DE102016214971A1

DE102016214971A1 - Werkzeugsystem und Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils

Info

Publication number: DE102016214971A1
Application number: DE102016214971.7A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Gajewski
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2018-02-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Werkzeugsystem (1) zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (2) mit einem Formwerkzeug (10) mit einem ersten Formwerkzeugteil (11) und einem zweiten Formwerkzeugteil (12), welche eine Kavität (13) zur Aufnahme eines Faserformlings (3) begrenzen, einer Injektionsvorrichtung (20) zur Injektion eines Matrixmaterials (4) in die Kavität (13) mit einem Matrixmaterialreservoir (21) und einer ersten Rüttelvorrichtung (30, 300), welche kinematisch an das Matrixmaterialreservoir (21) der Injektionsvorrichtung (20) gekoppelt ist. Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (2) beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeugsystem und ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils.
Faserverbundbauteile weisen üblicherweise eine oder mehrere Schichten aus einem Fasermaterial auf, welche in ein Matrixmaterial eingebettet sind. Zur Herstellung wird das Fasermaterial in der Regel als Faserformling, welcher zumeist bereits die äußere Kontur des herzustellenden Faserverbundbauteils aufweist, bereitgestellt. Der Faserformling wird in der Regel in einer zwischen zwei Werkzeugteilen ausgebildeten Kavität einer geschlossenen Werkzeugvorrichtung angeordnet, in welche das Matrixmaterial injiziert und das Fasermaterial mit dem Matrixmaterial infiltriert wird. Weiterhin sind Herstellungsverfahren bekannt, bei denen der Faserformling in einer einseitig offenen Kavität eines Werkzeugteils infiltriert wird. Zur Infiltration wird eine die Kavität abdeckende Folie aufgebracht, sodass ein Vakuum in der Kavität erzeugt werden kann. Zur Erzielung einer hohen mechanischen Bauteilfestigkeit wird versucht, Lufteinschlüsse innerhalb des Faserverbundbauteils möglichst zu minimieren.
Die DE 10 2010 052 180 A1 offenbart ein Spritzgusswerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aus Faserformlingen in Form von Textileinlegern. Zur Herstellung des Faserverbundbauteils wird der Textileinleger in eine zwischen zwei Werkzeugteilen des Spritzgusswerkzeug ausgebildete Kavität eingelegt und in diese ein thermoplastisches Matrixmaterial injiziert. Das Matrixmaterial wird in Form eines Pulvers zugeführt und innerhalb einer Zufuhrschnecke aufgeschmolzen. In der Kavität wird der Textileinleger mit dem thermoplastischen Matrixmaterial infiltriert. Zur Verringerung eines Anteils von Luftblasen sowie zur Beschleunigung des Imprägniervorgangs wird der Textileinleger mittels eines in das Spritzgusswerkzeug integrierten Vibrationsaktors in Vibration versetzt.
Die US 4,288,398 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils mittels Spritzguss, bei dem flüssiges Kunststoffmaterial in ein Formwerkzeug injiziert wird. Während des Erstarrens des Kunststoffmaterials wird das Formwerkzeug in Vibration versetzt, um eine gerichtete Kristallisierung des Kunststoffmaterials zu erzielen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Werkzeugsystem und ein Verfahren bereitzustellen, mit dem jeweils ein Faserverbundbauteil mit hoher mechanischer Stabilität auf effiziente Weise herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Werkzeugsystem vorgesehen, welches ein Formwerkzeug mit einem ersten Formwerkzeugteil und einem zweiten Formwerkzeugteil aufweist, wobei das erste und das zweite Formwerkzeugteil relativ zueinander derart anordenbar sind, dass diese eine Kavität zur Aufnahme eines Faserformlings begrenzen. Das Werkzeugsystem weist weiterhin eine Injektionsvorrichtung zur Injektion eines Matrixmaterials in die Kavität mit einem Matrixmaterialreservoir, welches durch eine in die Kavität mündenden Injektionsleitung mit der Kavität verbunden ist, und eine erste Rüttelvorrichtung auf, welche kinematisch an das Matrixmaterialreservoir der Injektionsvorrichtung gekoppelt ist.
Erfindungsgemäß wird ein Werkzeugsystem mit einem Formwerkzeug, einer Injektionsvorrichtung und einer ersten Rüttelvorrichtung angegeben. Das Formwerkzeug weist zwei Werkzeugteile auf, welche eine Kavität als Arbeitsraum bereitstellen. Die Kavität ist zur Aufnahme und Infiltration eines Faserformling mit einem Matrixmaterial vorgesehen. Das Matrixmaterial ist in einem flüssigen Zustand in die Kavität mittels der Injektionsvorrichtung injizierbar. Die Injektionsvorrichtung weist insbesondere ein Matrixmaterialreservoir bzw. einen Matrixmaterialbehälter auf. Dieser ist fluidleitend durch eine Injektionsleitung mit der Kavität verbunden. Insbesondere ist die Rüttelvorrichtung oder Vibratorvorrichtung kinematisch an den Matrixmaterialbehälter gekoppelt, also mechanisch derart mit diesem verbunden, dass durch die Vibtratorvorrichtung erzeugte Vibrationen an das Matrixmaterialreservoir übertragbar sind. Dadurch kann der Matrixmaterialbehälter in eine Vibration oder Schwingung versetzt und damit in dem Matrixmaterialbehälter vorhandenes flüssiges Matrixmaterial auf effiziente Weise entgast werden, was die Gesamtprozesszeit eines Herstellungsverfahrens verkürzt. Durch die Beschleunigung der Entgasung des Matrixmaterials aufgrund des Rüttelns des Matrixmaterialreservoirs wird vorteilhaft die Verwendung hochreaktiver Matrixmaterialien ermöglicht. Diese härten durch eine relativ schnell ablaufende Vernetzungsreaktion aus, wodurch vorteilhaft kurze Härtungszeiten ermöglicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Werkzeugsystems kann die kinematische Kopplung zwischen der ersten Vibratorvorrichtung und dem Matrixmaterialbehälter beispielsweise durch eine mechanische Verbindung der Vibratoreinrichtung mit einer Wandung des Matrixmaterialbehälters realisiert werden. Bevorzugt ist diese Verbindung lösbar gestaltet. Beispielsweise kann die Vibratoreinrichtung mittels eines den Matrixmaterialbehälter umgreifenden Gurt an diesen festgezurrt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Werkzeugsystems weist dieses zusätzlich einen das Matrixmaterialreservoir aufnehmenden, evakuierbaren Entgasungsbehälter auf. Der Entgasungsbehälter bildet insbesondere eine hermetisch abschließbare Kammer aus, innerhalb welcher das Matrixmaterialreservoir angeordnet ist. In der Kammer ist ein Unterdruck einstellbar. Dadurch können Lufteinschlüsse aus einem sich in dem Matrixmaterialreservoir befindlichen flüssigen Matrixmaterial besonders zuverlässig und in beschleunigter Weise entfernt werden.
Der Entgasungsbehälter kann insbesondere eine verschließbare Zugangsöffnung aufweisen, beispielsweise in Form einer mit einem Deckel oder einer Klappe schließbaren Ausnehmung, durch welche das Matrixmaterialreservoir aus dem Entgasungsbehälter entnehmbar bzw. in diesem positionierbar ist. Damit wird vorteilhaft die Möglichkeit geschaffen, den Entgasungsbehälter räumlich getrennt von dem Formwerkzeug anzuordnen.
Besonders bevorzugt weist der Entgasungsbehälter eine erste Heizeinrichtung zum Heizen des Matrixmaterialreservoirs auf. Mit der Heizeinrichtung kann insbesondere der Innenraum des Entgasungsbehälters und damit indirekt das Matrixmaterialreservoir beheizbar sein. Insbesondere bildet die Entgasungskammer hierbei eine Heizkammer oder einen Ofen. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise als Wandheizung des Entgasungsbehälters gestaltet sein. Auch kann die Heizeinrichtung zur direkten Beheizung des Matrixmaterialreservoirs gestaltet sein, beispielsweise in Form eines Tauchsieders zum Eintauchen in das Matrixmaterial oder einer Heizmanschette, welche an eine Wandung des Matrixmaterialbehälters anlegbar ist. Durch die Heizeinrichtung ist das Matrixmaterialreservoir und damit sich darin befindliches Matrixmaterial erwärmbar. Dadurch kann die Entgasung des Matrixmaterials weiter beschleunigt werden. Durch die Erwärmung des Matrixmaterial bereits während des Entgasens muss nachfolgend zur Einstellung einer Infiltrationstemperatur des Matrixmaterials nur noch wenig Energie zugeführt werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Verarbeitungszeit verkürzt wird.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Werkzeugsystems weist dieses zusätzlich zumindest eine kinematisch an die Kavität gekoppelte zweite Rüttelvorrichtung auf. Die zweite Rüttelvorrichtung oder Vibratorvorrichtung ermöglicht insbesondere die Erzeugung von Vibrationen in der Kavität. Dies bietet den Vorteil, dass an einen zur Herstellung eines Faserverbundbauteils in der Kavität angeordneter Faserformling Vibrationen übertragen werden können. Dadurch wird einerseits der Vorteil erzielt, dass vor dem Infiltrieren des Faserformlings mit flüssigem Matrixmaterial gegebenenfalls in dem Faserformling vorhandene Lufteinschlüsse durch die infolge der Vibration bewirkten Bewegung der Fasern aus dem Faserformling entweichen können. Damit werden Lufteinschlüsse im herzustellenden Faserverbundbauteil vermieden, wodurch dessen mechanische Stabilität vergrößert wird. Weiterhin kann die Vibration während des Infiltrierens genutzt werden, um den Infiltrationsvorgang zu beschleunigen, da die Bewegung der Fasern des Faserformlings die Permeabilität des Faserformlings vergrößert.
Besonders vorteilhaft können mehrere zweite Rüttelvorrichtungen vorgesehen sein, die jeweils an räumlich verschiedene Bereiche der Kavität gekoppelt sind. Damit können vorteilhaft gleichmäßige Vibrationen in die gesamte Kavität eingebracht werden und/oder bestimmte Bereiche der Kavität verglichen mit anderen Bereichen stärkeren Vibrationen ausgesetzt werden. Beispielsweise kann in einem Bereich der Kavität, der zur Aufnahme eines Bereichs des Faserformlings mit großer Dicke vorgesehen ist, ein stärkeres Rütteln erforderlich sein, als in dünneren Bereichen des Faserformlings.
Die kinematische Kopplung zwischen der Kavität und der zweiten Rüttelvorrichtung kann insbesondere durch eine mechanische Verbindung der zweiten Rüttelvorrichtung mit dem Formwerkzeug, insbesondere dem ersten und/oder dem zweiten Formwerkzeugteil realisiert werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Werkzeugsystem, zusätzlich eine Vakuumvorrichtung zur Evakuierung der Kavität mit einer Pumpeinrichtung und einer in die Kavität mündenden Vakuumleitung aufweist. Durch die Vakuumleitung oder den Vakuumkanal ist mittels der Pumpeinrichtung Gas aus der Kavität absaugbar. Durch eine Evakuierung der Kavität kann vor dem Infiltrieren vorteilhaft die Entfernung von Gaseinschlüssen aus dem Faserformling realisiert werden. Wird der Faserformling dabei Vibrationen ausgesetzt, kann dieser Vorgang beschleunigt und verbessert werden. Während eines Härtens des Matrixmaterials nach dem Infiltrieren können weiterhin vorteilhaft Reaktionsgase aus der Kavität entfernt werden. Dies ermöglicht die Verwendung hochreaktiver Matrixmaterialien mit kurzen Härtungszeiten. Somit kann die Bauteilfestigkeit des herzustellenden Faserverbundbauteils bei verringerter Herstellungszeit verbessert werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Werkzeugsystem zusätzlich ein Umformwerkzeug zum Vorformen des Faserformlings auf. Das Umformwerkzeug weist ein erstes Umformwerkzeugteil mit einer ersten Konturoberfläche und ein zweites Umformwerkzeugteil mit einer zweiten Konturoberfläche auf, wobei das erste Umformwerkzeugteil und das zweite Umformwerkzeugteil relativ zueinander derart bewegbar sind, dass die erste und die zweite Konturoberfläche in einem Presszustand zur Verformung des Faserformlings zwischen diesen einander zugewandt gelegen sind. Das Umformwerkzeug ist somit insbesondere als eine Formpresse ausgebildet, welche ein erstes und ein zweites Umformwerkzeugteil mit jeweils einer Konturoberfläche aufweist. Die Konturoberflächen sind aufeinander zu bewegbar, sodass der Faserformling zwischen diesen verformbar ist.
Besonders bevorzugt weist das Werkzeugsystem zusätzlich zumindest eine kinematisch an das Umformwerkzeug gekoppelte dritte Rüttelvorrichtung auf.
Diese weitere Vibrationsvorrichtung kann insbesondere mechanisch mit dem ersten und/oder dem zweiten Umformwerkzeugteil verbunden sein. Durch die dritte Rüttelvorrichtung wird eine Möglichkeit geschaffen, den Faserformling während des Umformvorgangs in eine Vibration zu versetzten. Dies bietet den Vorteil, dass eine gewünschte Kompaktierung des Fasermaterials schnell und zuverlässig erzielt wird und Lufteinschlüsse innerhalb des Faserformlings bereits von vorne herein reduziert oder vermieden werden.
Besonders vorteilhaft kann dem Umformwerkzeug eine weitere Vakuumvorrichtung zugeordnet sein, mittels welcher eine durch das erste und das zweite Umformwerkzeug begrenzte Kavität evakuierbar ist. Dadurch werden die vorgenannten Effekte zusätzlich verstärkt.
Nach einer vorteilhaften Gestaltung des Werkzeugsystems ist vorgesehen, dass die erste Rüttelvorrichtung und/oder die zweite Rüttelvorrichtung und/oder die dritte Rüttelvorrichtung jeweils eine um eine Drehachse exzentrisch gelagerte Schwungmasse und eine Antriebseinrichtung aufweist, mittels welcher die Schwungmasse um die Drehachse rotierbar ist. Durch die Ausbildung der Rüttelvorrichtung mit einer Schwungmasse können auf einfache Weise relativ starke Vibrationen erzielt werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit folgenden Verfahrensschritten:

– Rütteln und dadurch Entgasen eines flüssigen reaktiven Matrixmaterials;
– Zuführen des reaktiven Matrixmaterials in eine geschlossene Kavität eines Formwerkzeugs, wobei in der Kavität ein Faserformling angeordnet ist, und dadurch Infiltrieren des Faserformlings mit dem Matrixmaterial; und
– Erwärmen des Matrixmaterials auf eine Härtungstemeratur und dadurch Härten des Matrixmaterials.

Erfindungsgemäß wird ein in einem flüssigen Aggregatszustand vorliegendes reaktives Matrixmaterial zunächst entgast und anschließend in eine Kavität injiziert. In der Kavität ist ein Faserformling angeordnet, welcher mit dem Matrixmaterial infiltriert wird. Weiterhin wird das Matrixmaterial in der Kavität erwärmt, sodass dieses härtet.
Das Rütteln des flüssigen Matrixmaterials ermöglicht ein besonders schnelles Entgasen des Matrixmaterials. In Verbindung mit einem hochreaktiven Matrixmaterial wird somit ein besonders schneller Prozessablauf ermöglicht. Weiterhin wird durch das Rütteln eine besonders gründliche Entgasung des Matrixmaterials erzielt. Dadurch werden Gaseinschlüsse in dem Faserverbundbauteil vermieden, wodurch dessen mechanische Stabilität erhöht wird.
Unter einem reaktiven Matrixmaterial kann insbesondere ein Matrixmaterial verstanden werden, welches einen bestimmten Anteil an Harzmaterial sowie einen bestimmten Anteil einer Härterkomponente aufweist. Die Härterkomponente setzt das Harzmaterial bei Erwärmung auf die Härtungstemperatur in einer chemischen Reaktion, insbesondere einer Vernetzungsreaktion, um. Dadurch erfolgt ein Härten des Matrixmaterials.
Durch das Rütteln des flüssigen Matrixmaterials wird die Entgasung des Matrixmaterials, nicht aber die chemische Reaktion des Matrixmaterials beschleunigt. Es wird demnach nicht die Gesamtzeit, auch Topfzeit genannt, verkürzt, die bei einer bestimmten Temperatur zur Verfügung steht, bis das Matrixmaterial aufgrund der Vernetzungsreaktion für eine vorteilhafte Verarbeitung zu viskos wird. Durch den mittels Vibrationen beschleunigten Entgasungsvorgang wird die für den Entgasungsvorgang benötigte Zeit verkürzt. Von der je nach Temperatur und Matrixmaterial zur Verfügung stehenden Topfzeit kann folglich ein größerer Anteil für die Infiltration des Fasermaterials genutzt werden. Weiterhin wird durch den aufgrund der eingebrachten Vibrationen beschleunigten Entgasungsvorgang, die Verwendung eines höher reaktiven Matrixmaterials ermöglicht. Je höher die Reaktivität des Matrixmaterials, desto kürzer sind die zur Verfügung stehenden Topf- und Härtungszeiten. Damit kann die Gesamtprozesszeit zusätzlich verkürzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kavität vor dem Zuführen des Matrixmaterials gerüttelt wird. Insbesondere wird die Kavität in eine Vibration versetzt. Dies bewirkt eine Vibrationen des Faserformlings. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass vor dem Infiltrieren des Faserformlings mit flüssigem Matrixmaterial gegebenenfalls in dem Faserformling vorhandene Lufteinschlüsse durch die infolge der Vibration bewirkten Bewegung der Fasern aus dem Faserformling entweichen können. Damit werden Lufteinschlüsse im herzustellenden Faserverbundbauteil vermieden, wodurch dessen mechanische Eigenschaften verbessert werden.
Besonders vorteilhaft kann die Kavität vor dem Zuführen des Matrixmaterials evakuiert werden. Demnach wird vor dem Infiltrieren in der Kavität ein Unterdruck erzeugt und damit Gas aus dieser abgesaugt. Folglich wird die Entfernung von Lufteinschlüssen aus dem Faserformling verbessert.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kavität während des Zuführens des Matrixmaterials gerüttelt wird. Diese Vibration während des Infiltrierens bewirkt vorteilhaft eine Beschleunigung des Infiltrationsvorgangs, da die Bewegung der Fasern des Faserformlings die Permeabilität des Faserformlings vergrößert.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass während des Zuführens des Matrixmaterials und/oder während des Erwärmens Gas aus der Kavität abgesaugt wird. Dies verhindert zuverlässig die Ausbildung von Lufteinschlüssen in dem herzustellenden Faserverbundbauteil. Weiterhin werden damit Reaktionsgase, welche bei der Härtungsreaktion des Matrixmaterials entstehen, abgesaugt, sodass auch auf diese Weise mögliche Gaseinschlüsse verhindert werden.
Vorteilhaft kann die Kavität auch während des Erwärmens gerüttelt werden. Damit wird eine besonders gleichmäßige Wärmeübertragung an das Matrixmaterial erzielt, wodurch ein gleichmäßiges Härten erfolgt. Dies führt zu einer hohen mechanischen Festigkeit des Faserverbundbauteils. Weiterhin wird die mechanische Bauteilstabilität auch dadurch erhöht, dass durch das Rütteln entstehende Reaktionsgase infolge der Vibration aus dem Matrixmaterial entweichen und dadurch keine nachteiligen Gaseinschlüsse bilden.
Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Rütteln während des Erwärmens bei Erreichen eines vorbestimmten Härtungsparameters abgebrochen wird. Der Härtungsparameter kann beispielsweise durch das Vorliegen eines bestimmten Vernetzungsgrades oder einer bestimmten Reaktionsrate des Matrixmaterials definiert sein und insbesondere als eine für das jeweilige Matrixmaterial von der vorliegenden Härtungstemperatur abhängige Zeitspanne ab dem Zeitpunkt des Beginns der Zufuhr des Matrixmaterials in die Kavität angegeben sein.
Das Rütteln der Kavität kann während sämtlicher Verfahrensschritte insbesondere mehrere in zeitlicher Hinsicht aufeinander folgende Rüttelzyklen umfassen. Insbesondere kann zwischen aufeinanderfolgenden Rüttelzyklen jeweils eine Unterbrechung des Rüttelns erfolgen. Jeder Rüttelzyklus wird mit einer vorbestimmten Amplitude und Frequenz der Rüttelschwingungen oder einem vorbestimmten zeitlichen Amplitudenverlauf und zeitlichem Frequenzverlauf der Rüttelschwingungen durchgeführt. Die Amplituden und Frequenzen oder der Amplituden- und Frequenzverläufe der jeweiligen Zyklen können jeweils gleich oder verschieden sein.
Selbstverständlich ist auch ein kontinuierliches, zeitlich ununterbrochenes Einbringen von Rüttelschwingungen während des Erwärmens denkbar.
Hierin wird unter einem „Faserwerkstoff”, einem „Fasermaterial” oder einem „Faserformling” allgemein ein Werkstoff verstanden, der aus einer Vielzahl von insbesondere fadenförmigen oder fadenstückförmigen Verstärkungsfasern, wie beispielsweise Kohle-, Glas-, Keramik-, Aramid-, Bor-, Mineral-, Natur- oder Kunststofffasern oder Mischungen aus diesen gebildet ist. Der Faserwerkstoff kann insbesondere auch mit einem Bindemittel, insbesondere einem Harzmaterial, wie z. B. einem duroplastischen, thermoplastischen, elastomeren Harz oder allgemein ein Kunststoffharz oder dergleichen, imprägniert sein.
In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur „entlang” einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von kleiner oder gleich 45 Grad, bevorzugt kleiner oder gleich 30 Grad und insbesondere bevorzugt parallel zueinander verlaufen.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Werkzeugsystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Ansicht eines Matrixmaterialreservoirs des Werkzeugsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Ansicht eines Umformwerkzeugs des Werkzeugsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
4 eine schematische Ansicht eines Verfahrensablaufs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
1 zeigt beispielhaft und schematisch ein Werkzeugsystem 1 zur Herstellung eines Faserverbundbauteils 2. Das Werkzeugsystem 1 weist insbesondere ein Formwerkzeug 10, eine Injektionsvorrichtung 20 und eine erste Rüttelvorrichtung 30 auf. Wie in 1 weiterhin gezeigt ist, kann das Werkzeugsystem 1 optional zusätzlich eine zweite Rüttelvorrichtung 33 aufweisen. Optional kann außerdem ein Entgasungsbehälter 40 vorgesehen sein. Auch zeigt 1 eine optional vorgesehene Vakuumvorrichtung 60.
Wie in 1 gezeigt ist, weist das Formwerkzeug 10 ein erstes Formwerkzeugteil 11 und ein zweites Formwerkzeugteil 12 auf. Das erste und das zweite Formwerkzeugteil 11, 12 sind relativ zueinander derart anordenbar, dass diese eine Kavität 13 zur Aufnahme eines Faserformlings 3 begrenzen. Insbesondere sind das erste und das zweite Formwerkzeugteil 11, 12 relativ zueinander bewegbar, wie in 1 durch den Pfeil P12 schematisch angedeutet ist. Hierzu kann insbesondere eine Bewegungsvorrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise in Form von an das jeweilige Formwerkzeugteil 11, 12 gekoppelten Hydraulikaktuatoren, vorgesehen sein.
1 zeigt das Formwerkzeug 10 in einem geschlossenen Zustand. Im geschlossenen Zustand ist eine erste Formwerkzeugteil-Oberfläche 11a des ersten Werkzeugteils 11 einer zweiten Formwerkzeugteil-Oberfläche 12a des zweiten Werkzeugteils 12 zugewandt gelegen, wobei sich die Kavität 13 zwischen der ersten und der zweiten Formwerkzeugteil-Oberfläche 11a, 12a erstreckt. Wie in 1 beispielhaft gezeigt ist, wird die Kavität 13 somit vorzugsweise durch die erste und die zweite Formwerkzeugteil-Oberfläche 11a, 12a sowie durch eine von der ersten Formwerkzeugteil-Oberfläche 11a vorspringende Seitenwandung 14 des ersten Formwerkzeugteils 11 begrenzt. Selbstverständlich kann anstelle der Seitenwandung 14 auch eine von der zweiten Formwerkzeugteil-Oberfläche 12a vorspringende Seitenwandung (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Auch ist denkbar, dass eine Seitenwandung in Form einer weiteren, von den Formwerkzeugteilen unabhängige Komponente bereitgestellt wird. In 1 sind die erste und die zweite Formwerkzeugteil-Oberfläche 11a, 12a beispielhaft jeweils als ebene Fläche dargestellt, wobei diese insbesondere auch als dreidimensional zu beschreibende Oberflächen ausgebildet sein können. Insbesondere können die erste und die zweite Formwerkzeugteil-Oberfläche 11a, 12a komplementär zueinander geformt sein. Optional können die erste und die zweite Formwerkzeugteil-Oberfläche 11a, 12a auch zur Umformung oder Vorkonfektionierung des Faserformlings 3 vorgesehen sein.
In 1 ist das Formwerkzeug 10 beispielhaft als ein geschlossenes Formwerkzeug dargestellt. Selbstverständlich kann das Formwerkzeug 10 auch als ein einseitig offenes Formwerkzeug ausgebildet sein. Hierbei ist das zweite Formwerkzeugteil 12 als eine Vakuumfolie ausgebildet, mittels welcher eine durch das erste Formwerkzeugteil 11 ausgebildete Kavität abdeckbar ist.
Wie in 1 weiterhin gezeigt ist, kann das Formwerkzeug 10 eine Formheizeinrichtung 15 aufweisen. 1 zeigt beispielhaft, dass die Formheizeinrichtung an dem ersten Formwerkzeugteil 11 angeordnet ist. Beispielseise kann die Formheizeinrichtung 15 als ein sich entlang der Kavität 13 erstreckender Heizdraht oder eine sich entlang der Kavität 13 erstreckende Heizflüssigkeitsleitung ausgebildet sein. Selbstverständlich kann die Formheizeinrichtung 15 alternativ oder zusätzlich auch an dem zweiten Formwerkzeugteil 12 angeordnet sein.
Die Injektionsvorrichtung 20 ist zur Injektion eines Matrixmaterials 4 in die Kavität 13 vorgesehen. Wie in 1 schematisch gezeigt ist, weist die Injektionsvorrichtung 20 ein Matrixmaterialreservoir 21 sowie eine Injektionsleitung 22 auf. Das Matrixmaterialreservoir 21 ist als ein vorzugsweise offener Behälter oder Tank ausgebildet. Vorteilhaft kann das Matrixmaterialreservoir 21 auch als ein volumenvariabler geschlossener Behälter, beispielsweise in Form eines elastisch verformbaren Beutels oder dergleichen ausgebildet sein. Die Injektionsleitung 22 mündet in die Kavität 13 ein und verbindet damit das Matrixmaterialreservoir 21 mit der Kavität 13 in fluidleitender Weise. Wie 1 weiterhin zeigt, kann eine Matrixmaterial-Pumpeinrichtung 23 zur Druckbeaufschlagung des Matrixmaterials 4 für die Injektion in die Kavität 13 angeordnet sein. In 1 ist beispielhaft eine Anordnung der Matrixmaterial-Pumpeinrichtung 23 in der Injektionsleitung 22 als Förderpumpe dargestellt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann ein optional vorgesehener Entgasungsbehälter 40, welcher im Folgenden noch genauer beschrieben wird, derart ausgeführt sein, dass dieser mit einem Überdruck gegenüber der Kavität 13 beaufschlagbar ist.
Die Injektionsleitung 22 kann insbesondere aus Kunststoff hergestellt und zur einmaligen Verwendung vorgesehen sein. Damit kann diese nach der Durchführung eines Herstellungsverfahrens entsorgt werden, ohne hohe Kosten für eine Reinigung einer wiederzuverwendenden Komponente zu verursachen.
1 zeigt weiterhin die kinematisch an das Matrixmaterialreservoir 21 der Injektionsvorrichtung 20 gekoppelte erste Rüttelvorrichtung 30. Die in 1 beispielhaft dargestellte erste Rüttelvorrichtung 30 weist eine um eine Drehachse R31 exzentrisch gelagerte Schwungmasse 31 und eine Antriebseinrichtung 32 auf. Mittels der Antriebseinrichtung 32 ist die Schwungmasse 31 um die Drehachse R31 rotierbar. Durch die in Bezug auf den Schwerpunkt der Schwungmasse exzentrische Lagerung wird eine Vibration erzeugt. 2 zeigt beispielhaft und schematisch eine alternative Gestaltung der ersten Rüttelvorrichtung 300. Die erste Rüttelvorrichtung 300 weist eine Antriebseinrichtung 320 und eine Kurbel 310 auf. Die Kurbel 310 weist ein durch die Antriebsvorrichtung 320 um eine Rotationsachse R310 rotierbares Antriebsteil 311, z. B. wie in 2 gezeigt in Form einer Scheibe, sowie einen kinematisch an das Matrixmaterialreservoir 21 gekoppelten und mit dem Antriebsteil 311 an einer beabstandet zu der Rotationsachse R310 gelegenen Stelle verbundenen Hebel 312 auf.
Die kinematische Kopplung der ersten Rüttelvorrichtung 30 an das Matrixmaterialreservoir 21 ist in 1 lediglich schematisch dargestellt und kann insbesondere durch eine mechanische Verbindung der ersten Rüttelvorrichtung 30 mit dem Matrixmaterialreservoir 21 realisiert sein, beispielsweise durch Verschraubung, Vernietung, Verschweißung oder dergleichen. Auch ist eine Fixierung der ersten Rüttelvorrichtung 30 mittels eines das Matrixmaterialreservoir 21 umspannenden Gurts denkbar. Insbesondere kann die erste Rüttelvorrichtung 30 wie in 1 gezeigt direkt mit dem Matrixmaterialreservoir 21 verbunden bzw. an dieses gekoppelt sein.
2 zeigt schematisch eine alternative Möglichkeit zur indirekten Kopplung der ersten Rüttelvorrichtung 300 an das Matrixmaterialreservoir 21. Hierzu ist ein Mantelbehälter 50 vorgesehen in welchen das Matrixmaterialreservoir 21 lösbar einsetzbar ist. Der Mantelbehälter 50 kann insbesondere eine formschlüssige Aufnahme für das Matrixmaterialreservoir 21 bilden. Hierzu kann insbesondere eine Ausnehmung 51 des Mantelbehälters 50 definierende Wandung 52 eine komplementär zu einer Oberfläche 24a einer Außenwandung 24 des Matrixmaterialreservoirs 21 ausgebildete Wandungsoberfläche 52a aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen der Außenwandung 24 des Matrixmaterialreservoirs 21 und der Wandung 52 des Mantelbehälters 50 eine elastisch verformbare Matte 53 vorgesehen sein. Durch die Matte 53 wird ein fester Sitz des Matrixmaterialreservoirs 21 ermöglicht und gleichzeitig eine Geräuschentwicklung durch die Vibration verringert. Wie in 2 weiterhin schematisch gezeigt ist, ist bevorzugt eine federnde Lagerung 54 des Mantelbehälters 50 vorgesehen. Eine derartige Lagerung ist in analoger Weise auch für das Matrixmaterialreservoir 21, das Formwerkzeug 10 sowie ein im Folgenden noch genauer beschriebenes Umformwerkzeug 70 (3) denkbar.
Der in 1 schematisch dargestellte, optionale Entgasungsbehälter 40 nimmt das Matrixmaterialreservoir 21 auf. Insbesondere ist das Matrixmaterialreservoir 21 hierbei in einem Innenraum 45 des Entgasungsbehälters 40 angeordnet. Weiterhin ist der Entgasungsbehälter 40 evakuierbar gestaltet. Hierzu kann insbesondere eine Evakuierungseinrichtung 42 mit einer Pumpe 43 vorgesehen sein, mittels welcher über eine in den Innenraum 45 des Entgasungsbehälters 40 mündenden Vakuumleitung 44 ein Unterdruck in dem Innenraum 45 erzeugbar ist. Damit können vorteilhaft Gase aus dem Innenraum 45 abgesaugt werden.
Wie in 1 schematisch gezeigt ist, kann der Entgasungsbehälter 40 weiterhin eine erste Heizeinrichtung 41 zum Heizen des Matrixmaterialreservoirs 21 aufweisen. In 1 ist beispielhaft eine den Innenraum 45 heizende Heizeinrichtung 41 dargestellt. Die Heizeinrichtung 41 kann insbesondere in Form von an den Wandungen des Entgasungsbehälters 40 angeordneten elektrischen Heizmatten oder dergleichen realisiert sein.
1 zeigt weiterhin eine optional vorgesehene kinematisch an die Kavität 13 gekoppelte zweite Rüttelvorrichtung 33. Die zweite Rüttelvorrichtung 33 kann insbesondere auf dieselbe Weise realisiert sein wie die erste Rüttelvorrichtung 30, 300. In 1 ist die zweite Rüttelvorrichtung 33 zur kinematischen Kopplung an die Kavität 13 beispielhaft als mit dem ersten Formwerkzeugteil 11 mechanisch verbunden dargestellt. Selbstverständlich kann die zweite Rüttelvorrichtung auch mit dem zweiten Formwerkzeugteil 12 verbunden sein. Die mechanische Verbindung der zweiten Rüttelvorrichtung 33 mit dem Formwerkzeug 10 kann beispielsweise mittels Verschraubung, Vernietung, eine lösbare Clip-Verbindung, Verschweißen oder dergleichen realisiert sein.
Die in 1 gezeigte optionale Vakuumvorrichtung 60 ist zur Evakuierung der Kavität 13 vorgesehen. Hierzu weist die Vakuumvorrichtung 60 eine Pumpeinrichtung 61 und eine in die Kavität 13 mündende Vakuumleitung 62 auf durch welche mittels der Pumpeinrichtung 61 Gase aus der Kavität absaugbar sind.
3 zeigt ein optionales zusätzliches Umformwerkzeug 70 des Werkzeugsystem 1. Das Umformwerkzeug 70 ist zum Vorformen des Faserformlings 3 vorgesehen und weist ein erstes Umformwerkzeugteil 71 mit einer ersten Konturoberfläche 71a und ein zweites Umformwerkzeugteil 72 mit einer zweiten Konturoberfläche 72a auf. Wie in 3 durch den Pfeil P72 schematisch angedeutet ist, sind das erste und das zweite Umformwerkzeugteil 71, 72 relativ zueinander bewegbar. Insbesondere sind das erste Umformwerkzeugteil 71 und das zweite Umformwerkzeugteil 72 relativ zueinander derart bewegbar, dass ein Presszustand des Umformwerkzeugs 70 einstellbar ist. In dem in 3 schematisch gezeigten Presszustand des Umformwerkzeugs 70 sind die erste und die zweite Konturoberfläche 71a, 72a einander zugewandt angeordnet. In dem Presszustand begrenzen das erste und das zweite Umformwerkzeugteil 71, 72 einen Formungsraum 76, der zur Aufnahme des Faserformlings 3 vorgesehen ist. Zur Umformung liegt die erste Konturoberfläche 71a an einer ersten Oberfläche 3a des Faserformlings 3 und die zweite Konturoberfläche 72a an einer entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche 3a gelegenen zweiten Oberfläche 3b des Faserformlings 3 an. In 3 sind die erste und die zweite Konturoberfläche 71a, 72a beispielhaft jeweils eine ebene Fläche dargestellt, wobei diese insbesondere auch als dreidimensional zu beschreibende Oberflächen ausgebildet sein können.
Insbesondere können die erste und die zweite Konturoberfläche 71a, 72a komplementär zueinander geformt sein.
Wie in 3 weiterhin schematisch gezeigt ist, kann zusätzlich eine kinematisch an das Umformwerkzeug 70 gekoppelte dritte Rüttelvorrichtung 36 vorgesehen sein. Die Ausführungen zur ersten Rüttelvorrichtung 30, 300 sowie zur zweiten Rüttelvorrichtung 33 gelten für die dritte Rüttelvorrichtung 36 in analoger Weise.
Auch kann das Werkzeugsystem 1 eine weitere, dem Umformwerkzeug 70 zugeordnete zweite Vakuumvorrichtung 73 zur Evakuierung des Formungsraums 76 aufweisen. Die Vakuumvorrichtung 73 weist eine Pumpeinrichtung 74 und eine in den Formungsraum 76 mündende Vakuumleitung 75 auf.
Generell kann jede der Rüttelvorrichtungen der Gruppe bestehend aus der ersten Rüttelvorrichtung 30, 300, der zweiten Rüttelvorrichtung 33 und der dritte Rüttelvorrichtung 36 insbesondere mit einer Schwungmasse 31, 34, 37, wie z. B. in den 1 und 3 schematisch gezeigt, oder mit einer Kurbel 310, wie z. B. in 2 schematisch gezeigt, ausgebildet sein.
4 zeigt schematisch einen Ablauf eines Verfahrens M zur Herstellung des Faserverbundbauteils 2. Das Verfahren kann insbesondere mit dem Werkzeugsystem 1 gemäß der voranstehenden Beschreibung durchgeführt werden. Im Folgenden wird daher gegebenenfalls auf die Komponenten des Werkzeugsystems 1 Bezug genommen.
Bei dem Verfahren M wird zunächst ein Rütteln M1 und dadurch Entgasen eines flüssigen reaktiven Matrixmaterials 4 vorgenommen. Dies kann insbesondere durch die erste Rüttelvorrichtung 30, 300 in dem Matrixmaterialreservoir 21 durchgeführt werden. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Zuführen M2 des entgasten Matrixmaterials 4 in die geschlossene Kavität 13 des Formwerkzeugs 10, wobei in der Kavität 13 der Faserformling 3 angeordnet ist. Dadurch wird der Faserformlings 3 mit dem Matrixmaterial 4 infiltriert. Das Matrixmaterial 4 kann insbesondere mittels der Matrixmaterial-Pumpeinrichtung 23 des Werkzeugsystems 1 aus dem Matrixmaterialreservoir 21 über die Zufuhrleitung 22 in die Kavität 13 gefördert werden. Auch ist denkbar, zur Förderung des Matrixmaterials 4 einen Überdruck gegenüber der Kavität 13 in dem optionalen Entgasungsbehälter 40 zu erzeugen
Der Faserformling 3 kann insbesondere in einem vorgeformten Zustand in der Kavität 13 angeordnet sein. Die Vorformung kann insbesondere durch Pressen des Faserformlings 3 zwischen der ersten und der zweiten Konturoberfläche 71a, 72a des Umformwerkzeugs 70 des Werkzeugsystems 1 durchgeführt worden sein.
Vor dem Zuführen M2 des Matrixmaterials 4 kann optional ein Rütteln M1.1 der Kavität 13 erfolgen. Dies dient dem Entfernen von Lufteinschlüssen innerhalb des Faserformlings 3. Das Rütteln M1.1 der Kavität 13 kann insbesondere mittels der zweiten Rüttelvorrichtung 33 erfolgen.
Weiterhin kann vor dem Zuführen M2 des Matrixmaterials 4 in die Kavität 13 eine Evakuierung derselben erfolgen. Hierzu kann mittels Vakuumeinrichtung 60 ein annäherndes Vakuum in der Kavität 13 erzeugt werden. Dadurch erfolgt eine zuverlässige Entfernung von Gas, insbesondere in Form von Gaseinschlüssen in dem Faserformling 3, aus der Kavität 13.
Wie in 5 weiterhin gezeigt ist, kann auch während des Zuführens M2 des Matrixmaterials 4 ein Rütteln M2.1 der Kavität 13 erfolgen. Dadurch wird der Infiltrationsvorgang beschleunigt.
Nach dem Infiltrieren erfolgt ein Erwärmen M3 des Matrixmaterials 4 auf eine Härtungstemperatur. Dadurch wird eine Vernetzungsreaktion des Matrixmaterials welche zur Härtung des Matrixmaterials 4 führt, aktiviert oder beschleunigt. Das Erwärmen kann insbesondere mittels der Formheizeinrichtung 15 des Formwerkzeugs 10 erfolgen.
5 zeigt außerdem, dass während des Zuführens M2 des Matrixmaterials 4 und/oder während des Erwärmens M3 Gas aus der Kavität 13 abgesaugt M2.2; M3.1 werden kann. Dies dient jeweils dem Vermeiden von Lufteinschlüssen in dem herzustellenden Faserverbundbauteil 2.
Insbesondere kann auch während des Erwärmens M3 ein Rütteln M3.2 der Kavität 13 erfolgen. Dies kann ebenfalls mit der zweiten Rüttelvorrichtung 33 durchgeführt werden und bietet den Vorteil, dass eine gleichmäßige Erwärmung und damit Härtung des Matrixmaterials erfolgt. Insbesondere wird durch das Rütteln M3.2 das Entfernen etwaiger Reaktionsgase, die ggf. während der durch die Erwärmung beschleunigten Vernetzungsreaktion des Matrixmaterials 4 entstehen, erleichtert.
Das Rütteln M3.2 während des Erwärmens M3 wird bevorzugt bei Erreichen eines vorbestimmten Härtungsparameters abgebrochen.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeugsystem
2: Faserverbundbauteil
3: Faserformling
3a: erste Oberfläche des Faserformlings
3b: zweite Oberfläche des Faserformlings
4: Matrixmaterial
10: Formwerkzeug
11: erstes Formwerkzeugteil
11a: erste Formwerkzeugteil-Oberfläche
12: zweites Formwerkzeugteil
12a: zweite Formwerkzeugteil-Oberfläche
13: Kavität
14: Seitenwandung des ersten Formwerkzeugteils
15: Formheizeinrichtung
20: Injektionsvorrichtung
21: Matrixmaterialreservoir
22: Injektionsleitung
23: Matrixmaterial-Pumpeinrichtung
24: Außenwandung des Matrixmaterialreservoirs
24a: Oberfläche der Außenwandung
30, 300: erste Rüttelvorrichtung
31: Schwungmasse der ersten Rüttelvorrichtung
32, 320: Antriebseinrichtung der ersten Rüttelvorrichtung
33: zweite Rüttelvorrichtung
34: Schwungmasse der zweiten Rüttelvorrichtung
35: Antriebseinrichtung der zweiten Rüttelvorrichtung
36: dritte Rüttelvorrichtung
37: Schwungmasse der dritten Rüttelvorrichtung
38: Antriebseinrichtung der dritten Rüttelvorrichtung
40: Behälter
41: Heizeinrichtung
42: Evakuierungseinrichtung
43: Pumpe
44: Vakuumleitung
45: Innenraum des Entgasungsbehälters
50: Mantelbehälter
51: Ausnehmung
52: Wandung
52a: Wandungsoberfläche
53: Matte
54: federnde Lagerung
60: Vakuumvorrichtung
61: Pumpeinrichtung
62: Vakuumleitung
70: Umformwerkzeug
71: erstes Umformwerkzeugteil
71a: erste Konturoberfläche
72: zweites Umformwerkzeugteil
72a: zweite Konturoberfläche
73: zweite Vakuumvorrichtung
74: Pumpeinrichtung
75: Vakuumleitung
76: Formungsraum
310: Kurbel
311: Antriebsteil
312: Hebel
P12: Pfeil
P72: Pfeil
R31: Drehachse der ersten Schwungmasse
R310: Drehachse
R34: Drehachse der zweiten Schwungmasse
R37: Drehachse der dritten Schwungmasse
M: Verfahren
M1: Rütteln des Matrixmaterials
M1.1: Rütteln der Kavität vor dem Zuführen des Matrixmaterials
M2: Zuführen des Matrixmaterials in die Kavität
M2.1: Rütteln der Kavität
M2.2: Absaugen währende des Zuführens des Matrixmaterials
M3: Erwärmen des Matrixmaterials
M3.1: Absaugen
M3.2: Absaugen während des Erwärmens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010052180 A1 [0003]
US 4288398 [0004]

Claims

Werkzeugsystem (1) zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (2), mit: einem Formwerkzeug (10) mit einem ersten Formwerkzeugteil (11) und einem zweiten Formwerkzeugteil (12), wobei das erste und das zweite Formwerkzeugteil (11; 12) relativ zueinander derart anordenbar sind, dass diese eine Kavität (13) zur Aufnahme eines Faserformlings (3) begrenzen; eine Injektionsvorrichtung (20) zur Injektion eines Matrixmaterials (4) in die Kavität (13) mit einem Matrixmaterialreservoir (21), welches durch eine in die Kavität (13) mündenden Injektionsleitung (22) mit der Kavität verbunden ist; und einer ersten Rüttelvorrichtung (30, 300), welche kinematisch an das Matrixmaterialreservoir (21) der Injektionsvorrichtung (20) gekoppelt ist.
Werkzeugsystem (1) nach Anspruch 1, zusätzlich aufweisend: einen das Matrixmaterialreservoir (21) aufnehmenden, evakuierbaren Entgasungsbehälter (40).
Werkzeugsystem (1) nach Anspruch 2, wobei der Entgasungsbehälter (40) eine erste Heizeinrichtung (41) zum Heizen des Matrixmaterialreservoirs (21) aufweist.
Werkzeugsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend: zumindest eine kinematisch an die Kavität (13) gekoppelte zweite Rüttelvorrichtung (33).
Werkzeugsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend: eine Vakuumvorrichtung (60) zur Evakuierung der Kavität (13) mit einer Pumpeinrichtung (61) und einer in die Kavität (13) mündenden Vakuumleitung (62).
Werkzeugsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend: ein Umformwerkzeug (70) zum Vorformen des Faserformlings (3) mit: einem ersten Umformwerkzeugteil (71) mit einer ersten Konturoberfläche (71a); und einem zweiten Umformwerkzeugteil (72) mit einer zweiten Konturoberfläche (72a); wobei das erste Umformwerkzeugteil (71) und das zweite Umformwerkzeugteil (72) relativ zueinander derart bewegbar sind, dass die erste und die zweite Konturoberfläche (71a; 72a) in einem Presszustand zur Verformung des Faserformlings (2) zwischen diesen einander zugewandt gelegen sind.
Werkzeugsystem (1) nach Anspruch 6, zusätzlich aufweisend: zumindest eine kinematisch an das Umformwerkzeug (70) gekoppelte dritte Rüttelvorrichtung (36).
Werkzeugsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die erste Rüttelvorrichtung (30) und/oder die zweite Rüttelvorrichtung (33) und/oder die dritte Rüttelvorrichtung (36) jeweils eine um eine Drehachse (R31; R34; R37) exzentrisch gelagerte Schwungmasse (31; 34; 37) und eine Antriebseinrichtung (32; 35; 38) aufweist, mittels welcher die Schwungmasse (31; 34; 37) um die Drehachse (R31; R34; R37) rotierbar ist.
Verfahren (M) zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (2) mit folgenden Verfahrensschritten: Rütteln (M1) und dadurch Entgasen eines flüssigen reaktiven Matrixmaterials (4); Zuführen (M2) des reaktiven Matrixmaterials (4) in eine geschlossene Kavität (13) eines Formwerkzeugs (10), wobei in der Kavität (13) ein Faserformling (3) angeordnet ist, und dadurch Infiltrieren des Faserformlings (3) mit dem Matrixmaterial (4); und Erwärmen (M3) des Matrixmaterials (4) auf eine Härtungstemperatur und dadurch Härten des Matrixmaterials (4).
Verfahren (M) nach Anspruch 9, wobei die Kavität (13) vor dem Zuführen (M2) des Matrixmaterials (4) gerüttelt (M1.1) wird.
Verfahren (M) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Kavität (13) vor dem Zuführen (M2) des Matrixmaterials (4) evakuiert wird.
Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Kavität (13) während des Zuführens (M2) des Matrixmaterials (4) gerüttelt (M2.1) wird.
Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei während des Zuführens (M2) des Matrixmaterials (4) Gas aus der Kavität (13) abgesaugt (M2.2) wird und/oder während des Erwärmens (M3) Gas aus der Kavität (13) abgesaugt (M3.1) wird.
Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Kavität (13) während des Erwärmens (M3) gerüttelt (M3.2) wird.
Verfahren (M) Anspruch 14, wobei das Rütteln (M3.2) während des Erwärmens (M3) bei Erreichen eines vorbestimmten Härtungsparameters abgebrochen wird.