DE102017113928A1 - Fiber composite component and an apparatus and a method for producing a fiber composite component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Faserverbundbauteil mit außenliegender Abformseite, aufweisend ein außenliegendes Rohr (5) mit einem endseitigen, innenliegenden Anschlusselement (6), wobei das Rohr (5) als Faserverbundrohr aus Faserlagen und einem Matrixwerkstoff ausgebildet ist und das Anschlusselement (6) einen Anschlussbereich (14) und einen Verbindungsbereich (7) aufweist und dass das Rohr (5) mindestens über einen Teil des Verbindungsbereiches (7) mit dem Anschlusselement (6) verbunden ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verbindungsbereich (7) des Anschlusselementes (6) Mittel zur formschlüssigen Fixierung des Rohres (5) aufweist.The invention relates to a fiber composite component having an outer molding side, comprising an outer pipe (5) with an end-side, inner connecting element (6), wherein the pipe (5) is formed as a fiber composite pipe of fiber layers and a matrix material and the connecting element (6) has a connection region ( 14) and a connection region (7) and in that the tube (5) is connected to the connection element (6) over at least part of the connection region (7), which is characterized in that the connection region (7) of the connection element (6) Having means for positive fixing of the tube (5).
Description
Die Erfindung betrifft ein Faserverbundbauteil mit außenliegender Abformseite, insbesondere ein Faserverbundrohr mit außenliegender Abformseite und innenliegendem Flanschanschluss. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Schlauchblasverfahren zur Herstellung des Faserverbundbauteils.The invention relates to a fiber composite component with an external molding side, in particular a fiber composite pipe with an external molding side and an internal flange connection. Furthermore, the invention relates to an apparatus and a Schlauchblasverfahren for producing the fiber composite component.
Das Faserverbundbauteil besteht bevorzugt aus Rohren mit endlosfaserverstärkten Kunststofflaminaten und enthält vorgefertigte Krafteinleitungselemente. Dabei ist das Faserverbundrohr selbst aus Faserlagen sowie dem Matrixwerkstoff gebildet, welches endseitig ein Anschlusselement in Form einer Hülse und insbesondere einer Flanschhülse aufweist. Das Anschlusselement ist bevorzugt aus einem starren Material, wie Metall oder einem geeigneten Kunststoff ausgebildet. Faserverbundrohre werden überwiegend dadurch erzeugt, dass die Faserlagen mit dem Matrixwerkstoff auf einen Formkern aufgewickelt werden. Die Abformseite ist damit innenliegend, da die Form als Kern im Inneren des Rohres angeordnet ist. Im Unterschied dazu betrifft die Erfindung Faserverbundbauteile mit außenliegender Abformseite, wobei die Formgebung der äußeren Kontur des Bauteils durch die außen angeordnete Form erfolgt. Derartige Faserverbundbauteile werden beispielsweise durch das Schlauchblasverfahren erzeugt.The fiber composite component preferably consists of tubes with continuous fiber-reinforced plastic laminates and contains prefabricated force introduction elements. In this case, the fiber composite tube itself is formed from fiber layers and the matrix material, which end has a connection element in the form of a sleeve and in particular a flange sleeve. The connection element is preferably formed from a rigid material, such as metal or a suitable plastic. Fiber composite pipes are predominantly produced by winding the fiber layers with the matrix material onto a mold core. The impression side is thus internal, since the shape is arranged as a core in the interior of the tube. In contrast, the invention relates to fiber composite components with an outer molding side, wherein the shaping of the outer contour of the component is effected by the externally arranged mold. Such fiber composite components are produced for example by the Schlauchblasverfahren.
Im Stand der Technik sind gattungsbildende Faserverbundbauteile mit Anschlusselementen in der Anwendung als Wellen für verschiedenste Einsatzgebiete bereits weit verbreitet.In the prior art, generic fiber composite components with connection elements in the application as waves for various applications are already widely used.
So geht beispielsweise aus der
Die
Eine weitere Anwendung ist in der
Bekannt ist weiterhin die Verbindung von Faserverbundbauteilen untereinander oder mit anderen Bauteilen und insbesondere von Faserverbundrohren mit anderen Bauteilen oder Rohren über Flanschverbindungen.
Aus der
From the
Nach der
Aus der
Die vorgenannten Ausgestaltungen nach dem Stand der Technik unterscheiden sich durch ihre Bauweise. Die sogenannte vollintegrale Bauweise ist durch angeformte Krafteinleitungselemente gekennzeichnet. Die teilintegrale Bauweise ist durch die Anbindung vorgefertigter Flansche im Einschussverfahren gekennzeichnet. Nach letzterer Technologie unterscheidet man nochmals nach der Anbindung des Anschlusselementes.
Bei einer außenliegenden Formseite ist eine Flanschanbindung mit außenliegender oder innenliegender Anbindung des Anschlusselementes möglich.The aforementioned embodiments of the prior art differ in their construction. The so-called fully integral design is characterized by molded force introduction elements. The partially integral construction is characterized by the connection of prefabricated flanges in the shot-in process. After the latter technology, a distinction is again made after the connection of the connection element.
In the case of an outer mold side, a flange connection with an external or internal connection of the connecting element is possible.
Aus der
Weiterhin sind innenliegende Flanschanbindungen mit innenliegender Formseite, zum Beispiel bei überflochtenen Flanschen, im Stand der Technik bekannt.Furthermore, internal Flanschanbindungen with internal mold side, for example in überflochtenen flanges, known in the art.
Insgesamt ist festzustellen, dass diverse Lösungsansätze zur Erzeugung von Faserverbundbauteilen mit Anschlusselementen wie Flanschen, existieren. Allerdings sind diesen Lösungsansätzen diverse Nachteile jeweils immanent. All in all, it can be stated that various approaches exist for the production of fiber composite components with connection elements such as flanges. However, these approaches have inherent disadvantages.
Die differenzielle Bauweise ist beispielsweise mit nachträglichen Montageschritten und der zum Teil aufwändigen Bearbeitung der Einzelkomponenten in Vorbereitung der Montage verbunden. The differential design is associated, for example, with subsequent assembly steps and the sometimes complex processing of the individual components in preparation for assembly.
Die vollintegrale Bauweise zieht mitunter eine sehr komplexe, schwierig zu fertigende Bauteilarchitektur nach sich.
Die Aufnahme hoher punktueller Lasten durch Faserverbundkonstruktionen ist generell schwierig und teilweise aus Bauraumgründen nicht möglich.The fully integrated design sometimes leads to a very complex, difficult-to-manufacture component architecture.
The inclusion of high point loads through fiber composite structures is generally difficult and sometimes not possible due to space limitations.
Die außenliegende Flanschanbindung im Einschussverfahren führt zwar zu guten Ergebnissen, erfordert jedoch eine aufwändige Fertigung formschlüssiger Krafteinleitungselemente an der schwieriger zu bearbeiteten Innenseite des Flansches.Although the external flange connection in the shot-in process leads to good results, but requires a complex production of positive force introduction elements on the harder to process inside of the flange.
Die innenliegende Flanschanbindung mit innenliegender Formseite fordert wiederum die Kombination mit dem Stapelwickelverfahren, beispielsweise nach der
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, mittels einer kostengünstigen Bauweise hohe Lasten in Faserverbundrohren werkstoffgerecht zu übertragen.The object of the invention is therefore to transmit material by means of a cost-effective design high loads in fiber composite pipes.
Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object is achieved by an object having the features of the independent claims. Further developments are specified in the dependent claims.
Die Aufgabe der Erfindung wird insbesondere durch ein Faserverbundbauteil mit außenliegender Abformseite gelöst, welches ein außen liegendes Rohr mit einem endseitigen, innen liegenden Anschlusselement aufweist. Das Rohr ist als Faserverbundrohr aus Faserlagen und einem Matrixwerkstoff ausgebildet. The object of the invention is achieved in particular by a fiber composite component with an external molding side, which has an outer pipe with an end-side, inner connection element. The tube is formed as a fiber composite tube of fiber layers and a matrix material.
Das Anschlusselement ist aus einem starren vorgefertigten Material ausgebildet und weist distal einen Anschlussbereich, beispielsweise in Form eines Flansches, und gegenüberliegend einen Verbindungsbereich zur Verbindung mit dem Rohr auf. Das Rohr ist über mindestens einen Teil des Verbindungsbereiches mit dem Anschlusselement verbunden. Der Verbindungsbereich des Anschlusselementes weist Mittel zur formschlüssigen Fixierung des Rohres auf.The connection element is formed from a rigid prefabricated material and has distally a connection region, for example in the form of a flange, and opposite a connection region for connection to the tube. The tube is connected to the connection element via at least part of the connection region. The connecting region of the connecting element has means for the positive fixing of the tube.
Bevorzugt weist der Verbindungsbereich des Anschlusselementes außenliegende Formelemente zur formschlüssigen Verbindung von Rohr und Anschlusselement auf.Preferably, the connection region of the connection element has external form elements for the positive connection of pipe and connection element.
Vorteilhaft werden als außenliegende Formelemente Nuten, Gewindegänge, Verzahnungen oder Rändelungen im Verbindungsbereich des Anschlusselementes ausgebildet beziehungsweise aus- oder angeformt.Advantageously, grooves, threads, toothings or knurls in the connection region of the connection element are formed or formed or formed as external form elements.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbindungsbereich des Anschlusselementes als Mittel der formschlüssigen Fixierung des Rohres radial erweiterbar ausgebildet.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the connecting portion of the connecting element is formed radially expandable as a means of positive fixing of the tube.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Anschlusselement im Verbindungsbereich mindestens einen Durchbruch für die Aufnahme und den Durchtritt von Matrixmaterial als Mittel der formschlüssigen Fixierung des Rohres auf.According to a further advantageous embodiment, the connection element in the connection region on at least one breakthrough for receiving and the passage of matrix material as a means of positive fixing of the tube.
Das Anschlusselement im Verbindungsbereich weist vorteilhaft Schlitze auf, die Laschen als Mittel der formschlüssigen Fixierung von Anschlusselement und Rohr nach der Druckbeaufschlagung ausbilden.The connecting element in the connecting region advantageously has slots which form tabs as a means of the positive fixing of connection element and pipe after the pressurization.
Als Mittel der formschlüssigen Fixierung des Rohres sind vorteilhaft mäanderförmige Schlitze im Verbindungsbereich des Anschlusselementes ausgebildet.As means of the positive fixing of the tube meandering slots are advantageously formed in the connecting region of the connecting element.
Die Erfindung wird weiterhin durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Faserverbundbauteilen gelöst, welche eine obere Formhälfte und eine untere Formhälfte aufweist, die gemeinsam eine zylindrische Aufnahme für das Rohr aus Faserlagen und Matrixwerkstoff sowie eine Aufnahme für das Anschlusselement ausbilden. Das Anschlusselement ist dabei endseitig am Rohr angeordnet. Weiterhin ist ein Druckschlauch im Inneren der Aufnahme der Formhälften aufnehmbar, wobei im Verbindungsbereich des Anschlusselements in radialer Richtung von innen nach außen der Druckschlauch, das Anschlusselement, das Rohr und schließlich die Formhälfte ganz außen angeordnet sind. Zwischen dem Anschlusselement und der Formhälfte ist im Verbindungsbereich eine Kavität ausgebildet. Unter einer Kavität im Sinne der Erfindung ist ein zu füllender Hohlraum zu verstehen, welcher schlitz- oder spaltförmig ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist der Schlitz als Kavität in Umfangsrichtung des Anschlusselementes ausgeführt.The invention is further achieved by a device for producing fiber composite components, which has an upper mold half and a lower mold half, which together form a cylindrical receptacle for the tube of fiber layers and matrix material and a receptacle for the connection element. The connection element is arranged at the end of the tube. Furthermore, a pressure hose is accommodated in the interior of the receptacle of the mold halves, wherein in the connection region of the connection element in the radial direction from the inside to the outside of the pressure hose, the connection element, the tube and finally the mold half are arranged completely outside. Between the connection element and the mold half, a cavity is formed in the connection region. Under a cavity in the context of the invention is to be filled cavity to be understood, which is slit-shaped or slit-shaped. Particularly preferably, the slot is designed as a cavity in the circumferential direction of the connecting element.
In der Kavität bildet sich bei Druckbeaufschlagung mittels des Druckschlauches ein Druckschatten in radialer Richtung hinter dem Anschlusselement aus, der vorteilhaft in axialer Richtung mit dem verflüssigten Matrixwerkstoff aus dem Faserverbundmaterial ausgefüllt wird. Der Matrixwerkstoff, beispielsweise das Kunstharz, umgibt die Außenseite des Anschlusselementes und bildet mit den Formelementen auf der Außenseite des Anschlusselementes eine formschlüssige Verbindung nach dem Aushärten des Matrixwerkstoffes. Somit wird der sich ausbildende Druckschatten, der in Verfahren nach dem Stand der Technik nachteilig ist, vorliegend vorteilhaft genutzt, um über die entstehende und mit Matrixmaterial ausgefüllte Kavität einen dreidimensionalen Raum zur formschlüssigen Verbindung zu bilden.When the pressure is applied by means of the pressure hose, a pressure shadow in the radial direction forms behind the connection element in the cavity, which is advantageously filled in the axial direction with the liquefied matrix material of the fiber composite material. The matrix material, For example, the synthetic resin, surrounds the outside of the connection element and forms a positive connection with the mold elements on the outside of the connection element after curing of the matrix material. Thus, the developing print shadow, which is disadvantageous in methods according to the prior art, in the present case is advantageously used in order to form a three-dimensional space for positive connection via the resulting cavity filled with matrix material.
Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Kavität bei Druckbeaufschlagung mittels des Druckschlauches durch radiale Aufweitung des Verbindungsbereiches verkleinerbar ausgebildet und ein Formschluss entsteht durch die Aufweitung.According to an alternative embodiment of the invention, the cavity is formed reducible when pressurized by means of the pressure hose by radially widening of the connecting portion and a positive connection is formed by the expansion.
Vorteilhaft ist die Kavität bei Druckbeaufschlagung mittels des Druckschlauches über Ausnehmungen oder Schlitze in radialer Richtung mit dem Matrixwerkstoff ausfüllbar ausgeführt. Der verflüssigte Matrixwerkstoff gelangt über die Ausnehmungen oder Schlitze von der Außenseite auf die Innenseite des Verbindungsbereiches des Anschlusselementes und bildet somit Stege nach der Aushärtung, welche den Formschluss zur Verbindung von Anschlusselement und Faserverbundrohr bilden.Advantageously, the cavity is designed to be fillable by means of the pressure hose via recesses or slots in the radial direction with the matrix material. The liquefied matrix material passes via the recesses or slots from the outside to the inside of the connecting region of the connecting element and thus forms webs after curing, which form the positive connection for connection of connecting element and fiber composite pipe.
Zur Verbesserung des Effektes und der Sicherung der möglichst vollständigen Ausfüllung der Kavität mit Matrixwerkstoff ist im Verbindungsbereich des Anschlusselementes ein Reservoire an Matrixwerkstoff, beispielsweise in Form eines Klebefilms oder Klebstoffringes auf der Innenseite des Anschlusselementes, ausgeführt.To improve the effect and ensure the fullest possible filling of the cavity with matrix material, a reservoir of matrix material, for example in the form of an adhesive film or adhesive ring on the inside of the connection element, is executed in the connection region of the connection element.
Besonders bevorzugt sind die einzelnen Effekte zur Ausbildung einer dreidimensionalen formschlüssigen Verbindung von Anschlusselement und Faserverbundrohr kombinierbar. Dabei wird beispielsweise durch Schlitze im Verbindungsbereich des Anschlusselementes der Durchtritt von Matrixwerkstoffe von außen nach innen und umgekehrt möglich. Weiterhin entsteht durch geeignete Ausführung der Schlitze in axialer Richtung eine Aufweitung des Verbindungsbereiches mit zusätzlicher Wirkung der Formschlüssigkeit der Verbindung. Die Ausbildung von Laschen im Verbindungsbereich des Anschlusselementes und die Anordnung von Formelementen auf dem äußeren Umfang des Anschlusselementes verstärken weiterhin die Formschlüssigkeit der Verbindung.Particularly preferably, the individual effects for forming a three-dimensional positive connection of connection element and fiber composite pipe can be combined. In this case, for example, through slots in the connection region of the connection element, the passage of matrix materials from outside to inside and vice versa is possible. Furthermore, by suitable design of the slots in the axial direction, a widening of the connecting area with additional effect of the positive engagement of the connection. The formation of tabs in the connection region of the connection element and the arrangement of form elements on the outer circumference of the connection element further enhance the positive engagement of the connection.
Die Formelemente, Ausnehmungen oder Schlitze im Verbindungsbereich des Anschlusselementes werden bevorzugt durch Stanzen, Fräsen oder eine Laserbehandlung ausgeführt.The form elements, recesses or slots in the connection region of the connection element are preferably made by punching, milling or laser treatment.
Die Erfindung wird weiterhin durch ein Schlauchblasverfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen gelöst, wobei ein Gelege aus Faserlagen mit einem Matrixwerkstoff in eine Form eingelegt wird, ein Anschlusselement in die Form derart eingebracht wird, dass eine Kavität zwischen dem Anschlusselement und der Form ausbildbar ist, ein Druckschlauch in die Form derart eingebracht wird, dass bei Druckbeaufschlagung der Druckschlauch das Gelege aus Faserlagen mit dem Matrixwerkstoff gegen die Form drückt und das die Kavität nachfolgend verkleinert und/oder mit Matrixmaterial ausgefüllt wird.
Vorteilhaft wird weiterhin ein Klebefilm aus Matrixmaterial, beispielsweise als Harzschicht, als zusätzliches Matrixmaterial auf der Innenseite des Anschlusselementes im Verbindungsbereich zur Ausfüllung der Kavität nach Aufschmelzen des Klebefilms positioniert.The invention is further achieved by a tubular blowing process for the production of fiber composite components, wherein a scrim of fiber layers is placed with a matrix material in a mold, a connection element is introduced into the mold such that a cavity between the connection element and the mold can be formed, a pressure hose is introduced into the mold such that upon pressurization of the pressure hose, the scrim of fiber layers with the matrix material presses against the mold and the cavity is subsequently reduced in size and / or filled with matrix material.
Advantageously, an adhesive film of matrix material, for example as a resin layer, as an additional matrix material on the inside of the connection element in the connection region for filling the cavity after melting of the adhesive film is further positioned.
Die Konzeption der Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass bei der Herstellung von Faserverbundrohren mit außenliegender Formseite ein Rohling aus Faserlagen hergestellt und während des Wärmebehandlungsschrittes mittels des Schlauchblasverfahrens gegen die außenliegenden Formhälften gepresst wird. Als Rohling ist ein druckelastisches oder thermoplastisches Prepreg, Hybridgarn oder Ähnliches verwendbar. Ebenso einsetzbar ist ein mit einem Matrixwerkstoff vorgemischtes Faserhalbzeug. Optional kann der Pressvorgang mit dem Druckschlauch mit einer Unterstützung durch Vakuum erfolgen, wozu die Form entsprechend vakuumdicht hergerichtet sein muss.The concept of the invention consists essentially in the fact that in the production of fiber composite pipes with an external mold side, a blank made of fiber layers and pressed during the heat treatment step by means of the tubular blowing against the outer mold halves. As the blank, a pressure-elastic or thermoplastic prepreg, hybrid yarn or the like can be used. Likewise usable is a semifinished product premixed with a matrix material. Optionally, the pressing process can be carried out with the pressure hose with a support by vacuum, for which the mold must be prepared according to vacuum-tight.
Durch den Pressvorgang kommt es zu einem Setzvorgang der Faserlagen des Rohlings von innen nach außen, wobei die Faserlagen zu einem porenfreien Laminat konsolidiert werden. Besonders vorteilhaft wird das hergestellte Rohr mit einer Hülse als Anschlusselement verbunden, welche an der Innenfläche des Faserverbundes anliegt und somit Lasten in das Rohr übertragen kann. Allerdings hat eine innenliegende Hülse den Nachteil, dass diese den Setzvorgang für die Konsolidierung der Faserlagen durch die Bildung eines Druckschattens in radialer Richtung behindert.
Dieser Effekt wird jedoch erfindungsgemäß vorteilhaft genutzt, um einen dreidimensionalen formschlüssigen Verbund von Anschlusselement und Faserverbundrohr zu erzeugen.
Besonders vorteilhaft an dem vorgeschlagenen Verfahren sowie der Vorrichtung und dem Faserverbundbauteil selbst ist, dass eine durch den Setzvorgang frei werdende Kavität zwischen dem Anschlusselement, der Hülse oder dem Flansch, und den außenliegenden Formhälften durch zusätzlichen Matrixwerkstoff ausgefüllt wird, was den Verbund von Anschlusselement und Faserverbundrohr signifikant verbessert.
Alternativ oder zusätzlich zu diesem Effekt wird das Anschlusselement, die Hülse oder der Flansch beispielsweise, selbst radial aufweitbar ausgestaltet. Wiederum alternativ oder kumulativ sind im Bereich des Anschlusselementes von außen nach innen rückende Formteile vorgesehen. Dabei kann sich der Faservolumengehalt lokal ändern. Der zusätzliche Matrixwerkstoff entstammt entweder den dem Flansch benachbarten Bereichen des Faserverbundrohres und wird durch eine axiale Fließbewegung in den Bereich zwischen Flansch und Formhälften gepresst.
Weiterhin kann der zusätzliche Matrixwerkstoff als Zusatzmaterial innerhalb des Anschlusselementes positioniert werden und mit Hilfe des Druckschlauches, der auch als Blasschlauch bezeichnet wird, durch Öffnungen im Verbindungsbereich des Anschlusselementes radial von innen durch die Öffnungen hindurch nach außen gepresst werden.As a result of the pressing process, the fiber layers of the blank are set from the inside to the outside, whereby the fiber layers are consolidated to form a nonporous laminate. Particularly advantageously, the tube produced is connected to a sleeve as a connection element, which rests against the inner surface of the fiber composite and thus can transfer loads into the tube. However, an internal sleeve has the disadvantage that it hampers the setting process for the consolidation of the fiber layers by the formation of a print shadow in the radial direction.
However, this effect is advantageously used according to the invention to produce a three-dimensional form-fitting composite of connection element and fiber composite pipe.
Particularly advantageous in the proposed method and the device and the fiber composite component itself is that a liberated by the setting cavity between the connection element, the sleeve or the flange, and the outer mold halves is filled by additional matrix material, which is the composite of connecting element and fiber composite pipe significantly improved.
Alternatively or in addition to this effect, the connection element, the sleeve or the flange For example, designed even radially expandable. Again alternatively or cumulatively, in the region of the connection element, backward-looking molded parts are provided from outside to inside. The fiber volume content may change locally. The additional matrix material either comes from the regions of the fiber composite tube adjacent to the flange and is pressed into the region between flange and mold halves by an axial flow movement.
Furthermore, the additional matrix material can be positioned as additional material within the connection element and can be pressed radially outward through the openings through openings in the connection region of the connection element by means of the pressure hose, which is also referred to as blow hose.
Das Anschlusselement kann alternativ oder zusätzlich durch eine Ausführung mit Schlitzen derart gestaltet werden, dass dieses radial aufweitbar ist. Dadurch wird der Effekt zur Füllung des frei werdenden Volumens unterstützt. Zusätzlich entsteht eine feine Verzahnung zwischen dem Anschlusselement im Verbindungsbereich und dem Rohr. Durch die Schlitze kann außerdem eine radiale Zuführung zusätzlichen Matrixwerkstoffes realisiert werden.
Als weitere vorteilhafte Option kann das Volumen der Kavität durch bewegliche Formteile gefüllt werden, welche im Bereich des Flanschs während des Wärmebehandlungsschrittes von außen nach innen gedrückt werden. Die Hülse ist in einer vorteilhaften Ausführung so beschaffen, dass diese an ihrer Kontaktfläche zum Faserverbundrohr zylindrische und nichtzylindrische Formelemente aufweist. Im Wärmebehandlungsschritt werden diese Formelemente dann mit dem Matrixwerkstoff und dem Faserlagen umschlossen und führen nach der Aushärtung der Matrix zu einer nicht lösbaren, formschlüssig wirkenden Fügeverbindung zwischen Faserverbundrohr und Flansch, dem Anschlusselement.
Als Formelemente können Nuten, Gewindegänge, Verzahnungen, Rändelungen und dergleichen ausgeführt sein, die an der außenliegenden Kontaktfläche besonders einfach und kostengünstig herstellbar sind.The connection element can alternatively or additionally be designed by a design with slots such that it is radially expandable. This supports the effect of filling the volume released. In addition, a fine toothing between the connection element in the connection region and the tube is created. Through the slots also a radial feed additional matrix material can be realized.
As a further advantageous option, the volume of the cavity can be filled by movable moldings, which are pressed in the region of the flange during the heat treatment step from outside to inside. The sleeve is designed in an advantageous embodiment so that it has cylindrical and non-cylindrical shape elements at its contact surface to the fiber composite tube. In the heat treatment step, these mold elements are then enclosed with the matrix material and the fiber layers and, after curing of the matrix, lead to a non-detachable, form-fitting joining connection between fiber composite pipe and flange, the connection element.
As a form of elements grooves, threads, gears, knurls and the like can be performed, which are particularly easy and inexpensive to produce on the outer contact surface.
Die Vorteile der Erfindung sind sehr vielfältig. Das Faserverbundbauteil als Faserverbundrohr mit einem formschlüssig angebundenem Anschlusselement verbessert die Versagenssicherheit der Verbindung. Insbesondere für Flanschverbindungen ist die Verbesserung der Krafteinleitungscharakteristik von hohem Wert.The advantages of the invention are very diverse. The fiber composite component as a fiber composite tube with a form-fitting connected connection element improves the failure safety of the connection. Especially for flange connections, the improvement of the force introduction characteristic is of high value.
Der innenliegende Flansch ist vorteilhaft bei engen Bauräumen einsetzbar und das Schlauchblasverfahren unterstützt generell den gestreckt liegenden Faserverlauf ohne Stauchungen, was zu sehr guten Struktureigenschaften des Faserverbundbauteils führt.
Der Wärmeeintrag für den Wärmebehandlungsschritt ist vorteilhaft über ein außenliegendes, temperierbares Formwerkzeug möglich. Dadurch gelingt die einfache Anwendung des Heißpressverfahrens mit vergleichsweise geringen Taktzeiten und einer hervorragenden Effizienz.The inner flange is advantageously used in tight spaces and the Schlauchblasverfahren generally supports the stretched fiber flow without upsetting, resulting in very good structural properties of the fiber composite component.
The heat input for the heat treatment step is advantageously possible via an external, temperable mold. This allows the simple application of the hot pressing process with comparatively low cycle times and excellent efficiency.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 : Vorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundbauteils im Querschnitt -
2 : Vorrichtung mit Faserverbundbauteil im Längsschnitt -
3 : Vorrichtung und Faserverbundbauteil mit Ausnehmungen im Erfindungsbereich des Anschlusselementes im Querschnitt -
4 : Anschlusselement mit Verbindungsbereich und Anschlussbereich.
-
1 : Device for producing a fiber composite component in cross section -
2 : Device with fiber composite component in longitudinal section -
3 : Device and fiber composite component with recesses in the invention range of the connection element in cross section -
4 : Connection element with connection area and connection area.
In
Der Druckschlauch
The
In
Das Rohr
The
In
In
Die einzelnen Maßnahmen zur Herstellung des Formschlusses, die vorangegangen in verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, werden bevorzugt miteinander kombiniert. Besonders vorteilhaft ist die Ausführung der äußeren Oberfläche des Anschlusselementes
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- obere Formhälfteupper mold half
- 22
- untere Formhälftelower mold half
- 33
- einrückbare Formteileengageable moldings
- 44
- Druckschlauchpressure hose
- 55
- Rohr mit Faserlagen und MatrixwerkstoffTube with fiber layers and matrix material
- 66
- Anschlusselement, Hülse, FlanschhülseConnection element, sleeve, flange sleeve
- 77
- Verbindungsbereichconnecting area
- 88th
- Starre Kavität im DruckschattenRigid cavity in the print shadow
- 99
- HarzflussrichtungResin flow direction
- 1010
- Durchbruch, Ausnehmung in FlanschhülseBreakthrough, recess in flange sleeve
- 1111
- Klebefilm, HarzschichtAdhesive film, resin layer
- 1212
- Schlitzslot
- 1313
- Lascheflap
- 1414
- Anschlussbereichterminal area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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