DE102014209400A1 - mold - Google Patents
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- B29C45/0046—Details relating to the filling pattern or flow paths or flow characteristics of moulding material in the mould cavity
Abstract
Formwerkzeug zum Herstellen von faserverstärkten Kunststoffbauteilen in einem Spritzpressverfahren, das Formwerkzeug aufweisend eine kunststoffseitige Oberfläche (300), bei dem in die kunststoffseitige Oberfläche (300) zumindest abschnittsweise Mikro-Strukturen eingebracht sind, um einen Formmassefluss zu unterstützen und damit das Formwerkzeug baulich und/oder funktional zu verbessern.Mold for producing fiber-reinforced plastic components in a transfer molding process, the mold having a plastic-side surface (300), in which micro-structures are at least partially introduced into the plastic-side surface (300) to support a molding material flow and thus structurally and / or functionally improve.
Description
Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Herstellen von faserverstärkten Kunststoffbauteilen in einem Spritzpressverfahren, das Formwerkzeug aufweisend eine kunststoffseitige Oberfläche.The invention relates to a mold for producing fiber-reinforced plastic components in a transfer molding process, the mold having a plastic-side surface.
Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Formwerkzeug baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll ein Aufwand beim Herstellen faserverstärkter Kunststoffbauteile reduziert werden. Insbesondere sollen faserverstärkte Kunststoffbauteile mit einem reduzierten Injektions- und/oder Pressdruck herstellbar sein. Insbesondere sollen faserverstärkte Kunststoffbauteile mit einem reduzierten Materialeinsatz herstellbar sein. Insbesondere sollen faserverstärkte Kunststoffbauteile mit einer erhöhten Qualität herstellbar sein.The invention has for its object to improve an initially mentioned mold structurally and / or functionally. In particular, an effort in producing fiber-reinforced plastic components should be reduced. In particular, fiber-reinforced plastic components with a reduced injection and / or pressure should be produced. In particular, fiber-reinforced plastic components should be produced with a reduced use of materials. In particular, fiber-reinforced plastic components with an increased quality should be produced.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Formwerkzeug zum Herstellen von faserverstärkten Kunststoffbauteilen in einem Spritzpressverfahren, das Formwerkzeug aufweisend eine kunststoffseitige Oberfläche, bei dem in die kunststoffseitige Oberfläche zumindest abschnittsweise Mikro-Strukturen eingebracht sind, um einen Formmassefluss zu unterstützen.The object is achieved with a mold for producing fiber-reinforced plastic components in a transfer molding process, the mold having a plastic-side surface, in which at least partially microstructures are introduced into the plastic-side surface to support a molding material flow.
Das Formwerkzeug kann wenigstens zwei Werkzeugteile aufweisen. Mithilfe der Werkzeugteile kann wenigstens ein Formraum begrenzbar sein. Der wenigstens eine Formraum kann eine Oberfläche aufweisen. Das Formwerkzeug kann öffen- und schließbar sein. Die Verstärkungsfasern können Kohlenstoffasern sein. Die Kohlenstofffasern können als Filamentgarn zusammengefasst sein. Die Kohlenstofffasern können als textile Struktur vorliegen. In den wenigstens einen Formraum kann ein Matrix-Material einspritzbar sein. Das Matrix-Material kann als fließfähige Formmasse in den Formraum einspritzbar sein. Das Matrix-Material kann einen Duroplast enthalten. Das Matrix-Material kann ein Kunstharz enthalten. Das Kunstharz kann ein Formaldehydharz sein. Das Kunstharz kann ein Reaktionsharz sein. Das Matrix-Material kann ein Harz-Härter-Gemisch sein. Das Matrix-Material kann einen Thermoplast enthalten. Das Spritzpressverfahren kann auch als Resin Transfer Moulding (RTM) bezeichnet werden. Das Formwerkzeug kann wenigstens einen Verteilerkanal zum Einspritzen der Formmasse aufweisen. Die kunststoffseitige Oberfläche des Formwerkzeugs kann eine Oberfläche des wenigstens einen Formraums sein. Die kunststoffseitige Oberfläche des Formwerkzeugs kann eine Oberfläche des wenigstens einen Verteilerkanals sein.The molding tool can have at least two tool parts. With the help of the tool parts, at least one mold space can be limited. The at least one mold cavity may have a surface. The mold can be opened and closed. The reinforcing fibers may be carbon fibers. The carbon fibers may be summarized as filament yarn. The carbon fibers can be present as a textile structure. A matrix material can be injectable into the at least one molding space. The matrix material may be injectable into the mold space as a flowable molding compound. The matrix material may contain a thermoset. The matrix material may contain a synthetic resin. The synthetic resin may be a formaldehyde resin. The synthetic resin may be a reaction resin. The matrix material may be a resin-hardener mixture. The matrix material may contain a thermoplastic. The transfer molding process can also be referred to as Resin Transfer Molding (RTM). The mold may have at least one distribution channel for injecting the molding compound. The plastic-side surface of the molding tool may be a surface of the at least one molding space. The plastic-side surface of the molding tool may be a surface of the at least one distribution channel.
Die Mikro-Struktur kann Kleinst-Strukturen aufweisen. Die Mikro-Struktur kann durch klassische Fertigungsprozesse, wie Ätzung von Narbungen oder Fräsbearbeitung, hergestellt sein. Die Mikro-Struktur kann eine vorgegebene Rauheit aufweisen. Die Mikro-Struktur kann einen vorgegebenen Mittenrauwert aufweisen. Die Mikro-Struktur kann eine vorgegebene gemittelte Rautiefe aufweisen. Die Mikro-Struktur kann eine derartige Rauheit aufweisen, dass auch bei Anlage eines Fasermaterials ein Formmassefluss entlang der kunststoffseitigen Oberfläche ermöglicht ist. Die Mikro-Struktur kann eine Rauheit aufweisen, die größer als die Rauheit einer üblichen polierten kunststoffseitigen Oberfläche ist. Die Mikro-Struktur kann eine Rauheit aufweisen, die geringer als die Rauheit einer kunststoffseitigen Oberfläche zum Herstellen einer optisch und/oder haptisch erkennbaren Narbenstruktur ist. Die Mikro-Struktur kann eine Rauheit innerhalb eines Bereichs mit einem unteren Mittenrauwert Ra von ca. 3 bis ca. 10 μm und einem oberen Mittenrauwert Ra von ca. 6 bis ca. 40 μm aufweisen.The microstructure may have microstructures. The microstructure can be made by classical manufacturing processes, such as etching of grain or milling. The microstructure may have a predetermined roughness. The microstructure may have a predetermined center roughness. The microstructure may have a predetermined average roughness. The microstructure may have such a roughness that a molding material flow along the plastic-side surface is made possible even when a fiber material is applied. The microstructure may have a roughness greater than the roughness of a conventional polished plastic-side surface. The microstructure may have a roughness that is less than the roughness of a plastic-facing surface for producing an optically and / or haptically detectable scar structure. The microstructure can have a roughness within a range with one lower average roughness R a of about 3 to about 10 microns and an upper average roughness R a of about 6 to about 40 microns have.
Die Mikro-Strukturen können mithilfe eines Strichmusters gebildet sein. Das Strichmuster kann zu einem Randfaserverlauf der herzustellenden Kunststoffbauteile schräg verlaufende Riefen aufweisen. Die Riefen können mit einem Winkel α > 1° schräg zu einem Randfaserverlauf der herzustellenden Kunststoffbauteile verlaufen. Die Riefen können mit einem Winkel α > 5°, insbesondere α > 10°, insbesondere α > 20°, insbesondere α > 40°, insbesondere α > 80°, insbesondere α ca. 90°, schräg zu einem Randfaserverlauf der herzustellenden Kunststoffbauteile verlaufen.The microstructures may be formed using a bar pattern. The line pattern may have oblique grooves for an edge fiber course of the plastic components to be produced. The grooves can run at an angle α> 1 ° obliquely to an edge fiber profile of the plastic components to be produced. The grooves may extend at an angle α> 5 °, in particular α> 10 °, in particular α> 20 °, in particular α> 40 °, in particular α> 80 °, in particular α approximately 90 °, obliquely to an edge fiber profile of the plastic components to be produced ,
Die Mikro-Strukturen können mithilfe von Spiralmustern gebildet sein. Die Spiralmuster können einander überschneiden. Die Mikro-Strukturen können mithilfe von Narbungen gebildet sein. Die Narbungen können derart klein sein, dass sie an den herzustellenden Kunststoffbauteilen optisch und/oder haptisch nicht mehr erkennbar sind.The microstructures may be formed by spiral patterns. The spiral patterns can overlap each other. The microstructures may be formed by graining. The graining can be so small that they are visually and / or haptically no longer recognizable on the plastic components to be produced.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Oberflächenbehandlung von CFK RTM- und Nasspresswerkzeugen. Zur Fertigung von CFK-Bauteilen kann eine Werkzeug-Oberflächenbehandlung erfolgen, die eine Fülleigenschaft des Werkzeugs signifikant verbessert. Die Werkzeug-Oberfläche kann Mikro-Strukturen aufweisen, die einen Harzquellfluss unterstützen und somit entweder bei gleicher Wandstärke Injektions- und Pressdrücke deutlich nach unten bringen oder zur Reduktion der Wandstärke und damit zu der Erhöhung des Faservolumengehaltes bei gleichem Injektions- oder Pressdruck beitragen. Die Werkzeug-Oberfläche kann ein Strichmuster in einem Winkel > 1° gegenüber einer obersten und untersten Gelegelage im Werkzeug aufweisen. Die Werkzeug-Oberfläche kann ein Spiralmuster aufweisen. Die Werkzeug-Oberfläche kann Narbungen aufweisen.In summary, in other words, the invention provides, among other things, a surface treatment of CFRP RTM and wet pressing tools. For the manufacture of CFRP components, a tool surface treatment can be carried out, which significantly improves a filling property of the tool. The tool surface may have microstructures that support a resin source flow and thus bring either injection pressure and compacting pressure down significantly with the same wall thickness or contribute to reducing the wall thickness and thus increasing the fiber volume content at the same injection or compression pressure. The tool surface may have a bar pattern at an angle> 1 ° with respect to a top and bottom gel level in the tool. The tool surface may have a spiral pattern. The tool surface may have graining.
Mit „kann” sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.By "may" in particular optional features of the invention are referred to. Accordingly, there is an embodiment of the invention each having the respective feature or features.
Mit dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug ist ein Aufwand beim Herstellen faserverstärkter Kunststoffbauteile reduziert. Faserverstärkte Kunststoffbauteile sind mit einem reduzierten Injektions- und/oder Pressdruck herstellbar. Faserverstärkte Kunststoffbauteile sind mit einem reduzierten Materialeinsatz herstellbar. Faserverstärkte Kunststoffbauteile sind mit einer erhöhten Qualität herstellbar.With the mold according to the invention an effort in the manufacture of fiber-reinforced plastic components is reduced. Fiber-reinforced plastic components can be produced with a reduced injection and / or pressure. Fiber-reinforced plastic components can be produced with a reduced use of materials. Fiber-reinforced plastic components can be produced with an increased quality.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to figures. From this description, further features and advantages. Concrete features of these embodiments may represent general features of the invention. Features associated with other features of these embodiments may also constitute individual features of the invention.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:They show schematically and by way of example:
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Oberfläche ohne Mikro-StrukturenSurface without micro-structures
- 102102
- Preformpreform
- 200200
- Oberfläche mit Mikro-StrukturenSurface with micro-structures
- 202202
- Preformpreform
- 300300
- Oberfläche eines FormwerkzeugsSurface of a mold
- 302302
- Strichmusterdash pattern
- 304304
- Randfasernedge fibers
- 400400
- Oberfläche eines FormwerkzeugsSurface of a mold
- 402402
- Spiralmusterspiral pattern
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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