DE102016200958A1 - Insertion insert for integration into a semifinished fiber product - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Eindreh-Insert zum Eindrehen in ein Faserhalbzeug beschrieben, wobei das Eindreh-Insert einen Kopfabschnitt und einen von dem Kopfabschnitt weg erstreckten Einschraubschaft, welcher zumindest abschnittsweise ein erstes Außengewinde aufweist, umfasst, wobei an einem von dem Kopfabschnitt entfernten Schaftende des Einschraubschaftes eine abnehmbare Spitze angeordnet ist. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mit integriertem Eindreh-Insert vorgestellt.A screw-in insert for screwing into a semi-finished fiber product is described, wherein the screw-in insert comprises a head section and a screw-in shaft extending away from the head section, which at least partially has a first external thread, wherein a shaft end of the screw-in shaft remote from the head section has a removable tip is arranged. Furthermore, a method for producing a fiber composite component with integrated insertion insert is presented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Eindreh-Insert zum Eindrehen in ein Faserhalbzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mit einem derartigen integrierten Eindreh-Insert.The invention relates to a insertion insert for screwing into a semi-finished fiber product and to a method for producing a fiber composite component with such an integrated insertion insert.
Um Faserverbundbauteile mit anderen Bauteilen zu verbinden, ist es bekannt Befestigungspunkte vorzusehen, die an oder in den Faserverbundbauteilen angeordnet sind. Üblicherweise umfassen die Befestigungspunkte spezielle Verbindungsmittel, wie Bolzen, Schrauben oder Muttern, die als Anbindungselemente eine Verbindung mit den anderen Bauteilen ermöglichen.In order to connect fiber composite components with other components, it is known to provide attachment points which are arranged on or in the fiber composite components. Usually, the attachment points comprise special connection means, such as bolts, screws or nuts, which allow as connection elements a connection with the other components.
Diese Anbindungselemente werden in der Regel in nachträglichen Arbeitsschritten auf bereits fertig erzeugte und ausgehärtete Faserverbundbauteile aufgebracht, wodurch ein erheblicher Zusatzaufwand für das Vorbereiten der Verbindungsoberflächen durch Bohren, Fräsen, Spanen, Schleifen, Schneiden und Reinigen sowie für das eigentliche Verbinden durch oberflächliches Aufkleben entsteht. Die Verbindung wird in diesem Fall lediglich durch die stoffschlüssige Verbindung bereitgestellt und ist entsprechend in ihrer Festigkeit limitiert.These connection elements are usually applied in subsequent steps on already finished and cured fiber composite components, creating a considerable additional effort for the preparation of the compound surfaces by drilling, milling, cutting, grinding, cutting and cleaning as well as for the actual bonding by superficial sticking. The connection is provided in this case only by the cohesive connection and is accordingly limited in their strength.
Diese Vorgehensweise ist dementsprechend zeitintensiv und bewirkt aufgrund der spanabhebenden Bearbeitung und je nach gewähltem Verbindungsmittel eine Schädigung des Laminataufbaus, welche eine Festigkeit des gesamten hergestellten Bauteils herabsetzt.Accordingly, this procedure is time-consuming and causes due to the machining and depending on the selected connecting means damage to the laminate structure, which reduces the strength of the entire manufactured component.
Um dies zu vermeiden, sind Verfahren bekannt, bei denen die Anbindungselemente bereits innerhalb des Herstellungsprozesses des Faserverbundbauteils an diesem befestigt werden. Hierzu erfolgt ein in der Regel händisches Einbringen des Anbindungselements in textilen Vorprozessen, insbesondere beim schichtweisen Aufbau von Lagenanordnungen, indem die Anbindungselemente zwischen die einzelnen Lagen eingelegt werden. Jedoch müssen diese Prozesse üblicherweise für das Einlegen der Anbindungselemente unterbrochen werden, mit der Folge, dass eine Taktzeit erheblich reduziert wird. Zudem sind meist ein Vernähen der Anbindungselemente und ein Lochen einzelner Faserlagen erforderlich. Die auf diese Weise erzeugten Lagenanordnungen werden anschließend in ein Presswerkzeug eingelegt und mittels Nasspressen unter hohem Druck zum Bauteil ausgeformt. Hierbei besteht die zusätzliche Gefahr, dass die lediglich eingelegten oder vernähten Anbindungselemente verrutschen oder zumindest aufgrund eines unvermeidlichen Spiels nicht reproduzierbar positioniert werden können, wodurch hohe Toleranzanforderungen an das Faserverbundbauteil nicht realisierbar sind.In order to avoid this, methods are known in which the connection elements are already fastened to the latter during the production process of the fiber composite component. For this purpose, a usually manual introduction of the connecting element in textile pre-processes, in particular in the layered structure of layer arrangements by the connecting elements between the individual layers are inserted. However, these processes usually have to be interrupted for the insertion of the connection elements, with the result that a cycle time is considerably reduced. In addition, usually a sewing of the connection elements and a punching of individual fiber layers are required. The layer arrangements produced in this way are then placed in a pressing tool and formed by means of wet pressing under high pressure to the component. Here, there is the additional risk that the merely inserted or sewn connection elements slip or at least can not be positioned reproducibly due to an inevitable game, whereby high tolerance requirements on the fiber composite component can not be realized.
Des Weiteren ist aus der bisher unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anbindungselement bereitzustellen, welches besonders einfach und prozesssicher in einem Faserverbundbauteil integriert werden kann, so dass sich das Faserverbundbauteil weitestgehend automatisiert verarbeiten lässt, hohen Toleranzanforderungen genügt sowie einfach und möglichst kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is to provide a connection element which can be integrated in a fiber composite component in a particularly simple and reliable manner, so that the fiber composite component can be processed largely automated, meets high tolerance requirements, and can be produced simply and inexpensively.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Eindreh-Insert mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie einem Verfahren gemäß Patentanspruch 13. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved with a insertion insert with the features of claim 1, and a method according to
Dementsprechend wird ein Eindreh-Insert zum Eindrehen in ein Faserhalbzeug bereitgestellt, wobei das Eindreh-Insert einen Kopfabschnitt und einen von dem Kopfabschnitt weg erstreckten Einschraubschaft umfasst. Außerdem ist an einem von dem Kopfabschnitt entfernten Schaftende des Einschraubschaftes eine abnehmbare Spitze angeordnet.Accordingly, a screw-in insert is provided for screwing into a semifinished fiber product, wherein the screw-in insert comprises a head portion and a threaded portion extending away from the head portion. In addition, a removable tip is arranged at a remote from the head portion shaft end of the screw.
Der Kopfabschnitt ist vorzugsweise zur Verbindung mit einem Schraubwerkzeug oder einer Schraubvorrichtung ausgebildet. Beispielsweise kann der Kopfabschnitt entsprechende Ausnehmungen und/oder Fortsätze zum formschlüssigen Eingreifen des Schraubwerkzeugs und zum Übertragen eines Drehmoments aufweisen. Der Einschraubschaft ist zum Eindringen in das Faserhalbzeug und schädigungsarmen Verdrängen von Fasermaterial vorgesehen. Beispielsweise ist dieser zylindrisch oder kegelstumpfförmig ausgeführt.The head section is preferably designed for connection to a screwing tool or a screwing device. For example, the head section may have corresponding recesses and / or extensions for the positive engagement of the screwing tool and for transmitting a torque. The screw is provided for penetration into the semi-finished fiber and low-damage displacement of fiber material. For example, this is cylindrical or frusto-conical.
Als besonderer Vorteil erweist sich die lösbar ausgebildete, abnehmbare Spitze. Sie kann für ein optimales Durchdringen des Faserhalbzeugs ausgebildet und insbesondere in ihrer Geometrie entsprechend abgestimmt werden. Bei Bedarf, also zum Beispiel nach dem Durchdringen des Faserhalbzeugs, kann die Spitze abgenommen werden und somit Bauraum geschaffen oder eine stirnseitige Geometrie des Einschraubschaftes freigelegt werden.A particular advantage is the detachable trained, removable tip. It can be designed for optimal penetration of the semi-finished fiber product and in particular be adjusted accordingly in their geometry. If necessary, so for example after the penetration of the semifinished fiber, the tip can be removed and thus created space or an end-face geometry of the threaded shank are exposed.
Des Weiteren kann der Einschraubschaft zumindest abschnittsweise ein erstes Außengewinde aufweisen. Dieses ist beispielsweise auf seiner Mantelfläche zur zumindest teilweisen Verankerung des Eindreh-Inserts in dem Faserhalbzeug angeordnet.Furthermore, the screw-in shaft can have a first external thread at least in sections. This is arranged, for example, on its lateral surface for at least partial anchoring of the screw-in insert in the semifinished fiber product.
Um insbesondere das Durchdringen des Faserhalbzeugs zu verbessern, kann die abnehmbare Spitze eine unrunde Querschnittsform aufweisen, insbesondere eine elliptische oder eine polygonale Querschnittsform. Als Querschnittsform ist die geometrische Form einer Außenkontur zu verstehen, die sich bei einer Betrachtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Spitze beziehungsweise des Eindreh-Inserts ergibt. Mit anderen Worten ist die Querschnittsform als die Form der Außenkontur zu verstehen, die sich in einer Schnittebene senkrecht zu der genannten Erstreckungsrichtung ergibt. In order in particular to improve the penetration of the semifinished fiber, the removable tip may have a non-circular cross-sectional shape, in particular an elliptical or a polygonal cross-sectional shape. The cross-sectional shape is to be understood as the geometric shape of an outer contour, which results when viewed perpendicular to an extension direction of the tip or the screw-in insert. In other words, the cross-sectional shape is to be understood as the shape of the outer contour, which results in a sectional plane perpendicular to the said direction of extension.
Die unrunde Querschnittsform bewirkt, dass sich die Spitze beim Eindrehen des Eindreh-Inserts in das Faserhalbzeug einarbeitet und dessen Fasern schädigungsarm verdrängen kann. Die gemäß dieser Ausführungsform mit der unrunden Querschnittsform ausgeführte abnehmbare Spitze kann entweder mit einem Einschraubschaft ohne erstes Außengewinde oder mit einem Einschraubschaft mit erstem Außengewinde kombiniert werden.The non-round cross-sectional shape causes the tip when inserting the screw-in inserts incorporated into the semifinished fiber and can displace its fibers without damage. The detachable tip designed according to this embodiment with the non-round cross-sectional shape can be combined either with a screw-in shaft without a first external thread or with a threaded-in shaft with the first external thread.
Alternativ kann das Durchdringen des Faserhalbzeugs dadurch verbessert werden, dass die abnehmbare Spitze ein zweites Außengewinde umfasst. Dies bedeutet, dass die abnehmbare Spitze auf ihrer äußeren Mantelfläche das (zweite) Außengewinde trägt.Alternatively, the penetration of the semi-finished fiber can be improved by the removable tip comprises a second external thread. This means that the removable tip on its outer lateral surface carries the (second) external thread.
Sofern der Einschraubschaft das erste Außengewinde aufweist, kann das zweite Außengewinde der abnehmbaren Spitze eine Fortsetzung dieses ersten Außengewindes des Einschraubschaftes bilden. Das zweite Außengewinde der Spitze ist idealerweise, jedoch nicht zwingend, derart auf das (erste) Außengewinde des Einschraubschaftes abgestimmt, dass sich ein kontinuierlicher Übergang der beiden Gewinde ergibt. Vorzugsweise setzt sich also ein Gewindegang des zweiten Außengewindes kontinuierlich und stetig in einem Gewindegang des ersten Außengewindes fort, so dass ein Einschrauben in das Faserhalbzeug erleichtert wird.If the screw-in shaft has the first external thread, the second external thread of the removable tip can form a continuation of this first external thread of the screw-in shaft. The second external thread of the tip is ideally, but not necessarily, so matched to the (first) external thread of the screw, that there is a continuous transition of the two threads. Preferably, therefore, a thread of the second external thread continuously and steadily continues in a thread of the first external thread, so that a screwing into the semifinished fiber product is facilitated.
Das Durchdringen des Faserhalbzeugs kann weiter erleichtert werden, indem die abnehmbare Spitze zu einem von dem Kopfabschnitt entfernten Ende hin verjüngend ausgebildet ist. Optional kann die abnehmbare Spitze insbesondere eine halbkugelförmige oder sich konisch verjüngende Form aufweisen. Entsprechend werden die in dem Faserhalbzeug enthaltenen Faserrovings beim Einschrauben des Eindreh-Inserts verdrängt, ohne beschädigt zu werden.The penetration of the semi-finished fiber can be further facilitated by the removable tip is tapered to an end remote from the head portion. Optionally, the removable tip may in particular have a hemispherical or conically tapered shape. Accordingly, the fiber rovings contained in the semifinished fiber product are displaced when screwing the screw-in insert without being damaged.
Als Faserhalbzeug ist im Rahmen der Beschreibung insbesondere ein Gewebe, Geflecht, Gelege, Multiaxialgelege, Gestricke, Gewirke oder ein Vlies zu verstehen. Geeignete Fasermaterialien sind Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Kunststofffasern und/oder geeignete Naturfasern sowie alle beliebigen Kombinationen der genannten Materialien.In the context of the description, semifinished fiber products are, in particular, a woven, braided, scrim, multiaxial scrim, knitted fabric, knitted or nonwoven fabric. Suitable fiber materials are glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, synthetic fibers and / or suitable natural fibers as well as any desired combinations of the materials mentioned.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Faserhalbzeug ebenso ein sogenanntes Sandwichbauteil sein, welches mindestens zwei Lagen jeweils aus einem der genannten Fasermaterialien umfasst, die wiederum jeweils als ein Gewebe, Geflecht, Gelege, Multiaxialgelege, Gestricke, Gewirke oder ein Vlies ausgeführt sind. Die mindestens zwei Lagen sind durch eine Zwischenschicht aus Füllmaterial beabstandet, welches beispielsweise ein Kunststoff- oder Metallmaterial, oder Naturstoffe umfasst. Die Zwischenschicht kann außerdem Hohlkammern, beispielsweise in Form einer Wabenstruktur, oder ein Schaummaterial, insbesondere Schaummaterial aus Kunststoff oder Metall, umfassen.According to a further embodiment, the semi-finished fiber product may also be a so-called sandwich component which comprises at least two layers each of one of said fiber materials, which in turn are each designed as a woven, braided, scrim, Multiaxialgelege, knitted fabrics, knitted or nonwoven. The at least two layers are spaced by an intermediate layer of filler material, which comprises, for example, a plastic or metal material, or natural substances. The intermediate layer can also comprise hollow chambers, for example in the form of a honeycomb structure, or a foam material, in particular foam material made of plastic or metal.
Gemäß einer Ausführungsform ist die abnehmbare Spitze mittels einer ersten Schraubverbindung mit dem Einschraubschaft verbunden, wobei die erste Schraubverbindung einen dem Einschraubschaft zugeordneten ersten Schraubabschnitt und einen mit dem ersten Schraubabschnitt verschraubbaren zweiten Schraubabschnitt der abnehmbaren Spitze umfasst.According to one embodiment, the removable tip is connected to the screw-in shaft by means of a first screw connection, wherein the first screw connection comprises a first screw section assigned to the screw-in shaft and a second screw section of the detachable tip screwable to the first screw section.
Die (erste) Schraubverbindung umfasst also den an dem Einschraubschaft angeordneten ersten Schraubabschnitt und den an der abnehmbaren Spitze vorgesehenen zweiten Schraubabschnitt, wobei beide Schraubabschnitte zum gegenseitigen Eingriff ausgebildet sind, um miteinander verschraubt zu werden.Thus, the (first) screw connection includes the first screw portion disposed on the screw shaft and the second screw portion provided on the detachable tip, both screw portions being formed to intermesh with each other to be screwed together.
Beispielsweise können der erste Schraubabschnitt ein Außengewinde und der zweite Schraubabschnitt ein Innengewinde aufweisen. So kann der erste Schraubabschnitt als Gewindefortsatz stirnseitig an dem Einschraubschaft angeordnet sein. Der zweite Schraubabschnitt ist dagegen als Ausnehmung in der abnehmbaren Spitze ausgeführt und weist ein entsprechendes Innengewinde auf. Es versteht sich, dass die miteinander zu verbindenden Gewinde entsprechend aufeinander abgestimmt sind.For example, the first screw portion having an external thread and the second screw portion having an internal thread. Thus, the first screw can be arranged as a thread extension frontally on the screw. The second screw portion, however, is designed as a recess in the removable tip and has a corresponding internal thread. It is understood that the threads to be joined together are matched to each other.
Alternativ können der erste Schraubabschnitt ein Innengewinde und der zweite Schraubabschnitt ein Außengewinde aufweisen. So kann der erste Schraubabschnitt als stirnseitige Ausnehmung in dem Einschraubschaft ausgeführt und der zweite Schraubabschnitt als Fortsatz mit einem Außengewinde an der abnehmbaren Spitze angeordnet sein.Alternatively, the first screw portion may have an internal thread and the second screw portion may have an external thread. Thus, the first screw portion can be designed as an end-side recess in the screw-in and the second screw portion can be arranged as an extension with an external thread on the removable tip.
Diese Ausgestaltungsformen bieten die Möglichkeit, den ersten Schraubabschnitt des Einschraubschaftes nach dem Abnehmen der abnehmbaren Spitze zu nutzen, um beispielsweise andere Bauteile hieran durch Anschrauben zu befestigen, wie nachfolgend noch im Detail dargestellt wird.These embodiments offer the possibility to use the first screw portion of the screw-in after removing the removable tip, for example, to attach other components thereto by screwing, as will be shown in detail below.
Des Weiteren weist der erste Schraubabschnitt des Einschraubschaftes und/oder der zweite Schraubabschnitt der abnehmbaren Spitze jeweils einen kleineren Gewindedurchmesser als das erste Außengewinde des Einschraubschaftes auf. Dies bedeutet, dass die erste Schraubverbindung mit dem ersten und zweiten Schraubabschnitt separat von den ersten oder zweiten Außengewinden an dem Eindreh-Insert ausgebildet ist. Furthermore, the first screw section of the screw-in shaft and / or the second screw section of the removable tip each have a smaller thread diameter than the first external thread of the screw-in shaft. This means that the first screw connection with the first and second screw section is formed separately from the first or second external thread on the screw-in insert.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann der Kopfabschnitt mittels einer zweiten Schraubverbindung mit dem Einschraubschaft lösbar verbunden sein. Dies bedeutet, dass der Kopfabschnitt ebenfalls abnehmbar ausgeführt ist und bei Bedarf, also beispielsweise nach dem Einbringen des Eindreh-Inserts in das Faserhalbzeug entfernt werden kann.According to a further embodiment, the head portion can be releasably connected by means of a second screw with the screw. This means that the head section is also designed to be removable and can be removed as needed, so for example, after the introduction of the insertion insert into the semifinished fiber product.
Hierzu kann die zweite Schraubverbindung einen an dem Einschraubschaft angeordneten dritten Schraubabschnitt und einen mit dem dritten Schraubabschnitt verschraubbar ausgebildeten vierten Schraubabschnitt des Kopfabschnitts umfassen. Mittels der zweiten Schraubverbindung kann der Kopfabschnitt leicht von dem Einschraubschaft entfernt werden.For this purpose, the second screw connection can comprise a third screw section arranged on the screw-in shaft and a fourth screw section of the head section which can be screwed to the third screw section. By means of the second screw, the head portion can be easily removed from the screw.
Zum Beispiel kann der dritte Schraubabschnitt ein Außengewinde und der vierte Schraubabschnitt ein Innengewinde aufweisen. So kann der dritte Schraubabschnitt als Gewindefortsatz stirnseitig an dem Einschraubschaft und der vierte Schraubabschnitt mit einem Innengewinde als Ausnehmung in dem Kopfabschnitt angeordnet sein.For example, the third screw portion may have an external thread and the fourth screw portion may have an internal thread. Thus, the third screw portion can be arranged as a thread extension frontally on the screw-in and the fourth screw portion with an internal thread as a recess in the head portion.
Alternativ kann der dritte Schraubabschnitt ein Innengewinde und der vierte Schraubabschnitt ein Außengewinde aufweisen. So kann der dritte Schraubabschnitt als stirnseitige Ausnehmung in dem Einschraubschaft und der vierte Schraubabschnitt als Fortsatz an dem Kopfabschnitt mit einem Außengewinde angeordnet sein.Alternatively, the third screw portion having an internal thread and the fourth screw portion having an external thread. Thus, the third screw portion may be arranged as an end-side recess in the screw-in and the fourth screw portion as an extension on the head portion with an external thread.
Des Weiteren kann das Eindreh-Insert außerdem einen Anbindungsabschnitt umfassen. Als Anbindungsabschnitt ist ein Abschnitt des Eindreh-Inserts zu verstehen, welcher zur Anbindung von weiteren Bauteilen vorgesehen ist.Furthermore, the insertion insert may further comprise a connection portion. The connection section is to be understood as meaning a section of the insertion insert which is provided for the connection of further components.
Hierzu kann der Anbindungsabschnitt zum Beispiel als ein Innengewinde, ein Außengewinde, ein Kupplungselement, ein Kugelelement, ein Bajonettelement oder ein Clipelement ausgestaltet sein. Es versteht sich, dass diese Auflistung nicht abschließend ist und ebenso andere bekannte, zur Anbindung geeignete Verbindungselemente vorgesehen werden können. Beispielsweise umfasst der Anbindungsabschnitt eine in dem Eindreh-Insert angeordnete Bohrung, in der das Innengewinde ein Einschrauben von anderen Verbindungselementen ermöglicht. Alternativ kann der Anbindungsabschnitt einen zylinderförmigen Abschnitt umfassen, der sich in entgegengesetzter Richtung zu dem Einschraubschaft von dem Kopfabschnitt weg erstreckt und ein weiteres Außengewinde aufweist, welches zum Aufschrauben von anderen Verbindungselementen ausgebildet ist.For this purpose, the connection portion may be configured, for example, as an internal thread, an external thread, a coupling element, a ball element, a bayonet element or a clip element. It is understood that this list is not exhaustive and other known, suitable for connection fasteners can be provided. By way of example, the connection section comprises a bore arranged in the insertion insert, in which the internal thread allows screwing in of other connecting elements. Alternatively, the attachment portion may comprise a cylindrical portion which extends in an opposite direction to the screw-in shaft from the head portion and has a further external thread, which is designed for screwing on other connecting elements.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mit integriertem Eindreh-Insert vorgeschlagen, wobei das Eindreh-Insert gemäß der Beschreibung ausgebildet ist, mit mindestens den folgenden Schritten:
- – Bereitstellen eines Presswerkzeugs mit einem ersten Werkzeugteil und einem relativ hierzu bewegbaren zweiten Werkzeugteil, welche in einem geschlossenen Zustand des Presswerkzeugs eine Kavität zur formgebenden Aufnahme eines Faserhalbzeugs bilden,
- – Verbinden eines Eindreh-Inserts mit einer in dem ersten Werkzeugteil integrierten Schraubvorrichtung,
- – Anordnen des Faserhalbzeugs zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil,
- – Zumindest teilweises Schließen des Presswerkzeugs,
- – Betätigen der Schraubvorrichtung zum Einschrauben des Eindreh-Inserts in das Faserhalbzeug,
- – Härten des Faserhalbzeugs zum Erzeugen des Faserverbundbauteils,
- – Entfernen der abnehmbaren Spitze des Eindreh-Inserts,
- – Verbinden eines Verbindungselements mit dem Eindreh-Insert.
- Providing a pressing tool with a first tool part and a second tool part which can be moved relative thereto and which, in a closed state of the pressing tool, form a cavity for the shaping reception of a semi-finished fiber product,
- Connecting a screw-in insert with a screw device integrated in the first tool part,
- Arranging the semifinished fiber product between the first and the second tool part,
- At least partially closing the pressing tool,
- Actuating the screwing device for screwing the screw-in insert into the semifinished fiber product,
- Hardening the semifinished fiber product to produce the fiber composite component,
- - removing the removable tip of the screw-in insert,
- - Connecting a connecting element with the insertion insert.
Zum Beispiel kann das Verbindungselement je nach Ausgestaltung des Eindreh-Inserts ein Innengewinde beziehungsweise ein Außengewinde zum Verschrauben mit dem ersten Schraubabschnitt des Eindreh-Insert umfassen.For example, depending on the design of the screw-in insert, the connecting element may comprise an internal thread or an external thread for screwing to the first screw section of the screw-in insert.
Das Verfahren sieht somit vor, ein Eindreh-Insert in das Faserhalbzeug einzubringen und darin zu integrieren, indem das Eindreh-Insert in das Faserhalbzeug eingedreht beziehungsweise in dieses eingeschraubt wird.The method thus provides to introduce a Eindreh-insert in the semi-finished fiber and to integrate it by the Eindreh-insert is screwed into the semifinished fiber or screwed into this.
Das Eindreh-Insert wird zunächst mit der Schraubvorrichtung des Presswerkzeugs verbunden, um anschließend in das Faserhalbzeug mittels der Schraubvorrichtung eingeschraubt zu werden. Das Verbinden kann beispielsweise ein Einsetzen in die Schraubvorrichtung sein oder vorzugsweise durch formschlüssigen Eingriff der entsprechend ausgestalteten Schraubvorrichtung in das Eindreh-Insert erfolgen, wobei der Eingriff spätestens zum Entnehmen des erzeugten Faserverbundbauteils oder bereits früher wieder lösbar sein muss. Das Einschrauben kann entweder ein Einschrauben mit einer lediglich teilweisen Umdrehungsbewegung, oder ein Einschrauben mit einer oder mehreren Umdrehungen umfassen.The insertion insert is first connected to the screwing of the pressing tool to be subsequently screwed into the semifinished fiber product by means of the screwing device. The connection can be, for example, an insertion into the screwing device or, preferably, by a form-fitting engagement of the correspondingly designed screwing device into the insertion insert, whereby the intervention must be releasable again at the latest for removing the generated fiber composite component or earlier. The screwing can be either a screwing with a merely partial revolution, or screwing in with one or more turns.
Die Schraubvorrichtung kann in dem ersten Werkzeugteil integriert sein, um das Einschraub-Insert auch in dem zumindest teilweise geschlossenen Zustand des Presswerkzeugs in das Faserhalbzeug einschrauben zu können. Die Integration der Schraubvorrichtung kann derart ausgeführt sein, dass die Schraubvorrichtung bündig mit einer die Kavität begrenzenden Oberfläche des ersten Werkzeugteils oder zurückgesetzt zu dieser innerhalb des ersten Werkzeugteils vorgesehen ist. Zum Einschrauben des Eindreh-Inserts kann zumindest ein Schraubelement der Schraubvorrichtung oder die gesamte Schraubvorrichtung zumindest teilweise in Richtung der Kavität bewegt werden, wie weiter unten im Detail beschrieben wird.The screwing device can be integrated in the first tool part in order to be able to screw the screwed insert into the semi-finished fiber product even in the at least partially closed state of the pressing tool. The integration of the screwing device can be carried out in such a way that the screwing device is provided flush with a cavity-defining surface of the first tool part or set back to it within the first tool part. For screwing in the screw-in insert, at least one screw element of the screwing device or the entire screwing device can be moved at least partially in the direction of the cavity, as will be described in detail below.
Die Integration in das Werkzeugteil ermöglicht eine exakte und reproduzierbare Positionierung des Eindreh-Inserts gegenüber dem Presswerkzeug, wodurch die Einhaltung hoher Toleranzanforderungen sichergestellt wird. Zudem können aufwendige Klebeprozesse für die sonst üblicherweise erforderlichen Klebebolzen und die entsprechenden vorgelagerten Vorbereitungs- und Reinigungsmaßnahmen entfallen.The integration into the tool part enables an exact and reproducible positioning of the screw-in insert in relation to the pressing tool, which ensures compliance with high tolerance requirements. In addition, expensive adhesive processes for the otherwise usually required adhesive bolts and the corresponding upstream preparation and cleaning measures can be omitted.
Stellt das beschriebene Herstellungsverfahren ein Pressverfahren, wie beispielsweise das sogenannte „Nasspressen”, dar, so wird das Faserhalbzeug in einem mit einer Matrix imprägnierten und nicht-ausgehärteten Zustand in dem Presswerkzeug angeordnet. Da das Einschrauben in das Faserhalbzeug vor dem Härten des Faserhalbzeugs erfolgt, liegt die Matrix in flüssigem oder zähflüssigem Zustand vor, so dass die Fasern des Faserhalbzeugs dem eindringenden Eindreh-Insert ausweichen können beziehungsweise von diesem verdrängt werden. Auf diese Weise wird eine Schädigung der Faserstruktur und des späteren Laminatverbundes des hieraus erzeugten Faserverbundbauteils wesentlich verringert, wie sie anderenfalls beispielsweise beim Bohren in einem ausgehärteten Zustand des Faserhalbzeugs auftreten würde. Damit einhergehende Korrosionsprobleme und eindringendes Wasser sowie eine aufwendige Abdichtung von Bohrlöchern können entfallen.If the production method described represents a pressing process, such as the so-called "wet pressing", the semifinished fiber product is arranged in a matrix-impregnated and uncured state in the pressing tool. Since the screwing takes place in the semifinished fiber product prior to curing of the semifinished fiber, the matrix is in the liquid or viscous state, so that the fibers of the semifinished fiber can escape the penetrating Eindreh insert or be displaced by this. In this way, damage to the fiber structure and the subsequent laminate composite of the fiber composite component produced therefrom is substantially reduced, as would otherwise occur, for example, during drilling in a cured state of the semi-finished fiber product. Corresponding corrosion problems and penetrating water as well as an expensive sealing of boreholes can be omitted.
Alternativ kann das beschriebene Herstellungsverfahren ein Injektionsverfahren darstellen, wie beispielsweise das sogenannte „Resin-Transfer-Moulding” (kurz: „RTM”), bei dem das Faserhalbzeug in der Regel in trockenem, harzfreiem Zustand in dem Presswerkzeug angeordnet wird. Ein Injizieren der Matrix erfolgt nach dem zumindest teilweisen Schließen des Presswerkzeugs. Auch bei Anwendung dieses Verfahrens erfolgt das Einschrauben des Eindreh-Inserts in das Faserhalbzeug vor dem Härten des Faserhalbzeugs, also entweder bereits vor dem Injizieren der Matrix, oder anschließend, solange die Matrix noch in flüssigem oder zähflüssigem Zustand vorliegt, so dass die Fasern des Faserhalbzeugs dem eindringenden Eindreh-Insert ausweichen können beziehungsweise von diesem verdrängt werden.Alternatively, the production method described can be an injection method, such as, for example, so-called "resin transfer molding" ("RTM" for short), in which the semifinished fiber product is usually arranged in a dry, resin-free state in the pressing tool. An injection of the matrix takes place after the at least partial closure of the pressing tool. Even when using this method, the screwing of the screw-in insert into the semi-finished fiber before hardening of the semi-finished fiber, so either before the injection of the matrix, or subsequently, as long as the matrix is still in a liquid or viscous state, so that the fibers of the semifinished fiber can escape the penetrating Eindreh insert or be displaced by this.
Das erste Werkzeugteil wird vorzugsweise von einem Oberwerkzeug und das zweite Werkzeugteil von einem Unterwerkzeug des Presswerkzeugs gebildet. Alternativ kann aber auch umgekehrt das erste Werkzeugteil als Unterwerkzeug und das zweite Werkzeugteil als Oberwerkzeug ausgeführt sein. Es versteht sich, dass in jedem Fall das erste und/oder das zweite Werkzeugteil jeweils aus einem oder aus mehreren Stücken gefertigt sein können.The first tool part is preferably formed by an upper tool and the second tool part by a lower tool of the pressing tool. Alternatively, conversely, the first tool part can be designed as a lower tool and the second tool part as an upper tool. It is understood that in each case the first and / or the second tool part can each be made of one or more pieces.
Selbstverständlich ist es möglich, dass zusätzlich in dem ersten Werkzeugteil ein oder mehrere weitere, analog ausgeführte Schraubvorrichtungen integriert sind, um eine entsprechende Anzahl weiterer Eindreh-Inserts in gleicher Weise in das Faserhalbzeug einzuschrauben. Zusätzlich oder alternativ hierzu können auch in dem zweiten Werkzeugteil eine oder mehrere der beschriebenen Schraubvorrichtungen integriert sein, um eine entsprechende Anzahl weiterer Eindreh-Inserts in gleicher Weise in das Faserhalbzeug einzuschrauben. In jedem Fall können die Schritte des Verbindens somit für jedes der Eindreh-Inserts wiederholt werden, entweder nacheinander oder gleichzeitig. Auch der Schritt des Betätigens der Schraubvorrichtung wird für die jeweilige Schraubvorrichtung der entsprechenden Anzahl an Schraubvorrichtungen wiederholt, entweder nacheinander oder gleichzeitig.Of course, it is possible that in addition in the first tool part, one or more further, analogously executed screwing devices are integrated in order to screw a corresponding number of further insertion inserts in the same way in the semifinished fiber product. Additionally or alternatively, in the second tool part, one or more of the screw devices described can be integrated in order to screw a corresponding number of further screw-in inserts in the same way in the semifinished fiber product. In any case, the joining steps can thus be repeated for each of the screw-in inserts, either sequentially or simultaneously. Also, the step of actuating the screwing device is repeated for the respective screwing device of the corresponding number of screwing devices, either sequentially or simultaneously.
Um das Presswerkzeug zum Härten des Faserhalbzeugs vorzubereiten, kann entweder der Schritt des zumindest teilweisen Schließens ein vollständiges Schließen des Presswerkzeugs umfassen, oder ein Schritt des vollständigen Schließens des Presswerkzeugs vor dem Härten des Faserhalbzeugs erfolgen.In order to prepare the pressing tool for hardening the semifinished fiber product, either the step of at least partial closing can include complete closing of the pressing tool, or a step of completely closing the pressing tool before hardening of the semifinished fiber product.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Rückbewegen zumindest des Schraubelements der Schraubvorrichtung oder der gesamten Schraubvorrichtung bevor das Presswerkzeug geöffnet wird. Dies bedeutet, dass die Schraubvorrichtung aus ihrem Eingriff in das Eindreh-Insert gelöst und zumindest das Schraubelement von diesem entfernt wird. Auf diese Weise kann eine Beschädigung der Schraubvorrichtung und/oder des Faserverbundbauteils beim Öffnen des Presswerkzeugs und/oder Entnehmen des Faserverbundbauteils vermieden werden.According to one embodiment, the method comprises moving back at least the screw element of the screwing device or the entire screwing device before the pressing tool is opened. This means that the screwing is released from their engagement in the insertion insert and at least the screw is removed from this. In this way, damage to the screwing device and / or the fiber composite component during opening of the pressing tool and / or removal of the fiber composite component can be avoided.
Eine geeignete Schraubvorrichtung kann mindestens ein drehbewegliches und in Richtung der Kavität längsbewegliches Schraubelement umfassen, welches mit einem Verbindungsabschnitt zum formschlüssigen Beaufschlagen eines Eindreh-Inserts ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Schraubelement stiftförmig und an einer Stirnseite zur entsprechenden Beaufschlagung des Eindreh-Inserts ausgeführt sein, beispielsweise durch einen entsprechenden Fortsatz oder eine entsprechende Ausnehmung zur Erzielung der formschlüssigen Beaufschlagung. Das Schraubelement kann rotatorisch angetrieben sein und beispielsweise mittels eines Gewindes aus dem Werkzeugteil herausfahren, um das Eindreh-Insert in das Faserhalbzeug einzuschrauben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gewinde die gleiche Steigung auf wie die mindestens eine Gewindeschaufel und/oder ein eventuell vorgesehenes Gewinde des Einschraubschafts.A suitable screwing device can be at least one rotary and in the direction The cavity longitudinally movable screw comprise, which is formed with a connecting portion for the positive engagement of a screw-in insert. For example, the screw element may be designed in the form of a pin and on one end face for corresponding loading of the screw-in insert, for example by a corresponding projection or a corresponding recess for achieving positive engagement. The screw can be rotationally driven and drive out, for example by means of a thread from the tool part to screw the insertion insert into the semifinished fiber product. According to a preferred embodiment, the thread has the same pitch as the at least one threaded blade and / or a possibly provided thread of the screw-in.
Vorzugsweise ist zumindest das Schraubelement der Schraubvorrichtung oder die gesamte Schraubvorrichtung in dem Werkzeugteil versenkbar ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Schraubelement zumindest zwischen einer Ausgangsposition und einer Endposition längsbeweglich bewegbar ist. In der Ausgangsposition ist das Schraubelement in das Werkzeugteil zurückbewegt angeordnet, so dass es gegenüber einer die Kavität grenzenden Oberfläche des Werkzeugteils nicht hervorsteht, sondern mit seinem Verbindungsabschnitt entweder bündig mit der Oberfläche ist oder sogar zurückgesetzt zu dieser angeordnet ist. Die Endposition erreicht das Schraubelement durch die Schraubbewegung in Richtung der Kavität, sobald das Eindreh-Insert in der gewünschten Position angeordnet ist.Preferably, at least the screw element of the screwing device or the entire screwing device is designed to be retractable in the tool part. This means that the screw element is movable longitudinally at least between a starting position and an end position. In the initial position, the screw element is arranged moved back into the tool part, so that it does not protrude from a cavity adjacent surface of the tool part, but with its connecting portion is either flush with the surface or even set back to this. The end position reaches the screw element by the screwing movement in the direction of the cavity as soon as the insertion insert is arranged in the desired position.
Zusätzlich kann die Schraubvorrichtung eine Harzschabenut aufweisen, so dass bei einer Rückbewegung des Schraubelementes in das Werkzeugteil eventuell an dem Schraubelement anhaftende Matrix aufgrund der Harzschabenut abgestreift wird, so dass ein Eindringen in die Schraubvorrichtung vermieden werden kann.In addition, the screwing device may have a resin scraping groove, so that upon return movement of the screw element into the tool part, any matrix adhering to the screw element will be stripped due to the resin scraping groove, so that penetration into the screwing device can be avoided.
Gemäß weiterer Ausführungsformen ist das Presswerkzeug ein Nasspresswerkzeug oder ein RTM-Werkzeug.According to further embodiments, the pressing tool is a wet pressing tool or an RTM tool.
Optional kann die Schraubvorrichtung ein Haltemittel umfassen, insbesondere einen Magnethalter oder einen Vakuumhalter. Dies ermöglicht eine möglichst einfache, saubere und unkomplizierte Befestigung des Eindreh-Inserts an der Schraubvorrichtung beziehungsweise dessen Schraubelement, die bei Bedarf ohne weiteres gelöst werden kann, beispielsweise um das erzeugte Faserverbundbauteil nach Durchführung der beschriebenen Verfahrensschritte aus dem Presswerkzeug zu entnehmen oder um das Schraubelement aus dem Eingriff mit dem Eindreh-Insert zu lösen. Mit Hilfe dieser Haltemittel ist es insbesondere möglich, das Eindreh-Insert hängend zu positionieren, falls dieses im Oberwerkzeug des Presswerkzeugs angeordnet werden soll.Optionally, the screwing device may comprise a holding means, in particular a magnet holder or a vacuum holder. This allows the simplest possible, clean and uncomplicated attachment of the screw-in insert on the screwing or its screw which can be easily solved if necessary, for example, to remove the fiber composite component produced after performing the described method steps from the pressing tool or to the screw to break the engagement with the insertion insert. With the help of these holding means, it is in particular possible to position the insertion insert hanging, if this is to be arranged in the upper tool of the pressing tool.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to several embodiments with reference to the figures. Show it:
In der dargestellten Ausführungsform umfasst die abnehmbare Spitze
Die Abnehmbarkeit der Spitze
Wie in
Das Eindrehen des Eindreh-Inserts
Beispielsweise kann als Faserhalbzeug
Zunächst wird das Eindreh-Insert
Zum Entfernen der abnehmbaren Spitze
Eine alternative zweite Ausführungsform des Eindreh-Inserts ist in
Soll der gemäß
In
Die zweite Schraubverbindung
Der dritte Schraubabschnitt
In allen in den
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102015218593 [0006] DE 102015218593 [0006]
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