DE102016121260A1 - mold - Google Patents

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Steffen Märtiens
Tobias Fürst
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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Formwerkzeug, insbesondere zur Herstellung eines Preform-Bauteils (12a; 12b; 12c) aus zumindest einem Faserhalbzeug (14a; 14b; 14c, 36c), mit zumindest zwei zueinander verfahrbaren Werkzeughälften (16a, 18a; 16b, 18b; 16c, 18c), die zu einem Umformvorgang des zumindest einen Faserhalbzeugs (14a; 14b; 14c, 36c) und/oder zur Anbindung wenigstens eines Verstärkungselements (22a; 22b; 22c) an das zumindest eine Faserhalbzeug (14a; 14b; 14c, 36c) vorgesehen sind.Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine der Werkzeughälften (16a, 18a; 16b, 18b; 16c, 18c) dazu vorgesehen ist, mittels des wenigstens einen Verstärkungselements (22a; 22b; 22c) eine Drapierung des zumindest einen Faserhalbzeugs (14a; 14b; 14c) vorzunehmen.The invention is based on a molding tool, in particular for producing a preform component (12a, 12b, 12c) from at least one semi-finished fiber product (14a, 14b, 14c, 36c), with at least two mutually movable tool halves (16a, 18a, 16b, 18b) 16c, 18c), which lead to a forming process of the at least one semi-finished fiber product (14a, 14b, 14c, 36c) and / or to connect at least one reinforcing element (22a, 22b, 22c) to the at least one semi-finished fiber product (14a, 14b, 14c). It is proposed that at least one of the tool halves (16a, 18a, 16b, 18b, 16c, 18c) is provided for draping the at least one semifinished fiber product (22a, 22b, 22c) by means of the at least one reinforcing element (22a, 22b, 22c). 14a, 14b, 14c).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a mold according to the preamble of claim 1.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, dass ein Formwerkzeug, insbesondere zur Herstellung eines Preform-Bauteils aus zumindest einem Faserhalbzeug, zumindest zwei zueinander verfahrbaren Werkzeughälften aufweist, die zu einem Umformvorgang des zumindest einen Faserhalbzeugs und/oder zur Anbindung wenigstens eines Verstärkungselements an das zumindest eine Faserhalbzeug vorgesehen sind.It has already been proposed that a molding tool, in particular for producing a preform component from at least one semifinished fiber, at least two mutually movable tool halves, which leads to a forming process of the at least one semifinished fiber and / or for connecting at least one reinforcing element to the at least one semi-finished fiber are provided.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein gattungsgemäßes Formwerkzeug bereitzustellen mittels dem ein Preform-Bauteil aus einem Faserhalbzeug und einem Verstärkungselement besonders einfach und schnell hergestellt werden kann. Insbesondere kann mittels dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen eines Perform-Bauteils bereitgestellt werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.The object of the invention is, in particular, to provide a generic molding tool by means of which a preform component made of a semi-finished fiber product and a reinforcing element can be produced particularly simply and quickly. In particular, a particularly advantageous method for producing a perform component can be provided by means of the molding tool according to the invention. The object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung geht aus von einem Formwerkzeug, insbesondere zur Herstellung eines Preform-Bauteils aus zumindest einem Faserhalbzeug, mit zumindest zwei zueinander verfahrbaren Werkzeughälften, die zu einem Umformvorgang des zumindest einen Faserhalbzeugs und/oder zur Anbindung wenigstens eines Verstärkungselements an das zumindest eine Faserhalbzeug vorgesehen sind.The invention relates to a mold, in particular for producing a preform component of at least one semifinished fiber, with at least two mutually movable mold halves, which are provided for a forming process of the at least one semifinished fiber and / or for connecting at least one reinforcing element to the at least one semi-finished fiber ,

Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine der Werkzeughälften dazu vorgesehen ist, mittels des wenigstens einen Verstärkungselements eine Drapierung des zumindest einen Faserhalbzeugs vorzunehmen.It is proposed that at least one of the tool halves is provided to make a draping of the at least one semifinished fiber product by means of the at least one reinforcing element.

Unter einem „Preform-Bauteil“ soll insbesondere ein vorgeformtes Bauteil, insbesondere ein vorgeformtes Halbzeug verstanden werden, das aus wenigstens einem Faserhalbzeug und wenigstens einem mit dem Faserhalbzeug verbundenen Versteifungselement gebildet ist. Das Preform-Bauteil ist vorzugsweise als ein Zwischenprodukt aus Verstärkungsfasern bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils mittels LCM-Technologien (Liquid Composite Moulding) ausgebildet. Insbesondere ist in das Preform-Bauteil und insbesondere in das wenigstens eine Faserhalbzeug noch kein Harz- und/oder Härter zur endgültigen Ausformung und Aushärtung des Preform-Bauteils injiziert. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Preform-Bauteil als ein Prepreg ausgebildet ist und insbesondere aus einer mit einem Harz - Härtergemisch infiltrierten aber noch nicht ausgehärteten Fasermatte ausgebildet ist. Das Preform-Bauteil wird vorzugsweise in wenigstens einem weiteren Prozessschritt in ein fertiges Bauteil umgewandelt. Insbesondere ist es denkbar, dass das Preform-Bauteil in diesem zumindest einen weiteren Prozessschritt weiter umgeformt und/oder zugeschnitten und/oder ausgehärtet wird. Unter einem „Faserhalbzeug“ soll insbesondere ein Halbzeug aus in einem Matrixwerkstoff angeordneten Fasern verstanden werden, wobei die Fasern unidirektional, biaxial, triaxial oder quadraxial in unterschiedlichsten Orientierungsrichtungen angeordnet sind. Die Fasern können vorzugsweise aus dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Materialen bestehen, wobei insbesondere Glasfasern, Kohlefasern, oder andere Natur- oder Kunstfasern verwendet werden können. Unter einer „Werkzeughälfte“ soll insbesondere eine Hälfte eines Werkzeugs verstanden werden, wobei das Werkzeug vorzugsweise zumindest eine erste, untere Werkzeughälfte und eine zweite, obere Werkzeughälfte aufweist. Vorteilhafterweise sind die Werkzeughälften vorzugsweise jeweils als eine Hälfte einer Pressvorrichtung ausgebildet, wobei eine der Werkzeughälften vorzugsweise stationär angebracht ist, und die andere Werkzeughälfte relativ zu der stationären Werkzeughälfte verfahren werden kann und das Werkzeug so geöffnet und geschlossen werden kann. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass beide Werkzeughälften bewegbar gelagert sind. Unter einem „Umformvorgang“ soll insbesondere ein Vorgang verstanden werden, bei dem das zumindest eine Faserhalbzeug und/oder das zumindest eine Verstärkungselement zumindest in Teilbereichen umgeformt wird/werden und insbesondere von einer flachen, ebenen Form in eine gekrümmte und/oder profilierte Form gebracht werden. Unter einem „Verstärkungeselement“ soll insbesondere ein Element verstanden werden, dass zur lokalen Verstärkung des fertigen Bauteils in das Preform-Bauteil eingebracht wird, wobei das Verstärkungselement vorzugsweise in besonders beanspruchten Bereichen des fertigen Bauteils angeordnet ist. Das Verstärkungselement ist vorzugsweise aus weiteren Verstärkungsfasern als Streifen (Patch) oder als eine Platte oder eine Strebe ausgebildet, wobei das Verstärkungselement grundsätzlich auch eine Kontur aufweisen kann, die von einer ebenen Platte oder einer ebenen Strebe abweichen kann. Das Verstärkungselement ist als ein Insert ausgebildet. Das Verstärkungselement ist vorzugsweise aus einem Schaumstoff, aus einem Metall und/oder aus einem Kunststoff gebildet. Unter einer „Anbindung eines Verstärkungselements“ soll insbesondere eine verliersichere Anbindung des Verstärkungselements an das Faserhalbzeug verstanden werden, wobei die verliersichere Anbindung durch einen Kraft- Form- und/oder Stoffschluss gebildet werden kann. Vorzugsweise ist das Verstärkungselement stoffschlüssig über eine Klebeverbindung mit dem Faserhalbzeug verbunden. Vorzugsweise ist es denkbar, dass das Verstärkungselement durch einen Anpressdruck und/oder einer Wärmezufuhr mit dem Faserhalbzeug verbunden wird, wodurch das Verstärkungselement mit dem Matrixmaterial des Faserhalbzeugs zumindest teilweise stoffschlüssig verbunden wird. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass eine zusätzliche Schicht aus einem Klebstoff auf dem Verstärkungselement und/oder dem Faserhalbzeug angebracht ist, mittels dem das Verstärkungselement mit dem Faserhalbzeug verbindbar ist. Unter einer „Drapierung“ soll insbesondere eine sphärische Verformung des Faserhalbzeugs, vorzugsweise ohne Faltenbildung, insbesondere zur Aufnahme des Verstärkungselements verstanden werden. Dadurch kann eine Drapierung des wenigstens einen Faserhalbzeugs vorteilhaft zeitgleich mit dem Umformen des wenigstens einen Faserhalbzeugs stattfinden.A "preform component" is to be understood, in particular, as a preformed component, in particular a preformed semifinished product, which is formed from at least one semifinished fiber product and at least one stiffening element connected to the semifinished fiber product. The preform component is preferably designed as an intermediate product of reinforcing fibers in the production of a fiber composite component by means of LCM (Liquid Composite Molding) technologies. In particular, no resin and / or hardener for final shaping and curing of the preform component is injected into the preform component and in particular in the at least one semi-finished fiber product. In principle, it is also conceivable that the preform component is designed as a prepreg and in particular is formed from a fiber mat infiltrated with a resin-hardener mixture but not yet cured. The preform component is preferably converted into a finished component in at least one further process step. In particular, it is conceivable that the preform component is further formed in this at least one further process step and / or cut and / or cured. A "semi-finished fiber product" is to be understood, in particular, as a semifinished product of fibers arranged in a matrix material, wherein the fibers are arranged unidirectionally, biaxially, triaxially or quadrangularly in a wide variety of orientation directions. The fibers may preferably consist of those skilled in the art appear useful materials, in particular glass fibers, carbon fibers, or other natural or synthetic fibers can be used. A "tool half" is to be understood as meaning, in particular, one half of a tool, wherein the tool preferably has at least one first, lower tool half and a second, upper tool half. Advantageously, the tool halves are preferably each formed as a half of a pressing device, wherein one of the tool halves is preferably mounted stationary, and the other tool half can be moved relative to the stationary mold half and the tool can be opened and closed. In principle, it is also conceivable that both mold halves are movably mounted. A "forming process" is to be understood in particular a process in which the at least one semifinished fiber product and / or the at least one reinforcing element is at least partially reshaped / are brought and in particular from a flat, flat shape in a curved and / or profiled shape , A "reinforcing element" should in particular be understood to mean an element which is introduced into the preform component for local reinforcement of the finished component, wherein the reinforcing element is preferably arranged in particularly stressed areas of the finished component. The reinforcing element is preferably formed of further reinforcing fibers as a strip (patch) or as a plate or a strut, wherein the reinforcing element may in principle also have a contour which may differ from a flat plate or a flat strut. The reinforcing element is designed as an insert. The reinforcing element is preferably formed from a foam, a metal and / or a plastic. A "connection of a reinforcing element" is to be understood in particular a captive connection of the reinforcing element to the semifinished fiber product, wherein the captive connection by a force form and / or material connection can be formed. Preferably, the reinforcing element is integrally connected via an adhesive bond with the semi-finished fiber product. Preferably, it is conceivable that the reinforcing element is connected by a contact pressure and / or a heat supply with the semi-finished fiber, whereby the reinforcing element is at least partially cohesively connected to the matrix material of the semifinished fiber. In principle, it is also conceivable that an additional layer of an adhesive on the reinforcing element and / or the semifinished fiber product is attached, by means of which the reinforcing element is connectable to the semifinished fiber product. A "draping" is to be understood in particular as meaning a spherical deformation of the semi-finished fiber product, preferably without wrinkling, in particular for receiving the reinforcing element. As a result, a draping of the at least one semifinished fiber product can advantageously take place at the same time as the reshaping of the at least one semifinished fiber product.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Werkzeughälfte dazu vorgesehen ist, eine Drapierung des wenigstens einen Faserhalbzeugs mittels des Verstärkungselements in lediglich einem Pressvorgang vorzunehmen. Darunter, dass die Drapierung mittels des Verstärkungselements in „lediglich einem Pressvorgang“ erfolgt, soll insbesondere verstanden werden, dass eine Drapierung des Faserhalbzeugs und das Verbinden des Verstärkungselements mit dem Faserhalbzeug bei einem Pressvorgang, also bei einem einmaligen Schließen der beiden Werkzeughälften, erfolgt. Dadurch kann die Drapierung des Faserhalbzeugs und die Anbindung des Verstärkungselements in einem besonders vorteilhaften Prozess stattfinden.It is further proposed that the at least one mold half be provided to perform a draping of the at least one semifinished fiber product by means of the reinforcing element in only one pressing operation. Including that the draping by means of the reinforcing element in "only one pressing operation" takes place, should be understood in particular that a draping of the semifinished fiber and the joining of the reinforcing element with the semi-finished fiber in a pressing process, ie a single closing of the two mold halves occurs. As a result, the drapery of the semi-finished fiber product and the connection of the reinforcing element take place in a particularly advantageous process.

Ferner wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine der Werkzeughälften zumindest eine Haltevorrichtung aufweist, die dazu vorgesehen ist, wenigstens ein Verstärkungselement zu halten. Unter einer „Haltevorrichtung“ soll insbesondere eine Vorrichtung mit wenigstens einem Halteelement verstanden werden, mittels dem ein Element, wie insbesondere das Verstärkungselement und/oder ein Faserhalbzeug in einer Position festgehalten werden kann. Vorteilhafterweise weist ein Halteelement vorzugsweise zwei Zustände auf, wobei ein Halteelement in einem Halte-Zustand das entsprechende Element in seiner Position hält und in einem Löse-Zustand das entsprechende Element nicht mehr hält. Die Halteelemente sind insbesondere dazu vorgesehen, das entsprechende zu fixierende Element, wie insbesondere das Verstärkungselement und/oder das Faserhalbzeug, form- und/oder kraftschlüssig zu halten. Dadurch kann das Verstärkungselement vorteilhaft in den Werkzeughälften gehalten werden und so das Verstärkungselement besonders einfach zur Drapierung verwendet werden. It is also proposed that at least one of the tool halves has at least one holding device which is provided to hold at least one reinforcing element. A "holding device" is to be understood in particular a device having at least one holding element, by means of which an element, in particular the reinforcing element and / or a semifinished fiber product can be held in one position. Advantageously, a holding element preferably has two states, wherein a holding element in a holding state holds the corresponding element in its position and no longer holds the corresponding element in a release state. The holding elements are in particular provided to hold the corresponding element to be fixed, in particular the reinforcing element and / or the semifinished fiber product, positively and / or non-positively. As a result, the reinforcing element can advantageously be held in the tool halves and thus the reinforcing element can be used particularly simply for draping.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die zumindest eine Haltevorrichtung zumindest ein als Nadelgreifer ausgebildetes Halteelement aufweist. Unter einem „Nadelgreifer“ soll insbesondere ein Greiferelement verstanden werden, dass zum Greifen und Fixieren insbesondere von Textil- Schaumstoffplatten und/oder Fasergeweben vorgesehen ist, und dazu zumindest eine entlang einer Verfahrichtung verfahrbaren Haltenadeln aufweist, die insbesondere zwischen einem eingefahrenen Zustand und einem ausgefahrenen Zustand verfahrbar sind, wobei die Haltenadel in dem ausgefahrenen Zustand dazu vorgesehen ist, in das zu haltende Element einzudringen und dieses dadurch zu fixieren und zum Lösen des gehaltenen Elements in die eingefahrene Stellung verstellt zu werden, wodurch sich die Halteverbindung zwischen dem der Haltenadel und dem gehaltenen Element löst. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass ein Greiferelement insbesondere mehrere Haltenadeln aufweist. Die gesamte Haltevorrichtung weist zumindest einen Nadelgreifer, vorzugsweise aber mehrere Nadelgreifer auf, die an unterschiedlichen Stellen an das zu haltende Element angreift. Dadurch kann die Haltevorrichtung besonders vorteilhaft zur Fixierung von Verstärkungselementen aus einem Fasermaterial und/oder einem Schaumstoffmaterial ausgebildet werden.It is further proposed that the at least one holding device has at least one holding element designed as a needle gripper. A "needle gripper" is to be understood in particular a gripper element that is provided for gripping and fixing in particular of textile foam panels and / or fiber fabrics, and to at least one movable along a direction holding needles, in particular between a retracted state and an extended state are movable, wherein the holding needle is provided in the extended state to penetrate into the element to be held and thereby fixed and displaced to release the held element in the retracted position, whereby the holding connection between the holding needle and the held Element releases. In principle, it is also conceivable that a gripper element has in particular a plurality of holding needles. The entire holding device has at least one needle gripper, but preferably a plurality of needle grippers, which acts on the element to be held at different locations. Thereby, the holding device can be formed particularly advantageous for fixing reinforcing elements of a fiber material and / or a foam material.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Haltevorrichtung zumindest ein als Vakuumhalteelement ausgebildetes Halteelement aufweist. Unter einem „Vakuumhalteelement“ soll vorteilhafterweise insbesondere ein Element verstanden werden, das durch Erzeugung eines Unterdrucks ein zu haltendes Element fixiert, wobei ein zu haltendes Element an einer Anlagefläche des Vakuumhalteelements anliegt, wobei in der Anlagefläche eine Öffnung eingebracht ist, an die zumindest ein Unterdruck erzeugendes Gerät, wie beispielsweise eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, das in der Öffnung einen Unterdruck erzeugt, durch das das zu haltende Element an dem Vakuumhalteelement fixiert wird. In einem Haltezustand des Vakuumhalteelements wird die Öffnung mit einem Unterdruck beaufschlagt und während eines Lösezustandes mit einem normalen Umgebungsdruck. Dadurch kann die Haltevorrichtung besonders vorteilhaft zur Fixierung flächiger Verstärkungselemente ausgebildet werden.Furthermore, it is proposed that the at least one holding device has at least one holding element designed as a vacuum holding element. A "vacuum holding element" is to be understood in particular an element which fixes by holding a negative pressure to hold an element, with an element to be held on a contact surface of the vacuum holding element, wherein in the contact surface an opening is introduced, to which at least one negative pressure generating device, such as a vacuum pump is connected, which generates a negative pressure in the opening, by which the element to be held is fixed to the vacuum holding element. In a holding state of the vacuum holding element, the opening is subjected to a negative pressure and during a release state with a normal ambient pressure. Thereby, the holding device can be formed particularly advantageous for fixing flat reinforcement elements.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Haltevorrichtung zumindest ein als Magnethalteelement ausgebildetes Halteelement umfasst. Unter einem „Magnethalteelement“ soll insbesondere ein Halteelement verstanden werden, das zumindest eine elektromagnetische Spule aufweist, die bei Bestromung ein Magnetfeld erzeugt, das ein zu haltendes metallisches Element, insbesondere ein als metallischer Einleger ausgebildetes Verstärkungselement, in einer Position fixiert. In einem Haltezustand wird die zumindest eine elektromagnetische Spule bestromt und erzeugt so ein Magnetfeld das ein metallisches Element fixieren kann. In einem Lösezustand ist die zumindest eine elektromagnetische Spule des Magnethalteelements nicht bestromt und erzeugt so kein Magnetfeld, das das metallische Element hält. Es ist insbesondere denkbar, dass mittels des Magnethalteelements rein metallische Verstärkungselemente gehalten werden, oder dass ein zu haltendes Verstärkungselement im Wesentlichen aus einem nicht metallischen Material besteht, ein oder mehrere metallische Fixierelemente aufweist, über die das Verstärkungselement mittels des Magnethalteelements gehalten werden kann. Dadurch kann die Haltevorrichtung besonders einfach und vorteilhaft zur Fixierung von metallischen Verstärkungselementen ausgebildet werden.Furthermore, it is proposed that the at least one holding device comprises at least one holding element designed as a magnetic holding element. A "magnetic holding element" should in particular be understood to mean a holding element which has at least one electromagnetic coil which, when energized, generates a magnetic field which fixes a metallic element to be held, in particular a reinforcing element designed as a metallic insert, in one position. In a holding state, the at least one energized electromagnetic coil and thus generates a magnetic field that can fix a metallic element. In a release state, the at least one electromagnetic coil of the magnetic holding element is not energized and thus generates no magnetic field that holds the metallic element. It is in particular conceivable that purely metallic reinforcing elements are held by means of the magnetic holding element, or that a reinforcing element to be held substantially consists of a non-metallic material, one or more metallic fixing elements over which the reinforcing element can be held by means of the magnet holding element. As a result, the holding device can be designed to be particularly simple and advantageous for fixing metallic reinforcing elements.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Haltevorrichtung dazu vorgesehen ist, das wenigstens eine Verstärkungselement und wenigstens ein weiteres Faserhalbzeug zu halten. Unter einem „weiteren Faserhalbzeug“ soll insbesondere ein zu dem Faserhalbzeug, das mittels des Verstärkungselements drapiert wird, zusätzliches Faserhalbzeug verstanden werden, dass im Wesentlichen einen gleichen Aufbau haben kann wie das zu drapierende Faserhalbzeug. Dadurch kann vorteilhaft ein weiteres Faserhalbzeug in einem Pressvorgang verarbeitet werden und insbesondere ein einfaches Preform-Bauteil hergestellt werden, das ein zwischen zwei Fasermatten eingebettetes Verstärkungselement aufweist.It is also proposed that the holding device is provided to hold the at least one reinforcing element and at least one further semifinished fiber product. A "further semifinished fiber product" is to be understood as meaning, in particular, an additional semifinished fiber product to the semifinished fiber product which is draped by means of the reinforcing element, which essentially can have the same structure as the fiber semifinished product to be draped. As a result, advantageously, a further semifinished fiber product can be processed in a pressing process, and in particular a simple preform component can be produced which has a reinforcing element embedded between two fiber mats.

Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Preform-Bauteils vorgeschlagen, wobei eine Drapierung des wenigstens einen Faserhalbzeugs mittels eines in das Faserhalbzeug einzubringendes Verstärkungselements erfolgt. Dadurch kann ein Preform-Bauteil mit einem in das Faserhalbzeug eingebrachten Verstärkungselement besonders einfach und schnell hergestellt werden.Furthermore, a method for producing a preform component is proposed, wherein a draping of the at least one semifinished fiber product is effected by means of a reinforcing element to be introduced into the semifinished fiber product. As a result, a preform component with a reinforcing element introduced into the semi-finished fiber product can be produced particularly simply and quickly.

Das erfindungsgemäße Formwerkzeug soll vorliegend nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Formwerkzeug zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.In the present case, the molding tool according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, in order to fulfill a mode of operation described herein, the mold according to the invention may have a number deviating from a number of individual elements, components and units mentioned herein.

Figurenlistelist of figures

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, three embodiments of the invention are shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsbemäßen Formwerkzeug in einem ersten Ausführungsbeispiel in einem geöffneten Zustand mit einem eingelegten Faserhalbzeug,
  • 2 eine schematische Darstellung des Formwerkzeugs in einem geöffneten Zustand mit einem eingelegten Faserhalbzeug und einem über eine Haltevorrichtung gehaltenen Verstärkungselement,
  • 3 eine schematische Darstellung des Formwerkzeugs in einem geschlossenen Zustand, mit dem Faserhalbzeug und dem Verstärkungselement, das zu einem Preform-Bauteil umgeformt und miteinander verbunden wurde,
  • 4 eine schematische Darstellung des Formwerkzeugs in einem geöffneten Zustand mit dem fertigen Preform-Bauteil,
  • 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsbemäßen Formwerkzeugs in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem geschlossenen Zustand mit einem fertigen Preform-Bauteil und
  • 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs in einem dritten Ausführungsbeispiel in einem geschlossenen Zustand mit einem fertigen Preform-Bauteil aus zwei Faserhalbzeugen und einem Verstärkungselement.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a erfindungsbemäßen mold in a first embodiment in an open state with an inserted semi-finished fiber,
  • 2 a schematic representation of the mold in an open state with an inserted semi-finished fiber product and a held on a holding device reinforcing element,
  • 3 a schematic representation of the mold in a closed state, with the semifinished fiber product and the reinforcing element, which has been converted into a preform component and joined together,
  • 4 a schematic representation of the mold in an open state with the finished preform component,
  • 5 a schematic representation of a erfindungsbemäßen mold in a second embodiment in a closed state with a finished preform component and
  • 6 a schematic representation of a mold according to the invention in a third embodiment in a closed state with a finished preform component of two semi-finished fiber products and a reinforcing element.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Die 1 bis 4 zeigen ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug 10a in einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Formwerkzeug 10a ist zur Herstellung eines Preform-Bauteils 12a aus wenigsten einem Faserhalbzeug 14a vorgesehen. Das Preform-Bauteil 12a wird mittels dem Formwerkzeug 10a in eine Vorform gebracht. Das Preform-Bauteil 12a ist insbesondere noch nicht zwingend die endgültige Form des fertigen Bauteils. In einem nachgeschalteten Bearbeitungsschritt wird das Preform-Bauteil 12a, vorzugsweise durch Injizieren von Harz und Härter, unter dem Einfluss von Druck und/oder Wärme in eine endgültige Form gebracht und ausgehärtet.The 1 to 4 show a mold 10a according to the invention in a first embodiment. The molding tool 10a is provided for producing a preform component 12a from at least one semi-finished fiber product 14a. The preform component 12a is brought into a preform by means of the molding tool 10a. In particular, the preform component 12a is not yet necessarily the final shape of the finished component. In a downstream processing step, the preform component 12a, preferably by injection of resin and hardener, brought under the influence of pressure and / or heat in a final shape and cured.

Das Formwerkzeug 10a ist als eine Presse ausgebildet. Das Formwerkzeug 10a weist zwei Werkzeughälften 16a, 18a auf. Die erste Werkzeughälfte 16a ist als eine untere Werkzeughälfte 16a ausgebildet. Die untere Werkzeughälfte 16a ist starr auf einem Boden aufgeständert. Die zweite Werkzeughälfte 18a ist als eine obere Werkzeughälfte 18a ausgebildet. Die obere Werkzeughälfte 18a ist beweglich zu der unteren Werkzeughälfte 16a angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Werkzeughälfte 18a über eine nicht näher dargestellte Mechanik in einer vertikalen Bewegungsachse zu der unteren Werkzeughälfte 16a bewegbar. Die Mechanik kann insbesondere beispielsweise einen hydraulischen oder rein mechanischen Antrieb haben. Die beiden Werkzeughälften 16a, 18a sind in einem geöffneten Zustand voneinander beabstandet angeordnet, wodurch in dem geöffneten Zustand der Bearbeitungsbereich des Formwerkzeugs 10a zugänglich ist. In dem geöffneten Zustand kann das Preform-Bauteil 12a aus dem Formwerkzeug 10a entnommen werden bzw. die Halbzeuge, aus denen das Prefom-Bauteil 12a gefertigt wird, in das Formwerkzeug 10a eingelegt werden. Ein Einlegen und/oder eine Entnahme in bzw. aus dem Formwerkzeug 10a kann vorteilhafterweise manuell oder mittels einer Automatik, wie beispielsweise einer Robotik erfolgen. Das Einlegen und die Entnahme sollen vorliegend nicht näher beschrieben werden und erfolgen auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise. Bei einem Schließvorgang der beiden Werkzeughälften 16a, 18a und in dem geschlossenen Zustand der Werkzeughälften 16a, 18a wird das Preform-Bauteil 12a aus dem in das Formwerkzeug 10a eingelegte Faserhalbzeug 14a geformt. Der Schließvorgang der Werkzeughälften 16a, 18a bildet einen Umformvorgang der zumindest einen in das Formwerkzeug 10a eingelegten Faserhalbzeugs 14a aus. Dazu weist das Formwerkzeug 10a eine Matrize 20a auf, in der das Faserhalbzeug 14a beim Umformvorgang verformt wird. Die Matrize 20a ist insbesondere in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von der unteren Werkzeughälfte 16a gebildet. In einem geöffneten Zustand des Formwerkzeugs 10a wird das Faserhalbzeug 14a in die von der unteren Werkzeughälfte 16a gebildeten Matrize 20a eingelegt. Das in das Formwerkzeug 10a eingelegte Faserhalbzeug 14a ist vorzugsweise zugeschnitten. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Matrize 20a von der oberen Werkzeughälfte 18a gebildet wird oder dass beide Werkzeughälften 16a, 18a eine Matrize 20a aufweisen. Während des Umformvorgangs wird das Faserhalbzeug 14a durch Einwirkung von Druck und Hitze über die Werkzeughälften 16a, 18a umgeformt.The mold 10a is formed as a press. The mold 10a has two mold halves 16a, 18a. The first mold half 16a is formed as a lower mold half 16a. The lower mold half 16a is rigidly elevated on a floor. The second die half 18a is formed as an upper die half 18a. The upper die half 18a is movably arranged to the lower die half 16a. Preferably, the second tool half 18a via a mechanism, not shown in a vertical movement axis to the lower mold half 16a movable. The mechanism may in particular have, for example, a hydraulic or purely mechanical drive. The two tool halves 16a, 18a are arranged spaced from each other in an opened state, whereby in the opened state the machining area of the molding tool 10a is accessible. In the opened state, the preform component 12a can be removed from the molding tool 10a or the semi-finished products from which the preform component 12a is manufactured can be inserted into the molding tool 10a. An insertion and / or a removal into or out of the mold 10a can advantageously be done manually or by means of an automatic, such as a robotics. The insertion and removal are not described here in detail and take place in a manner known from the prior art. During a closing operation of the two tool halves 16a, 18a and in the closed state of the tool halves 16a, 18a, the preform component 12a is formed from the semi-finished fiber product 14a inserted into the mold 10a. The closing operation of the tool halves 16a, 18a forms a forming operation of the at least one semi-finished fiber 14a inserted into the mold 10a. For this purpose, the mold 10a has a die 20a, in which the semi-finished fiber product 14a is deformed during the forming process. The die 20a is formed in particular in the present embodiment of the lower mold half 16a. In an open state of the molding tool 10a, the semi-finished fiber product 14a is inserted into the die 20a formed by the lower mold half 16a. The semi-finished fiber 14a inserted into the mold 10a is preferably cut to size. In principle, it is also conceivable that the die 20a is formed by the upper tool half 18a or that both tool halves 16a, 18a have a die 20a. During the forming process, the semi-finished fiber product 14a is deformed by the action of pressure and heat on the tool halves 16a, 18a.

Das Formwerkzeug 10a ist dazu vorgesehen, ein Verstärkungselement 22a an das Faserhalbzeug 14a anzubinden. Das Verstärkungselement 22a ist insbesondere aus einem Fasermaterial gebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Verstärkungselement aus einem Schaumstoff gebildet ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Verstärkungselement 22a als eine andere Fasermatte, als ein Kunststoffbauteil, beispielsweise aus einem PA oder einem Naturwerkstoff gebildet ist. Das Verstärkungselement 22a ist als eine Platte ausgebildet. Das Verstärkungselement 22a ist insbesondere als ein flächiges Bauteil ausgebildet. Grundsätzlich kann das Verstärkungselement 22a auch eine andere Form als die Beschriebene aufweisen, insbesondere eine beliebige dreidimensionale. Das Formwerkzeug 10a ist dazu vorgesehen das Preform-Bauteil 12a aus dem Faserhalbzeug 14a und dem Verstärkungselement 22a auszubilden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Formwerkzeug 10a das Preform-Bauteil 12a aus mehreren Faserhalbzeugen 14a und/oder mehreren Verstärkungselementen 22a herzustellen. Das Verstärkungselement 22a wird insbesondere während des Umformvorgangs mit dem Faserhalbzeug 14a verbunden. Vorzugsweise wird das Verstärkungselement 22a über ein Matrixmaterial des Faserhalbzeugs 14a stoffschlüssig an das Faserhalbzeug 14a angebunden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass ein zusätzlicher Kleber auf das Faserhalbzeug 14a und/oder das Verstärkungselement 22a aufgetragen wird, sodass das Verstärkungselement 22a fest mit dem Faserhalbzeug 14a verbunden werden kann.The forming tool 10a is provided to connect a reinforcing element 22a to the semi-finished fiber product 14a. The reinforcing element 22a is formed in particular from a fiber material. In principle, it is also conceivable that the reinforcing element is formed from a foam. In principle, it is also conceivable that the reinforcing element 22a is formed as another fiber mat, as a plastic component, for example of a PA or a natural material. The reinforcing element 22a is formed as a plate. The reinforcing element 22a is designed in particular as a flat component. In principle, the reinforcing element 22a may also have a different shape than the one described, in particular any three-dimensional one. The forming tool 10a is intended to form the preform component 12a from the semi-finished fiber product 14a and the reinforcing element 22a. In principle, it is also conceivable for the molding tool 10a to produce the preform component 12a from a plurality of semi-finished fiber products 14a and / or a plurality of reinforcing elements 22a. The reinforcing element 22a is connected in particular during the forming process with the semifinished fiber product 14a. The reinforcing element 22a is preferably bonded to the semifinished fiber article 14a in a material-locking manner via a matrix material of the semi-finished fiber product 14a. In principle, it is also conceivable that an additional adhesive is applied to the semi-finished fiber product 14a and / or the reinforcing element 22a, so that the reinforcing element 22a can be fixedly connected to the semi-finished fiber product 14a.

Zur Anbindung des Verstärkungselements 22a an das Faserhalbzeug 14a wird das Faserhalbzeug 14a drapiert. Das Formwerkzeug 10a ist dazu vorgesehen, das Faserhalbzeug 14a mittels des Verstärkungselements 22a zu drapieren. Die Werkzeughälften 16a, 18a drapieren das Faserhalbzeug 14a bei einem Schließvorgang mittels des Verstärkungselements 22a, das nach der Drapierung und Umformung des Faserhalbzeugs 14a in dem Preform-Bauteil bleibt. Die Werkzeughälften 16a, 18a sind dazu vorgesehen, eine Drapierung des Faserhalbzeugs 14a mittels des Verstärkungselements 22a in lediglich einem Pressvorgang vorzunehmen. Die Drapierung des Faserhalbzeugs 14a erfolgt in dem selben Schließvorgang der Werkzeughälften 16a, 18a wie das Umformen des Faserhalbzeugs 14a zu dem Prefom-Bauteil 12a.To connect the reinforcing element 22a to the semi-finished fiber product 14a, the semi-finished fiber product 14a is draped. The molding tool 10a is intended to drape the semi-finished fiber product 14a by means of the reinforcing element 22a. The tool halves 16a, 18a drape the semi-finished fiber product 14a in a closing operation by means of the reinforcing element 22a, which remains in the preform component after draping and forming the semifinished fiber article 14a. The tool halves 16a, 18a are intended to perform a draping of the semi-finished fiber product 14a by means of the reinforcing element 22a in only one pressing operation. The draping of the semi-finished fiber product 14a takes place in the same closing operation of the tool halves 16a, 18a as the forming of the semi-finished fiber product 14a to the preform component 12a.

Zur Aufnahme des Verstärkungselements 22a in dem Formwerkzeug 10a weist die Werkzeughälfte 18a eine Haltevorrichtung 24a auf. Die Haltevorrichtung 24a ist dazu vorgesehen, das Verstärkungselement 22a in dem Formwerkzeug 10a zumindest während einem Schließvorgang der beiden Werkzeughälften 16a, 18a zu fixieren. Die Haltevorrichtung 24a ist an einer der unteren Werkzeughälfte 16a zugewandten Innenseite der oberen Werkzeughälfte 18a angeordnet. Die Haltevorrichtung 24a weist ein erstes Halteelement 26a und ein zweites Halteelement 28a auf. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Haltevorrichtung mehr als die zwei Halteelemente 26a, 28a oder lediglich ein Halteelement 26a, 28a aufweist. Die beiden Halteelemente 26a, 28a sind an der oberen Werkzeughälfte 18a angeordnet. Insbesondere sind die Halteelemente 26a, 28a beabstandet zueinander angeordnet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Halteelemente 26a, 28a an der unteren Werkzeughälfte 16a angeordnet sind. Die Halteelemente 26a, 28a sind als Nadelgreifer ausgebildet. Die als Nadelgreifer ausgebildeten Halteelemente 26a, 28a weisen jeweils eine zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verstellbare Haltenadel 30a, 32a auf. In der eingefahrenen Stellung sind die Haltenadeln 30a, 32a der Halteelemente 26a, 28a jeweils in einen Grundkörper der Halteelemente 26a, 28a eingefahren. In dem eingefahrenen Zustand kann mittels dem Halteelement 26a, 28a kein Element gehalten werden. In einem ausgefahrenen Zustand sind die Haltenadeln 30a, 32a der Halteelemente 26a,28a aus dem Grundkörper ausgefahren und stehen aus diesem hinaus. Die Haltenadeln 30a, 32a der Halteelemente 26a, 28a sind dazu vorgesehen, in dem ausgefahrenen Zustand in ein zu haltendes Element, wie insbesondere in das Verstärkungselement 22a einzudringen, um dieses zu halten. Die Halteelemente 26a, 28a sind dazu vorgesehen, das Verstärkungselement 22a während eines Schließvorgangs der beiden Werkzeughälften 16a, 18a des Formwerkzeugs 10a zu halten. Nach einem Schließvorgang der beiden Werkzeughälften 16a, 18a des Formwerkzeugs 10a, in dem das Preform-Bauteil 12a durch Drapieren und Umformen des Faserhalbzeugs 14a und anbinden des Verstärkungselements 22a an das Faserhalbzeug 14a hergestellt wird, werden die Halteelemente 26a, 28a von dem Verstärkungselement 22a gelöst und das Preform-Bauteil 12a kann aus dem Formwerkzeug 10a entnommen werden.For receiving the reinforcing element 22a in the molding tool 10a, the tool half 18a has a holding device 24a. The holding device 24a is provided to fix the reinforcing element 22a in the forming tool 10a at least during a closing operation of the two tool halves 16a, 18a. The holding device 24a is arranged on one of the lower mold half 16a facing inside of the upper mold half 18a. The holding device 24a has a first holding element 26a and a second holding element 28a. In principle, it is also conceivable that the holding device has more than the two holding elements 26a, 28a or only one holding element 26a, 28a. The two holding elements 26a, 28a are arranged on the upper tool half 18a. In particular, the holding elements 26a, 28a are arranged at a distance from one another. In principle, it is also conceivable that the holding elements 26a, 28a are arranged on the lower mold half 16a. The holding elements 26a, 28a are designed as needle grippers. The holding elements 26a, 28a designed as needle grippers each have one between a retracted position and one extended position adjustable holding needle 30a, 32a. In the retracted position, the holding needles 30a, 32a of the holding elements 26a, 28a respectively retracted into a base body of the holding elements 26a, 28a. In the retracted state, no element can be held by means of the retaining element 26a, 28a. In an extended state, the holding needles 30a, 32a of the holding elements 26a, 28a are extended out of the main body and out of this. The holding needles 30a, 32a of the holding elements 26a, 28a are provided to penetrate in the extended state into a member to be held, in particular in the reinforcing element 22a to hold this. The holding elements 26a, 28a are provided to hold the reinforcing element 22a during a closing operation of the two tool halves 16a, 18a of the forming tool 10a. After a closing operation of the two mold halves 16a, 18a of the mold 10a, in which the preform component 12a is produced by draping and reshaping the semi-finished fiber product 14a and bonding the reinforcing element 22a to the semi-finished fiber product 14a, the holding elements 26a, 28a are released from the reinforcing element 22a and the preform component 12a can be removed from the mold 10a.

Folgend soll das Verfahren beschrieben werden mittels dem in dem Formwerkzeug 10a aus dem Faserhalbzeug 14a und dem Verstärkungselement 22a das Preform-Bauteil 12a gefertigt wird. In das geöffnete Formwerkzeug 10a wird ein Faserhalbzeug 14a eingelegt. Vorzugsweise wird das Faserhalbzeug 14a auf die untere Werkzeughälfte 16a auf die Matrize 20a aufgelegt. Insbesondere ist das Faserhalbzeug 14a entsprechend zugeschnitten. Die untere Werkzeughälfte 16a weist vorzugsweise entsprechende Halter auf, über die das Faserhalbzeug 14a in der korrekten Lage in der unteren Werkzeughälfte 16a angeordnet werden kann. Das Einlegen des Faserhalbzeugs 14a erfolgt insbesondere automatisch über eine entsprechende Einlegevorrichtung. Grundsätzlich ist auch ein manuelles Einlegen des Faserhalbzeugs 14a in das Formwerkzeug 10a denkbar. Das Verstärkungselement 22a wird ebenfalls in das geöffnete Formwerkzeug 10a eingebracht. Das Verstärkungselement 22a wird über die Halteelemente 26a, 28a an der oberen Werkzeughälfte 18a gehalten. Das Verstärkungselement 22a wird vorzugsweise über automatisch über eine entsprechende, nicht näher dargestellte Einlegevorrichtung in das Formwerkzeug 10a eingelegt. Grundsätzlich ist auch ein manuelles Einlegen des Verstärkungselements 22a in das Formwerkzeug 10a denkbar. Ist das Faserhalbzeug 14a und das Verstärkungselement 22a in dem Formwerkzeug 10a angeordnet, werden die beiden Werkzeughälften 16a, 18a geschlossen, in dem die obere Werkzeughälfte 18a auf die unter Werkzeughälfte 16a zubewegt wird. Bei dem Schließvorgang der beiden Werkzeughälften 16a, 18a wird das Faserhalbzeug 14a mittels dem Verstärkungselement 22a drapiert. Das Verstärkungselement 22a drapiert das Faserhalbzeug 14a so, dass das Verstärkungselement 22a in dem Faserhalbzeug 14a verliersicher angebracht werden kann. Das Verstärkungselement 22a wird bei dem Schließvorgang mit dem Faserhalbzeug 14a fest verbunden. Vorzugsweise wird das Verstärkungselement 22a über eine Klebeverbindung stoffschlüssig mit dem Faserhalbzeug 14a verbunden. Insbesondere wird das Verstärkungselement 22a über einen auf der Oberfläche des Faserhalbzeugs 14a angeordneten Kleber stoffschlüssig mit dem Faserhalbzeug 14a verbunden. Der Kleber kann insbesondere ein Teil des Matrixmaterials des Faserhalbzeugs 14a sein oder ein extra vor dem Schließvorgang auf das Faserhalbzeug 14a und/oder das Verstärkungselement 22a aufgetragener Kleber sein. Durch die Form der Matrize 20a wird das Faserhalbzeug 14a in eine entsprechende Form gebracht. Das Faserhalbzeug 14a und das Verstärkungselement 22a werden unter Druck und/oder Hitze in eine der Matrize 20a entsprechende Form gepresst. Die Drapierung des Faserhalbzeugs 14a durch das Verstärkungselement 22a, sowie die Umformung des Faserhalbzeugs 14a zu dem Preform-Bauteil 12a erfolgt vorzugsweise in einem Schließvorgang/Pressvorgang des Formwerkzeugs 10a. Nach dem Umformvorgang und der Drapierung des Faserhalbzeugs 14a mittels des Verstärkungselements 22a werden die Halteelemente 26a, 28a der Haltevorrichtung 24a von dem Verstärkungselement 22a gelöst und das Formwerkzeug 10a wieder geöffnet, in dem die obere Werkzeughälfte 18a von der unteren Werkzeughälfte 16a abhebt. Das aus dem Faserhalbzeug 14a und dem Verstärkungselement 22a gebildete Preform-Bauteil 12a wird nun aus dem Formwerkzeug 10a entnommen. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass ein weiteres Faserhalbzeug 14a mit dem Preform-Bauteil 12a verbunden wird. Dies kann in einem separaten Formwerkzeug oder in dem gezeigten Formwerkzeug 10a geschehen.In the following, the method will be described by means of which the preform component 12a is manufactured from the semi-finished fiber product 14a and the reinforcing element 22a in the forming tool 10a. In the open mold 10a, a semi-finished fiber product 14a is inserted. Preferably, the semi-finished fiber product 14a is placed on the lower mold half 16a on the die 20a. In particular, the semi-finished fiber product 14a is tailored accordingly. The lower mold half 16a preferably has corresponding holders, via which the semi-finished fiber product 14a can be arranged in the correct position in the lower mold half 16a. The insertion of the semi-finished fiber product 14a takes place in particular automatically via a corresponding insertion device. In principle, a manual insertion of the semi-finished fiber 14a in the mold 10a is conceivable. The reinforcing element 22a is also introduced into the opened mold 10a. The reinforcing element 22a is held on the upper tool half 18a via the holding elements 26a, 28a. The reinforcing element 22a is preferably inserted automatically into the forming tool 10a via a corresponding insertion device (not shown). Basically, a manual insertion of the reinforcing element 22a in the mold 10a is conceivable. If the semi-finished fiber product 14a and the reinforcing element 22a are arranged in the mold 10a, the two mold halves 16a, 18a are closed, in which the upper mold half 18a is moved toward the under mold half 16a. During the closing process of the two tool halves 16a, 18a, the semi-finished fiber product 14a is draped by means of the reinforcing element 22a. The reinforcing element 22a drapes the semifinished fiber product 14a such that the reinforcing element 22a can be attached captively in the semifinished fiber product 14a. The reinforcing element 22a is firmly connected in the closing operation with the semifinished fiber product 14a. Preferably, the reinforcing element 22a is connected via an adhesive bond cohesively with the semifinished fiber product 14a. In particular, the reinforcing element 22a is connected in a material-locking manner to the semi-finished fiber product 14a by means of an adhesive arranged on the surface of the semi-finished fiber product 14a. The adhesive may, in particular, be a part of the matrix material of the semifinished fiber product 14a or an adhesive applied to the semifinished fiber product 14a and / or the reinforcement element 22a before the closing process. Due to the shape of the die 20a, the semi-finished fiber product 14a is brought into a corresponding shape. The semi-finished fiber product 14a and the reinforcing element 22a are pressed under pressure and / or heat into a mold corresponding to the female mold 20a. The draping of the semi-finished fiber product 14a through the reinforcing element 22a, as well as the deformation of the semi-finished fiber product 14a to the preform component 12a is preferably carried out in a closing / pressing operation of the mold 10a. After the forming process and the draping of the semifinished fiber article 14a by means of the reinforcing element 22a, the holding elements 26a, 28a of the holding device 24a are released from the reinforcing element 22a and the mold 10a reopened, in which the upper mold half 18a lifts from the lower mold half 16a. The preform component 12a formed from the semi-finished fiber product 14a and the reinforcing element 22a is now removed from the mold 10a. In principle, it is also conceivable that a further semi-finished fiber product 14a is connected to the preform component 12a. This can be done in a separate mold or in the mold 10a shown.

In den 5 und 6 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 5 und 6 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b und c ersetzt.In the 5 and 6 two further embodiments of the invention are shown. The following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, with reference in principle to the same reference components, in particular with respect to components with the same reference numerals, to the drawings and / or the description of the other embodiments, in particular 1 to 3 , can be referenced. To distinguish the embodiments of the letter a is the reference numerals of the embodiment in the 1 to 3 readjusted. In the embodiments of the 5 and 6 the letter a is replaced by the letters b and c.

Die 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug 10b in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Formwerkzeug 10b ist zur Herstellung eines Preform-Bauteils 12b aus wenigsten einem Faserhalbzeug 14b vorgesehen. Das Formwerkzeug 10b ist als eine Presse ausgebildet. Das Formwerkzeug 10b weist zwei Werkzeughälften 16b, 18b auf. Das Formwerkzeug 10b ist dazu vorgesehen, ein Verstärkungselement 22b an das Faserhalbzeug 14b anzubinden. Das Formwerkzeug 10b ist dazu vorgesehen das Preform-Bauteil 12b aus dem Faserhalbzeug 14b und dem Verstärkungselement 22b auszubilden. Durch Anbindung des Verstärkungselements 22b an das Faserhalbzeug 14b wird das Faserhalbzeug 14b drapiert. Das Formwerkzeug 10b ist dazu vorgesehen, das Faserhalbzeug 14b mittels des Verstärkungselements 22b zu drapieren. The 5 shows a mold 10b according to the invention in a second embodiment. The molding tool 10b is provided for producing a preform component 12b from at least one semi-finished fiber product 14b. The mold 10b is formed as a press. The mold 10b has two mold halves 16b, 18b. The molding tool 10b is provided to connect a reinforcing element 22b to the semifinished fiber article 14b. The molding tool 10b is provided to form the preform component 12b from the semi-finished fiber product 14b and the reinforcing element 22b. By connecting the reinforcing element 22b to the semifinished fiber product 14b, the semi-finished fiber product 14b is draped. The molding tool 10b is intended to drape the semi-finished fiber product 14b by means of the reinforcing element 22b.

Zur Aufnahme des Verstärkungselements 22b in dem Formwerkzeug 10b weist die Werkzeughälfte 18b eine Haltevorrichtung 24b auf. Die Haltevorrichtung 24b ist dazu vorgesehen, das Verstärkungselement 22b in dem Formwerkzeug 10b zumindest während einem Schließvorgang der beiden Werkzeughälften 16b, 18b zu fixieren. Die Haltevorrichtung 24b ist insbesondere an einer der unteren Werkzeughälften 16b zugewandten Innenseite der oberen Werkzeughälfte 18b angeordnet. Die Haltevorrichtung 24b weist zwei Halteelemente 26b, 28b auf. Die Halteelemente 26b, 28b sind im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel anders ausgebildet. Die Halteelemente 26b, 28b sind als Vakuumhalteelemente ausgebildet. Die als Vakuumhalteelemente ausgebildeten Halteelemente 26b, 28b sind dazu vorgesehen, das flächige Verstärkungselement 22b durch einen Unterdruck zu halten. Die Haltevorrichtung 24b weist eine schematisch dargestellte Vakuumpumpe 34b auf, die in einem eingeschalteten Betriebszustand einen Unterdruck erzeugen kann. Die als Vakuumhalteelemente ausgebildeten Halteelemente 26b, 28b weisen jeweils eine Öffnung auf, auf der das Verstärkungselement 22b aufliegt. Die Öffnungen der Halteelemente 26b, 28b sind über eine entsprechende Verschlauchung mit der Vakuumpumpe 34b verbunden. Die Vakuumpumpe 34b saugt durch die Öffnungen der Halteelemente 26b, 28b eine Luft an. Liegt das Verstärkungselement 22b an den Öffnungen der Halteelemente 26b, 28b an verschließt dieses die Öffnungen und die Vakuumpumpe 34b erzeugt einen Unterdruck, durch den das Verstärkungselement 22b an den Halteelementen 26b, 28b der Haltevorrichtung 24b gehalten wird. Ein entsprechendes Verfahren zur Umformung und Drapierung des Faserhalbzeugs 14b erfolgt äquivalent zu dem Verfahren aus dem ersten Ausführungsbeispiel und wird deshalb vorliegend nicht näher beschreiben.For receiving the reinforcing element 22b in the molding tool 10b, the tool half 18b has a holding device 24b. The holding device 24b is provided to fix the reinforcing element 22b in the mold 10b at least during a closing operation of the two mold halves 16b, 18b. The holding device 24b is arranged in particular on one of the lower mold halves 16b facing inside of the upper mold half 18b. The holding device 24b has two holding elements 26b, 28b. The holding elements 26b, 28b are differently designed in contrast to the first embodiment. The holding elements 26b, 28b are designed as vacuum holding elements. The holding elements 26b, 28b designed as vacuum holding elements are provided to hold the planar reinforcing element 22b by a negative pressure. The holding device 24b has a schematically illustrated vacuum pump 34b, which can generate a negative pressure in an activated operating state. The holding elements 26b, 28b designed as vacuum holding elements each have an opening on which the reinforcing element 22b rests. The openings of the holding elements 26b, 28b are connected via a corresponding tubing with the vacuum pump 34b. The vacuum pump 34b sucks air through the openings of the holding members 26b, 28b. When the reinforcing element 22b engages the openings of the holding elements 26b, 28b, it closes the openings and the vacuum pump 34b generates a negative pressure, by means of which the reinforcing element 22b is held on the holding elements 26b, 28b of the holding device 24b. A corresponding method for forming and draping the semi-finished fiber product 14b is equivalent to the method of the first embodiment and will therefore not be described in detail here.

Die 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug 10c in einem dritten Ausführungsbeispiel. Das Formwerkzeug 10c ist zur Herstellung eines Preform-Bauteils 12c aus wenigsten einem Faserhalbzeug 14c vorgesehen. Das Formwerkzeug 10c ist als eine Presse ausgebildet. Das Formwerkzeug 10c weist zwei Werkzeughälften 16c, 18c auf. Das Formwerkzeug 10c ist dazu vorgesehen, ein Verstärkungselement 22c an das Faserhalbzeug 14c anzubinden. Das Verstärkungselement 22c ist vorzugsweise aus einem Metall gebildet. Das Verstärkungselement 22c ist insbesondere aus einem magnetischen Metall gebildet. Das Formwerkzeug 10c ist dazu vorgesehen das Preform-Bauteil 12c aus dem Faserhalbzeug 14c und dem Verstärkungselement 22c auszubilden. Durch Anbindung des Verstärkungselements 22c an das Faserhalbzeug 14c wird das Faserhalbzeug 14c drapiert. Das Formwerkzeug 10c ist dazu vorgesehen, das Faserhalbzeug 14c mittels des Verstärkungselements 22c zu drapieren.The 6 shows an inventive mold 10c in a third embodiment. The molding tool 10c is provided for producing a preform component 12c from at least one semi-finished fiber product 14c. The mold 10c is formed as a press. The mold 10c has two mold halves 16c, 18c. The molding tool 10c is intended to connect a reinforcing element 22c to the semifinished fiber product 14c. The reinforcing member 22c is preferably formed of a metal. The reinforcing element 22c is in particular formed from a magnetic metal. The molding tool 10c is provided to form the preform component 12c from the semi-finished fiber product 14c and the reinforcing element 22c. By connecting the reinforcing element 22c to the semifinished fiber product 14c, the semi-finished fiber product 14c is draped. The molding tool 10c is intended to drape the semi-finished fiber product 14c by means of the reinforcing element 22c.

Zur Aufnahme des Verstärkungselements 22c in dem Formwerkzeug 10c weist die Werkzeughälfte 18c eine Haltevorrichtung 24c auf. Die Haltevorrichtung 24c ist dazu vorgesehen, das Verstärkungselement 22c in dem Formwerkzeug 10c zumindest während einem Schließvorgang der beiden Werkzeughälften 16c, 18c zu fixieren. Die Haltevorrichtung 24c ist dazu vorgesehen, das eine Verstärkungselement 22c und ein weiteres Faserhalbzeug 36c zu halten. Das Preform-Bauteil, wird in einem Schließvorgang des Formwerkzeugs 10c aus dem Faserhalbzeug 14c, dem Verstärkungselement 22c und dem weiteren Faserhalbzeug 36c geformt. Das weitere Faserhalbzeug 36c wird in einem geöffneten Zustand des Formwerkzeugs 10c zusammen mit dem Verstärkungselement 22c von der Haltevorrichtung 24c an der oberen Werkzeughälfte 18c gehalten. Die Haltevorrichtung 24c weist zwei Halteelemente 26c, 28c auf. Die Halteelemente 26c, 28c sind anders ausgebildet als die Halteelemente der ersten beiden Ausführungsbeispiele. Die Halteelemente 26c, 28c sind als Magnethalteelemente ausgebildet. Die Halteelemente 26c, 28c weisen dazu jeweils eine Magnetspule auf. Die Magnetspule erzeugt bei einer Bestromung ein Magnetfeld, das entsprechend ausgebildet ist, um das metallische Verstärkungselement 22c zu halten. Das zusätzliche Faserhalbzeug 36c ist zwischen dem Verstärkungselement 22c und den Halteelementen 26c, 28c angeordnet. In einem Haltezustand der Halteelemente 26c, 28c sind das Verstärkungselement 22c und das zusätzliche Faserhalbzeug 36c über die magnetische Kopplung der Halteelemente 26c, 28c mit dem metallischen Verstärkungselement 22c an der Haltevorrichtung 24c gehalten. Ein Umformen der Faserhalbzeuge 14c, 36c und eine Drapierung des Faserhalbzeugs 14c erfolgt insbesondere im Wesentlichen gleich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen ist das Preform-Bauteil 12c aus zwei Faserhalbzeugen 14c, 36c und einem Verstärkungselement 22c gebildet wobei das Verstärkungselement 22c zwischen den beiden Faserhalbzeugen 14c, 36c eingeschlossen ist.For receiving the reinforcing element 22c in the molding tool 10c, the tool half 18c has a holding device 24c. The holding device 24c is provided to fix the reinforcing element 22c in the mold 10c at least during a closing operation of the two mold halves 16c, 18c. The holding device 24c is intended to hold the one reinforcing element 22c and another semi-finished fiber product 36c. The preform component is formed in a closing operation of the molding tool 10c from the semi-finished fiber product 14c, the reinforcing element 22c and the further semifinished fiber product 36c. The further semi-finished fiber product 36c is held in an open state of the mold 10c together with the reinforcing element 22c of the holding device 24c on the upper mold half 18c. The holding device 24c has two holding elements 26c, 28c. The holding elements 26c, 28c are designed differently than the holding elements of the first two embodiments. The holding elements 26c, 28c are formed as magnetic holding elements. The holding elements 26c, 28c each have a magnetic coil. The magnetic coil generates a magnetic field when energized, which is designed to hold the metallic reinforcing element 22c. The additional fiber semi-finished product 36c is arranged between the reinforcing element 22c and the holding elements 26c, 28c. In a holding state of the holding elements 26c, 28c, the reinforcing element 22c and the additional semifinished fiber product 36c are held on the holding device 24c via the magnetic coupling of the holding elements 26c, 28c with the metallic reinforcing element 22c. A forming of the semi-finished fiber products 14c, 36c and a draping of the semifinished fiber product 14c takes place in particular substantially the same as in the first embodiment. In contrast to the first two exemplary embodiments, the preform component 12c is formed from two semifinished fiber products 14c, 36c and a reinforcing element 22c, wherein the reinforcing element 22c is enclosed between the two semifinished fiber products 14c, 36c.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Formwerkzeugmold
1212
Preform-BauteilPreform component
1414
FaserhalbzeugSemi-finished fiber
1616
Werkzeughälftetool half
1818
Werkzeughälftetool half
2020
Matrizedie
2222
Verstärkungselementreinforcing element
2424
Haltevorrichtungholder
2626
Halteelementretaining element
2828
Halteelementretaining element
3030
Haltenadelkeep needle
3232
Haltenadelkeep needle
3434
Vakuumpumpevacuum pump
3636
FaserhalbzeugSemi-finished fiber

Claims (9)

Formwerkzeug, insbesondere zur Herstellung eines Preform-Bauteils (12a; 12b; 12c) aus zumindest einem Faserhalbzeug (14a; 14b; 14c, 36c), mit zumindest zwei zueinander verfahrbaren Werkzeughälften (16a, 18a; 16b, 18b; 16c, 18c), die zu einem Umformvorgang des zumindest einen Faserhalbzeugs (14a; 14b; 14c, 36c) und/oder zur Anbindung wenigstens eines Verstärkungselements (22a; 22b; 22c) an das zumindest eine Faserhalbzeug (14a; 14b; 14c, 36c) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Werkzeughälften (16a, 18a; 16b, 18b; 16c, 18c) dazu vorgesehen ist, mittels des wenigstens einen Verstärkungselements (22a; 22b; 22c) eine Drapierung des zumindest einen Faserhalbzeugs (14a; 14b; 14c) vorzunehmen.Forming tool, in particular for producing a preform component (12a, 12b, 12c) from at least one semi-finished fiber product (14a; 14b; 14c, 36c), with at least two mutually movable tool halves (16a, 18a; 16b, 18b; 16c, 18c), to a forming of the at least one fiber preform (14a; 14b; 14c, 36c) to the at least one semifinished fiber (14a; 14b; 14c, 36c) are provided, characterized and / or for the connection of at least one reinforcing element (22c 22a;; 22b) in that at least one of the tool halves (16a, 18a, 16b, 18b, 16c, 18c) is provided for draping the at least one semifinished fiber product (14a, 14b, 14c) by means of the at least one reinforcing element (22a, 22b, 22c) , Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Werkzeughälfte (18a; 18b; 18c) dazu vorgesehen ist, eine Drapierung des wenigstens einen Faserhalbzeugs (14a; 14b; 14c) mittels des Verstärkungselements (22a; 22b; 22c) in lediglich einem Pressvorgang vorzunehmen.Mold after Claim 1 , characterized in that the at least one mold half (18a; 18b; 18c) is provided for draping the at least one semi-finished fiber product (14a; 14b; 14c) by means of the reinforcing element (22a; 22b; 22c) in only one pressing operation. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Werkzeughälften (18a; 18b; 18c) zumindest eine Haltevorrichtung (24a; 24b; 24c) aufweist, die dazu vorgesehen ist wenigstens ein Verstärkungselement (22a; 22b; 22c) zu halten.Mold after Claim 1 or 2 Characterized in that at least one of the tool halves (18a; 18b; 18c) which is provided at least one reinforcing element at least one retaining device (24c 24a; 24b) (22a; 22b; 22c) to hold. Formwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Haltevorrichtung (24a) zumindest ein als Nadelgreifer ausgebildetes Halteelement (26a, 28a) aufweist.Mold after Claim 3 , characterized in that the at least one holding device (24a) has at least one holding element (26a, 28a) designed as a needle gripper. Formwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Haltevorrichtung (24b) zumindest ein als Vakuumhalteelement ausgebildetes Halteelement (26b, 28b) aufweist.Mold after Claim 3 , Characterized in that the at least one holding device (24b) at least one designed as a vacuum holding member holding member (26b, 28b). Formwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Haltevorrichtung (24c) zumindest ein als Magnethalteelement ausgebildetes Halteelement (26c, 28c) umfasst.Mold after Claim 3 , characterized in that the at least one holding device (24c) comprises at least one holding element (26c, 28c) designed as a magnet holding element. Formwerkzeug zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (24c) dazu vorgesehen ist, das wenigstens eine Verstärkungselement (22c) und wenigstens ein weiteres Faserhalbzeug (36c) zu halten.Molding tool at least after Claim 3 , characterized in that the holding device (24c) is provided to hold the at least one reinforcing element (22c) and at least one further semi-finished fiber product (36c). Verfahren zur Herstellung eines Preform-Bauteils (12a; 12b; 12c), dadurch gekennzeichnet, dass eine Drapierung wenigstens eines Faserhalbzeugs (14a; 14b; 14c) mittels eines in das Faserhalbzeug (14a; 14b; 14c) einzubringendes Verstärkungselements (22a; 22b; 22c) erfolgt.A method for producing a preform component (12a, 12b, 12c), characterized in that a draping of at least one semifinished fiber product (14a, 14b, 14c) is effected by means of a reinforcing element (22a, 22b, 14c, 14c) to be introduced into the semifinished fiber product (14a, 14b; 22c) takes place. Preform-Bauteil hergestellt in einem Verfahren nach Anspruch 8 und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Preform component produced in a process according to Claim 8 and / or after one of Claims 1 to 7 ,
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