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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung zum Abdichten eines Hinterschnittbereichs, der zwischen einem an einem Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägnierten Fasergewebe, wie z. B. einem Vorformling eines Faserverbundbauteils, angeordneten Insert und einem Werkzeug zum Zusammenpressen des Vorformlings ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Insertsystem zum Anordnen an einem Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abdichten eines Inserts gegenüber einem Werkzeug zum Zusammenpressen eines Vorformlings aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe.
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Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl unterschiedlicher Faserverbundbauteile sowie Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen hinlänglich bekannt. Faserverbundbauteile finden auf vielen Gebieten der Technik Einsatz und haben sich insbesondere wegen ihrer hohen Steifigkeit bei geringer Dichte sowie hohen Belastbarkeit vor allem in der Leichtbauweise im Fahrzeugbau sowie in der Luft- und Raumfahrt durchgesetzt.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind faserverstärkte Kunststoffe, insbesondere kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK; umgangssprachlich häufig als Carbon bezeichnet) bekannt, welche sich aufgrund ihrer hohen gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit hervorragend als Leichtbauwerkstoff eignen. Faserverbundbauteile bestehen grundsätzlich aus einem Verbund von zwei Werkstoffen, wobei ein Werkstoff faserförmig und der andere Werkstoff als Matrixwerkstoff ausgebildet ist. Der Matrixwerkstoff ist zwischen den Fasern angeordnet. Als Matrixwerkstoff weisen Faserverbundbauteile in der Regel eine Kunststoffmatrix, beispielsweise eine thermoplastische oder duroplastische Matrix, auf.
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Sofern keine vorimprägnierten Materialien zur Anwendung kommen, ist ein faserverstärktes Bauteil mittels folgender Prozessschritte herstellbar. In einem ersten Schritt werden trockene textile Faserhalbzeuge zu einem Vorformling, der auch Preform genannt wird, verarbeitet. Hierfür werden die trockenen Faserhalbzeuge durch entsprechendes Zuschneiden konfektioniert und zu einer flächigen und/oder zum Teil komplexen, einer Bauteilendkontur angepassten, Faserstruktur beziehungsweise einem Fasergewebe angeordnet. Für diesen ersten Prozessschritt werden häufig aus der Textiltechnik stammende, aber auch auf der Klebetechnologie basierende Verfahren verwendet. In einem zweiten Schritt wird der Vorformling in ein Werkzeug, wie z. B. ein Imprägnierwerkzeug, eingelegt und zu einem Faserverbundbauteil weiterverarbeitet. Dieser Verfahrensschritt wird auch als Infiltration beziehungsweise als Imprägnierung bezeichnet. Bei der Imprägnierung wird eine viskose Kunststoffmatrix mittels eines Druckgefälles in den Vorformling eingebracht. Die Kunststoffmatrix füllt bei der Imprägnierung Faserzwischenräume des Vorformlings und verbindet somit benachbarte Fasern miteinander. In einem dritten, der Imprägnierung folgenden Schritt wird das Faserverbundbauteil ausgehärtet. Dies erfolgt durch Wärmezufuhr im Werkzeug, beispielsweise in einem entsprechenden Ofen. Nach der Aushärtung wird das Faserverbundbauteil in einem vierten Schritt aus dem Werkzeug entformt. Bei duroplastischen Matrixwerkstoffen ist ein Umformen des Faserverbundbauteils nach dem Aushärten nicht mehr möglich. In einem fünften Schritt wird das ausgehärtete Faserverbundbauteil einer Nachbearbeitung unterzogen. Bei der Nachbearbeitung werden beispielsweise Durchführungen und Löcher für Befestigungsmittel in das Faserverbundbauteil eingebracht. Dies erfolgt z. B. durch spanende Verfahren, wie z. B. Fräsen oder Bohren sowie Wasserstrahl- oder Laserschneidverfahren.
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Des Weiteren ist es bekannt, zur Ausbildung von Funktionsabschnitten eines Faserverbundbauteils, wie z. B. von Gewinden, Inserts in dem Faserverbundbauteil anzuordnen. Derartige Inserts werden z. B. in entsprechende Ausnehmungen des ausgehärteten Faserverbundbauteils eingesetzt und durch Kleben an dem Faserverbundbauteil fixiert Onserts, die wie Inserts Funktionsabschnitte aufweisen können, werden beispielsweise auf der Oberfläche des Faserverbundbauteils durch Verkleben befestigt. In einem alternativen Verfahren erfolgt die Anordnung des Inserts an dem Faserverbundbauteil durch Einpressen des Inserts in einen Vorformling des Faserverbundbauteils. Je nach Fertigungsverfahren weist der Vorformling Fasergewebe oder mit einem Matrixwerkstoff imprägniertes Fasergewebe auf. Durch ein anschließendes Aushärten des Matrixwerkstoffs werden die Inserts an dem Vorformling fixiert.
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Bei komplexeren Bauteilen kann vorgesehen sein, dass ein Insert schräg zu einer Schließ- beziehungsweise Öffnungsrichtung eines Werkzeugs an einem Vorformling angeordnet ist und dabei aus dem Vorformling herausragt. Zur Aufnahme des herausragenden Teils des Inserts weist das Werkzeug eine Freimachung auf, um eine Beschädigung des Inserts bei geschlossenem Werkzeug zu verhindern. Da sich das Insert schräg zur Schließ- beziehungsweise Öffnungsrichtung des Werkzeugs erstreckt, muss die Freimachung eine Aussparung aufweisen, die einen Kontakt des Inserts mit dem Werkzeug beim Schließen beziehungsweise Öffnen des Werkzeugs verhindert. Eine derartige Aussparung hat den Nachteil, dass durch die Aussparung bei geschlossenem Werkzeug zwischen dem Insert und dem Werkzeug ein Hinterschnittbereich ausgebildet ist, der beim Imprägnieren des Vorformlings mit Matrixwerkstoff gefüllt wird. Durch den in der Aussparung angeordneten, insbesondere ausgehärteten, Matrixwerkstoff wird ein anschließendes Öffnen des Werkzeugs erschwert. Dies kann eine Beschädigung des Inserts und/oder des Vorformlings beziehungsweise des aus dem Vorformling hergestellten Faserverbundbauteils zur Folge haben.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung eines Faserverbundbauteils beziehungsweise ein Faserverbundbauteil mit einem daran angeordneten Insert zu optimieren, wobei die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwunden werden. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung, ein Insertsystem sowie ein Verfahren zum Abdichten eines Inserts gegenüber einem Werkzeug aufzuzeigen, mittels deren ein verbessertes Imprägnieren des Vorformlings ermöglicht wird, so dass der Aufwand für eine Nachbearbeitung des Vorformlings nach dem Imprägnieren beziehungsweise des aus dem Vorformling hergestellten Faserverbundbauteils zumindest reduzierbar, ist.
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Die voranstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Dichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein Insertsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7. Überdies wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Abdichten eines Inserts gegenüber einem Werkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Insertsystem sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abdichten eines Inserts gegenüber einem Werkzeug und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird, beziehungsweise werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Insertsystem kann selbstverständlich auch das erfindungsgemäße Verfahren zum Abdichten eines Inserts gegenüber einem Werkzeug ausgeführt werden.
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Die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung zum Abdichten eines Hinterschnittbereichs der zwischen einem an einem Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe angeordneten Insert und einem Werkzeug zum Zusammenpressen des Vorformlings ausgebildet ist, weist einen Anschlussabschnitt und einen Füllabschnitt auf. Der Anschlussabschnitt ist zum Anbinden der Dichtungsvorrichtung an dem Insert ausgebildet. Der Füllabschnitt ist derart ausgebildet, den Hinterschnittbereich zum Vorformling abzudichten.
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Ein Hinterschnittbereich ist zwischen einem mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen, Werkzeug und einem Insert oder einem Vorsprung eines Vorformlings ausgebildet, wenn sich das Insert beziehungsweise der Vorsprung zumindest teilweise schräg zu einer Öffnungs- beziehungsweise Schließrichtung des Werkzeugs vom Vorformling weg in eine Freimachung des Werkzeugs erstreckt und die Freimachung eine Aussparung aufweist. Die Aussparung ist erforderlich, um eine Kollision des Inserts beziehungsweise des Vorsprungs des Vorformlings mit dem Werkzeug, z. B. einem Werkzeugoberteil oder einem Werkzeugunterteil, während des Öffnens beziehungsweise Schließens des Werkzeugs zu verhindern.
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Der Anschlussabschnitt der Dichtungsvorrichtung ist vorzugsweise einer Kontur eines Inserts beziehungsweise eines Vorsprungs eines Vorformlings angepasst, so dass der Anschlussabschnitt dichtend an dem Insert beziehungsweise Vorsprung anordenbar ist. Der Anschlussabschnitt ist dabei derart dichtend an dem Insert beziehungsweise Vorsprung anordenbar, dass ein Eindringen von Matrixwerkstoff zwischen dem Anschlussabschnitt und dem Insert beziehungsweise Vorsprung verhindert wird. Der Anschlussabschnitt weist z. B. eine Ausnehmung auf, in die das Insert beziehungsweise der Vorsprung derart einführbar ist, dass das Insert beziehungsweise der Vorsprung dichtend an dem Anschlussabschnitt anliegt. Die Ausnehmung ist vorzugsweise als Sackloch ausgebildet. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass ein aus dem Vorformling hervorstehender Bereich des Inserts beim Imprägnieren nicht mit Matrixwerkstoff in Kontakt gerät. Dies hat den Vorteil, dass eine etwaige Nachbearbeitung des Inserts, insbesondere des hervorstehenden Bereichs, nach dem Imprägnieren des Vorformlings beziehungsweise dem Aushärten des Matrixwerkstoffs nicht mehr erforderlich ist. Des Weiteren ist mittels des Anschlussabschnitts ein Austreten von Matrixwerkstoff aus einem Vorsprung des Vorformlings verhinderbar. Dies hat den Vorteil, dass eine etwaige Nachbearbeitung des Vorsprungs nach dem Imprägnieren des Vorformlings beziehungsweise dem Aushärten des Matrixwerkstoffs nicht mehr erforderlich ist.
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Der Füllabschnitt ist ein Bereich der Dichtungsvorrichtung, der zum Abdichten eines Hinterschnittbereichs des Werkzeugs zum Vorformling ausgebildet ist. Hierbei reicht es aus, wenn der Füllabschnitt derart ausgebildet ist, ein Einfließen des Matrixwerkstoffs aus dem Vorformling in den Hinterschnittbereich zu verhindern. Der Füllabschnitt ist vorzugsweise mit dem Werkzeug derart kontaktierbar, dass ein dichtender Kontakt zwischen Füllabschnitt und Werkzeug ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Füllabschnitt derart ausgebildet, den Hinterschnittbereich komplett oder im Wesentlichen komplett auszufallen. Somit ist der Hinterschnittbereich ebenfalls zum Vorformling abgedichtet, so dass ein Eindringen von Matrixwerkstoff in den Hinterschnittbereich zumindest im Wesentlichen verhindert wird. Dies hat den Vorteil, dass kein dichtender Kontakt zwischen Füllabschnitt und Werkzeug erforderlich ist, da auch bei einem unzureichend dichtenden Kontakt zwischen Füllabschnitt und Werkzeug der Matrixwerkstoff in einen Großteil des Hinterschnittbereichs nicht eindringen kann, da dieses Volumen bereits vom Füllabschnitt ausgefüllt ist.
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Vorzugsweise umgibt die Dichtungsvorrichtung das Insert beziehungsweise den Vorsprung. Unter Umgeben wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass sich die Dichtungsvorrichtung um mindestens 360° um eine Achse des Inserts beziehungsweise des Vorsprungs, vorzugsweise die Längsachse, erstreckt. Die Dichtungsvorrichtung ist nach dem Imprägnieren des Vorformlings beziehungsweise dem Aushärten des Matrixwerkstoffs und dem Öffnen des Werkzeugs wieder vom Insert beziehungsweise vom Vorsprung des Vorformlings entnehmbar. Derartige Dichtungsvorrichtungen sind mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig herstellbar.
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Eine erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln verhinderbar ist, dass ein zwischen einem Insert beziehungsweise einem Vorsprung eines Vorformlings und einem Werkzeug ausgebildete Hinterschnittbereich beim Imprägnieren des Vorformlings mit Matrixwerkstoff benetzt wird. Somit ist das Insert nach dem Aushärten des Matrixwerkstoffes frei von Matrixwerkstoff, beziehungsweise kein aus dem Vorsprung ausgetretener Matrixwerkstoff an diesem ausgehärtet, so dass eine aufwändige Nachbearbeitung des Inserts beziehungsweise des Vorsprungs nicht erforderlich ist. Auf diese Weise können Fertigungsaufwand, -zeit sowie -kosten deutlich reduziert werden.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist der Füllabschnitt einen Hohlraum auf. Der Hohlraum ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Eindringen von Matrixwerkstoff in den Hohlraum nicht möglich ist, wenn die Dichtungsvorrichtung an dem Insert beziehungsweise Vorsprung angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist der Hohlraum nach außen komplett verschlossen. Ein derartiger Hohlraum hat den Vorteil, dass die Menge zur Herstellung des Füllabschnitts der Dichtungsvorrichtung benötigten Materials reduziert wird. Hierdurch sind die Materialkosten und das Gesamtgewicht der Dichtungsvorrichtung reduzierbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Dichtungsvorrichtung Gummi und/oder Silikon auf und/oder ist aus Gummi und/oder Silikon gebildet. Derartige Werkstoffe haben eine hohe Elastizität und sind zum fluiddichten Abdichten von Schnittstellen zwischen zwei Objekten gut geeignet.
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Ebenfalls vorteilhaft ist der Füllabschnitt auf mindestens einer Seite der Dichtungsvorrichtung ausgebildet und weist einen zumindest im Wesentlichen keilförmigen Längsschnitt auf. In der Regel ist zwischen einem Insert beziehungsweise einem Vorsprung und einem Werkzeug nur auf einer Seite des Inserts beziehungsweise des Vorsprungs ein Hinterschnittbereich ausgebildet. Daher sind erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtungen vorzugsweise nicht symmetrisch um ihre Längsachse ausgebildet, da der Füllabschnitt nur auf einer Seite der Dichtungsvorrichtung ausgebildet ist. Durch eine keilförmige Ausbildung des Füllabschnitts ist die Dichtungsvorrichtung sowohl an eine Kontur einer Aussparung eines Werkzeugs als auch an ein Insert beziehungsweise einen Vorsprung eines Vorformlings dichtend anordenbar, wobei sich das Insert beziehungsweise der Vorsprung schräg zur Öffnungs- beziehungsweise Schließrichtung des Werkzeugs erstreckt.
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Vorzugsweise weist der Anschlussabschnitt mindestens eine Erhebung auf, die in eine Öffnung des Inserts, die vorzugsweise als Sackloch ausgebildet ist, einführbar ist. Vorzugsweise ist die Erhebung des Anschlussabschnitts in eine Öffnung des Vorsprungs des Vorformlings einführbar. Die Öffnung weist beispielsweise einen Funktionsabschnitt, wie z. B. ein Innengewinde, auf und ist somit besser vor einem Eindringen von Matrixwerkstoff schätzbar. Vorzugsweise ist die Erhebung dichtend in die Öffnung einführbar. Mittels einer derartigen Erhebung ist die Dichtungsvorrichtung leicht an einem Insert oder einem Vorsprung anordenbar sowie lösbar an diesen fixierbar. Des Weiteren ist die Öffnung somit vor Eindringen von Matrixwerkstoff besser schätzbar.
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Es ist bevorzugt, dass die Erhebung zylinderförmig oder im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. Eine derartige Erhebung ist besonders vorteilhaft dichtend in einem Loch anordenbar, das ein Gewinde aufweist.
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Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch elf Insertsystem zum Anordnen an einem Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe. Das Insertsystem weist ein Insert und eine daran angeordnete, erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung auf. Der Anschlussabschnitt der Dichtungsvorrichtung ist dichtend an dem Insert angeordnet beziehungsweise an dem Insert anordenbar. Somit ist ein Bereich des Inserts, der zum Hervorstehen aus einem Vorformling ausgebildet ist, vor einem Kontakt mit Matrixwerkstoff geschützt. Die Dichtungsvorrichtung ist vorzugsweise vom Insert wieder ablösbar. Ein derartiges Insertsystem hat den Vorteil, dass ein zwischen dem Insert in einem Werkzeug ausgebildeter Hinterschnittbereich von der Dichtungsvorrichtung des Insertsystems derart abdichtbar ist, dass ein Eindringen von Matrixwerkstoff in diesen Hinterschnittbereich verhinderbar ist. Somit ist eine aufwändige Nachbearbeitung des Inserts nach dem Imprägnieren des Vorformlings beziehungsweise Aushärten des Matrixwerkstoffs nicht mehr erforderlich.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Insertsystem derart an dem Vorformling anordenbar ist, dass ein Hinterschnittbereich, der zwischen dem Insert und einem Werkzeug zum Bearbeiten des Vorformlings ausgebildet ist, von der Dichtungsvorrichtung ausgefüllt ist. Das Werkzeug ist vorzugsweise zum Imprägnieren und/oder Zusammenpressen des Vorformlings und/oder Aushärten des Matrixwerkstoffs ausgebildet. Vorzugsweise ist das Werkzeug mehrteilig, insbesondere zweiteilig mit einem Werkzeugoberteil und einem Werkzeugunterteil, ausgebildet. Ein derartiges Insertsystem hat den Vorteil, dass ein Eindringen von Matrixwerkstoff in den Hinterschnittbereich zuverlässig verhinderbar ist.
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Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Abdichten eines Inserts gegenüber einem Werkzeug zum Zusammenpressen eines Vorformlings aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- – Bereitstellen eines Vorformlings aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe an einem Werkzeug; und
- – Anordnen einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung derart an dem Vorformling, dass der Füllabschnitt der Dichtungsvorrichtung einen Hinterschnittbereich ausfüllt, wenn das Werkzeug geschlossen ist, wobei der Hinterschnittbereich zwischen einem Insert und/oder einem Vorsprung des Vorformlings und dem Werkzeug ausgebildet ist.
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Das Werkzeug ist z. B. zum Verdichten und/oder Imprägnieren des Vorformlings zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenem Zustand bewegbar. Dabei ist der Vorformling beispielsweise beim Verschließen des Werkzeugs durch das Werkzeug zusammenpressbar. Vorzugsweise erfolgt ein Imprägnieren des Vorformlings beim Schließen des Werkzeugs oder bei geschlossenem Werkzeug.
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Vorzugsweise wird ein erfindungsgemäßes Insertsystem an dem Vorformling angeordnet. Dabei werden vorzugsweise zunächst das Insert an dem Vorformling und dann die Dichtungsvorrichtung an dem Insert angeordnet. Beim Anordnen des Inserts an dem Vorformling wird das Insert beispielsweise in den Vorformling eingetrieben oder der Vorformling um das Insert herum gewebt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass Hinterschnittbereiche, die zwischen dem Werkzeug und einem Insert beziehungsweise einem Vorsprung des Vorformlings ausgebildet sind, vor einem Eindringen von Matrixwerkstoff optimal geschützt werden. Ferner wird verhindert, dass Matrixwerkstoff beim Imprägnieren des Vorformlings einen Teilbereich des Inserts benetzt. Eine aufwändige Nachbearbeitung des Inserts beziehungsweise des Vorsprungs nach dem Aushärten des Matrixwerkstoffs ist somit nicht mehr erforderlich. Somit können mit einfachen Mitteln und auf einfache sowie kostengünstige Weise Herstellungskosten von Faserverbundbauteilen reduziert werden.
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Vorzugsweise wird der Anschlussabschnitt der Dichtungsvorrichtung derart abdichtend an dem Insert beziehungsweise dem Vorsprung angeordnet, dass die Dichtungsvorrichtung an dem Insert beziehungsweise dem Vorsprung lösbar gehalten ist. Hierdurch wird ein ungewolltes Ablösen der Dichtungsvorrichtung von dem Insert beziehungsweise dem Vorsprung verhindert. Des Weiteren ist die Dichtungsvorrichtung somit nach dem Imprägnieren des Vorformlings beziehungsweise dem Aushärten des Matrixwerkstoffs mit einfachen Mitteln vom Insert beziehungsweise Vorsprung entfernbar. Dies hat den Vorteil, dass eine Fehlerquote bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils und somit Herstellungskosten des Faserverbundbauteils reduzierbar sind.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es zeigen schematisch:
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1 eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Insertsystems, das an einem Vorformling und einem Werkzeug angeordnet ist; und
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2 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Insertsystems 11, das an einem Vorformling 3 und einem Werkzeug 5 angeordnet ist. Das Werkzeug 5 weist ein Werkzeugunterteil 5a und ein Werkzeugoberteil 5b auf. In dem Werkzeugunterteil 5a ist eine Freimachung 13 ausgebildet. Das Werkzeug 5 ist beispielsweise ein Formgebungswerkzeug, das zum Zusammenpressen des Vorformlings 3 ausgebildet ist. Hierfür sind Werkzeugunterteil 5a und Werkzeugoberteil 5b in eine Schließrichtung zusammen bewegbar und zum Freigeben des geformten Vorformlings 3 in eine der Schließrichtung entgegengesetzte Öffnungsrichtung auseinander bewegbar.
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Das Insertsystem 11 weist ein Insert 4 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel rotationssymmetrisch um dessen Längsachse 14 ausgebildet ist. In alternativen Ausführungsbeispielen kann das Insert 4 auch eine andere Form aufweisen, die nicht rotationssymmetrisch ist, z. B. spiegelsymmetrisch oder ohne Symmetrie. Das Insert 4 weist einen Halteabschnitt 15 und einen aus dem Vorformling 3 hervorstehenden Teil 16 auf, die entlang der Längsachse 14 des Inserts 4 hintereinander angeordnet sind. Der Halteabschnitt 15 ist in einem Fasergewebe des Vorformlings 3 gehalten und weist in diesem Ausführungsbeispiel die Form eines Kegelstumpfes auf, wobei der größere Durchmesser des Kegelstumpfes dem hervorstehenden Teil 16 abgewandt ist. Der Halteabschnitt 15 kann im Wesentlichen jede Form aufweisen, die einen sicheren Halt des Inserts 4 im Vorformling 3 gewährleistet und vorzugsweise ein Einbringen des Inserts 4 in den Vorformling 3 begünstigt. Der hervorstehende Teil 16 ist im Wesentlichen stumpfkegelförmig ausgebildet, wobei der hervorstehende Teil 16 deutlich steiler als der Halteabschnitt 15 ausgebildet ist. Innerhalb des hervorstehende Teils 16 weist das Insert 4 koaxial zur Längsachse 14 eine Öffnung 10 auf, die als Sackloch 12 ausgebildet ist, das zum Halteabschnitt 15 hin geschlossen ist. In dem Sackloch 12 ist ein Innengewinde 17 angeordnet.
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An dem hervorstehenden Teil 16 des Inserts 4 ist eine erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung 1 derart angeordnet, dass ein Anschlussabschnitt 6 der Dichtungsvorrichtung 1 an dem hervorstehenden Teil 16 des Inserts 4 abdichtend anliegt und diesen umgibt. Eine Erhebung 9 der Dichtungsvorrichtung 1 ist in dem Sackloch 12 des Inserts 4 dichtend angeordnet. Ein Füllabschnitt 7 der Dichtungsvorrichtung 1 ist in einem Hinterschnittbereich 2 angeordnet, der zwischen dem Insert 4 und dem Werkzeugunterteil 5a, in dieser Darstellung links vom Insert 4, ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Füllabschnitt 7 zum Einsparen von Material und Gewicht einen optionalen Hohlraum 8 auf, der nach außen hin derart verschlossen ist, dass kein Matrixwerkstoff in den Hohlraum eindringen kann.
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Die Dichtungsvorrichtung 1 verhindert ein Eindringen von Matrixwerkstoff in den Hinterschnittbereich 2 sowie ein Benetzen des hervorstehenden Teils 16 des Inserts 4 mit Matrixwerkstoff. Des Weiteren wird ein Eindringen von Matrixwerkstoff in die Öffnung 10 beziehungsweise das Sackloch 12 durch die Dichtungsvorrichtung 1 unterbunden.
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In 2 ist eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Flussdiagramm dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird ein Vorformling 3 aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe an einem Werkzeug 5 bereitgestellt.
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In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird eine erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung 1 an dem Vorformling 3 derart angeordnet, dass der Füllabschnitt 7 der Dichtungsvorrichtung 1 einen Hinterschnittbereich 2 ausfüllt, wenn das Werkzeug 5 geschlossen ist. Der Hinterschnittbereich 2 ist zwischen einem Insert 4 und/oder einem Vorsprung des Vorformlings 3 und dem Werkzeug 5 ausgebildet. Alternativ wird in dem zweiten Verfahrensschritt 200 ein erfindungsgemäßes Insertsystem 11 an dem Vorformling 3 entsprechend angeordnet.
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In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird der Vorformling 3 mit einem Matrixwerkstoff imprägniert. Dabei wird durch die Dichtungsvorrichtung 1 ein Eindringen des Matrixwerkstoffs in den Hinterschnittbereich 2 verhindert. Des Weiteren wird das Insert 4 durch die Dichtungsvorrichtung 1 vor einem Benetzen mit Matrixwerkstoff geschützt. Ein Sackloch 12 des Inserts 4 wird durch die Dichtungsvorrichtung 1 vor einem Eindringen des Matrixwerkstoffs ebenfalls geschützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichtungsvorrichtung
- 2
- Hinterschnittbereich
- 3
- Vorformling
- 4
- Insert
- 5
- Werkzeug
- 5a
- Werkzeugunterteil
- 5b
- Werkzeugoberteil
- 6
- Anschlussabschnitt
- 7
- Füllabschnitt
- 8
- Hohlraum
- 9
- Erhebung
- 10
- Öffnung
- 11
- Insertsystem
- 12
- Sackloch
- 13
- Freimachung
- 14
- Längsachse
- 15
- Halteabschnitt
- 16
- hervorstehender Teil
- 17
- Innengewinde
- 100
- erster Verfahrensschritt
- 200
- zweiter Verfahrensschritt
- 300
- dritter Verfahrensschritt
- O
- Öffnungsrichtung
- S
- Schließrichtung
