DE102015219953A1

DE102015219953A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils

Info

Publication number: DE102015219953A1
Application number: DE102015219953.3A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Gajewski
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2017-04-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faserverbundbauteils, mit: einem einseitig formgebenden Werkzeug; und einer ausdehnbaren Druckkammer, wobei zwischen dem einseitig formgebenden Werkzeug und der ausdehnbaren Druckkammer eine Bauteilkavität vorgesehen ist, wobei die ausdehnbare Druckkammer vorgesehen und ausgelegt ist, in einem mit Druck beaufschlagten Zustand einen Druck auf die Bauteilkavität auszuüben. Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mit einer solchen Vorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils.
Bei Faserverbundbauteilen stellt der Faservolumengehalt ein maßgebliches Kriterium der Bauteilqualität dar. Der Faservolumengehalt stellt sich während des Herstellungsprozesses eines Faserverbundbauteils ein. Je nach Anforderungen und Einsatzzweck des Bauteils können Werte des Faservolumengehalts von 50–60% oder mehr gewünscht sein.
Bestimmt wird der Faservolumengehalt durch das Zusammenspiel zwischen einem von dem zur Herstellung verwendeten Werkzeug bereitgestellten Volumen einer Bauteilkavität und dem darin eingebrachten Verhältnis der Mengen an Fasermaterial und Matrixmaterial. Der Vorgang des Benetzens bzw. Einbettens des Fasermaterials mit dem Matrixmaterial wird als Infiltration bezeichnet. Der Vorgang des Einbringens des Matrixmaterials in die Bauteilkavität wird als Infusion oder Injektion bezeichnet.
Zur Herstellung von Faserverbundbauteilen existieren Harzinjektionsprozesse in geschlossenen Werkzeugen, wobei ein mehrteiliges, formgebendes Werkzeug das herzustellende Bauteil allseitig umgibt, wie beispielsweise von RTM-Prozessen (Resin Transfer Moulding) bekannt. Damit lassen sich hohe Faservolumengehälter reproduzierbar realisieren. Soll ein hoher Faservolumengehalt, beispielsweise 60% realisiert werden, wird dazu meist das Fasermaterial in einem geschlossenen Werkzeug vor der Infiltration bereits stark kompaktiert.
Hingegen wird bei Harzinfusionsverfahren auf einseitig formgebendem Werkzeug der Faservolumengehalt maßgeblich durch die Kompaktierung des bereits infiltrierten Fasermaterials bestimmt.
Die DE 10 2013 006 940 A1 beschreibt eine Fließhilfe für ein einseitig formgebendes Werkzeug, die eine an sich gasdichte Umhüllung nach Art einer Vakuumfolie bereitstellt, bei welcher Harz unter Druckbeaufschlagung in ein Fasermaterial eingebracht wird. Für eine etwaige Kompaktierung des infiltrierten Fasermaterials kann da auf den Druckunterschied zwischen einem Umgebungsdruck und annäherndem Vakuum unter der Umhüllung zurückgegriffen werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

– Eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faserverbundbauteils, mit: einem einseitig formgebenden Werkzeug; und einer ausdehnbaren Druckkammer, wobei zwischen dem einseitig formgebenden Werkzeug und der ausdehnbaren Druckkammer eine Bauteilkavität vorgesehen ist, wobei die ausdehnbare Druckkammer derart ausgebildet ist, in einem mit Druck beaufschlagten Zustand einen Druck auf die Bauteilkavität auszuüben.
– Ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils, mit folgenden Verfahrensschritten: Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Einlegen eines Faserelements in die Bauteilkavität; Aufbringen eines Drucks auf die Bauteilkavität mittels der Druckkammer.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, einen maximal möglichen Druckunterschied zum Kompaktieren einer Faserlage an einem einseitig formgebenden Werkzeug über den Umgebungsdruck hinaus mittels einer ausdehnbaren Druckkammer zu erhöhen, welche vorgesehen und ausgelegt ist, in einem mit Druck beaufschlagten Zustand einen Druck auf die Bauteilkavität auszuüben. Der Druck ist in einem bereits infiltrierten Zustand des Faserelements aufbringbar, um nach der Infiltration und vor dem Aushärten überschüssiges Harz aus der Bauteilkavität, insbesondere über einen Auslass, herauszudrücken. Somit kann ein erhöhter Faservolumengehalt erreicht werden.
Ein Druck auf die Bauteilkavität kann neben dem Herausdrücken von überschüssigem Harz auch für weitere Funktionen, beispielsweise ein Vorkompaktieren von Faserlagen und/oder eine Lagefixierung der Faserlagen, eingesetzt werden.
Ein solcher Druck der Druckkammer ist daher vor und/oder auch während der Infiltration nutzbar, um das Faserelement zu fixieren. Somit kann eine Injektionsgeschwindigkeit bzw. ein Injektionsdruck des Matrixmaterials höher als ohne Fixierung des Faserelements vorgesehen werden, da das Faserelement nicht verrutschen kann. Somit läuft die Infiltration wesentlich schneller ab. Dies ermöglicht wiederum einen weiteren Geschwindigkeitsvorteil, denn mit einem schnelleren Infiltrationsvorgang kann ein höher reaktives Matrixmaterial, insbesondere ein entsprechend höher reaktives Harzsystem, eingesetzt werden, welches eine kürzere Zeitdauer zum Aushärten benötigt. Somit wird synergetisch in zweifacher Hinsicht ein Geschwindigkeitsvorteil erzielt.
Vorteilhaft können somit erfindungsgemäß höhere Faservolumengehälter des herzustellenden Faserverbundbauteils erreicht und dadurch die Bauteilqualität dahingehend gezielt verbessert werden. Ferner kann erfindungsgemäß vorteilhaft die Herstellung eines Faserverbundbauteils wesentlich beschleunigt werden.
Vor der Infiltration wird die Bauteilkavität vorzugsweise abgedichtet und evakuiert. Als Bauteilkavität wird das Volumen bezeichnet, innerhalb dessen sich das Fasermaterial des herzustellenden Bauteils befindet und dort zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit Matrixmaterial infiltriert wird.
In einem drucklosen Zustand der ausdehnbaren Druckkammer ist diese unausgedehnt. Somit übt die Druckkammer im drucklosen Zustand keinen oder nur geringen oder nur lokalen Druck auf die Bauteilkavität aus.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem einseitig formgebenden Werkzeug sind die Kosten für das formgebende Werkzeug vorteilhaft erheblich geringer als bei mehrteiligen Werkzeugen, wie sie beispielsweise bei sogenannten compression-RTM oder advanced-RTM Verfahren eingesetzt werden. Die dazu benötigten Maschinen, wie beispielsweise eine hydraulische Presse, sind mit hohen Anschaffungskosten verbunden. Zudem stellt auch das mehrteilige, formgebende Werkzeug selbst einen erheblichen Kostenfaktor dar, der insbesondere bei geringen Stückzahlen der herzustellenden Bauteile die Bauteilkosten maßgeblich beeinflusst.
Ferner muss mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht, wie ansonsten bei Harzinfusionsprozessen auf einseitig formgebenden Werkzeugen üblich, der Faservolumengehalt über die Menge des in die Bauteilkavität eingebrachten Matrixmaterials und die Druckdifferenz zu einer Umgebung eingestellt werden. Dies ist vorteilhaft, da um das Fasermaterial in angemessener Zeit vollständig zu infiltrieren, meist eine größere Menge an Matrixmaterial nötig ist, als sich für den gewünschten Faservolumengehalt (z. B. ≥ 60%) rechnerisch ergibt. Vielmehr kann das Fasermaterial erfindungsgemäß mit einem Überschuss an Matrixmaterial infiltriert und der Überschuss an Matrixmaterial nach vollständiger Infiltration vor dem Aushärten über eine Absaugung und/oder den Zu- und Ablauf der Bauteilkavität mit erhöhtem Druck, der insbesondere höher als ein Druckunterschied eines Vakuums in der Bauteilkavität zum Umgebungsdruck ist, wieder aus der Bauteilkavität herausgedrückt werden.
Mit diesem erhöhten Druckunterschied und der sich daraus ergebenen äußeren Einwirkung auf die Bauteilkavität, um überschüssiges Matrixmaterial aus dieser zu entfernen, lassen sich erfindungsgemäß vorteilhaft ähnlich hohe Faservolumengehalter realisieren, als sie bei den vergleichsweise kostspieligen Vorrichtungen und Harzinjektionsprozessen mit geschlossenem Werkzeug möglich sind.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Lösung auch deutlich kostengünstiger, als den gesamten Aufbau für einen Harzinfusionsprozess auf einem einseitig formgebendem Werkzeug in einem ggf. beheizten Druckkessel, einem sogenannten Autoklav, zu positionieren. Zwar könnte auch damit eine erhöhte Druckdifferenz zwischen evakuierter Bauteilkavität (annäherndes Vakuum) und deren Umgebung (ca. 6–8 bar bei herkömmlichen Autoklaven) aufgebaut werden, jedoch sind derartige Autoklaven mit sehr hohen Anschaffungskosten verbunden.
Es wird daher erfindungsgemäß auch ein deutlicher Kostenvorteil erzielt.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Druckkammer seitlich der Bauteilkavität an dem einseitig formgebenden Werkzeug fixiert. Diese Fixierung kann als eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise mittels Schrauben, Haken, oder dergleichen, oder als eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Klemmverbindung, ausgebildet sein. Durch die Fixierung der Druckkammer wird vorteilhaft sichergestellt, dass die Druckkammer in dem mit Druck beaufschlagten Zustand einen Druck an der richtigen vorbestimmten Position auf die Bauteilkavität bewirkt. Ferner ist eine derartige Fixierung leicht zugänglich und einfach zu installieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Druckkammer bei Druckbeaufschlagung allseitig ausdehnbar vorgesehen. Somit wird vorteilhaft eine leichte Struktur der Druckkammer bereitgestellt, welche allseitig flexibel ist. Die Druckkammer ist damit einfach aufzubauen und, wenn sie ggfs. zeitweise nicht benötigt wird, auch leicht zu verstauen.
Gemäß einer Weiterbildung ist eine die Druckkammer an einer dem formgebenden Werkzeug abgewandten Seite überspannende Abstützvorrichtung vorgesehen, an welcher sich die Druckkammer bei Druckbeaufschlagung abstützt. Vorteilhaft kann somit eine Ausdehnung der Druckkammer an ihrer der Bauteilkavität abgewandten Seite ebenfalls in einen Druck auf die Bauteilkavität umgesetzt werden, sodass insgesamt ein nochmals erhöhter Druck auf die Bauteilkavität ausgeübt werden kann. Ferner kann somit auch eine gleichmäßigere Druckverteilung auf die Bauteilkavität bereitgestellt werden. Als Abstützvorrichtung kommen unterschiedliche Strukturen in Frage. Die Abstützvorrichtung kann als eine feste, die Druckkammer vollständig überdeckende Schale ausgebildet sein. Ferner ist auch eine Ausbildung der Abstützvorrichtung als ein dehnsteifer Gurt oder mehrere Gurte, welche die Druckkammer überspannen, denkbar. Auch eine integrale Ausbildung der Abstützvorrichtung mit der Druckkammer wäre denkbar, beispielsweise indem die der Bauteilkavität abgewandte Seite der Druckkammer eine dehnsteife Außenhaut aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Druckkammer eine Mehrzahl von einzeln mit Druck beaufschlagbaren Abschnitten auf. Insbesondere sind die einzelnen Abschnitte unabhängig voneinander mit Druck beaufschlagbar. Es handelt sich um zumindest zwei Abschnitte. Die Abschnitte können als voneinander fluidisch getrennte Kammern ausgebildet sein. Dabei kann eine erste Kammer bei Druckbeaufschlagung einen lokalen Druck auf die Bauteilkavität an einer Stelle oder an mehreren Stellen gleichzeitig aufbringen. Dieser lokale Druck kann zur Fixierung des Faserelements dienlich sein, was insbesondere bei einem Injektionsdruck des Matrixmaterials von > 1 bar (absolut) vorteilhaft ist, um ein Verrutschen zu verhindern. Eine zweite Kammer kann zumindest abschnittsweise flächig ausgebildet sein und nach der Infiltration bei Druckbeaufschlagung einen flächigen Druck auf die Bauteilkavität aufbringen. Vorteilhaft sind somit mehrere Funktionen der Druckkammer, insbesondere zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Herstellungsverfahrens, realisiert. Die Verwendung einer oder mehrerer Druckkammer(n) kann derart vorgesehen werden, dass die gesamte Bauteiloberfläche in Wirkverbindung mit der bzw. den Druckkammer(n) steht. Alternativ kann nur in einem oder mehreren bestimmten Bereich(en) die Anwendung von einer oder mehreren Druckkammer(n) vorgesehen werden. Das kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn lokal die Qualitätsansprüche, insbesondere die Anforderungen an der Faservolumengehalt, an das Bauteil variieren. Beispielsweise könnte so bei einem herzustellenden Flügel im Bereich der Hügelwurzel ein höherer Faservolumengehalt vorgesehen werden als beispielsweise an der Flügelhinterkante der Flügelschale. Des Weiteren kann eine lokale Anwendung der Druckkammer dann sinnvoll sein, wenn es während des Harzinfusionsprozesses Tendenzen gibt, dass sich in bestimmten Bereichen Matrixmaterial unerwünscht ansammelt. Mit Hilfe von einer oder mehreren Druckkammer(n) kann einer solchen Ansammlung von Matrixmaterial gezielt in den betroffenen Bereichen entgegengewirkt werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Druckkammer eine Außenhaut mit zumindest zwei Lagen auf. Bei einer Beschädigung einer Lage bleibt die Funktionalität der Druckkammer daher erhalten. Vorteilhaft wird somit eine erhöhte Funktionssicherheit der Druckkammer bereitgestellt.
Gemäß einer Weiterbildung ist zwischen den Lagen ein im Falle einer Leckage nur langsam austretendes Material vorgesehen. Insbesondere handelt es sich dabei um ein zähflüssiges Fluid. Alternativ oder zusätzlich kann das langsam austretende Material auch im Falle einer Leckage selbstaushärtend vorgesehen sein, beispielsweise bei Kontakt mit Luft oder bei Kontakt mit dem sich in der Druckkammer befindlichen Medium. Vorteilhaft ist somit ein im Falle einer Leckage selbstdichtendes System bereitgestellt. Ferner ist eine Leckage der äußeren Lage vorteilhaft von außen durch einen Austritt des langsam austretenden Materials gut lokalisierbar, sodass eine Reparatur erleichtert ist. Das Material kann dazu beispielsweise farbig oder unter UV-Licht leuchtend vorgesehen sein. Außerdem findet im Falle einer Leckage an beiden Lagen wegen des langsam austretenden Materials nur ein langsamer Druckverlust statt, sodass selbst dann eine kontrollierte Reaktion auf die Leckage möglich ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Druckkammer geschlossen ausgebildet und eine Druckbeaufschlagung ist mittels Veränderung des Aggregatszustands eines sich in der Druckkammer befindlichen Mediums einstellbar. Vorteilhaft ist somit keine Zuleitung für ein Druckfluid nötig, wodurch dafür notwendige Maschinen eingespart werden können. Zudem stellen sich die Fertigung und die Handhabbarkeit der Druckkammer dadurch als weniger komplex dar. Das Medium kann bereits bei der Fertigung der Druckkammer in diese eingebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine verschließbare Öffnung vorgesehen werden, die im Betrieb geschlossen ist und über die das Medium nach der Fertigung der Druckkammer in diese eingebracht werden kann. Über diese ggf. vorhandene Öffnung ist darüber hinaus das Austauschen des Fluids möglich, sodass die thermodynamischen Eigenschaften des Fluids hinsichtlich des verwendeten Matrixmaterials bzw. des Temperaturverlaufs des Fertigungsprozesses angepasst werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist an oder in der Druckkammer eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung vorgesehen. Die Verwendung von Heizeinrichtungen ermöglicht eine kontrollierte Energiezufuhr und damit eine Druckerhöhung innerhalb der Druckkammer. Analog ermöglicht die Verwendung von Kühlelementen den Entzug von Wärmeenergie, sodass ein kontrollierter Druckabbau innerhalb der Druckkammer ermöglicht ist. Ferner kann das Medium derart gewählt werden, dass dessen Siedepunkt bei einer gewünschten Betriebstemperatur der Vorrichtung liegt. Beispielsweise kann diese Betriebstemperatur in einem Bereich liegen, in dem das Matrixmaterial zum Herausdrücken aus der Bauteilkavität günstig eine niedrige Viskosität aufweist. Beispielsweise kann die Wärmeenergie mithilfe von einer als elektrische Heizelemente ausgebildeten Heizeinrichtung eingebracht werden. Die Heizelemente können insbesondere als Tauchsieder innerhalb der Druckkammer vorgesehen sein. Auch an der Außenhaut der Druckkammer angebrachte oder in die Außenhaut der Druckkammer integrierte Heizelemente sind denkbar. Es kann ein einzelnes Heizelement oder auch mehrere Heizelemente vorgesehen sein. Im Falle mehrerer Heizelemente können sich diese in ihrer Leistung unterscheiden. Somit kann durch Einstellen der Leistung die Geschwindigkeit der Druckerhöhung eingestellt werden. Neben elektrischen Heizelementen sind auch mit anderen Energieträgern betreibbare Heizelemente denkbar. Ferner ist auch eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung zur Vortemperierung eines Mediums, mit welchem die Druckkammer befüllt wird, möglich
Gemäß einer Weiterbildung ist die Heiz- und/oder Kühleinrichtung als chemische Heiz- und/oder Kühleinrichtung ausgebildet. Insbesondere ist eine Heizeinrichtung zum kontrolliert exothermen Ablauf einer chemischen Reaktion vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist eine Kühleinrichtung zum kontrolliert endothermen Ablauf einer chemischen Reaktion vorgesehen. Sowohl die Kühleinrichtung als auch die Heizeinrichtung kann für einen reversiblen Ablauf einer chemischen Reaktion ausgelegt vorgesehen sein. Eine endotherme Reaktion kann beispielsweise durch Zugabe von bestimmten Salzen in eine wässrige Lösung realisiert werden, wobei die Temperatur aufgrund der benötigten Lösungsenergie der Salze sinkt. Eine exotherme Reaktion kann beispielsweise als Kristallisationsreaktion eines Latentwärmespeichermediums, insbesondere von Salzen, vorgesehen sein. Auch auf Chemisorption beruhende Absorptions- und Desorptionsprozesse wie bei einem thermochemischen Wärmespeicher mit geeigneten Medien wie Granulat aus Silicagel, Metallhydride oder Zeolithe, sind denkbar. Andere, endotherme oder exotherme chemische Reaktionen sind ebenfalls möglich.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens übt die Druckkammer nach einer vollständigen Infiltration des Faserelements mit einer Matrix einen Druck auf die Bauteilkavität aus, wobei überschüssiges Matrixmaterial aus der Bauteilkavität gedrückt wird. Vorteilhaft wird somit ein erhöhter Faservolumengehalt in dem herzustellenden Bauteil erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform übt die Druckkammer während eines Evakuierens der Bauteilkavität einen Druck auf die Bauteilkavität und das sich darin befindliche Faserelement aus, wobei ein vorbestimmter Kompaktierungsgrad des Faserelements eingestellt wird. Somit wird das Faserelement vorteilhaft durch die Druckkammer zur Infiltration vorbereitet. Alternativ oder zusätzlich wird durch den von der Druckkammer auf die Bauteilkavität ausgeübten Druck während des Evakuierungsvorgangs zudem die Menge etwaiger Restluft vorteilhaft reduziert. Sogenannte Restluft stellt eine geringe Menge an in der Bauteilkavität unerwünscht verbleibender Luft dar, die meist innerhalb des Fasermaterials verbleibt. Diese Restluft kann zu Porenbildung und trockenen Stellen, d. h. nicht vollständig infiltrierten Stellen im herzustellenden Bauteil führen. Durch den Druck der Druckkammer werden vorteilhaft etwaig vorhandene Restluft, die nicht bei der Infiltration durch die Fließfront des Matrixmaterials aus der Bauteilkavität geschoben wurde, und etwaig vorhandene Reaktionsgase in ihrem Volumen komprimiert. Somit wird eine Porenbildung im herzustellenden Bauteil minimiert.
Gemäß einer Weiterbildung wird der Druck in der Druckkammer während des Evakuierens zyklisch erhöht und reduziert. Dadurch kann eine Art „Massage-Wirkung” auf das Fasermaterial erzielt werden, die vorteilhaft dazu führt, dass die Restluft noch besser aus der Bauteilkavität abgesaugt werden kann. Ferner kann damit ein höherer Kompaktierungsgrad erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform übt die Druckkammer während der Infiltration einen Druck zur Fixierung des Faserelements auf die Bauteilkavität aus. Insbesondere wird dieser Druck lediglich lokal ausgeübt. Dabei kann es sich um einen gegenüber einem maximal aufbringbaren Druck reduzierten Druck handeln. Somit wird das Faserelement in der Bauteilkavität während der Infiltration vorteilhaft vor einem Verrutschen bewahrt und dennoch weniger stark kompaktiert, wodurch es vorteilhaft schneller vom Matrixmaterial infiltriert werden kann.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Insbesondere sind die Merkmale der Vorrichtung mit dem Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils kombinierbar, und umgekehrt.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Von den Figuren zeigen:
1 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faserverbundbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faserverbundbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faserverbundbauteils gemäß einer dritten Ausführungsform;
4 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faserverbundbauteils gemäß einer vierten Ausführungsform; und
5 eine isoliert dargestellte Druckkammer gemäß einer weiteren Ausführungsform.
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Faserverbundbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 weist ein einseitig formgebendes Werkzeug 2 auf.
Ferner ist eine oberhalb des Werkzeugs 2 angeordnete Druckkammer 3 vorgesehen. Zwischen Werkzeug 2 und Druckkammer 3 ist eine Bauteilkavität 4 vorhanden.
In die Bauteilkavität 4 ist ein Faserelement 9 einlegbar. Ferner ist eine Vakuumeinrichtung 10 zum Evakuieren der Bauteilkavität 4 vorgesehen, welche hier schematisch als eine mit einer Dichtung 11 versehene evakuierbare Vakuumfolie, die zwischen dem Faserelement 9 und der Druckkammer 3 angeordnet ist, dargestellt ist. Die Druckkammer 3 kann alternativ auch innerhalb der Vakuumeinrichtung 10 positioniert oder als Teil der Vakuumeinrichtung 10 ausgebildet sein.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Druckkammer 3 an dem einseitig formgebenden Werkzeug 2 seitlich fixiert. Diese Fixierung kann als eine formschlüssige Verbindung oder eine kraftschlüssige Verbindung vorgesehen sein. Exemplarisch ist die Fixierung mit schematisch darstellten Befestigungsmitteln 12 eingezeichnet.
Die Vakuumeinrichtung 10 ist analog zu einer Vakuumeinrichtung für einen herkömmlichen Harzinfusionsprozess auf dem einseitig formgebenden Werkzeug 2 angeordnet und kann mehrere nicht einzeln dargestellte Komponenten, wie unterschiedliche Fasermaterialien, ein Abreißgewebe, eine Fließhilfe, eine semipermeable Membran, einen Zulauf für Matrixmaterial, und/oder eine Absaugung umfassen.
Die Bauteilkavität 4 wird zum Herstellen eines Faserverbundbauteils nach dem Einlegen eines Faserelements mittels der Vakuumeinrichtung 10 gegenüber der Umgebung hermetisch abgedichtet.
Die Druckkammer 3 übt bei einem Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils vor und während des Infusionsvorgangs noch keinen Druck auf die Bauteilkavität 4 aus. Der dabei innerhalb der Druckkammer vorherrschende Druck ist daher gering.
Erst kurz vor vollständiger oder nach vollständiger Infiltration des Faserelements 9 mit Matrixmaterial wird der Druck innerhalb der Druckkammer 3 erhöht, sodass diese zusätzlich zu einem Umgebungsdruck zumindest einseitig Druck auf die Bauteilkavität 4 ausübt. Mittels dieser äußeren Druckeinwirkung auf die Bauteilkavität 4 kann ein bei der Infusion eingebrachter Überschuss an Matrixmaterial wieder aus der Bauteilkavität 4 gedrückt werden, sodass ein vergleichsweise hoher Faservolumengehalt von beispielsweise ≥ 60% erreicht werden kann.
Der von der Druckkammer 3 auf die Bauteilkavität 4 ausgeübte Druck kann nach erfolgter Entfernung des überschüssigen Matrixmaterials wieder reduziert oder noch während eines anschließenden Aushärtevorgangs des infiltrierten Bauteils aufrechterhalten werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Druckkammer 3 bei einem Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils auch bereits vor und während dem Infusionsvorgang mit Druck beaufschlagt werden und somit einen Druck auf die Bauteilkavität 4 ausüben.
Vor Infusionsbeginn wird die Bauteilkavität 4 mittels der Vakuumeinrichtung 10 evakuiert. Bei diesem Evakuierungsvorgang kann eine unerwünschte geringe Menge an Luft, sogenannte Restluft, in der Bauteilkavität 4, meist innerhalb des Fasermaterials eines Faserelements 9, verbleiben. Diese Restluft kann zu Porenbildung und/oder trockenen, das heißt nicht vollständig infiltrierten, Stellen im herzustellenden Faserverbundbauteil führen. Durch den von der Druckkammer 3 auf die Bauteilkavität 4 ausgeübten Druck während des Evakuierungsvorgangs kann die Menge an Restluft und somit auch die spätere Bildung von Poren und trockenen Stellen reduziert werden.
Dazu kann der Druck innerhalb der Druckkammer 3 während des Evakuierungsvorgangs zyklisch erhöht bzw. reduziert werden. Dadurch kann eine Art Massage-Wirkung auf das Fasermaterial des Faserelements 9 erzielt werden, die dazu führt, dass die Restluft besser aus der Bauteilkavität 4 abgesaugt werden kann.
Während des Infiltrationsvorgangs wird der Druck in der Druckkammer 3 wieder reduziert, sodass das Faserelement 9 in der Bauteilkavität 4 weniger stark kompaktiert wird und somit schneller vom Matrixmaterial infiltriert werden kann. Dabei kann ein vorbestimmter reduzierter Druck erhalten bleiben, um das Faserelement 9 zu fixieren.
Nach vollständiger Infiltration wird dann mittels der Druckkammer 3 der Druck auf die Bauteilkavität 4 erhöht. Eine Erhöhung des auf die Bauteilkavität 4 ausgeübten Drucks nach der vollständigen Infiltration bewirkt neben den bereits genannten Vorteilen den positiven Effekt, dass etwaig vorhandene Restluft, die nicht durch die Fließfront des Matrixmaterials aus der Bauteilkavität 4 geschoben wurde, und etwaig vorhandene Reaktionsgase in ihrem Volumen komprimiert werden. Eine Porenbildung im herzustellenden Bauteil durch solche Gaseinschlüsse wird somit vorteilhaft minimiert.
Neben der Möglichkeit mithilfe der Druckkammer 3 überschüssiges Matrixmaterial aus der Bauteilkavität 4 zu entfernen, ist es ebenfalls möglich, den Infiltrationsvorgang durch die Druckkammer 3 zu beeinflussen. So kann bspw. Matrixmaterial, welches sich z. B. über eine Fließhilfe flächig über das Faserelement 9 verteilt hat, mithilfe der Druckkammer 3 in das Fasermaterial des Faserelements 9 gedrückt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Verteilung des Matrixmaterials außerhalb und/oder innerhalb des Fasermaterials des Faserelements 9 beeinflusst werden, indem mit Hilfe der Druckkammer 3 in bestimmter Weise, beispielsweise nur lokal im Bereich eines Zulaufs des Matrixmaterials, Druck auf die Bauteilkavität 4 ausgeübt wird.
Durch die Fixierung der Druckkammer 3 wird dabei stets sichergestellt, dass in einem mit Druck beaufschlagten Zustand der Druckkammer 3 ein Druck an der gewünschten Position auf die Bauteilkavität 4 ausgeübt wird.
Als Füllung der Druckkammer 3 kommen zum Beaufschlagen der Druckkammer 3 mit einem Druck sowohl kompressible Fluide, wie Luft oder andere Gase, als auch inkompressible Fluide, wie Öle, andere Hydraulikflüssigkeiten, Wasser oder dergleichen in Betracht. Der Einsatz von Luft bietet die Vorteile, dass kein geschlossener Fluidkreislauf benötigt wird und dass im Falle einer Leckage keine Flüssigkeit austritt. Der Einsatz einer inkompressiblen Flüssigkeit bietet hingegen die Vorteile, dass ohne großen Volumenstrom schneller ein hoher Druck aufgebaut bzw. abgebaut werden kann. Ferner nimmt im Falle einer Leckage der Druck innerhalb der Druckkammer schneller ab.
Das in die Druckkammer 3 einzubringende Fluid wird vorzugsweise temperiert. Da das sich in der Druckkammer 3 befindliche Fluid in einer thermodynamischen Wirkverbindung zu dem Faser- und/oder Matrixmaterial in der Bauteilkavität 4 steht, kann so Einfluss auf verschiedene Eigenschaften der in der Bauteilkavität 4 vorhandenen Materialien genommen werden. Insbesondere kann durch eine Abkühlung des Matrixmaterials eine Viskositätssteigerung, beispielsweise zum Vermeiden von Race-Tracking, und durch Erwärmung eine temporäre Viskositätsreduzierung des Matrixmaterials hervorgerufen werden. Mittels eines anhaltenden Wärmeeintrags durch das in der Druckkammer 3 befindliche Fluid nach der Infiltration kann zudem ein Aushärtevorgang des Matrixmaterials beschleunigt werden.
Die Druckkammer 3 verfügt entsprechend über zumindest eine nicht dargestellte Öffnung, über die zur Erhöhung des Drucks zusätzliches Fluid hineingegeben und zur Reduzierung des Drucks Fluid herausgelassen werden kann. Hierbei kann über die Öffnung nacheinander sowohl eine Zugabe als auch ein Entweichen des Fluids realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich können mehrere Öffnungen vorhanden sein, die entweder beide Fließrichtungen ermöglichen oder sich auf eine Fließrichtung beschränken, das heißt einen Zu- und einen Ablauf bilden.
2 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Faserverbundbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch eine die Druckkammer 3 an einer dem formgebenden Werkzeug 2 abgewandten Seite überspannende Abstützvorrichtung 5, an welcher sich die Druckkammer 3 bei Druckbeaufschlagung abstützt.
Die Druckkammer 3 ist demnach zwischen der Abstützvorrichtung 5 und der Bauteilkavität 4 angeordnet. Wird die Druckkammer 3 mit Druck beaufschlagt, dehnt sich diese aus. Dabei nimmt die Druckkammer 3 in ihrem Volumen zu und/oder verändert ihre Form, so dass sich die Druckkammer 3 zwischen der Bauteilkavität 4 und der Abstützvorrichtung 5 einklemmt. Aufgrund der Abstützvorrichtung 5 kann somit ein gegenüber der ersten Ausführungsform nochmals erhöhter Druck auf die Bauteilkavität 4 ausgeübt werden.
Die Abstützvorrichtung 5 ist hier beispielhaft als eine feste, die Druckkammer überdeckende Schale ausgebildet. Alternativ kann es sich auch um einen oder mehrere Gurte handeln, welche die Druckkammer überspannen.
3 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Faserverbundbauteils gemäß einer dritten Ausführungsform.
Diese unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform dadurch, dass die Druckkammer keine Öffnung aufweist. Stattdessen ist die Druckkammer geschlossen ausgebildet und mit einem Medium gefüllt. Ferner ist im Inneren der Druckkammer 3 ein Heizelement 8 vorgesehen. Eine Druckbeaufschlagung kann mit Hilfe des Heizelements 8 mittels Veränderung des Aggregatszustands des Mediums eingestellt werden.
Die Verwendung des Heizelements 8 ermöglicht dazu eine kontrollierte Energiezufuhr und damit eine kontrollierte Druckerhöhung innerhalb der Druckkammer 3. Analog kann zusätzlich auch ein Kühlelement vorgesehen sein, welches den Entzug von Wärmeenergie und somit einen kontrollierten Druckabbau innerhalb der Druckkammer 3 ermöglicht.
Ferner kann das Medium derart gewählt werden, dass dessen Siedepunkt bei einer erwünschten Betriebstemperatur der Vorrichtung 1 liegt. Beispielsweise kann diese erwünschte Betriebstemperatur in einem Bereich liegen, in dem das Matrixmaterial zum Herausdrücken aus der Bauteilkavität 4 günstig eine niedrige Viskosität aufweist.
Das Heizelement 8 kann hier beispielhaft als elektrischer Tauchsieder ausgebildet sein. Dabei kann ein einzelnes Heizelement 8 oder auch mehrere Heizelemente 8 vorgesehen sein. Im Falle mehrerer Heizelemente 8 können sich diese in ihrer Leistung unterscheiden. Somit kann durch Einstellen der Leistung die Geschwindigkeit der Druckerhöhung eingestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Heizelement 8 auch als eine chemische Heiz- und/oder Kühleinrichtung vorgesehen sein. Eine solche chemische Heizeinrichtung ist dabei zum kontrolliert exothermen Ablauf und die Kühleinrichtung zum kontrolliert endothermen Ablauf einer chemischen Reaktion vorgesehen. Sowohl die Kühleinrichtung als auch die Heizeinrichtung sind vorzugsweise für einen reversiblen Ablauf einer chemischen Reaktion ausgelegt.
Eine endotherme chemische Reaktion kann durch Zugabe von bestimmten Salzen in eine wässrige Lösung realisiert werden, bei denen die Temperatur aufgrund der benötigten Lösungsenergie der Salze reduziert wird. Eine exotherme chemische Reaktion kann als Kristallisationsreaktion eines Latentwärmespeichermediums, beispielsweise von Salzen, vorgesehen sein. Auch auf Chemisorption beruhende Absorptions- und Desorptionsprozesse wie bei einem thermochemischen Wärmespeicher mit geeigneten Medien, beispielsweise Granulat aus Silicagel, Metallhydride oder Zeolithe, sind denkbar.
4 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faserverbundbauteils gemäß einer vierten Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform weist die Druckkammer 3 nicht nur eine gemeinsame Kammer, sondern mindestens zwei einzelne, unabhängig mit Druck beaufschlagbaren Abschnitte 6A, 6B auf.
Die Abschnitte 6A, 6B sind als voneinander fluidisch getrennte Kammern ausgebildet. Dabei kann eine erste Kammer des Abschnitts 6A bei Druckbeaufschlagung einen lokalen Druck auf die Bauteilkavität 4 an mehreren diskreten Stellen gleichzeitig aufbringen. Dieser lokale Druck kann zur Fixierung des Faserelements 9 bei der Injektion des Matrixmaterials dienlich sein, was insbesondere bei einem Injektionsdruck des Matrixmaterials von über 1 bar absolut vorteilhaft ist, um ein Verrutschen des Faserelements 9 zu verhindern. Somit kann eine Infiltration des Faserelements 9 beschleunigt ablaufen.
Des Weiteren kann eine lokale Druckanwendung dann sinnvoll sein, wenn es während des Harzinfusionsprozesses Tendenzen gibt, dass sich in bestimmten Bereichen Matrixmaterial unerwünscht in sogenannten Reinharzgebieten ansammelt. Mit Hilfe des lokal wirkenden Abschnitts 6A kann einer solchen Ansammlung von Matrixmaterial gezielt entgegengewirkt werden.
Die zweite Kammer des Abschnitts 6B ist flächig ausgebildet und ausgelegt, nach der Infiltration bei Druckbeaufschlagung einen flächigen Druck auf die Bauteilkavität 4 aufzubringen und so überschüssiges Matrixmaterial aus der Bauteilkavität zu drücken.
Alternativ kann nur in einem oder mehreren bestimmten Bereichen des Abschnittes 6B die Anwendung der zweiten Kammer des Abschnitts 6B vorgesehen sein. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Anforderungen an der Faservolumengehalt des herzustellenden Faserverbundbauteils lokal variieren. Beispielsweise kann bei einem herzustellenden Flügel im Bereich der Flügelwurzel mittels eines lokal an der zweiten Kammer des Abschnitts 6B aufgebrachten Drucks ein höherer Faservolumengehalt vorgesehen werden als an anderen Bereichen, beispielsweise einer Flügelhinterkante der Flügelschale.
5 zeigt eine isoliert dargestellte Druckkammer 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die Druckkammer 3 weist hier eine Außenhaut 7 mit zwei Lagen 7A, 7B auf. Zwischen den Lagen 7A, 7B kann ein Fluid vorgesehen sein, welches im Falle einer Leckage nur langsam austritt. Dabei kann es sich um ein zähflüssiges Fluid handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich um ein bei Kontakt mit Luft oder mit einem sich im Inneren der Druckkammer 3 befindlichen Medium selbstaushärtendes Fluid handeln.
Die Eigenschaften des Materials der Außenhaut 7 der Druckkammer 3 umfassen unter anderem Temperaturbeständigkeit, chemische Beständigkeit, Dichtigkeit, Verarbeitbarkeit, Festigkeit und gegebenenfalls Dehnfähigkeit.
Die maximale Festigkeit des Materials ist mit einem entsprechenden Sicherheitsfaktor der maximal auftretenden Last vorgesehen.
Die Außenhaut kann zumindest abschnittsweise mit einem dehnsteifen Material, das heißt einem Material mit einem hohen Elastizitätsmodul, vorgesehen sein. Somit kann eine Abstützvorrichtung in die Außenhaut der Druckkammer integriert vorgesehen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorteilhaft sein, die Außenhaut der Druckkammer vollständig oder zumindest abschnittsweise mit einem leicht dehnbaren Material, d. h. aus einem Material mit geringem Elastizitätsmodul, vorzusehen. Somit kann eine homogene Druckverteilung erreicht werden. Ferner ist die Druckkammer so flexibel für unterschiedliche Werkzeuge 2 verwendbar.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Beispielsweise können auch die Ausführungsformen gemäß 1, 2 und 4 ohne eine Öffnung in der Druckkammer 3 auskommen.
Die Druckerhöhung innerhalb der Druckkammer 3 kann dabei ebenfalls, wie bei der Ausführungsform nach 3, durch eine Veränderung des Aggregatszustands von zumindest einem Teil eines sich in der Druckkammer 2 befindlichen Fluids realisiert werden. Dabei wird die Veränderung des Aggregatszustands bspw. über Zuführung bzw. Abführung von Wärmeenergie und den sich daraus ergebenen Temperaturen hervorgerufen.
Beispielsweise kann Wasser als Fluid verwendet werden. Ist dieses nur dem atmosphärischen Druck von idealisiert 1013 hPa ausgesetzt, fängt es bei ca. 100°C an zu sieden. Der dabei entstehende Wasserdampf kann nicht aus der Druckkammer 3 entweichen und verursacht folglich eine Druckerhöhung innerhalb der Druckkammer 3. Das noch flüssige Wasser beginnt aufgrund des höheren Drucks den Siedevorgang gemäß einem thermodynamischen Gleichgewicht erst bei einer höheren Temperatur als 100°C. Wird die Temperatur weiter erhöht, stellt sich daher ein neues Gleichgewicht zwischen flüssiger und gasförmiger Phase bei einem höheren Innendruck der Druckkammer 3 ein.
Die dazu erforderliche Wärmeenergie kann über die Umgebungsluft zugeführt werden. Dazu kann der Infusionsaufbau in einem beheizten Raum bzw. einem Ofen platziert werden. Alternativ oder zusätzlich wäre auch ein externes Beheizen der Druckkammer beispielsweise mittels eines Heizgebläses an der dem Werkzeug abgewandten Seite denkbar.
Vorzugsweise weist das sich in der Druckkammer 3 befindliche Fluid absolut betrachtet eine geringe Wärmekapazität auf. Dementsprechend wird entweder eine geringe Stoffmenge an Fluid vorgesehen und/oder es wird ein Fluid mit einer geringen spezifischen Wärmekapazität eingesetzt. Die absolut betrachtet geringe Wärmekapazität ermöglicht, dass das Fluid innerhalb der Druckkammer 3 ohne großen Zeitverzug auf Temperaturschwankungen der Umgebung, z. B. eines Ofens, reagiert.
Je nach verwendetem Matrixmaterial und den damit verbundenen Temperaturen für die Infiltration und den Aushärtevorgang kann das Fluid, das sich innerhalb der Druckkammer befinden soll, geeignet ausgewählt werden. Dabei kann das Fluid bereits bei der Fertigung der Druckkammer in diese eingebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine verschließbare Öffnung vorgesehen werden, über die das Fluid nach der Fertigung der Druckkammer in diese eingebracht werden kann. Über diese ggf. vorhandene Öffnung ist darüber hinaus das Austauschen des Fluids möglich, sodass die thermodynamischen Eigenschaften des Fluids hinsichtlich des verwendeten Matrixmaterials bzw. des Temperaturverlaufs des Fertigungsprozesses angepasst werden können.
Als Matrixmaterial können neben Harzen, die in der Regel als duroplastische Harze vorgesehen sind, auch thermoplastische Matrixmaterialien eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Werkzeug
3: Druckkammer
4: Bauteilkavität
5: Abstützvorrichtung
6A, 6B: Abschnitte
7: Außenhaut
7A, 7B: Lagen
8: Heiz- und/oder Kühleinrichtung
9: Faserelement
10: Vakuumeinrichtung
11: Dichtung
12: Befestigungsmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013006940 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Faserverbundbauteils, mit: einem einseitig formgebenden Werkzeug (2); und einer ausdehnbaren Druckkammer (3), wobei zwischen dem einseitig formgebenden Werkzeug (2) und der ausdehnbaren Druckkammer (3) eine Bauteilkavität (4) vorgesehen ist, wobei die ausdehnbare Druckkammer (3) derart ausgebildet ist, in einem mit Druck beaufschlagten Zustand einen Druck auf die Bauteilkavität (4) auszuüben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (3) seitlich der Bauteilkavität an dem einseitig formgebenden Werkzeug (2) fixiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (3) bei Druckbeaufschlagung allseitig ausdehnbar vorgesehen ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Druckkammer (3) an einer dem formgebenden Werkzeug (2) abgewandten Seite überspannende Abstützvorrichtung (5) vorgesehen ist, an welcher sich die Druckkammer (3) bei Druckbeaufschlagung abstützt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (3) eine Mehrzahl von einzeln, insbesondere unabhängig voneinander, mit Druck beaufschlagbaren Abschnitten (6A, 6B) aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (3) eine Außenhaut (7) mit zumindest zwei Lagen (7A, 7B) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lagen (7A, 7B) ein im Falle einer Leckage nur langsam austretendes Material vorgesehen ist, insbesondere ein zähflüssiges Fluid und/oder ein bei Kontakt mit Luft oder mit einem sich in der Druckkammer befindlichen Medium selbstaushärtendes Fluid.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (3) geschlossen ausgebildet ist und eine Druckbeaufschlagung mittels Veränderung des Aggregatszustands eines sich in der Druckkammer (3) befindlichen Mediums einstellbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der Druckkammer (3) eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung (8) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- und/oder Kühleinrichtung (8) als chemische Heiz- und/oder Kühleinrichtung ausgebildet ist, insbesondere zum kontrolliert exothermen und/oder kontrolliert endothermen und/oder reversiblen Ablauf einer chemischen Reaktion.
Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils, mit folgenden Verfahrensschritten: Bereitstellen einer Vorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche; Einlegen eines Faserelements (9) in die Bauteilkavität (4); und Aufbringen eines Drucks auf die Bauteilkavität (4) mittels der Druckkammer (3).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (3) nach einer vollständigen Infiltration des Faserelements (9) mit einer Matrix einen Druck auf die Bauteilkavität (3) ausübt, wobei überschüssiges Matrixmaterial aus der Bauteilkavität (3) gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (3) während eines Evakuierens der Bauteilkavität (4) einen Druck auf die Bauteilkavität (4) und das sich darin befindliche Faserelement (9) ausübt, wobei ein vorbestimmter Kompaktierungsgrad des Faserelements (9) eingestellt wird und/oder Restluft aus der Bauteilkavität (4) gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Druckkammer (3) während des Evakuierens zyklisch erhöht und reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (3) während der Infiltration, insbesondere lokal, einen Druck zur Fixierung des Faserelements (9) auf die Bauteilkavität (4) ausübt.