diese der Fertigverformung dienende Presse weist obere und untere beheizbare Presswerkzeuge auf, zwischen denen ein erneutes Erwärmen des zwischenzeitlich abgekühlten Formrohlings vorgenommen werden muss, damit das Fertigformen bei wiederum ausreichend Erweichen des Vorformlings durchführbar ist und die duroplastischen Bindemittel endgültig aktiviert werden. Nachteilig bei diesem Verfahren sind insbesondere die Zeitspanne der Herstellung des Formkörpers und die Vielzahl der dazu erforderlichen Schritte beim Verpressen, bei dem die erwärmten Fließteile zunächst zwischen die Vorformwerkzeuge zur Durchführung des Vorformvorgangs eingebracht werden müssen. Als weitere Prozesszeit ist die Zeitspanne für die bestimmungsgemäße Abkühlung von der Verarbeitungstemperatur in einen transportfähig erstarrten Zustand zu berücksichtigen, sowie die Zeitspanne für die Entnahme des Zwischenprodukts aus der Vorform und das Einbringen zwischen die Presswerkzeuge zur Fertigformung.From the DE 3028242 C2 discloses a method and a device for pressing three-dimensional molded parts from flow blanks of cellulose or cellulose fibers provided with a binder, in which the blank, which has been softened and swollen by the heating, is first partially deformed during pressing by means of pressing tools that are moved in opposite directions, and then partially by the final deformation and the action of heat is finally formed. In the method explained in this publication, the shaped body is cooled after pre-shaping in the pre-press in order to be able to remove it from the pre-press and to shape it into the final shaped body in the press used for final shaping. This press used for final forming has upper and lower heatable pressing tools between which the blank mold that has cooled down in the meantime must be reheated so that final forming can be carried out once the preform has sufficiently softened and the duroplastic binders are finally activated. Disadvantages of this method are in particular the time it takes to produce the shaped body and the large number of steps required for this during pressing, in which the heated flowing parts must first be introduced between the preforming tools to carry out the preforming process. Another process time to be considered is the period of time for the intended cooling from the processing temperature to a transportable solidified state, as well as the period of time for removing the intermediate product from the preform and inserting it between the pressing tools for final shaping.

Aus der DE 27 13 527 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Faserwerkstoff bekannt, bei der der Faserwerkstoff gleichfalls unter Wärme- und Druckeinwirkung mit einem eingelagerten Bindemittelanteil in einem mehrdimensionalen Formvorgang bleibend verformt wird. Die Vorrichtung besteht dabei aus einer Presse, die jeweils ein oberes und ein unteres Presswerkzeug, sowie eine leicht formbare Stabilisierungsauflage zwischen dem Fließ- und dem Presswerkzeug aufweist.From the DE 27 13 527 A1 another method for the production of shaped bodies from fiber material is known, in which the fiber material is also permanently deformed under the action of heat and pressure with an embedded binder component in a multi-dimensional shaping process. The device consists of a press, which has an upper and a lower pressing tool, as well as an easily formable stabilizing pad between the flow tool and the pressing tool.

Aus der DE 19957906 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen bekannt, wobei das Verfahren in einem Presswerkzeug durchgeführt wird umfassend einen Unter- und einen Oberstempel sowie eine Wärmequelle, mit der das Faserverbundmaterial während Druckbeaufschlagung durch das Presswerkzeug auf eine definierte Prozesstemperatur erwärmbar ist.From the DE 19957906 A1 Another method for producing a fiber composite component and a device for producing such is known, the method being carried out in a pressing tool comprising a lower and an upper punch and a heat source with which the fiber composite material can be heated to a defined process temperature while pressure is applied by the pressing tool is.

Derzeit werden Faserverbundbauteile und insbesondere kohlefaserverstärkte Nasspressbauteile über eine definierte Haltezeit bei einer konstanten bestimmungsgemäßen Prozesstemperatur ausgehärtet. Eine beispielhafte Haltezeit im Werkzeug eines CFK-Nasspressbauteilen beträgt wenige Minuten, z.B. 2 Minuten. Die hierbei eingestellte maximale Aushärtetemperatur wird durch das verwendete Harzsystem vorgegeben. Weiter bestimmt das Harzsystem aufgrund der funktionalen Abhängigkeit zwischen Haltedauer und Aushärtetemperatur auch die erforderliche Haltedauer im Werkzeug, bis zu der eine Aushärtung der CFK-Nasspressbauteile erfolgt ist. Eine zu kurze Haltedauer führt dazu, dass die Matrix nicht vollständig ausgehärtet wird, während eine zu lange Haltedauer oder gar eine zu hohe Prozesstemperatur bei dieser Haltedauer die Matrix schädigt. Im Falle, dass die Haltedauer zu kurz gewählt wurde und die Prozesstemperatur der bestimmungsgemäßen Aushärtetemperatur des Harzsystems entspricht, ist das Bauteil unvollständig ausgehärtet und muss ggf. nachträglich nochmals getempert werden, was einen zusätzlichen Aufwand erfordert.Currently, fiber composite components and in particular carbon fiber reinforced wet pressed components are cured for a defined holding time at a constant specified process temperature. An exemplary holding time in the tool for a CFRP wet-pressed component is a few minutes, for example 2 minutes. The maximum curing temperature set here is determined by the resin system used. Furthermore, due to the functional dependency between the holding time and the curing temperature, the resin system also determines the required holding time in the tool, up to which the CFRP wet-pressed components are cured. A holding time that is too short results in the matrix not being fully cured, while a holding time that is too long or even a process temperature that is too high during this holding time damages the matrix. In the event that the holding time was chosen too short and the process temperature of the corresponds to the intended curing temperature of the resin system, the component is incompletely cured and may have to be tempered again later, which requires additional effort.

Den im Stand der Technik bekannten Aushärteverfahren liegt damit der Nachteil zugrunde, dass die Verfahren aufwändig sind, eine Vielzahl von Verfahrensschritten erfordern und insbesondere eine insgesamt lange Verfahrensdauer die Ausbringungsmenge einer jeden Presse limitiert. Es ist somit wünschenswert, bei Belegung einer Presse die Ausbringungsmenge pro Zeiteinheit bei unveränderten Materialien und Harzsystemen zu erhöhen, wodurch insgesamt auch die Kosten des Verfahrens je Bauteil gesenkt werden können.The curing methods known in the prior art are therefore based on the disadvantage that the methods are complex, require a large number of method steps and, in particular, an overall long method duration limits the output quantity of each press. It is therefore desirable, when a press is occupied, to increase the output quantity per unit of time with unchanged materials and resin systems, as a result of which the overall costs of the process per component can also be reduced.

Weiterer druckschriftlicher Stand der Technik im vorliegenden Technischen Gebiet, welcher den Oberbegriff des Anspruchs 1 widerspiegelt, ist in dem Dokument DE 698 22 644 T2 offenbart.Further prior art in the present technical field, which reflects the preamble of claim 1, is in the document DE 698 22 644 T2 disclosed.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der eingangs erläuterten Verfahren zu überwinden und ein beschleunigtes Aushärteverfahren zum Aushärten von Nasspressfaserverbundbauteilen und insbesondere von kohlefaserverstärkten Nasspressfaserverbundbauteilen bereit zu stellen, bei der die Ausbringungsmenge je Zeiteinheit erhöht werden kann.The invention is therefore based on the object of overcoming the disadvantages of the methods explained at the outset and of providing an accelerated curing process for curing wet-pressed fiber composite components and in particular carbon-fibre-reinforced wet-pressed fiber composite components, in which the output quantity per unit of time can be increased.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method according to the features of claim 1.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, das Aushärten des Faserverbundbauteils und damit auch das Aushärten des verwendeten Harzsystems bei einer Temperatur vorzunehmen, die gegenüber der bestimmungsgemäß vorgesehenen Aushärtetemperatur signifikant höher ist. Mit einer solchen überhöhten Werkzeugtemperatur ist es möglich, kurzzeitig ohne Materialschädigung den erforderlichen Wärmeeintrag in die Bauteiloberfläche zu erzielen. Die in das Bauteil eingebrachte Wärmemenge E kann dann mittels Wärmeleitung in das Innere des Bauteils gelangen, während das Bauteil sich nach dem Entformen bereits außerhalb des Presswerkzeugs befindet, so dass die Presse früher für eine neue Verarbeitung zur Verfügung steht. Die erfindungsgemäße Verweildauer tv wird durch geeignete Wahl der überhöhten Werkzeugtemperatur T1 bestimmt. Der erfinderische Effekt der beschleunigten Aushärtung ohne Beschädigung durch Überhitzung der Matrix lässt sich anhand des folgenden anschaulichen Beispiels erläutern. Berührt eine Person mit seiner Handfläche eine heiße Herdplatte und lässt diese für eine gewisse Zeitspanne in Kontakt mit der Herdplatte, so erfährt diese Person erhebliche Verbrennungen an der Handfläche bis in das Handinnere hinein. Berührt jedoch eine Person nur für eine kurze Zeit, somit eine verkürzte Verweildauer, die heiße Herdplatte, so erwärmt sich zwar die betroffene Hautfläche erheblich, aber es kommt nicht zu einer Verbrennung, weil sich die eingebrachte Wärmemenge rasch verteilt.The basic idea of the present invention is to carry out the curing of the fiber composite component and thus also the curing of the resin system used at a temperature which is significantly higher than the intended curing temperature. With such an excessive tool temperature, it is possible to briefly achieve the required heat input into the component surface without damaging the material. The amount of heat E introduced into the component can then reach the interior of the component by means of heat conduction, while the component is already outside the pressing tool after demoulding, so that the press is available earlier for new processing. The dwell time t v according to the invention is determined by a suitable choice of the excessive mold temperature T 1 . The inventive effect of accelerated curing without damaging the matrix by overheating can be explained using the following illustrative example. If a person touches a hot stovetop with the palm of his hand and leaves it in contact with the stovetop for a certain period of time, this person will suffer severe burns on the palm of his hand and down to the inside of his hand. However, if a person only touches the hot stove for a short time, and thus for a shorter period of time, the affected skin area heats up considerably, but there is no burn because the amount of heat introduced is distributed quickly.

Hierfür entscheidend ist das mathematische Produkt aus überhöhter Werkzeugtemperatur und Zeitdauer des Wärmeeintrages. Das Verhältnis der überhöhten Werkzeugtemperatur zur bestimmungsgemäßen Aushärtetemperatur ergibt einen Erwärmungsfaktor H. Die sich aus dem Erwärmungsfaktor H resultierende Verweildauer tv ist gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung so zu wählen, dass gerade noch ein ausreichender Wärmeeintrag in das Faserverbundbauteil gewährleistet wird, jedoch eine Schädigung der Matrix verhindert wird. In einer allgemeinen Form der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren zum beschleunigten Aushärten von Nasspressfaserverbundbauteilen in einem Formwerkzeug mit den folgenden Schritten bereitgestellt:

  • - Erhitzen der Oberfläche des Faserverbundbauteils durch Überhitzen des Werkzeuges auf eine Temperatur T1 oberhalb der bei einer Verweildauer tb bestimmungsgemäßen maximalen Aushärtetemperatur Ta des Faserverbundwerkstoffes entsprechend einem Erwärmungsfaktor H;
  • - Entformen des Faserverbundbauteils aus dem Werkzeug in einem teilweise ausgehärteten Zustand nach Ablauf der verkürzten Verweildauer tv;
  • - Aushärten des Faserverbundbauteils außerhalb des Werkzeugs durch Verteilen der eingebetteten Wärmemenge.
The decisive factor here is the mathematical product of the excessive tool temperature and the duration of the heat input. The ratio of the excessive tool temperature to the specified curing temperature results in a heating factor H. The residence time t v resulting from the heating factor H is to be selected according to the teaching of the present invention in such a way that a sufficient heat input into the fiber composite component is just guaranteed, but damage to the Matrix is prevented. In a general form of the present invention, a method for accelerated curing of wet-pressed fiber composite components in a mold is therefore provided with the following steps:
  • - Heating the surface of the fiber composite component by overheating the tool to a temperature T 1 above the intended maximum curing temperature T a of the fiber composite material for a residence time t b in accordance with a heating factor H;
  • - Removal of the fiber composite component from the mold in a partially cured state after the shortened residence time t v has elapsed;
  • - Hardening of the fiber composite component outside the tool by distributing the embedded amount of heat.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung für ein beschleunigtes Aushärten eines kohlefaserverstärkten Nasspressbauteils verwendet. Allerdings können auch andere Nasspressbauteile, insbesondere Nasspressfaserverbundbauteile mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschleunigt ausgehärtet werden.In a preferred embodiment, the present invention is used for accelerated curing of a carbon fiber reinforced wet pressed component. However, other wet-pressed components, in particular wet-pressed fiber composite components, can also be cured in an accelerated manner using the method according to the invention.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das vollständige Aushärten mit Hilfe der Wärmeleitung eines Teils der Wärmemenge E1 der an der Bauteiloberfläche insgesamt eingebrachten Wärmemenge E0 in das kühle Bauteilinnere. Dieser Prozessschritt kann außerhalb des Werkzeugs erfolgen, da die kurzfristig über die Haltedauer tv überhitzte Bauteiloberfläche als Wärmequelle dient, während das kühlere Bauteilinnere eine Wärmesenke darstellt. Diese Temperaturdifferenz und damit der Temperaturgradient bewirkt eine Wärmeleitung von der Bauteiloberfläche hin zum Bauteilinneren. Erfindungsgemäß ist die verkürzte Haltedauer tv und die Temperatur T1 zum Überhitzen der Werkzeuge so auszuwählen, dass eine ausreichende Wärmemenge E0 zur Verfügung steht, um das Aushärten des Nasspressfaserverbundbauteils sicher zu stellen.In a further preferred embodiment of the invention, complete curing takes place with the aid of thermal conduction of part of the amount of heat E 1 of the total amount of heat E 0 introduced at the component surface into the cool interior of the component. This process step can take place outside the mold, since the component surface, which is overheated for a short period of time t v , serves as a heat source, while the cooler interior of the component represents a heat sink. This temperature difference and thus the temperature gradient causes thermal conduction from the component surface to the component interior. According to the invention, the shortened holding time t v and the temperature T 1 for overheating the tools should be selected such that a sufficient amount of heat E 0 is available to ensure the hardening of the wet-pressed fiber composite component.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Schritt des Entformens des Faserverbundbauteils aus dem Werkzeug in einen formstabilen Zustand.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the step of removing the fiber composite component from the mold into a dimensionally stable state takes place.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Werkzeug mit einem Erwärmungsfaktor von etwa 1,2 bis 1,35 erwärmt. Bei einer bestimmungsgemäßen Werkzeugtemperatur von 120°C, somit auf eine Temperatur T1 von etwa 140°C bis 160°C. Dies entspricht ca. 10 - 40 °C oberhalb der bestimmungsgemäßen regulären Aushärtetemperatur TB des Faserverbundwerkstoff.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the tool is heated with a heating factor of approximately 1.2 to 1.35. At a specified mold temperature of 120°C, i.e. at a temperature T 1 of around 140°C to 160°C. This corresponds to approx. 10 - 40 °C above the intended regular curing temperature T B of the fiber composite material.

Weiter bevorzugt ist es dabei, wenn die Haltedauer tv des Faserverbundbauteils bei dem auf die Temperatur T1 erhitzten Werkzeug mindestens 20 % vorzugsweise mindestens 50 % kürzer ist, als die bei der maximalen Aushärtetemperatur TB notwendige Verweildauer zum vollständigen Aushärten des Faserverbundbauteils.It is further preferred if the holding time t v of the fiber composite component in the tool heated to temperature T 1 is at least 20%, preferably at least 50% shorter than the residence time required at the maximum curing temperature T B for complete curing of the fiber composite component.

Erfindungsgemäß kann das Verfahren auch dahingehend ausgebildet werden, dass nach dem Entformen und nach der Entnahme des Faserverbundbauteils aus dem Formwerkzeug das Faserverbundbauteil in ein weiteres Presswerkzeug oder ein dafür vorgesehene Aushärtevorrichtung eingebracht wird.According to the invention, the method can also be designed such that, after the fiber composite component has been removed from the mold and removed from the mold, the fiber composite component is introduced into a further pressing tool or a curing device provided for this purpose.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass nach dem Entformen das Faserverbundbauteils aus dem Werkzeug dieses in einer Abkühl-Kalibriervorrichtung zum gezielten Abkühlen des Faserverbundbauteils eingebracht wird. Die Abkühlkalibriervorrichtung kann dabei so eingestellt sein, dass sich am entnommenen Faserverbundbauteil ein definierter Temperaturgradient einstellt, der so gewählt ist, dass die in die Oberfläche des Faserverbundbauteils eingebrachte Wärmemenge E0 ausreichend ist, um mittels Wärmeleitung vollständig auszuhärten. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Figur näher erläutert.In an alternative embodiment of the invention, it can also be provided that, after the fiber composite component has been removed from the mold, it is introduced into a cooling calibration device for targeted cooling of the fiber composite component. The cooling calibration device can be adjusted in such a way that a defined temperature gradient occurs on the removed fiber composite component, which is selected such that the amount of heat E 0 introduced into the surface of the fiber composite component is sufficient for complete curing by thermal conduction. Further advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims or are explained in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to the figure.

Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms, welches das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt.
It shows:
  • 1 a schematic representation of a flowchart which describes the method according to the invention.

In 1 ist der schematische Ablauf eines beispielhaften Ausführungsbeispiels dargestellt, welches einzelne Schritte des Verfahrens zum beschleunigten Aushärten von Nasspressfaserverbundbauteilen 1 in einem Formwerkzeug 2 darstellt.In 1 the schematic sequence of an exemplary embodiment is shown, which shows individual steps of the method for accelerated curing of wet-pressed fiber composite components 1 in a mold 2 .

Das beispielhafte Werkzeug besteht aus einer Werkzeugoberseite 2a und einer Werkzeugunterseite 2b, die aufeinander zu bewegt werden können, um das zwischen den Werkzeughälften 2a, 2b aufgenommene Faserverbundbauteil zu pressen.The exemplary tool consists of an upper side 2a and a lower side 2b of the tool, which can be moved towards one another in order to press the fiber composite component held between the tool halves 2a, 2b.

Das beispielhafte Faserverbundbauteil 1 ist vorliegend ein kohlefaserverstärktes Nasspressfaserverbundbauteil.The exemplary fiber composite component 1 is presently a carbon fiber reinforced wet pressed fiber composite component.

In einem ersten Schritt wird das Formwerkzeug d.h. die Werkzeugober- und - unterseite 2a, 2b auf eine Temperatur T1 oberhalb der regulären bestimmungsmäßigen Aushärtetemperatur TB mit einem Erwärmungsfaktor von 1,3 erhitzt; d.h. die Temperatur T1 beträgt etwa 1,3-mal die Temperatur TB.In a first step, the mold, ie the tool top and bottom 2a, 2b, is heated to a temperature T 1 above the regular specified curing temperature T B with a heating factor of 1.3; ie the temperature T 1 is about 1.3 times the temperature T B .

Die Haltedauer tv beträgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 40 % der Haltezeit tb, welche die Verweildauer bei bestimmungsgemäßem maximalem Aushärten bei der Aushärtetemperatur TB des verwendeten Nasspressfaserverbundwerkstoffs darstellt.In the present exemplary embodiment, the holding time t v is 40% of the holding time t b , which represents the dwell time in the intended maximum curing at the curing temperature T B of the wet pressed fiber composite material used.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird das bereits formstabil ausgehärtete Faserverbundbauteil 1 aus dem Werkzeug entformt und in einem weiteren Verfahrensschritt außerhalb des Werkzeugs abschließend ausgehärtet. Die Aushärtung erfolgt in einer Abkühlkalibrierkammer oder Vorrichtung 4 bei einer definierten Prozesstemperatur TK.In a next method step, the already dimensionally stable cured fiber composite component 1 is removed from the mold and finally cured in a further method step outside of the mold. Curing takes place in a cooling calibration chamber or device 4 at a defined process temperature T K .

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem das Nasspressfaserverbundbauteil im Formwerkzeug mit deutlich überhöhter Werkzeugtemperatur an der Bauteiloberfläche erhitzt wird und dann entnommen wird, wenn es sich gerade noch sicher entformen lässt, kann auch dahingehend modifiziert werden, dass die verkürzte Haltedauer tv um einen Faktor erhöht wird, während die Temperatur zum Überhitzen des Werkzeugs um einen korrespondierenden Erwärmungsfaktor reduziert wird. So könnte bspw. die verkürzte Haltedauer tv auch etwa 60 % der bestimmungsgemäßen Verweildauer tb betragen, während der Erwärmungsfaktor E statt 1,3 lediglich 1,15 beträgt.The method according to the invention, in which the wet-pressed fiber composite component is heated in the mold at a significantly elevated mold temperature on the component surface and is then removed when it can just about be safely removed from the mold, can also be modified in such a way that the shortened holding time t v is increased by a factor , while the temperature for overheating the tool is reduced by a corresponding heating factor. For example, the shortened holding time t v could also be about 60% of the intended residence time t b , while the heating factor E is only 1.15 instead of 1.3.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The implementation of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown in fundamentally different designs.

Claims (8)

Verfahren zum beschleunigten Aushärten von Nasspressfaserverbundbauteilen (1) in einem Formwerkzeug (2) mit den folgenden Schritten: - Erhitzen der Oberfläche (3) des Faserverbundbauteils (1) durch Überhitzen des Werkzeugs (2) mit einem Erwärmungsfaktor H auf eine Temperatur T1 oberhalb der, bei einer Verweildauer tB bestimmungsgemäßen maximalen Aushärtetemperatur TB des Faserverbundwerkstoffes, - Entformen des Faserverbundbauteils (1) in einem teilweise ausgehärteten Zustand nach Ablauf der verkürzten Verweildauer tv, - Aushärten des Faserverbundbauteils (1) außerhalb des Werkzeugs (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Haltedauer tv bis zur Entnahme des Faserverbundbauteils (1) so gewählt wird, dass bei Entnahme ein definierter Temperaturgradient zwischen der Bauteiltemperatur an der Bauteiloberfläche (3) und dem Bauteilinneren gegeben ist, der das vollständige Aushärten des Faserverbundbauteils (1) außerhalb des Werkzeuges infolge der Wärmeleitung der Wärme in das Bauteilinnere gewährleistet.Method for accelerated curing of wet-pressed fiber composite components (1) in a mold (2) with the following steps: - heating the surface (3) of the fiber composite component (1) by overheating the tool (2) with a heating factor H to a temperature T 1 above the , with a residence time t B at the specified maximum curing temperature T B of the fiber composite material, - demoulding of the fiber composite component (1) in a partially cured state after the shortened residence time t v has expired, - curing of the fiber composite component (1) outside of the tool (2), characterized that the holding time t v until the fiber composite component (1) is removed is selected in such a way that when it is removed there is a defined temperature gradient between the component temperature on the component surface (3) and the component interior, which allows the complete curing of the fiber composite component (1) outside of the Tool guaranteed as a result of the heat conduction of the heat in the interior of the component. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundbauteil (1) ein kohlefaserverstärktes Nasspressbauteil ist.procedure after claim 1 , characterized in that the fiber composite component (1) is a carbon fiber reinforced wet pressed component. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des Aushärtens des Faserverbundbauteils (1) infolge der Wärmeleitung eines Teils der Wärmemenge E1 der an der Oberfläche (3) eingebrachten gesamten Wärmemenge E0 in das kühlere Bauteilinnere des Faserverbundbauteils (1) erfolgt.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that part of the hardening of the fiber composite component (1) takes place as a result of the thermal conduction of part of the heat quantity E 1 of the total heat quantity E 0 introduced on the surface (3) into the cooler component interior of the fiber composite component (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entformen des Faserverbundbauteils (1) in einem formstabilen Zustand erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber composite component (1) is demoulded in a dimensionally stable state. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) auf die Temperatur T1 erhitzt wird, welche ca. 10 bis 40 °C oberhalb der bestimmungsgemäßen Aushärtetemperatur TB des Faserverbundwerkstoffes liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the tool (2) is heated to the temperature T 1 which is approx. 10 to 40 °C above the specified curing temperature T B of the fiber composite material. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltedauer tv des Faserverbundbauteils (1) im auf die Temperatur T1 erhitzten Werkzeug mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 50 % kürzer gewählt ist, als die bei der maximalen Aushärtetemperatur vorgesehene Verweildauer tb zum vollständigen Aushärten des Faserverbundbauteils (1).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the holding time t v of the fiber composite component (1) in the tool heated to the temperature T 1 is selected to be at least 20%, preferably at least 50% shorter than the residence time t b provided at the maximum curing temperature for complete curing of the fiber composite component (1). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entformen des Faserverbundbauteils (1) dieses in ein weiteres Presswerkzeug, vorzugsweise in ein weiteres erhitzbares Presswerkzeug oder Kalibrierwerkzeug eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the fiber composite component (1) has been demolded, it is introduced into a further pressing tool, preferably into a further heatable pressing tool or calibration tool. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entformen des Faserverbundbauteils (1) dieses in einer Abkühl-Kalibriervorrichtung (4) zum gezielten Abkühlen eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the fiber composite component (1) has been demolded, it is placed in a cooling calibration device (4) for targeted cooling.
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