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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen Faserkunststoffverbund-Bauteils mithilfe eines Presswerkzeugs und unter Verwendung wenigstens einer Hybridgarntextilie.
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Die Erfindung betrifft ferner zwei Presswerkzeuge zur Herstellung flächiger Faserkunststoffverbund-Bauteile unter Verwendung wenigstens einer Hybridgarntextilie.
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Unter einem flächigen Faserkunststoffverbund-Bauteil wird ein blechformteilähnliches, räumlich geformtes Bauteil mit verhältnismäßig großer Oberfläche und vergleichsweise geringer Wanddicke verstanden, das aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff gebildet ist, bei dem Verstärkungsfasern in einer Kunststoffmatrix (nachfolgend auch nur als Matrix bezeichnet) eingebettet sind. Bevorzugt handelt es sich um ein Automobilbauteil, wie bspw. eine Sitzschale, eine Hutablage, eine Reserveradmulde und dergleichen, wobei es sich prinzipiell auch um ein Karosserie-Außenhautteil handeln kann.
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Zur Herstellung flächiger Faserkunststoffverbund-Bauteile sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahrensweisen bekannt. Die Herstellung flächiger Faserkunststoffverbund-Bauteile mit duroplastischer Matrix kann bspw. mit dem RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding) erfolgen. Die Herstellung flächiger Faserkunststoffverbund-Bauteile mit thermoplastischer Matrix kann bspw. durch Erwärmung und Umformung so genannter Organobleche (dies sind blechähnliche Faser-Matrix-Halbzeuge mit einer thermoplastischen Kunststoffmatrix) erfolgen.
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In der
DE 103 51 178 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kohlefaserverbundwerkstoffteilen mit thermoplastischen Matrixsystemen beschrieben. Durch Anlegen von Strom an den Enden des Kohlefasermaterials erwärmt sich dieses durch den elektrischen Widerstand. Dadurch schmilzt das mit in die Faser eingebrachte Thermoplast und der Werkstoff wird dann in eine Form gepresst. Durch das Pressen konsolidieren Faser und Matrix, zeitgleich wird das Material durch die geschlossene Form gekühlt und erreicht seine Festigkeit.
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In der
DE 10 2011 054 287 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffformteils aus einem flächigen Halbzeug mittels eines Warmumformverfahrens in einem Presswerkzeug beschrieben. Das verwendete Halbzeug ist mit elektrisch leitfähigen Zusatzstoffen, bspw. Kohlenstofffasern, versehen und wird vor dem Pressvorgang durch Widerstandsheizung der elektrisch leitfähigen Zusatzstoffe auf eine vorgebbare Temperatur geregelt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen Faserkunststoffverbund-Bauteils anzugeben, das wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur in einem verminderten Umfang aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit nebengeordneten Patentansprüchen erstreckt sich die Erfindung auch auf zwei Presswerkzeuge, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Patentansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.
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Als Ausgangsmaterial für die Herstellung eines flächigen Faserkunststoffverbund-Bauteils sieht die Erfindung die Nutzung bzw. Verwendung wenigstens einer Kunststofffilamente enthaltenden Hybridgarntextilie vor. Eine Hybridgarntextilie ist ein flächenförmiges Gebilde aus miteinander gefügten Rovings (Faserbündeln), wobei die Rovings bspw. miteinander verwebt oder verflochten sein können. Die einzelnen Rovings bestehen aus einer Vielzahl so genannter Faserfilamente (Einzelfasern), die bspw. miteinander versponnen sind. Bei diesen Faserfilamenten handelt es sich bspw. um Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, Basaltfasern und dergleichen, die als Kurzfasern, Langfasern und insbesondere als so genannte Endlosfasern vorliegen können. Diese Fasern bilden die Verstärkungsfasern im herzustellenden Faserkunststoffverbund-Bauteil. Zumindest einige der Rovings weisen zudem Kunststofffilamente (Kunststofffasern) auf. Der Kunststoff dieser Kunststofffasern bildet die Matrix im herzustellenden Faserkunststoffverbund-Bauteil. Ein Verstärkungs- und Kunststofffasern bzw. -filamente enthaltendes Roving kann als Hybridgarn bezeichnet werden. Hybridgarne und daraus hergestellte Hybridgarntextilien sind aus dem Stand der Technik bekannt (siehe z. B.
DE 42 43 465 A1 ).
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Die Kunststofffilamente können aus thermoplastischem Kunststoff, bspw. einem Polyamid oder Polypropylen, gebildet sein. Die Kunststofffilamente können aber auch aus duroplastischem Kunststoff, insbesondere Kunstharzen, gebildet sein. Bevorzugt weist eine mit duroplastischen Kunststofffilamenten ausgebildete Hybridgarntextilie auch einen aktivierbaren Härter auf, der die chemische Aushärtung des duroplastischen Kunststoffs bzw. des Harzsystems ermöglicht.
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Ausgehend hiervon weist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines flächigen Faserkunststoffverbund-Bauteils mithilfe eines Presswerkzeugs, das insbesondere ein erstes Werkzeugteil bzw. ein Werkzeugunterteil und ein hierzu relativbewegliches zweites Werkzeugteil bzw. ein Werkzeugoberteil umfasst, zumindest folgende Schritte auf:
- – Einlegen wenigstens eines Textilzuschnitts einer Kunststofffilamente enthaltenden Hybridgarntextilie in die Kavität des geöffneten Presswerkzeugs;
- – Schließen des Presswerkzeugs;
- – In-Situ-Erwärmen des im Presswerkzeug eingeschlossenen Textilzuschnitts, wodurch die Kunststofffilamente schmelzen;
- – Ausführen eines Pressvorgangs zur Konsolidierung;
- – Ausführen eines Abkühlvorgangs bei geschlossenem Presswerkzeug; und
- – Öffnen des Presswerkzeugs und Entnehmen des fertigen Bauteils.
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Der Textilzuschnitt wird vorausgehend aus einer Kunststofffilamente enthaltenden Hybridgarntextilie (wie obenstehend erläutert) erzeugt, wobei auch mehrere gleiche oder unterschiedliche Textilzuschnitte, die aus derselben Hybridgarntextilie oder aus unterschiedlichen Hybridgarntextilien erzeugt werden können, vorgesehen sein können. Das Einlegen des wenigstens einen, vorzugsweise biegeschlaffen, Textilzuschnitts erfolgt bevorzugt derart, dass dieser im trocknen und kalten Zustand (bei Raumtemperatur) formfolgend in der Kavität (insbesondere des Werkzeugunterteils) abgelegt wird. Dieser Vorgang wird auch als Drapieren bezeichnet. Das Ablegen bzw. Drapieren kann manuell oder automatisiert erfolgen. Die Formgebung erfolgt im Wesentlichen also bereits beim Einlegen des Textilzuschnitts und nicht erst während des Schließ- bzw. Pressvorgangs.
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Das Einlegen mehrerer Textilzuschnitte, wobei die Textilzuschnitte auch übereinander abgelegt werden können, ermöglicht eine beanspruchungsgerechte Auslegung, insbesondere durch eine lastgerechte Anordnung bzw. Orientierung der Verstärkungsfasern. Durch eine solche beanspruchungsgerechte bzw. lastgerechte Drapierung mehrerer Textilzuschnitte kann, insbesondere gegenüber der Verwendung vorgefertigter Organobleche, eine erhebliche Reduzierung des Bauteilgewichts erreicht werden.
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Weiterhin kann das Bauteil durch entsprechend ausgebildete und in der Kavität entsprechend drapierte Textilzuschnitte so hergestellt werden, dass nur besonders beanspruchte bzw. belastete Bauteilbereiche aus Hybridgarnen mit Verstärkungsfasern gebildet werden, wohingegen weniger beanspruchte Bauteilbereiche ohne Verstärkungsfasern, d. h. nur aus Kunststoff, gebildet werden.
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Das Schließen des Presswerkzeugs kann mithilfe einer Schließvorrichtung oder Presse erfolgen, in die das Presswerkzeug eingebaut ist. Bevorzugt erfolgt das Schließen durch Absenken des Werkzeugoberteils.
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Nachdem das Presswerkzeug geschlossen ist, oder gegebenenfalls auch kurz davor, wird der im Presswerkzeug eingeschlossene Textilzuschnitt in situ bzw. an Ort und Stelle, d. h. innerhalb der geschlossenen Kavität, erwärmt, um die enthaltenen Kunststofffilamente aufzuschmelzen oder zumindest zu erweichen (gelieren). Die In-Situ-Erwärmung wird vorzugsweise ohne Werkzeugbeheizung (beheizungsfrei) bewerkstelligt, wie nachfolgend noch näher erläutert.
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Im Falle thermoplastischer Fasern bzw. Faserfilamente muss das in der Kavität eingeschlossene Hybridgarntextil (bzw. der daraus erzeugte Textilzuschnitt) zumindest auf eine Temperatur (Zieltemperatur) erwärmt bzw. aufgeheizt werden, welche der Schmelztemperatur des thermoplastischen Kunststoffs entspricht. Im Falle duroplastischer Fasern bzw. Faserfilamente entspricht die Zieltemperatur zunächst der Schmelztemperatur (oder gegebenenfalls auch darüber) und im Weiteren der Aktivierungstemperatur für die chemische Aushärtung.
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Nach dem Aufschmelzen der Kunststofffilamente wird ein Pressvorgang zur Konsolidierung des Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs durchgeführt, was insbesondere durch weiteres Absenken des Werkzeugoberteils und/oder durch einen im Presswerkzeug angeordneten Stempel (oder eine Stempelplatte) erfolgt, wie nachfolgend noch näher erläutert. Die Konsolidierung bewirkt eine Kompaktierung des Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs, eine Homogenisierung der Kunststoffmatrix und eine vollständige Durchtränkung bzw. gründliche Imprägnierung der Verstärkungsfasern. Da sich die Matrix bereits in Nähe der Fasern befindet, kann, insbesondere auch bei Thermoplasten, eine einfache und vollständige Imprägnierung der Verstärkungsfasern erfolgen, was zu verbesserten Verbundeigenschaften führt. Bereits beim Erwärmen bzw. in der Erwärmungsphase kann ein Vorkonsolidieren erfolgen.
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Der Abkühlvorgang bzw. das Abkühlen des konsolidierten Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs erfolgt bei geschlossenem Presswerkzeug und insbesondere unter Aufrechterhaltung eines Pressdrucks (Nachdruckphase). Bevorzugt wird der Abkühlvorgang definiert ausgeführt und kann insbesondere auch gesteuert oder geregelt ausgeführt werden, wie nachfolgend noch näher erläutert.
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Nach dem Abkühlen und der damit einhergehenden Aushärtung des Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs kann das Presswerkzeug geöffnet werden, was insbesondere durch Anheben des Werkzeugoberteils erfolgt, und das fertige Bauteil kann entnommen werden. Die Entnahme kann manuell oder automatisiert erfolgen. Unter einem fertigen Bauteil wird verstanden, dass das hergestellte flächige Bauteil Endgeometrie aufweist und dass keine weiteren Arbeitsschritte, d. h. keine Nachbearbeitung, mehr erforderlich ist (außer gegebenenfalls übliche Arbeitsschritte wie ein Reinigen und/oder Entgraten).
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Die Erfindung hat viele Vorteile, wie bspw. eine sehr gute Serien- und insbesondere Großserientauglichkeit, einen einfachen Presswerkzeugaufbau (Entfall einer Spritzgießtechnik oder dergleichen), eine kurze Zykluszeit (sowohl bei thermoplastischer als insbesondere auch bei duroplastischer Matrix), einen niedrigen Energiebedarf sowie niedrige Herstellungskosten (keine abschließende Aufzählung).
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Bevorzugt wird der in der Kavität eingeschlossene Textilzuschnitt mithilfe von Elektroden, die in der Kavität des Presswerkzeugs angeordnet sind, widerstandserwärmt. Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass der Strom an den Rändern des Textilzuschnitts angelegt wird, wozu die Elektroden entsprechend in der Kavität angeordnet sind, und dann quasi parallel zu den Kavitätsflächen durch den zu erwärmenden Textilzuschnitt fließt. Der Strom kann. dabei direkt durch stromleitende Verstärkungsfasern bzw. -filamente, wie bspw. Kohlenstofffasern, fließen, die dann aufgrund ihres elektrischen Widerstands erwärmt werden und dadurch quasi als intrinsische Wärme- bzw. Heizquellen fungieren. Idealerweise sind die Verstärkungsfasern zugleich also auch elektrisch leitfähig (das Hybridgarn kann dann aus nur zwei Komponenten, den Verstärkungsfasern und den Kunststofffilamenten, bestehen, wobei diese Komponenten insbesondere homogen über den Garnquerschnitt verteilt sind). In die Hybridgarntextilie oder den Textilzuschnitt können aber auch der Widerstandserwärmung dienende Metalldrähte oder -filamente eingearbeitet sein, wodurch insbesondere bei nicht stromleitenden Verstärkungsfaserarten, wie bspw. Glasfasern, eine Widerstandserwärmung ermöglicht wird. Selbstverständlich können solche Metalldrähte oder -filamente für das herzustellende Bauteil auch eine Verstärkungsfunktion haben.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Textilzuschnitt eingearbeitete Metalldrähte aufweist, die der Widerstandserwärmung dienen. Die Metalldrähte können vor dem Zuschneiden oder nach dem Zuschneiden eingebracht werden, bspw. durch Einnähen. Ist die Verwendung mehrerer Textilzuschnitte vorgesehen, insbesondere mit beanspruchungsgerechter bzw. lastgerechter Drapierung (wie obenstehend erläutert), können diese mittels Metalldrähten aneinander geheftet sein. Anstelle von Metalldrähten können auch andere stromleitende Hilfsmittel, wie bspw. Kohlenstofffasergarne, verwendet werden.
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Alternativ oder ergänzend zu einer solchen Widerstandserwärmung kann vorgesehen sein, dass der in der Kavität des Presswerkzeugs eingeschlossene Textilzuschnitt mithilfe wenigstens eines Induktors, der im Presswerkzeug angeordnet ist, induktiv erwärmt wird. Bei dem Induktor handelt es sich insbesondere um eine flächige Spule, die im Presswerkzeug bzw. im Werkzeugkörper nahe einer Kavitätsfläche angeordnet ist. In die Hybridgarntextilie oder den Textilzuschnitt können Metalldrähte, Metallfilamente, Metallfasern (insbesondere Kurzfasern), Metallpartikel oder dergleichen eingearbeitet sein, die die induktive Erwärmung ermöglichen und die hierdurch quasi als intrinsische Wärme- bzw. Heizquellen fungieren.
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Sowohl die Widerstandserwärmung als auch die induktive Erwärmung haben einen vergleichsweise niedrigen Energiebedarf und führen zu einer hohen Energieeffizienz. Beide Erwärmungsmethoden sind auch miteinander kombinierbar. Das Presswerkzeug kommt ohne konventionelle Heizeinrichtung aus und weist daher einen relativ einfachen Werkzeugaufbau auf.
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Während des Press- bzw. Konsolidierungsvorgangs kann die Widerstandserwärmung und/oder die induktive Erwärmung fortgesetzt werden, um bspw. ein gewünschtes Temperaturniveau zu halten. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Abkühlvorgang definiert abläuft und bspw. durch Verringerung des zwischen den Elektroden fließenden Stroms und/oder durch Verringerung der Induktorleistung gesteuert oder sogar geregelt wird. Durch eine definierte und insbesondere gesteuerte oder geregelte Abkühlung kann ein Verziehen des Bauteils bzw. ein Bauteilverzug während der Abkühl- bzw. Nachdruckphase verhindert werden.
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Das erste erfindungsgemäße Presswerkzeug zur Herstellung flächiger Faserkunststoffverbund-Bauteile aus wenigstens einer Hybridgarntextilie weist ein erstes Werkzeugteil, insbesondere ein Werkzeugunterteil, ein zweites Werkzeugteil, insbesondere ein Werkzeugoberteil, das zum ersten Werkzeugteil bzw. zum Werkzeugunterteil relativbeweglich ist, und eine durch beide Werkzeugteile gebildete Kavität (Formhohlraum) auf. Innerhalb der Kavität sind mehrere Elektroden angeordnet, die bei geschlossenem Presswerkzeug eine Widerstandserwärmung wenigstens eines in der Kavität eingeschlossenen Textilzuschnitts ermöglichen, wie obenstehend bereits erläutert.
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Die Elektroden können so im Presswerkzeug angeordnet sein, dass eine einseitige elektrische Kontaktierung des zu erwärmenden Textilzuschnitts erfolgen kann. Bevorzugt sind die Elektroden jedoch paarweise angeordnet, so dass eine beidseitige elektrische Kontaktierung des zu erwärmenden Textilzuschnitts (durch Klemmung zwischen diesen Elektroden) erfolgen kann. Ein Elektrodenpaar wird durch zwei sich gegenüberliegende Elektroden, wobei eine der Elektroden im ersten Werkzeugteil bzw. Werkzeugunterteil und die andere Elektrode im zweiten Werkzeugteil bzw. Werkzeugoberteil angeordnet ist, gebildet.
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Die Elektroden können als punktartig, linienartig oder flächig kontaktierende Elektroden ausgebildet sind. Bevorzugt sind die Elektroden als Kontaktleisten ausgebildet, die eine linienförmige flächige Kontaktierung ermöglichen.
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Das Presswerkzeug kann eine Vielzahl identisch oder unterschiedlich ausgebildeter Elektroden aufweisen, die derart innerhalb der Kavität angeordnet sind, dass zielgerichtet verschiedene Bereiche des wenigstens einen zu erwärmenden Textilzuschnitts kontaktiert und bestromt, insbesondere unterschiedlich bestromt, werden können.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der wenigstens eine zu erwärmende Textilzuschnitt beim Schließen des Presswerkzeugs an wenigstens zwei Rändern zwischen paarweise angeordneten Elektroden, die insbesondere als Kontaktleisten ausgebildet sind, eingeklemmt und dadurch elektrisch kontaktiert wird.
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Bevorzugt sind die Elektroden in einem der Werkzeugteile und insbesondere im Werkzeugoberteil relativbeweglich angeordnet und können beim Ausführen eines Pressvorgangs zur Konsolidierung der erwärmten Hybridgarntextilie bzw. des Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs zurückweichen. Die Elektroden können bspw. auch an einem im betreffenden Werkzeugteil relativbeweglich gelagerten Rahmen befestigt sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Werkzeugteile und insbesondere das Werkzeugoberteil wenigstens einen relativbeweglichen Stempel oder eine relativbewegliche Stempelplatte aufweist, mit dem/mit der bei geschlossenem Presswerkzeug ein Pressvorgang ausgeführt und der eingeschlossene erwärmte Textilzuschnitt konsolidiert werden kann.
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Die Kavitätsflächen bzw. -oberflächen der Werkzeugteile können elektrisch isolierend ausgebildet sein, bspw. durch geeignete Beschichtung, um einen fehlstromfreien Stromfluss durch die eingeschlossene und zu erwärmende Hybridgarntextilie bzw. den zu erwärmenden Textilzuschnitt zu gewährleisten.
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Das zweite erfindungsgemäße Presswerkzeug weist wenigstens einen im ersten Werkzeugteil bzw. Werkzeugunterteil und/oder im zweiten Werkzeugteil bzw. Werkzeugoberteil angeordneten Induktor auf, der bei geschlossenem Presswerkzeug eine induktive Erwärmung wenigstens eines in der Kavität eingeschlossenen Textilzuschnitts ermöglicht, wie obenstehend bereits erläutert. Im Übrigen kann das zweite Presswerkzeug mit den selben Merkmalen wie das erste Presswerkzeug ausgebildet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise anhand der Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch abgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein erstes erfindungsgemäßes Presswerkzeug.
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2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine andere Ausführungsmöglichkeit eines ersten erfindungsgemäßen Presswerkzeugs.
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3 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein zweites erfindungsgemäßes Presswerkzeug.
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In den Figuren sind gleiche und/oder funktionsgleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Das in 1 gezeigte Presswerkzeug 100 weist ein Werkzeugunterteil 110 und ein hierzu relativbewegliches Werkzeugoberteil 120 auf. Das in einer nicht dargestellten Presse eingebaute Presswerkzeug 100 befindet sich gemäß Darstellung in einem geschlossenen Zustand. Beide Werkzeugteile 110/120 bilden mit horizontaler Werkzeugteilung zwischen sich eine Kavität 130, die der Formgebung eines herzustellenden flächigen Faserkunststoffverbund-Bauteils 200 dient. Mit 140 ist eine die Kavität 130 abdichtende Dichtung bezeichnet, die auch anders ausgebildet und/oder angeordnet sein kann. In der Werkzeugteilung ist die Kavität 130 durch die Dichtung 140 begrenzt. Mit 151/152 und 153/154 sind innerhalb der mittels der Dichtung 140 abgedichteten bzw. abdichtbaren Kavität 130 angeordnete Elektroden bezeichnet. Die Elektroden 151/152 und 153/154 sind als Kontaktleisten ausgebildet und als Elektrodenpaare (mit gegenüberliegenden Elektroden) angeordnet. Die im Werkzeugoberteil 120 angeordneten oberen Elektroden 152 und 154 sind durch Federeinrichtungen 155 (oder dergleichen) in Richtung der unteren Elektroden 151 und 153 vorgespannt.
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Abweichend zu der in 1 gezeigten Ausführungsmöglichkeit kann das Presswerkzeug 100 auch eine vertikale Werkzeugteilung aufweisen.
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Die Herstellung eines flächigen Faserkunststoffverbund-Bauteils 200 mit dem in 1 gezeigten Presswerkzeug 100 läuft wie folgt ab:
- – (Vorbereitungsphase) Einlegen wenigstens eines mattenartigen Textilzuschnitts aus einer Hybridgarntextilie (bei der die Matrix bereits integriert ist) in die Kavität 130 des geöffneten Presswerkzeugs 100;
- – (Schließphase) Schließen des Presswerkzeugs 100 durch Absenken des Werkzeugoberteils 120, wobei der Textilzuschnitt im Randbereich bzw. an seinen Rändern zwischen den unteren Elektroden 151/153 und den oberen Elektroden 152/154 eingeklemmt und dadurch elektrisch kontaktiert wird;
- – (Erwärmungsphase) In-Situ-Erwärmen des in der Kavität 130 eingeschlossenen Textilzuschnitts durch Widerstandserwärmen, wobei ein über die Elektrodenpaare 151/152 und 153/154 ein- und ausgeleiteter Strom i direkt durch stromleitende Verstärkungsfasern des Textilzuschnitts und/oder durch in den Textilzuschnitt eingearbeitete Metalldrähte oder -filamente fließt und dadurch eine unmittelbare Erwärmung des Textilzuschnitts bewirkt, was zu einem Schmelzen der im Textilzuschnitt enthaltenen Kunststofffilamente führt;
- – (Press- bzw. Konsolidierungsphase) Ausführen eines Pressvorgangs zur Konsolidierung des bauteilbildenden Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs, wozu das Werkzeugoberteil 120 weiter abgesenkt wird und hierbei die oberen Elektroden 152/154 zurückweichen können, indem diese in den Werkzeugkörper des Werkzeugoberteils 120 eintauchen;
- – (Abkühl- bzw. Nachdruckphase) Ausführen eines Abkühlvorgangs bei geschlossenem Presswerkzeug 100; und
- – (Abschlussphase) Öffnen des Presswerkzeugs 100 und Entnehmen des fertigen Bauteils 200.
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Der während der Erwärmungsphase und gegebenenfalls auch noch während der Konsolidierung- und/oder während der Abkühlphase über die Elektrodenpaare 151/152 und 153/154 zu- und abgeleitete Strom fließt direkt durch den zu erwärmenden Textilzuschnitt (wie mit dem Pfeil i veranschaulicht) und dabei im Wesentlichen parallel zu den Kavitätsflächen bzw. -oberflächen, die elektrisch isolierend ausgebildet sind.
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Zumindest während der Erwärmungs-, Konsolidierung- und/oder der Abkühlphase kann eine Temperaturüberwachung mittels im Presswerkzeug 100 verbauter Temperatursensoren vorgesehen sein, durch welche bspw. eine Temperaturregelung ermöglicht wird. Eine Temperaturüberwachung kann auch indirekt durch Erfassung des zwischen den Elektroden 151/152 und 153/154 fließenden Stroms und/oder der elektrischen Spannung zwischen den Elektroden 151/152 und 153/154, gegebenenfalls auch durch Widerstandsbestimmung, erfolgen. Eine Temperaturerfassung ermöglicht zudem eine Prozess- und Qualitätsüberwachung, deren Ergebnisse auch dokumentierbar sind.
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Im Weiteren wird auf die obenstehenden ausführlichen Erläuterungen zu den einzelnen Verfahrensschritten sowie den möglichen Weiterbildungen und Ausgestaltungen hingewiesen.
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2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsmöglichkeit eines Presswerkzeugs 100, bei der die oberen Elektroden 152/154 gemeinsam an einem im oberen Werkzeugteil 120 relativbeweglich gelagerten Rahmen 122 befestigt sind. Das Presswerkzeug 100 weist ferner einen im oberen Werkzeugteil 120 angeordneten Stempel 121 auf, mit dem bei geschlossenem Presswerkzeug 100 ein Pressvorgang ausgeführt und der eingeschlossene erwärmte Textilzuschnitt bzw. der in der Kavität 130 befindliche Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff konsolidiert werden kann. Die Herstellung eines flächigen Faserkunststoffverbund-Bauteils 200 verläuft im Übrigen analog zu den vorausgehenden Erläuterungen.
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Das in 3 gezeigte Presswerkzeug 100 weist mehrere in beiden Werkzeugteilen 110/120 angeordnete Induktoren 161, 162 und 163 auf, wobei es sich insbesondere um Spulen oder Spulenarme handelt, die bei geschlossenem Presswerkzeug 100 eine induktive Erwärmung des in der Kavität 130 eingeschlossenen Textilzuschnitts (der eingearbeitete Metalldrähte, Metallpartikel oder dergleichen aufweist) ermöglichen. Die Herstellung eines flächigen Faserkunststoffverbund-Bauteils 200 verläuft im Übrigen analog zu den vorausgehenden Erläuterungen.
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Im Rahmen der Erfindung sind die Merkmale der in den 1 bis 3 gezeigten Presswerkzeuge zu weiteren Ausführungsmöglichkeiten kombinierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10351178 A1 [0005]
- DE 102011054287 A1 [0006]
- DE 4243465 A1 [0009]
