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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils in einem RTM-Werkzeug durch die Imprägnierung von zumindest zwei Faserhalbzeugen mit einem Harz bzw. einer Matrix, wobei die Harzverteilung durch einen Entlastungskanal und Fixierelemente gesteuert ist.
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Das Resin Transfer Moulding (RTM) oder Harzinjektionsverfahren ist ein Verfahren zur Herstellung von lang- bzw. endlosfaserverstärkten Faserverbundbauteilen in kleinen, mittleren und zum Teil großen Serien. Mit Hilfe des Verfahrens sind sowohl Faserverbundhohlprofile, Faserverbundschalenbauteile als auch flache Faserverbundbauteile produzierbar, indem ein Faserhalbzeug durch das Injizieren eines Matrixmaterials, wie beispielsweise eines Harzes, imprägniert wird. Hierzu wird das Faserhalbzeug als endkonturnahe Preform in ein Formnest eingelegt, welches als negative Form des zu produzierenden Faserverbundbauteils von einem meist zweiteiligen Werkzeug ausgebildet wird. Das Harz wird durch Kanäle in dem RTM-Werkzeug mit möglichst konstantem Volumenstrom bzw. Druck in das Faserhalbzeug bzw. das Formnest eingebracht. Bei der Injektion bzw. der Imprägnierung durchströmt das Harz die Faserlagen des Faserverbundbauteils und kann nach der Durchtränkung an Steigern austreten. Dem Füllen des Formnests schließt sich die Aushärtung des Harzes, falls nötig unter Einfluss von Temperatur und/oder Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck, an. Nach dem Aushärten kann das Faserverbundbauteil dem Werkzeug entnommen werden.
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Besitzt das zu produzierende Faserverbundbauteil eine komplexe Form durch große Abmessungen, viele bzw. große Umformgrade oder soll es lokal verstärkt sein, um eine kraftflussgerechte Gestaltung zu ermöglichen, kann die Gesamtform des Faserverbundbauteils aus mehreren kleineren Preformen zusammengesetzt werden. Verfahrensbedingt sind die Preformen, die einen bestimmten Abschnitt der Gesamtform darstellen, bezüglich ihrer Form nicht immer exakt gleich. Um ein Übermaß oder ein Untermaß der Preformen an den Verbindungsstellen zwischen zwei Preformen auszugleichen, ist von dem Formnest an den Übergangsstellen eine Toleranz vorgesehen, sodass Preformen aufgenommen werden können, die ein Übermaß oder Untermaß zu ihrem Sollmaß besitzen.
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Durch die Spalten, die bedingt durch das Über- oder das Untermaß der Preformen zwischen dem Formnest und den Preformen entstehen, und die abhängig von dem Über- oder dem Untermaß von Preform zu Preform verschieden groß ausgebildet sind, kommt es bei dem Imprägnieren der Preformen bzw. der Faserhalbzeuge zu unkontrollierbaren und nicht reproduzierbarem „Race-Tracking“. Unter „Race-Tracking“ versteht man das Voreilen des Harzes bzw. der Matrix durch Permeabilitätsunterschiede in oder an den Faserhalbzeugen. Die Spalte besitzt eine sehr hohe Permeabilität, wodurch es zum „Race-Tracking“ entlang der Spalte kommt. Da die Größe der Spalte nicht definiert ist und von Preform zu Preform schwankt, ist das „Race-Tracking“ nicht kontrollier- oder reproduzierbar.
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Das „Race-Tracking“ führt zu einer ungleichmäßigen Ausbreitung des Harzes in der Preform und kann zu einer ungleichmäßigen Harz-Sättigung des Faserhalbzeugs, einer ungleichmäßigen Verteilung der Matrix in dem Faserhalbzeug und zu Lufteinschlüssen in der Preform führen, was negative Auswirkungen auf die Qualität und die mechanischen Eigenschaften des Faserverbundbauteils hat und die Prozesssicherheit und die Prozessbeherrschbarkeit negativ beeinflusst.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Ausführungsformen von RTM-Werkzeugen bekannt. Beispielsweise offenbaren die
DE 10 2007 013 987 A1 , die
DE 10 2013 003 940 B4 und die
US 4,740,346 jeweils Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Herstellung von Faserverbundbauteilen durch das RTM-Verfahren. Jedoch wird durch keines der Verfahren die Herstellung eines Faserverbundbauteils aus mehreren Preforms berücksichtigt. Diese zeigen daher keine Möglichkeit zur prozesssichereren Umsetzung einer Verbindung mehrerer Preforms zu einer Faserverbundbauteilform.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und ein günstiges, einfaches Verfahren unter zu Hilfename eines RTM-Werkzeugs zur Verfügung zu stellen, das eine gleichmäßige, reproduzierbare Harzverteilung in einem Übergangsbereich zwischen zwei Faserhalbzeugen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird hierzu ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils vorgeschlagen, das in einem RTM-Werkzeug durch Einleiten bzw. Einbringen eines Harzes in ein erstes und ein zweites Faserhalbzeug bzw. in das Formnest imprägniert wird. Das erste und das zweite Faserhalbzeug bilden einen gemeinsamen Faserhalbzeugüberlappungsbereich mit einer Gesamtbreite B aus, in dem das erste Faserhalbzeug zumindest teilweise mit dem zweiten Faserhalbzeug überlappt bzw. von diesem überlappt ist. Die Gesamtbreite B des Faserhalbzeugüberlappungsbereichs ist hierbei die Gesamtbreite des ersten und des zweiten Faserhalbzeugs in ihrem Faserhalbzeugüberlappungsbereich und ist entlang der Endkanten des ersten und des zweiten Faserhalbzeugs im Überlappungsbereich von einer Seite eines Faserhalbzeugs bis zu der Seite eines Faserhalbzeugs die entlang der Endkanten am weitesten entfernt liegt messbar. Das RTM-Werkzeug weist ein Formnest auf, das einen Hohlraum in dem RTM-Werkzeug ausbildet und einen Überlappungsaufnahmeabschnitt umfasst. Eine zu dem Hohlraum weisende Oberfläche des Formnests bildet einen zu dem Hohlraum hin geöffneten Entlastungskanal und ein sich in den Hohlraum erstreckendes Fixiermittel aus. Der Entlastungskanal und/oder das Fixiermittel sind/ist in dem Überlappungsaufnahmeabschnitt und/oder direkt angrenzend zu diesem ausgebildet oder angeordnet. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- a) Einlegen des ersten Faserhalbzeugs in den Hohlraum des RTM-Werkzeugs.
- b) Einlegen des zweiten Faserhalbzeugs in den Hohlraum des RTM-Werkzeugs, sodass das erste Faserhalbzeug mit dem zweiten Faserhalbzeug den gemeinsamen Faserhalbzeugüberlappungsbereich ausbildet und dieser in dem Überlappungsaufnahmeabschnitt positioniert ist.
- c) Injizieren des Harzes durch einen Harzinjektionskanal in das Formnest, sodass sich das Harz in dem ersten Faserhalbzeug und/oder dem zweiten Faserhalbzeug ausbreitet und sich in dem Überlappungsaufnahmeabschnitt und/oder direkt daran angrenzend über den Entlastungskanal über die Gesamtbreite B des Faserhalbzeugüberlappungsbereichs ausbreitet.
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Das Fixiermittel fixiert das erste bzw. das zweite Faserhalbzeug in dem Überlappungsaufnahmeabschnitt, sodass das erste bzw. das zweite Faserhalbzeug beim Injizieren des Harzes nicht bewegbar ist. Zu einer Bewegung kann es beispielsweise durch die Fließfront des Harzes kommen, die das Faserhalbzeug verschiebt. Durch eine Bewegung des ersten bzw. des zweiten Faserhalbzeugs ist der Harzfluss bzw. die Fließfront des Harzes nicht kontrollierbar und über mehrere RTM-Prozesse hinweg nicht reproduzierbar. Um zu verhindern, dass die Fließfront von einer der Spalten zwischen dem ersten bzw. dem zweiten Faserhalbzeug und dem Formnest bestimmt wird, wird der Entlastungskanal so angeordnet, dass die sich von dem Harzinjektionskanal aus ausbreitende Fließfront des Harzes auf den Entlastungskanal trifft bevor sie eine der Spalten zwischen dem ersten bzw. dem zweiten Faserhalbzeug und Formnest erreicht.
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Der Entlastungskanal lenkt die Fließfront um und verteilt das Harz über die Gesamtbreite B des Faserhalbzeugüberlappungsbereichs bzw. über die Breite des ersten und/oder des zweiten Faserhalbzeugs. Es kommt innerhalb des Entlastungskanals zu „Race-Tracking“, das jedoch durch die feste, vorbestimmte Anordnung des Entlastungskanals und dessen auf die Form und das Material des ersten bzw. des zweiten Faserhalbzeugs angepasste Querschnittskontur kontrollierbar und über mehrere RTM-Prozesse hinweg reproduzierbar ist. Der Entlastungskanal ist für das Umlenken der Fließfront des Harzes direkt benachbart zu dem Überlappungsaufnahmeabschnitt angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist der Entlastungskanal auch in dem Bereich des Überlappungsaufnahmeabschnitts anzuordnen, jedoch so, dass er sich nicht mit den Spalten zwischen dem ersten bzw. dem zweiten Faserhalbzeug und dem Formnest überschneidet.
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Die vorbestimmte Anordnung des Entlastungskanals richtet sich nach der Entformrichtung des jeweiligen Bereichs in dem der Entlastungskanal liegt. Beispielsweise ist der Entlastungskanal, beispielsweise in dem Faserhalbzeugüberlappungsabschnitt, so angeordnet, dass eine Hinterschneidung vermieden wird und Entformschrängen von mindestens 5° beim Entformen, also dem Lösen des Faserverbundbauteils aus dem Formnest, bereitgestellt sind. Durch diese Anordnung des Entlastungskanals ist das Faserverbundbauteil leichter und beschädigungsfrei von dem Formnest trennbar.
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Von Vorteil ist ein Fixierschritt, durch den das erste und/oder das zweite Faserhalbzeug zumindest bei dem Injizieren des Harzes fixiert werden/wird. Durch das sich über die Gesamtbreite B erstreckende Fixiermittel wird das erste und/oder das zweite Faserhalbzeug gleichmäßig fixiert, wodurch eine Bewegung des ersten und/oder des zweiten Faserhalbzeugs über die Gesamtbreite B gleichmäßig gehemmt bzw. unterbunden ist.
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Ein in den Hohlraum hineinragender Vorsprung, der sich entlang des Entlastungskanals erstreckt, ist als Fixiermittel besonders vorteilhaft. Der sich entlang des Entlastungskanals erstreckende Vorsprung bzw. das Fixiermittel verteilt die Kraft gleichmäßig über die Gesamtbreite B des Faserhalbzeugüberlappungsbereichs, sodass das erste bzw. das zweite Faserhalbzeug zumindest beim Injizieren des Harzes, vorteilhafterweise vom Einlegen des ersten bzw. des zweiten Faserhalbzeugs in das Formnest bis zum Entfernen des ersten bzw. des zweiten Faserhalbzeugs aus dem Formnest, gegenüber dem Formnest in seiner Bewegung gehemmt bzw. fixiert ist. Durch den Vorsprung wird das erste bzw. das zweite Formnest von einer Seite gegen die auf der anderen Seite angrenzende Oberfläche des Formnests oder über das jeweils andere Faserhalbzeug gegen die angrenzende Oberfläche des Formnests gepresst. Durch das Eingraben des Vorsprungs in das erste bzw. das zweite Faserhalbzeug, ist eine Bewegung entlang der Oberfläche des Formnests, an der das jeweilige Faserhalbzeug anliegt, gehemmt. Durch die Pressung gegen die dem Vorsprung gegenüberliegende Oberfläche und durch die den Vorsprung ausbildende Oberfläche ist eine Bewegung des Faserhalbzeugs (auf eine der Oberflächen zu oder von einer der Oberflächen weg) gehemmt. Ein Querschnitt des Vorsprungs ist trapezförmig oder zumindest teilweise kreisförmig ausbildbar, um eine auf das erste bzw. das zweite Fasermaterial abgestimmte Haltefläche und/oder Haltekraft bereitzustellen. Das Fixiermittel bzw. der Vorsprung ist hierfür direkt von der Oberfläche ausgebildet oder alternativ über geeignete Verbindungsmittel, wie Schrauben, an ihr angeordnet.
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Ferner ist es vorteilhaft, beim Fixieren das erste und/oder das zweite Faserhalbzeug zumindest beim Injizieren des Harzes durch das Fixiermittel, das durch eine Vielzahl von in den Hohlraum hineinragenden Vorsprüngen gebildet ist, zu fixieren. Durch die Vielzahl von Vorsprüngen, die in regelmäßigen Abständen zu einander entlang des Entlastungskanals angeordnet sind, kann sich der Harzfluss zwischen jeweils zwei Vorsprüngen der Vielzahl von Vorsprüngen ungehindert fortsetzen und wird von den Vorsprüngen weniger stark unterbunden, als von einem durchgehendem Vorsprung. Die einzelnen Vorsprünge der Vielzahl von Vorsprüngen sind in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet und erstrecken sich über die Gesamtbreite B des Faserhalbzeugüberlappungsbereichs bzw. der Gesamtbreite des ersten und/oder des zweiten Faserhalbzeugs. Die einzelnen Vorsprünge der Vielzahl von Vorsprüngen besitzen eine runde, ovale oder quadratische Querschnittsfläche in einer Schnittebene parallel zu der Oberfläche von der sie ausgebildet werden oder an der sie über geeignete Verbindungsmittel, wie Schrauben oder Presspassungen, angeordnet sind. In einer Schnittfläche orthogonal zu der Oberfläche ist ein Vorsprung der Vielzahl von Vorsprüngen trapezförmig, rechteckig oder zumindest zum Teil kreisförmig ausgebildet.
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Besonders von Vorteil ist, dass beim Fixieren zumindest während des Injizierens das erste Faserhalbzeug durch das Fixiermittel fixiert wird und das zweite Faserhalbzeug durch ein auf der Oberfläche gegenüberliegendes weiteres Fixiermittel fixiert werden. Das Fixiermittel, das als ein Vorsprung oder eine Vielzahl von Vorsprüngen ausgebildet ist, dringt in das erste Faserhalbzeug ein und fixiert dessen Bewegung entlang der Oberfläche, die das Fixiermittel ausbildet. Das weitere Fixiermittel fixiert durch das Eindringen in das zweite Faserhalbzeug dieses entlang der Oberfläche die das weitere Fixiermittel ausbildet. Das erste Faserhalbzeug wird von dem Fixiermittel gegen das zweite Faserhalbzeug gepresst welches gegen die dem Fixiermittel gegenüberliegende Oberfläche des Formnests oder gegen das weitere Fixiermittel gepresst wird, wodurch eine Bewegung des ersten Faserhalbzeugs in dem Bereich der Fixiermittel vollständig beschränkt ist. Gleiches gilt für das zweite Faserhalbzeug, das von dem weiteren Fixiermittel gegen das erste Faserhalbzeug und gegen die dem weiteren Fixiermittel gegenüberliegende Oberfläche oder gegen das gegenüberliegende Fixiermittel gepresst wird.
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Vorteilhaft ist bei dem Verfahren das Steuern der Ausbreitungsgeschwindigkeit und der Ausbreitungsmenge des Harzes beim Injizieren des Harzes durch eine Höhe und/oder Breite des Entlastungskanals, wobei die Höhe und/oder Breite des Entlastungskanals in einem ersten Bereich des Entlastungskanals größer sind/ist, als in einem zweiten Bereich des Entlastungskanals, der in eine Ausbreitungsrichtung des Harzes durch den Entlastungskanal von dem ersten Bereich beabstandet ist. Durch den Verlauf, die Formgebung und die Abmessungen des Entlastungskanals wird gesteuert, mit welchem Druck, mit welcher Geschwindigkeit und in welcher Menge das Harz in das erste und/oder das zweite Faserhalbzeug eindringt und sich darin verbreitet. Durch die Steuerung des Harzflusses bzw. der Ausbreitungsgeschwindigkeit und der Ausbreitungsrichtung, durch die Formgebung, den Verlauf und die Ausmaße der Entlastungskanäle und der Fixiermittel kann der Harzfluss gezielt geleitet werden, sodass sich das Harz gleichmäßig in dem ersten bzw. den zweiten Faserhalbzeug verteilt und es zu keinen trockenen Stellen, Lufteinschlüssen oder einer Aufweitung der Faserhalbzeuge kommt.
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Ferner ist ein Einlegen vorteilhaft, bei dem der Faserhalbzeugüberlappungsbereich des ersten mit dem zweiten Faserhalbzeug in dem Überlappungsaufnahmeabschnitt angeordnet wird, der von einer ersten Werkzeughälfte und einer zweiten Werkzeughälfte des RTM-Werkzeugs, die gemeinsam zumindest einen Teil des Formnests formen, gebildet ist.
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Beim Fixieren ist besonders von Vorteil, dass die Oberfläche, an der das Fixiermittel ausgebildet oder angeordnet ist, von der ersten Werkzeughälfte, der zweiten Werkzeughälfte und/oder einem in dem Hohlraum angeordneten Faserverbundbauteilkern des RTM-Werkzeugs gebildet ist. Die erste und die zweite Werkzeughälfte bilden zusammen mit dem optionalen Faserverbundbauteilkern, der einen Hohlraum in dem fertigen Faserverbundbauteil ausbildet, das Formnest. Das Fixiermittel oder eine Vielzahl Fixiermitteln sind an einer der Oberflächen des Formnests angeordnet.
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Für das Injizieren ist es von Vorteil, dass die Oberfläche, an der der Entlastungskanal ausgebildet ist, verteilt an der ersten Werkzeughälfte, der zweiten Werkzeughälfte und/oder einem in dem Hohlraum angeordneten Faserverbundbauteilkern des RTM-Werkzeugs gebildet ist. Das Harz ist durch den Entlastungskanal oder eine Vielzahl an Entlastungskanälen über die Gesamtbreite B und die gesamte Fläche des Faserverbundbauteils verteilbar. Die Anordnung des Entlastungskanals oder der Vielzahl an Entlastungskanälen auf der ersten und der zweiten Werkzeughälfte und auf dem optional vorhandenen Faserverbundbauteilkern ermöglicht eine gezielte Beeinflussung des Harzes bzw. der Ausbreitungsgeschwindigkeit und der Ausbreitungsrichtung des Harzes.
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Die Ausbreitungsgeschwindigkeit und die Ausbreitungsrichtung des Harzes sind insbesondere durch die Fixiermittel und durch die Entlastungskanäle steuerbar, indem das Harz auf seinem Fließweg von den unterschiedlichen Permeabilitäten des Fixiermittels und des Entlastungskanals in einem Vergleich zu der Permeabilität des ersten und/oder zweiten Faserhalbzeugs gelenkt und umgeleitet wird.
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Eine vorteilhaft ist desweiteren, dass eine jeweilige Dicke des ersten und des zweiten Faserhalbzeugs in dem Faserhalbzeugüberlappungsbereich in eine Dickenrichtung orthogonal zu einer jeweiligen dem RTM-Werkzeug zugewandten Oberfläche von einer Ursprungsdicke auf eine Enddicke reduziert ist, wobei die ein Übergang der Dicke von der Ursprungsdicke zu der Enddicke sprunghaft und/oder fließend ist und wobei die Enddicke kleiner ist als die Ursprungsdicke.
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Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar soweit dies technisch möglich ist und diese nicht in Widerspruch zueinander stehen.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht durch einen Überlappungsaufnahmeabschnitt eines RTM-Werkzeugs;
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2 eine schematische Schnittansicht durch einen Überlappungsaufnahmeabschnitt eines RTM-Werkzeugs;
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3 eine schematische Schnittansicht durch einen Überlappungsaufnahmeabschnitt eines RTM-Werkzeugs;
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4 eine schematische Draufsicht auf ein Faserverbundbauteil aus drei Faserverbundbauteilsegmenten mit zwei Faserhalbzeugüberlappungsbereichen.
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Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen Überlappungsaufnahmeabschnitt 8 eines RTM-Werkzeugs 1. Das RTM-Werkzeug 1 wird durch die erste Werkzeughälfte 1‘ und die zweite Werkzeughälfte 1‘‘ gebildet, welche zwischen sich das Formnest ausformen. Das Formnest dient als negative Form des herzustellenden Faserverbundbauteils, das aus dem ersten Faserhalbzeug 2 und dem zweiten Faserhalbzeug 3 zusammengesetzt ist. Da der Beschnitt des ersten Faserhalbzeugs 2 und/oder des zweiten Faserhalbzeugs 3 nicht bei jeder Wiederholung des RTM-Prozesses exakt gleich ist, bildet das Formnest in dem Überlappungsaufnahmeabschnitt 8 Spalten 10 zwischen den Faserhalbzeugen und der Oberfläche 5 des Formnests aus. In dem Überlappungsaufnahmeabschnitt 8 sind vier als Vorsprünge 7‘ ausgebildete Fixiermittel 7 vorgesehen, um mit zwei der Vorsprünge 7‘, die sich über die Gesamtbreite B des Faserhalbzeugüberlappungsbereichs erstrecken, das erste Faserhalbzeug 2 und mit weiteren zwei Vorsprüngen 7‘, das zweite Faserhalbzeug 3 zu fixieren. Jeweils zwei der Vorsprünge 7‘ liegen sich gegenüber und schließen das erste Faserhalbzeug 2 und das zweite Faserhalbzeug 3 zwischen sich ein. Durch das Eingraben der Vorsprünge 7‘ in die Faserhalbzeuge und das aneinander Pressen der Faserhalbzeuge wird eine Bewegung des ersten Faserhalbzeugs 2 bzw. des zweiten Faserhalbzeugs 3 zumindest in dem Bereich des Überlappungsaufnahmeabschnitts 8 verhindert. Das Harz wird durch einen nicht gezeigten Harzinjektionskanal 9 direkt in den Entlastungskanal 6 geleitet, der genau mittig in dem Überlappungsaufnahmeabschnitt angeordnet ist und von zwei Vorsprüngen 7‘ flankiert ist. Das Harz breitet sich durch die Vorsprünge 7‘ und den Entlastungskanal 6 kontrolliert über die Gesamtbreite B des Faserhalbzeugüberlappungsbereichs 4 aus. Die Vorsprünge 7‘ sind in einem Schnitt trapezförmig ausgebildet, wodurch diese leichter in das erste Faserhalbzeug 2 bzw. das zweite Faserhalbzeug 3 eindringen. Der Entlastungskanal 6 ist in einem Schnitt an seiner von den Faserhalbzeugen abgewandten Seite zumindest teilweise kreisförmig ausgebildet, wobei die Wände des Entlastungskanals in einem 90° Winkel zu der Oberfläche 5 verlaufen. Bei dem Injizieren des Harzes durch den Injektionskanal 9 breitet sich das Harz durch den Entlastungskanal 6 über die Gesamtbreite B aus. Zeitgleich zu der Ausbreitung in Richtung des Entlastungskanals 6 breitet sich das Harz in einem 90° Winkel zu diesem entlang des Entlastungskanals 6 aus bis die Ausbreitung des Harzes von den Vorsprüngen 7‘ verlangsamt wird. Durch diesen gerichteten Harzfluss wird eine gleichmäßige Verteilung des Harzes in dem ersten Faserhalbzeug 2 und dem zweiten Faserhalbzeug 3 erreicht, da der Harzfluss von der Mitte des Überlappungsaufnahmeabschnitts gespeist wird und eine vollständige, gleichmäßige Durchtränkung der Faserhalbzeuge mit dem Harz ermöglicht ist.
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2 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen Überlappungsaufnahmeabschnitt 8 eines RTM-Werkzeugs 1. Das RTM-Werkzeug 1 wird durch die erste Werkzeughälfte 1‘ und die zweite Werkzeughälfte 1‘‘ gebildet, welche zwischen sich das Formnest ausformen. Das Formnest dient als negative Form des herzustellenden Faserverbundbauteils, das aus dem ersten Faserhalbzeug 2 und zwei zweiten Faserhalbzeugen 3 zusammengesetzt ist. Das Faserverbundbauteil soll an der Stelle des Überlappungsbereichs verstärkt sein um Kräfte aufnehmen zu können, die ein nur aus dem ersten Faserhalbzeug 2 bestehendes Faserverbundbauteil beschädigen würden. Da der Beschnitt der zweiten Faserhalbzeuge 3 nicht bei jeder Wiederholung des RTM-Prozesses exakt gleich ist, bildet das Formnest in dem Überlappungsaufnahmeabschnitt 8 Spalten 10 zwischen den zweiten Faserhalbzeugen 3 und der Oberfläche 5 des Formnests aus. In dem Überlappungsaufnahmeabschnitt 8 sind vier als Vielzahl von Vorsprüngen 7‘‘ ausgebildete Fixiermittel 7 angeordnet, um mit je zwei der Vielzahlen Vorsprüngen 7‘‘, die sich über die Gesamtbreite B des Faserhalbzeugüberlappungsbereichs 4 erstrecken, ein zweites Faserhalbzeug 3 zu fixieren. Jeweils ein Vorsprung 7‘‘ von zwei gegenüberliegenden Vielzahlen von Vorsprüngen 7‘‘ liegen sich gegenüber und schließen das erste Faserhalbzeug 2 und die zwei zweiten Faserhalbzeuge 3 zwischen sich ein. Durch das Eingraben der Vorsprünge 7‘‘ in die Faserhalbzeuge und das aneinander pressen der Faserhalbzeuge wird eine Bewegung des ersten Faserhalbzeugs 2 und der zweiten Faserhalbzeuge 3 zumindest in einem Bereich des Überlappungsaufnahmeabschnitts 8 verhindert. Das Harz wird durch einen nicht gezeigten Harzinjektionskanal 9 direkt in den Entlastungskanal 6 geleitet, der mittig in dem Überlappungsaufnahmeabschnitt angeordnet ist und von zwei der Vorsprünge 7‘ flankiert ist. Das Harz kann sich durch den Entlastungskanal 6 kontrolliert über die Gesamtbreite B des Faserhalbzeugüberlappungsbereichs 4 ausbreiten. Die Vorsprünge 7‘‘ sind in einem Schnitt trapezförmig und besitzen eine runde Grundform, wodurch diese sich bei dem Fixieren leichter in das zweite Faserhalbzeug 3 eingraben. Der Entlastungskanal 6 ist in einem Schnitt an seiner von den Faserhalbzeugen abgewandten Seite zumindest teilweise kreisförmig ausgebildet, wobei die Wände des Entlastungskanals in einem 90° Winkel zu der Oberfläche 5 verlaufen. Bei dem Injizieren des Harzes durch den Injektionskanal 9 breitet sich das Harz durch den Entlastungskanal 6 über die Gesamtbreite B aus. Zeitgleich zu der Ausbreitung in Richtung des Entlastungskanals 6 breitet sich das Harz in einem 90° Winkel zu diesem entlang des Entlastungskanals 6 aus. Durch diesen gerichteten Harzfluss wird eine gleichmäßige Verteilung des Harzes in dem ersten Faserhalbzeug 2 und in dem zweiten Faserhalbzeug 3 erreicht, da der Harzfluss von der Mitte des Überlappungsaufnahmeabschnitts gespeist wird und eine vollständige gleichmäßige Durchtränkung der Faserhalbzeuge mit dem Harz ermöglicht wird.
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3 zeigt einen Schnitt ähnlich zu der Darstellung in 2, jedoch ist zusätzlich der Harzinjektionskanal 9 zu sehen, der das Harz in eines der zweiten Faserhalbzeuge 3 leitet. Das Harz breitet sich zunächst in dem zweiten Faserhalbzeug 3 aus, bis es einen der den Harzinjektionskanal 9 flankierenden Entlastungskanäle 6 erreicht, der das Harz über die Gesamtbreite B des Faserhalbzeugüberlappungsbereichs leitet. Auf der dem Harzinjektionskanal 9 gegenüberliegenden Oberfläche 5 ist mittig ein weiter Entlastungskanal 6 angeordnet, sodass das Harz das von dem Harzinjektionskanal 9 durch die zweiten Faserhalbzeuge 3 und das erste Faserhalbzeug 2 gedrungen ist auch auf der dem Harzinjektionskanal 9 gegenüberliegenden Oberfläche gleichmäßig verteilt wird. Auf der Oberfläche 5 auf der auch der Harzinjektionskanal 9 liegt sind flankierend zu diesem Fixiermittel 7 als je eine Vielzahl von Vorsprüngen 7‘‘ ausgebildet, wobei jeder Vielzahl von Vorsprüngen 7‘‘ je ein Vorsprung 7‘ auf der gegenüberliegenden Seite der Oberfläche 5 gegenüberliegt und je eine Vorsprung 7‘ und eine Vielzahl von Vorsprüngen 7‘‘ das erste Faserhalbzeug 2 und die zweiten Faserhalbzeuge 3 zwischen sich einklemmen und die Bewegung der Faserhalbzeuge beschränken. Die Bewegung des ersten Faserhalbzeugs 2 ist zusätzlich durch einen Vorsprung 7‘ beschränkt, der direkt benachbart zu dem Überlappungsaufnahmeabschnitt 8 angeordnet ist. Ein weiterer Entlastungskanal 6 ist direkt benachbart zu dem Überlappungsaufnahmeabschnitt 8 angeordnet, um eine Harzfließfront, die sich in dem Formnest auf den Überlappungsaufnahmebereich 8 zu bewegt, über die Gesamtbreite B zu verteilen, bevor sie auf eine der Spalten 10 trifft, um eine gleichmäßige Verteilung des Harzes ohne die Fehlstellen zu ermöglichen.
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4 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Faserverbundbauteil aus einem ersten Faserhalbzeug 2 und zwei zweiten Faserhalbzeugen 3. Das erste Faserhalbzeug 2 bildet mit jeweils einem zweiten Faserhalbzeug 3 einen Faserhalbzeugüberlappungsbereich 4 aus. Einer der Faserhalbzeugüberlappungsbereiche 4 verläuft mit der Gesamtbreite B geradlinig über eine Schrägkante zwischen erstem Faserhalbzeug 2 und einem der zweiten Faserhalbzeuge 3, der zweite Faserhalbzeugüberlappungsbereich 4 verläuft mit der Gesamtbreite B wellenförmig entlang einer wellenförmigen Kante zwischen dem ersten Faserhalbzeug 2 und dem anderen zweiten Faserhalbzeug 3. In jedem der Faserhalbzeugüberlappungsbereiche 4 ist ein Entlastungskanal 6 ausgebildet, der jeweils der Form des jeweiligen Faserhalbzeugüberlappungsbereichs 4 folgt. Der Entlastungskanal 6 in dem Faserhalbzeugüberlappungsbereich 4 der Schrägkante wird von einem Fixiermittel 7, das als ein sich entlang des Entlastungskanals 6 über die Gesamtbreite B erstreckender Vorsprung 7‘ ausgebildet ist, flankiert. Der zweite Entlastungskanal 6 wird beidseitig von je einer Vielzahl von Vorsprüngen 7‘‘ flankiert, die dem Verlauf des wellenförmig geformten Entlastungskanals 6 folgen.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise kann der Entlastungskanal auch als Spalt ausgeführt sein, der zu einer Seite zu der Umgebung um das RTM-Werkzeug geöffnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007013987 A1 [0006]
- DE 102013003940 B4 [0006]
- US 4740346 [0006]
