DE102015005092B4

DE102015005092B4 - Shaping tool and method for its production

Info

Publication number: DE102015005092B4
Application number: DE102015005092.3A
Authority: DE
Inventors: Eugen Swagin; Herbert Gurita
Original assignee: Premium Aerotec GmbH
Current assignee: Premium Aerotec GmbH
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2017-07-27
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: DE102015005092A1

Abstract

Formgebendes Werkzeug (1) umfassend – ein Bodenelement (2), welches eine Basis (3) und zwei Seitenteile (4, 5) aufweist, wobei die Basis (3) – zwischen den Seitenteilen (4, 5) angeordnet ist, – nicht mit den Seitenteilen (4, 5) verbunden ist und – zwei konvergierende Innenkeil-Seitenflächen (6, 7) aufweist und wobei die Seitenteile (4, 5) jeweils eine mit den Innenkeil-Seitenflächen (6, 7) korrespondierende Außenkeil-Seitenfläche (8, 9) aufweisen und – wenigstens ein Seitenelement (101-3, 111-3), welches an einem der Seitenteile (4, 5) des Bodenelements (2) angeordnet ist, wobei das Seitenelement (101-3, 111-3) mit dem Bodenelement (2) durch mechanische Befestigungsmittel (12-15) verbunden ist.Shaping tool (1) comprising - a bottom element (2) having a base (3) and two side parts (4, 5), wherein the base (3) - is arranged between the side parts (4, 5), - not with the side parts (4, 5) is connected and - has two converging inner wedge side surfaces (6, 7) and wherein the side parts (4, 5) each have an outer wedge side surface (8, 8) corresponding to the inner wedge side surfaces (6, 7). 9), and - at least one side element (101-3, 111-3) which is arranged on one of the side parts (4, 5) of the bottom element (2), wherein the side element (101-3, 111-3) with the Floor element (2) by mechanical fastening means (12-15) is connected.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein formgebendes Werkzeug, welches insbesondere zur Herstellung von Werkstücken aus faserverstärktem Kunststoff wie beispielsweise kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (KFK) oder carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) eingesetzt wird, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a forming tool, which is used in particular for the production of workpieces made of fiber-reinforced plastic such as carbon fiber reinforced plastic (KFK) or carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and a method for its preparation.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Es sind formgebende Werkzeuge – insbesondere zur Herstellung von Flugzeugteilen – bekannt, wobei das Werkzeug ein Bodenelement und wenigstens ein Seitenelement aufweist. Dabei umfasst das Bodenelement eine Basis und zwei Seitenteile wobei die Basis zwischen den Seitenteilen angeordnet und nicht mit den Seitenteilen verbunden ist. Typischerweise liegt die Basis lose zwischen den Seitenteilen. Weiterhin umfasst die Basis zwei konvergierende Innenkeil-Seitenflächen und die Seitenteile jeweils eine mit den Innenkeil-Seitenflächen korrespondierende, das heißt im gleichen Winkel konvergierende Außenkeil-Seitenfläche. Die Basis bildet durch ihre konvergierenden Innenkeil-Seitenflächen einen Keilbereich aus, welcher auf den dazu passend gestalteten Außenkeil-Seitenflächen gleiten und die Seitenteile auseinanderdrücken kann. Dies ist insbesondere bei der Herstellung eines eingangs genannten Werkstücks von Vorteil, insbesondere wenn dies in einem Autoklaven unter hohem Druck erfolgt. Typischerweise konvergieren die Innenkeil-Seitenflächen dabei in einem Winkelbereich zwischen 50° und 70°, z. B. bei 60°.There are shaping tools - in particular for the manufacture of aircraft parts - known, wherein the tool has a bottom element and at least one side member. In this case, the bottom element comprises a base and two side parts, wherein the base is arranged between the side parts and is not connected to the side parts. Typically, the base lies loosely between the side panels. Furthermore, the base comprises two converging inner wedge side surfaces and the side parts each have an outer wedge side surface corresponding to the inner wedge side surfaces, that is converging at the same angle. The base forms by its converging inner wedge side surfaces of a wedge area, which slide on the matching designed outer wedge side surfaces and can push apart the side panels. This is particularly advantageous in the manufacture of a workpiece mentioned at the outset, in particular if this takes place in an autoclave under high pressure. Typically, the inner wedge side surfaces converge in an angular range between 50 ° and 70 °, z. B. at 60 °.

Das wenigstens eine Seitenelement ist üblicherweise auf der Oberfläche des Bodenelements befestigt und steht von diesem angewinkelt ab, typischerweise in einem Winkel von 90°, so dass das Bodenelement und das Seitenelement zusammen einen im Wesentlichen L-förmigen oder T-förmigen Querschnitt aufweisen. Oftmals sind ferner zwei Seitenelemente vorgesehen, wobei die Seitenelemente typischerweise mit Abstand voneinander an den Seitenteilen des Bodenelements angeordnet sind, so dass die Seitenelemente und das Bodenelement zusammen einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen.The at least one side member is usually secured to and protrudes from the surface of the bottom member, typically at an angle of 90 °, such that the bottom member and the side member together have a substantially L-shaped or T-shaped cross section. Often, two side elements are further provided, wherein the side elements are typically arranged at a distance from each other on the side parts of the bottom element, so that the side elements and the bottom element together have a substantially U-shaped cross-section.

Das Bodenelement und die Seitenelemente können insbesondere aus einem Werkstoff auf Basis einer Eisen-Nickel-Legierung wie beispielsweise INVAR^® gefertigt sein, wobei die Seitenelemente typischerweise unter Verwendung eines INVAR^®-Schweißverfahrens mit dem Bodenelement gefügt werden. Nachteilig ist hierbei, dass sich die gefügten Teile durch das Schweißen verziehen und dadurch eine maßgenaue Fertigung erschwert wird. Weiterhin sind INVAR-Schweißverfahren zeit- und kostenintensiv und INVAR^® hat relativ lange Lieferzeiten.The bottom member and the side members can wherein the side elements are typically assembled using an INVAR ^® -Schweißverfahrens with the floor element in particular made of a material, for example, INVAR ^® be made on the basis of iron-nickel alloy such. The disadvantage here is that warp the joined parts by welding and thus a dimensionally accurate production is difficult. Furthermore, INVAR welding processes are time-consuming and cost-intensive and INVAR ^® has relatively long delivery times.

Ferner ist es bekannt, die Innenkeil-Seitenflächen der Basis und die Außenkeil-Seitenflächen der Seitenteile durch Fräsen herzustellen, was jedoch aufgrund der dazu notwendigen Fräszugaben einen hohen Materialaufwand erfordert und relativ kostenintensiv ist.Furthermore, it is known to produce the inner wedge side surfaces of the base and the outer wedge side surfaces of the side parts by milling, but this requires a high cost of materials due to the necessary Fräsab additions and is relatively expensive.

US 5 190 773 A zeigt ein Formwerkzeug zur Herstellung von Versteifungsstrukturen für dünne flächige Strukturen aus Faserverbundwerkstoffen. US 5 190 773 A shows a mold for the production of stiffening structures for thin laminar structures made of fiber composites.

Aus EVERSHEIM, Walter; KLOCKE, Fritz: Werkzeugbau mit Zukunft; Springer, 1998. Seite 225 bis 236. – ISBN 978-642-63759-9 ist ein Verfahren des Drahterodierens zum Trennen elektrisch leitfähiger Materialien, insbesondere Metalle zur Herstellung von Formwerkzeugen bekannt.From EVERSHEIM, Walter; KLOCKE, Fritz: toolmaking with a future; Springer, 1998. Pages 225 to 236. - ISBN 978-642-63759-9 a method of wire erosion for separating electrically conductive materials, in particular metals for the production of molds is known.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein formgebendes Werkzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches sich durch eine besonders hohe Maßgenauigkeit auszeichnet. Weiterhin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches mit besonders geringem Materialaufwand und kostensparend durchgeführt werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a shaping tool of the type mentioned, which is characterized by a particularly high dimensional accuracy. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a method for producing a tool of the type mentioned, which can be carried out with very little material and cost-saving.

Die Aufgabe wird gelöst durch das formgebende Werkzeug nach Anspruch 1 und das Verfahren zur Herstellung eines formgebenden Werkzeugs nach Anspruch 7. Das erfindungsgemäße formgebende Werkzeug umfasst ein Bodenelement, welches eine Basis und zwei Seitenteile aufweist, wobei die Basis zwischen den Seitenteilen angeordnet ist, nicht mit den Seitenteilen verbunden ist und zwei konvergierende Innenkeil-Seitenflächen aufweist. Die Seitenteile weisen jeweils eine mit den Innenkeil-Seitenflächen korrespondierende Außenkeil-Seitenfläche auf. Weiterhin umfasst das formgebende Werkzeug wenigstens ein Seitenelement, welches an einem der Seitenteile des Bodenelements angeordnet ist. Die Basis kann auch als Keil bezeichnet werden. Das erfindungsgemäße formgebende Werkzeug zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Seitenelement mit dem Bodenelement durch mechanische Befestigungsmittel verbunden ist.The object is achieved by the forming tool according to claim 1 and the method for producing a forming tool according to claim 7. The forming tool according to the invention comprises a bottom element, which has a base and two side parts, wherein the base is arranged between the side parts, not with connected to the side parts and having two converging inner wedge side surfaces. The side parts each have an outer wedge side surface corresponding to the inner wedge side surfaces. Furthermore, the shaping tool comprises at least one side element, which is arranged on one of the side parts of the bottom element. The base can also be called a wedge. The shaping tool according to the invention is characterized in particular by the fact that the side element is connected to the bottom element by mechanical fastening means.

Durch die mechanischen Befestigungsmittel kann ein Verzug der Elemente des formgebenden Werkzeugs vermieden und ermöglicht werden, dass das Werkzeug mit einer besonders hohen Maßgenauigkeit gefertigt werden kann. Beispielsweise kann das wenigstens eine Seitenelement durch Schraubverbindungen mit dem Bodenelement verbunden sein. Besonders bevorzugt sind wenigstens zwei Seitenelemente mit Abstand voneinander an den Seitenteilen des Bodenelements angeordnet. Das wenigstens eine Seitenelement kann z. B. Durchgangsbohrungen und das Bodenelement Sacklochbohrungen aufweisen, in welche Schrauben eingesetzt werden können. Besonders vorteilhaft sind – z. B. äquidistant – mehrere solcher Schraubverbindungen in Längsrichtung des Werkzeugs vorgesehen, insbesondere wenn das formgebende Werkzeug von länglicher Geometrie ist. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Schraubverbindung wenigstens eine Zylinderschraube umfasst. Das wenigstens eine Seitenelement und das Bodenelement können weiterhin besonders fest dadurch miteinander verbunden sein, dass zwischen zwei benachbarten Schraubverbindungen jeweils eine nahe an der Schraubverbindung angeordnete Steckverbindung vorgesehen ist, welche ebenfalls jeweils eine Durchgangsbohrung in den Seitenelementen und eine Sacklochbohrung in dem Bodenelement umfassen kann, in welche vorzugsweise eine Bundbohrbuchse eingesteckt ist. Das Bodenelement und das wenigstens eine Seitenelement bestehen bevorzugt aus einem Werkstoff auf Basis einer Eisen-Nickel-Legierung wie beispielsweise INVAR^®. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mehrere Seitenelemente übereinander gestapelt und durch mechanische Befestigungsmittel miteinander verbunden sind. Besonders bevorzugt handelt es sich bei diesen Befestigungsmitteln um dieselben, welche auch der Befestigung des wenigstens einen Seitenelements an dem Bodenelement dienen, was einen besonders niedrigen Materialeinsatz ermöglicht. Durch die vorgenannte Stapelung mehrerer Seitenelemente übereinander und dem damit verbundenen scheibenartigen Aufbau des formgebenden Werkzeugs wird insbesondere ermöglicht, dass bei der Herstellung eines eingangs genannten Werkstücks, insbesondere wenn dies in einem Autoklaven unter hohem Druck erfolgt, das Werkstück mit einer besonders gleichmäßigen Wandstärke gefertigt werden kann.By means of the mechanical fastening means, a distortion of the elements of the shaping tool can be avoided and it can be made possible that the tool can be manufactured with a particularly high dimensional accuracy. For example, the at least one side element by Be connected screw with the bottom element. Particularly preferably, at least two side elements are arranged at a distance from one another on the side parts of the bottom element. The at least one side element can, for. B. through holes and the bottom element have blind holes, in which screws can be used. Particularly advantageous are -. B. equidistant - several such screw provided in the longitudinal direction of the tool, especially if the forming tool is of elongated geometry. Particularly preferred in this context is provided that the screw connection comprises at least one cylinder screw. The at least one side element and the bottom element can furthermore be connected to each other particularly tightly by providing a plug connection arranged close to the screw connection between two adjacent screw connections, which likewise can each comprise a through hole in the side elements and a blind hole in the bottom element which is preferably inserted a collar drill bushing. The bottom element and the at least one side element are preferably made of a material based on an iron-nickel alloy such as INVAR ^® . According to an advantageous embodiment, it is provided that a plurality of side elements are stacked one above the other and connected to one another by mechanical fastening means. Particularly preferably, these fastening means are the same, which also serve to attach the at least one side element to the bottom element, which allows a particularly low material usage. By the aforementioned stacking of several side elements one above the other and the associated disc-like structure of the forming tool is in particular allows that in the manufacture of an aforementioned workpiece, especially if this is done in an autoclave under high pressure, the workpiece can be made with a particularly uniform wall thickness ,

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet wenigstens ein Seitenteil des Bodenelements ein Plateau als Auflagefläche für das wenigstens eine Seitenelement aus. Das Plateau bietet insbesondere den Vorteil, dass vorgenannte Bohrungen, insbesondere Sacklochbohrungen für die Verbindung des Bodenelements mit dem wenigstens einen Seitenelement besonders tief in das Bodenelement gebohrt werden können und dadurch eine besonders feste Verbindung ermöglicht werden kann. Das Plateau kann dabei besonders bevorzugt die gleiche oder zumindest annähernd gleiche Geometrie wie das auf ihm aufliegende wenigstens eine Seitenelement aufweisen, so dass das Plateau im Prinzip bereits an sich ein erstes, unteres Seitenelement bildet, was insbesondere im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Stapelung mehrerer Seitenelemente übereinander von Vorteil ist.According to a further embodiment, at least one side part of the bottom element forms a plateau as a bearing surface for the at least one side element. In particular, the plateau has the advantage that the aforementioned bores, in particular blind bores for the connection of the floor element with the at least one side element, can be drilled particularly deeply into the floor element and thus a particularly firm connection can be made possible. In this case, the plateau may particularly preferably have the same or at least approximately the same geometry as the at least one side element lying on it, so that the plateau in principle already forms a first, lower side element per se, which in particular in connection with the above-described stacking of several side elements one above the other is an advantage.

Das Bodenelement und das wenigstens eine Seitenelement können ferner im Bereich ihrer Verbindung miteinander eine erhöhte Materialstärke aufweisen, wodurch insbesondere die Belastbarkeit der Verbindung zwischen dem wenigstens einen Seitenelement und dem Bodenelement erhöht werden kann. Schließlich ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorteilhaft vorgesehen, dass die Basis, die Seitenteile und das wenigstens eine Seitenelement in Längsrichtung des Werkzeugs in mehrere Teile geteilt sind, wobei die Teile der Basis an einer gemeinsamen Leiste befestigt sind und die Teile der Seitenteile reihenartig mittels mechanischer Befestigungsmittel aneinander befestigt sind. Unter reihenartig ist dabei zu verstehen, dass die endseitigen Teile der Seitenteile an ihren benachbarten Teilen befestigt sind. Die zwischen den endseitigen Teilen angeordneten Teile der Seitenteile sind an ihren beiden benachbarten Teilen befestigt. Die gemeinsame Leiste hat bevorzugt eine derartige Geometrie, dass Sie über sämtliche Teile der Basis gelegt werden kann. Diese Ausführungsform bietet insbesondere den Vorteil, dass bei Werkzeugen mit sehr langer Geometrie, das Werkzeug in Einzelteilen hergestellt und modular zusammengesetzt werden kann.The bottom element and the at least one side element can furthermore have an increased material thickness in the region of their connection to each other, whereby in particular the load capacity of the connection between the at least one side element and the bottom element can be increased. Finally, according to another embodiment, it is advantageously provided that the base, the side parts and the at least one side element are divided in the longitudinal direction of the tool into several parts, wherein the parts of the base are attached to a common bar and the parts of the side parts in rows by means of mechanical fastening means attached to each other. Row-like is to be understood that the end-side parts of the side parts are attached to their adjacent parts. The arranged between the end-side parts of the side parts are attached to its two adjacent parts. The common bar preferably has such a geometry that it can be placed over all parts of the base. This embodiment offers the particular advantage that in tools with very long geometry, the tool can be manufactured in individual parts and assembled in a modular manner.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen formgebenden Werkzeugs umfasst die Verfahrensschritte

– Bereitstellen eines vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug beschriebenen Bodenelements und wenigstens eines ebenfalls im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug beschriebenen Seitenelements, bevorzugt wenigstens zweier Seitenelemente, wobei das Bodenelement unter Anwendung ausschließlich annähernd spanloser Schneidverfahren durch zwei konvergierende Schnitte in eine Basis und zwei Seitenteile geteilt wird und
– Verbinden des bzw. der Seitenteile des Bodenelements und des Seitenelements bzw. der Seitenelemente mittels mechanischer Befestigungsmittel.

The inventive method for producing a shaping tool according to the invention described above comprises the method steps

Providing a bottom element described above in connection with the tool according to the invention and at least one side element also described in connection with the tool according to the invention, preferably at least two side elements, wherein the bottom element divided by two convergent cuts into a base and two side parts using only approximately cutting-less cutting process will and
- Connecting the or the side parts of the bottom element and the side member or the side members by means of mechanical fastening means.

Dadurch, dass keine zerspanenden formgebenden Verfahren zur Herstellung der einzelnen Elemente des Bodenelements, d. h. der Basis und der Seitenteile, angewendet werden, kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders materialsparend und damit auch kostengünstig angewandt werden, um ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes formgebendes Werkzeug herzustellen. Insbesondere kann auf Fräszugaben verzichtet werden. Als annähernd spanlos arbeitende Schneidverfahren kommen beispielsweise Laserstrahlschneiden oder Wasserstrahlschneiden in Betracht. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Bodenelement unter Anwendung eines Drahterodier-Verfahrens geteilt bzw. formgebend bearbeitet wird. Drahterodieren bietet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere den Vorteil, dass es besonders genaue und auch schräge Schnitte besonders gut ermöglicht, sodass mit besonders geringem Materialaufwand ein formgebendes Werkzeug mit besonders genauer Maßgenauigkeit hergestellt werden kann. Die Herstellung des Bodenelements selbst, d. h. die Herstellung des unzerteilten Bodenelements, das für die Zerteilung in Basis und Seitenteile bereitgestellt wird, erfolgt beispielsweise mit einem zerspanenden formgebenden Verfahren, vorzugsweise in einem Zug.Due to the fact that no machining shaping processes are used for the production of the individual elements of the base element, ie the base and the side parts, the method according to the invention can be used in a particularly material-saving manner and thus cost-effectively in order to produce a shaping tool according to the invention described above. In particular, can be dispensed with Fräsabeaben. As approximately chipless working cutting process For example, laser beam cutting or water jet cutting into consideration. It is particularly preferred that the bottom element is divided or shaped using a wire EDM process. Wire EDM offers in connection with the present invention, in particular the advantage that it allows particularly accurate and oblique cuts particularly well, so that with a particularly low material cost, a forming tool can be made with particularly accurate dimensional accuracy. The production of the floor element itself, ie the production of the undivided floor element, which is provided for the division into the base and side parts, takes place, for example, with a cutting shaping method, preferably in one go.

Die Anwendung ausschließlich zumindest annähernd spanloser Schneidverfahren und insbesondere die Anwendung eines Drahterodier-Verfahrens ermöglicht besonders gut, dass ein formgebendes Werkzeug gefertigt werden kann, dass – wie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug beschrieben – ein Bodenelement mit einer Basis, welche Innenkeil-Seitenflächen aufweist, und zwei Seitenteilen, welche Außenkeil-Seitenflächen aufweist, umfasst, wobei bezüglich der damit verbundenen Vorteile und vorteilhafter Weiterbildungen zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.The use of at least approximately cutting-free cutting methods and in particular the use of a wire EDM method makes it particularly well that a shaping tool can be produced, that - as described in connection with the tool according to the invention - a bottom element with a base, which has inner wedge side surfaces, and two side parts, which has outer wedge side surfaces, reference being made to the above statements with regard to the associated advantages and advantageous refinements for avoiding repetitions.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:In the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Hereby shows:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen formgebenden Werkzeugs mit gestapelten Seitenelementen in einer perspektivischen Ansicht, 1 An embodiment of a forming tool according to the invention with stacked side elements in a perspective view,

2 eine vergrößerte Teilansicht des vorderen offenen Endes des Werkzeugs nach 1, 2 an enlarged partial view of the front open end of the tool after 1 .

3 einen Teil des linken Seitenteils und Teile der linken Seitenelemente des Werkzeugs nach 1, 3 a part of the left side part and parts of the left side elements of the tool after 1 .

4 einen Teil des rechten Seitenteils und Teile der rechten Seitenelemente des Werkzeugs nach 1, 4 a part of the right side part and parts of the right side elements of the tool after 1 .

5 die Basis und die Leiste des Werkzeugs nach 1, 5 the base and the bar of the tool 1 .

6 Flussdiagramm zur Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und 6 Flowchart illustrating an embodiment of the method according to the invention and

7 die Verwendung eines erfindungsgemäßen formgebenden Werkzeugs zur Herstellung eines Bauteils. 7 the use of a shaping tool according to the invention for producing a component.

Detaillierte Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments

1 bis 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen formgebenden Werkzeugs 1 zur Herstellung von Werkstücken aus einem CFK-Werkstoff. Das Werkzeug 1 ist von länglicher Geometrie, weist einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf und umfasst ein Bodenelement 2, welches eine flache Basis 3 und zwei im Wesentlichen L-förmige Seitenteile 4, 5 aufweist. Die Basis 3 ist zwischen dem in 1 links dargestellten Seitenteil 4 und dem in 1 rechts dargestellten Seitenteil 5 lose angeordnet und mit diesen nicht fest verbunden. Die Basis 3 weist zwei in einem Winkel von 60° konvergierende Innenkeil-Seitenflächen 6, 7 auf, welche an zwei korrespondierenden, das heißt im gleichen Winkel konvergierenden Außenkeil-Seitenflächen 8, 9 der Seitenteile 4 bzw. 5 anliegen. Weiterhin umfasst das Werkzeug 1 jeweils drei auf den Seitenteilen 4 bzw. 5 an deren äußeren Rand übereinander gestapelte, voneinander beabstandete Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3. Die Seitenteile 4, 5 des Bodenelement 2 bilden dazu jeweils ein Plateau 4 _P bzw. 5 _P als Auflagefläche für die untersten Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 aus. Die Plateaus 4 _P bzw. 5 _P weisen eine annähernd gleiche Geometrie auf, wie die ihnen gestapelten Seitenelemente 10 ₁ bzw. 11 ₁. Das Bodenelement 2 und die Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 sind aus einem INVAR^®-Werkstoff gefertigt. 1 to 5 show an embodiment of a forming tool according to the invention 1 for the production of workpieces made of a CFRP material. The tool 1 is of elongate geometry, has a substantially U-shaped cross-section, and includes a bottom member 2 which is a flat base 3 and two substantially L-shaped side panels 4 . 5 having. The base 3 is between the in 1 left side shown 4 and in 1 Right side part shown 5 loosely arranged and not firmly connected with these. The base 3 has two inner wedge side surfaces converging at an angle of 60 ° 6 . 7 on, which at two corresponding, ie converging at the same angle outer wedge side surfaces 8th . 9 the side parts 4 respectively. 5 issue. Furthermore, the tool includes 1 three each on the side panels 4 respectively. 5 at its outer edge stacked, spaced-apart side elements 10 _1-3 or 11 _1-3 . The side parts 4 . 5 of the floor element 2 each form a plateau 4 _P or 5 _P as support surface for the lowest side elements 10 _1-3 or 11 _1-3 off. The plateaus 4 _P or 5 _P have approximately the same geometry as the stacked side elements 10 ₁ or 11 ₁ . The floor element 2 and the page elements 10 _1-3 or 11 _1-3 are made of an INVAR ^® material.

Während die Basis 3 mit den Seitenteilen 4, 5 nicht fest verbunden ist, sind die übereinander gestapelten Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 durch mechanische Befestigungsmittel 12, 13 bzw. 14, 15 untereinander bzw. miteinander verbunden. Weiterhin verbinden die mechanischen Befestigungsmittel 12, 13 bzw. 14, 15 auch die übereinander gestapelten Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 mit dem jeweiligen Seitenteil 4 bzw. 5 des Bodenelements 2.While the base 3 with the side parts 4 . 5 is not firmly connected, are the stacked side elements 10 _1-3 or 11 _1-3 by mechanical fasteners 12 . 13 respectively. 14 . 15 connected with each other or with each other. Furthermore, the mechanical fasteners connect 12 . 13 respectively. 14 . 15 also the stacked side elements 10 _1-3 or 11 _1-3 with the respective side part 4 respectively. 5 of the floor element 2 ,

Im Detail sind die Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 durch in Längsrichtung des Werkzeugs 1 äquidistant voneinander beabstandete Paare von nahe beieinander liegenden Zylinderschrauben 12 bzw. 14 (zur Ausbildung einer Schraubverbindung) und Bundbohrbuchsen 13, 15 (zur Ausbildung einer Steckverbindung) mit dem Bodenelement 2 verbunden, welche dafür in passenden Durchgangsbohrungen in den Seitenelementen 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 und Sacklochbohrungen in den Plateaus 4 _P bzw. 5 _P der Seitenteile 4 bzw. 5 stecken. Im Bereich der Bohrungen sind die Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 und die Seitenteile 4, 5 verstärkt ausgeführt, das heißt sie weisen dort einen verbreiterten Querschnitt auf.In detail are the side elements 10 _1-3 or 11 _1-3 by in the longitudinal direction of the tool 1 equidistant from each other spaced pairs of closely spaced cylinder screws 12 respectively. 14 (to form a screw connection) and collar drilling bushings 13 . 15 (to form a plug connection) with the bottom element 2 connected, which in matching through holes in the side elements 10 _1-3 or 11 _1-3 and blind holes in the plateaus 4 _P or 5 _{P of} the side parts 4 respectively. 5 stuck. In the area of the holes are the side elements 10 _1-3 or 11 _1-3 and the side panels 4 . 5 reinforced, that is, they have there a widened cross-section.

Wie aus 1 ersichtlich, sind die Seitenteile 4, 5 und die Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 in Längsrichtung des Werkzeugs 1 jeweils in drei Teile geteilt. Das Gleiche gilt auch für die Basis 3, auch wenn dies nicht sichtbar ist. Exemplarisch für alle Teile, welche im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen, sei dies anhand des obersten, in 1 links dargestellten Seitenelements 10 ₃ erläutert, welches in die drei Teile 10 _3a, 10 _3b und 10 _3c geteilt ist. Die Teile 10 _3a des Seitenelements 10 ₃ sind reihenartig mittels mechanischer Befestigungsmittel aneinander befestigt, das heißt das erste Teil 10 _3a an dem zweiten Teil 10 _3b und Letzteres wiederum auch an dem dritten Teil 10 _3c. Die drei Teile der Basis 3 sind an einer gemeinsamen Leiste 16 befestigt, welche auf allen drei Teilen der Basis 3 aufliegt und durch weitere mechanische Befestigungsmittel 17–19 (exemplarisch gemäß 2) mit den drei Teilen der Basis 3 fest verbunden ist.How out 1 As can be seen, the side panels 4 . 5 and the page elements 10 _1-3 or 11 _1-3 in the longitudinal direction of the tool 1 each divided into three parts. The same applies to the base 3 even if this is not visible. As an example for all parts that have substantially the same length, this is based on the top, in 1 left side element shown 10 ₃ explains which in the three parts 10 _3a , 10 _3b and 10 _{3c is} shared. The parts 10 _{3a of} the side member 10 ₃ are attached in a row by means of mechanical fasteners to each other, that is, the first part 10 _3a at the second part 10 _3b and the latter again in the third part 10 _3c . The three parts of the base 3 are on a common bar 16 attached, which on all three parts of the base 3 rests and by other mechanical fasteners 17 - 19 (Exemplary according to 2 ) with the three parts of the base 3 is firmly connected.

Die Herstellung des vorstehend beschriebenen Werkzeugs 1 erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in zwei Schritten (6). In einem ersten Verfahrensschritt 100 werden das Bodenelement 2 und die Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 bereitgestellt. Dabei wird das Bodenelement 2 durch Drahterodieren in die Basis 3 und die Seitenteile 4, 5 geteilt. Die dafür notwendigen zwei Schnitte erfolgen unter einem Winkel von 60° zueinander, so dass die Innenkeil-Seitenflächen 6, 7 der Basis 3 und die Außenkeil-Seitenflächen 8 bzw. 9 der Seitenteile 4 bzw. 5 entstehen. Die Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 und die Seitenteile 4, 5 weisen bereits die für die mechanische Verbindung vorgesehenen Durchgangsbohrungen bzw. Sacklochbohrungen auf. Alternativ kann dies jedoch auch in einem separaten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt erfolgen.The production of the tool described above 1 takes place according to an embodiment of the method according to the invention in two steps ( 6 ). In a first process step 100 become the floor element 2 and the page elements 10 _1-3 or 11 _1-3 provided. This is the bottom element 2 by wire eroding into the base 3 and the side parts 4 . 5 divided. The necessary two cuts are made at an angle of 60 ° to each other, so that the inner wedge side surfaces 6 . 7 the base 3 and the outer wedge side surfaces 8th respectively. 9 the side parts 4 respectively. 5 arise. The page elements 10 _1-3 or 11 _1-3 and the side panels 4 . 5 already have the provided for the mechanical connection through holes or blind holes. Alternatively, however, this can also be done in a separate process step according to the invention.

In einem zweiten Schritt 200 werden die Seitenelemente 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 mit den Seitenteilen 4, 5 durch Einführen von Zylinderschrauben 12 bzw. 14 und Bundbohrbuchsen 13 bzw. 15 in die dazu vorgesehenen Bohrungen formschlüssig miteinander verbunden.In a second step 200 become the page elements 10 _1-3 or 11 _1-3 with the side panels 4 . 5 by inserting cylinder screws 12 respectively. 14 and collar drill bushes 13 respectively. 15 positively connected to each other in the holes provided for this purpose.

Wie aus 7 ersichtlich, wird zur Herstellung eines Werkstücks 18 aus faserverstärktem Kunststoff, wie beispielsweise kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (KFK) oder carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK), das zuvor beschriebene zusammengesetzte erfindungsgemäße formgebende Werkzeug 1 mit einem Aushärtewerkzeug 17 (curing tool) verwendet. Das Aushärtewerkzeug 17 oder Aushärtetool bestimmt im Wesentlichen die Außenform des herzustellenden Werkstücks 18 und bildet zusammen mit dem formgebenden Werkzeug 1 die formgebenden Elemente für das herzustellende Werkstück 18. Hierzu werden die Seitenteile 4, 5 mit den jeweiligen Seitenelementen 10 _1-3 bzw. 11 _1-3 in das, in dieser Ausführungsform wannenförmig ausgebildete Aushärtewerkzeug 18 gebracht und mit der Basis 3 auf ihre Soll-Position gebracht. Die Sollposition ist erreicht, wenn die Basis 3 und die Seitenteile 4 und 5 wieder eine Einheit bilden, d. h. formschlüssig aneinander anliegen und somit nahezu wieder die Form des ursprünglichen Bodenelements 2 bilden. Ist diese Position erreicht, liegt die Leiste 16 auf den Seitenteilen 4 und 5 auf. Die konvergierenden Innenkeil-Seitenflächen 6, 7 der Basis 3 liegen dann an den zwei korrespondierenden, das heißt im gleichen Winkel konvergierenden Außenkeil-Seitenflächen 8, 9 der Seitenteile 4 bzw. 5 an.How out 7 can be seen, is used to produce a workpiece 18 made of fiber-reinforced plastic, such as carbon fiber reinforced plastic (KFK) or carbon fiber reinforced plastic (CFRP), the composite inventive molding tool described above 1 with a curing tool 17 (curing tool) used. The curing tool 17 or curing tool essentially determines the outer shape of the workpiece to be produced 18 and forms together with the shaping tool 1 the shaping elements for the workpiece to be produced 18 , For this, the side panels 4 . 5 with the respective side elements 10 _1-3 or 11 _1-3 in the, in this embodiment trough-shaped curing tool 18 brought and with the base 3 brought to their desired position. The target position is reached when the base 3 and the side parts 4 and 5 again form a unit, ie lie positively against each other and thus almost the shape of the original floor element again 2 form. If this position is reached, lies the bar 16 on the side parts 4 and 5 on. The converging inner wedge side surfaces 6 . 7 the base 3 then lie on the two corresponding, ie converging at the same angle outer wedge side surfaces 8th . 9 the side parts 4 respectively. 5 at.

Der Zwischenraum zwischen dem formgebenden Werkzeug 1 und dem Aushärtewerkzeug 17 definiert die Form für das herzustellende Werkstück 18. Hierzu wird vor dem Einsetzten des formgebenden Werkzeugs 1 in das Aushärtwerkzeug 17 faserverstärkter Kunststoff, wie beispielsweise kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (KFK) oder carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK) in das Aushärtewerkzeug 17 vorzugsweise lagenweise eingebracht. Anschließend wird die zusammengefügte Einheit aus Aushärtewerkzeug 17, faserverstärktem Kunststoff und formgebenden Werkstück 1 für den anschließenden Fertigungsprozess in einen Autoklaven überführt.The space between the forming tool 1 and the curing tool 17 defines the shape for the workpiece to be produced 18 , This is done before inserting the forming tool 1 in the curing tool 17 fiber reinforced plastic, such as carbon fiber reinforced plastic (KFK) or carbon fiber reinforced plastic (CFRP) in the curing tool 17 preferably introduced in layers. Subsequently, the assembled unit of curing tool 17 , fiber-reinforced plastic and forming workpiece 1 transferred to an autoclave for the subsequent production process.

Obwohl die Erfindung vor allem unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, sollte von denjenigen, die mit dem Fachgebiet vertraut sind, verstanden werden, dass zahlreiche Änderungen bezüglich Ausgestaltung und Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Bereich der Erfindung, wie durch die angefügten Ansprüche definiert, abzuweichen. Der Bereich der Erfindung wird somit durch die angefügten Ansprüche bestimmt, und es ist daher beabsichtigt, dass sämtliche Änderungen, welche unter den Wortsinn oder den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, umfasst werden.While the invention has been particularly shown and described with reference to particular embodiments, it should be understood by those familiar with the art that numerous changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. as defined by the appended claims, to depart. The scope of the invention is, therefore, determined by the appended claims, and it is therefore intended to encompass all changes which come within the literal meaning or range of equivalency of the claims.

Claims

Shaping tool ( 1 ) - a floor element ( 2 ), which is a basis ( 3 ) and two side parts ( 4 . 5 ), the base ( 3 ) - between the side parts ( 4 . 5 ), - not with the side parts ( 4 . 5 ) and - two converging inner wedge side surfaces ( 6 . 7 ) and wherein the side parts ( 4 . 5 ) one each with the inner wedge side surfaces ( 6 . 7 ) corresponding outer wedge side surface ( 8th . 9 ) and - at least one page element ( 10 _1-3 , 11 _1-3 ), which on one of the side parts ( 4 . 5 ) of the floor element ( 2 ) is arranged where the page element ( 10 _1-3 , 11 _1-3 ) with the floor element ( 2 ) by mechanical fasteners ( 12-15 ) connected is.

Shaping tool ( 1 ) according to claim 1, characterized in that at least two side elements ( 10 _1-3 , 11 _1-3 ) at a distance from each other on the side parts ( 4 . 5 ) of the floor element ( 2 ) are arranged.

Shaping tool ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of side elements ( 10 _1-3 , 11 _1-3 ) stacked on top of each other and by mechanical fasteners ( 12-15 ) are interconnected.

Shaping tool ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one side part ( 4 . 5 ) of the floor element ( 2 ) a plateau ( 4 _P ) as a bearing surface for the at least one side element ( 10 _1-3 , 11 _1-3 ).

Shaping tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the floor element ( 2 ) and the at least one page element ( 10 _1-3 , 11 _1-3 ) in the region of their connection with each other have increased material thickness.

Shaping tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the base ( 3 ), the side parts ( 4 . 5 ) and the at least one page element ( 10 _1-3 , 11 _1-3 ) in the longitudinal direction of the tool ( 1 ) are divided into several parts, wherein the parts of the base ( 3 ) on a common bar ( 16 ) and the parts of the side parts ( 4 . 5 ) are fastened in rows by means of mechanical fastening means.

Method for producing a shaping tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, comprising the method steps 100 : Provision of a floor element ( 2 ) and at least one page element ( 10 _1-3 , 11 _1-3 ), wherein the bottom element ( 2 ) using only approximately chipless cutting processes by two convergent cuts in a base ( 3 ) and two side parts ( 4 . 5 ) is shared and 200 : Connecting the floor element ( 2 ) and the at least one page element ( 10 _1-3 , 11 _1-3 ) by means of mechanical fasteners ( 12 - 15 ).

Method according to claim 7, characterized in that at least two side elements ( 10 _1-3 , 11 _1-3 ), which are each provided with one of the side parts ( 4 . 5 ) of the floor element ( 2 ) get connected.

Method according to claim 7, characterized in that the floor element ( 2 ) is divided using a wire EDM process.