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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen in einem Spritzpressverfahren, wobei eine fließfähige Formmasse durch Verteilkanäle in einen Formraum eingespritzt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.
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Aus der
DE 43 24 724 A1 ist ein Angusssystem bekannt, insbesondere für LCM-Verfahren, mit einer aus Schalen bestehenden, ein Formnest umgebenden Form, mindestens einem bis zum Formnest reichenden, sich durch die Schale erstreckenden Angusskanal, einer Entlüftung des Formnests, einem Zuführorgan für das zu injizierende Harzgemisch, sowie einem Verschluss für die durch den Angusskanal in der Form gebildete Öffnung, bei dem eine Mündung des Zuführorgans formnestnah angeordnet sowie das Zuführorgan zumindest im Bereich der Mündung gegen den Angusskanal abgedichtet ist.
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Aus der
EP 1 859 920 A1 ist ein Verfahren bekannt zum Gießen eines Bauteils, das mindestens teilweise faserverstärktes Kunststofflaminat beinhaltet, mit den folgenden Verfahrensschritten: die Faserverstärkung wird in einer Gussform angeordnet, wobei mindestens ein Entlüftungskanal vorgesehen wird, wobei diese Faserverstärkung und dieser Entlüftungskanal während des Gussvorgangs mindestens teilweise durch den Kunststoff getränkt werden, sodass eine Entlüftung durch diesen Entlüftungskanal erzielt wird, wobei die Oberfläche des Entlüftungskanals mindestens teilweise mit einer halbdurchlässigen Membran hergestellt wird, die den Durchgang von Gasen gewährleistet, aber den Durchgang von Kunststoffen nicht oder nur langsam gestattet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Verfahren kann auch als Resin Transfer Moulding (RTM) bezeichnet werden. Die Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile können Kraftfahrzeugbauteile sein. Die Kunststoffbauteile können Karosseriebauteile sein. Die Kunststoffbauteile können Innenverkleidungsbauteile sein. Die Kunststoffbauteile können Verstärkungsfasern aufweisen. Die Verstärkungsfasern können Endlosfasern sein. Die Verstärkungsfasern können Lang- oder Kurzfasern sein. Die Verstärkungsfasern können organische Fasern, wie Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, Plexiglas-Fasern, und/oder anorganische Fasern, wie Basaltfasern, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, sein. Die Formmasse kann ein Harz aufweisen. Die Formmasse kann einen Härter aufweisen. Die Formmasse kann ein Reaktionsharz sein. Die Formmasse kann ein Injektionsharz sein. Die Formmasse kann eingespritzt werden, um für die Verstärkungsfasern eine Matrix zu bilden. Die Formmasse kann auch als Matrixmaterial bezeichnet werden.
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In den Formraum kann zunächst ein Faserhalbzeug eingelegt werden. Das Faserhalbzeug kann ein trockenes Faserhalbzeug sein. Das Faserhalbzeug kann eine Textilie sein. Das Faserhalbzeug kann ein Konfektionsteil sein. Das Faserhalbzeug kann ein Zuschnitt sein. Das Faserhalbzeug kann ein Gewebe, Gewirk, Gestrick, Geflecht, Nähgewirk oder Tape sein. Das Faserhalbzeug kann drapiert werden. Das Faserhalbzeug kann vorfixiert werden. In den Formraum kann zunächst wenigstens ein Einlegeteil eingelegt werden.
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Die Formmasse kann zunächst vordosiert werden. Die Formmasse kann zunächst plastifiziert werden. Die Formmasse kann zunächst erhitzt werden. Die Formmasse kann zunächst gemischt werden. Die fließfähige Formmasse kann ein Fluid sein. Vor dem Evakuieren kann eine Entlüftungseinrichtung geschlossen werden. Nach dem Evakuieren kann eine Unterdruckerzeugungseinrichtung deaktiviert und eine Einspritzeinrichtung aktiviert werden.
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Der Formraum kann vor dem Einspritzen der Formmasse entlüftet werden. Der Formraum kann während des Einspritzens der Formmasse entlüftet werden. Der Formraum kann nach dem Einspritzen der Formmasse entlüftet werden. Während des Einspritzens und/oder nach dem Einspritzen der Formmasse kann eine Entlüftungseinrichtung geöffnet und/oder geschlossen werden. Der Formraum kann unter Berücksichtigung wenigstens eines Sensorsignals wenigstens eines Sensors zum sensieren einer Fließfront der Formmasse entlüftet werden. Die Entlüftungseinrichtung kann unter Berücksichtigung wenigstens eines Sensorsignals wenigstens eines Sensors zum sensieren einer Fließfront geöffnet und/oder geschlossen werden.
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Die Vorrichtung kann eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen der Formmasse aufweisen. Die Einspritzeinrichtung kann eine Zylinder-Kolben-Anordnung aufweisen. Die Zylinder-Kolben-Anordnung kann elektrisch, magnetisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbar sein. Die Einspritzeinrichtung kann eine Heizanordnung zum Erhitzen der Formmasse aufweisen. Die Vorrichtung kann eine Unterdruckerzeugungseinrichtung zum Evakuieren des Formraums aufweisen. Das Formwerkzeug kann mehrteilig sein. Das Formwerkzeug kann öffenbar und/oder schließbar sein. Das Formwerkzeug kann eine Formfläche aufweisen. Die Verteilkanäle können an der Formfläche angeordnet sein und/oder in die Formfläche münden. Die Verteilkanäle können mithilfe der Einspritzeinrichtung und/oder der Unterdruckerzeugungseinrichtung beaufschlagbar sein. Die Verteilkanäle können nutartig ausgeführt sein. Die Verteilkanäle können kanalartig ausgeführt sein. Die Verteilerkanäle können sich in einer Kernstruktur befinden.
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Die Vorrichtung kann eine Entlüftungseinrichtung mit wenigstens einem Entlüftungskanal zum Entlüften des Formraums während des Einspritzens und/oder nach dem Einspritzen der Formmasse aufweisen. Die Entlüftungseinrichtung kann wenigstens ein Entlüftungsventil aufweisen. Der wenigstens eine Entlüftungskanal kann öffenbar und/oder schließbar sein. Das wenigstens eine Entlüftungsventil kann elektrisch, magnetisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbar sein. Das wenigstens eine Entlüftungsventil kann in das Formwerkzeug integriert sein.
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Die Entlüftungseinrichtung kann wenigstens einen Speicherabschnitt für die Formmasse aufweisen. Der wenigstens eine Speicherabschnitt kann ein vorgegebenes Mindestvolumen aufweisen. Der wenigstens eine Speicherabschnitt kann nutartig ausgeführt sein. Der wenigstens eine Speicherabschnitt kann ringnutartig ausgeführt sein. Der wenigstens eine Speicherabschnitt kann auch als Überlaufkavität bezeichnet werden.
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Die Entlüftungseinrichtung kann wenigstens einen Sensor zum sensieren einer Fließfront der Formmasse aufweisen. Der wenigstens eine Sensors kann ein kapazitiver Sensor sein. Der wenigstens eine Sensors kann auf Basis einer Veränderung einer elektrischen Kapazität wenigstens eines Kondensators arbeiten. Der wenigstens eine Sensor kann an dem wenigstens einen Speicherabschnitt angeordnet sein.
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Die Entlüftungseinrichtung kann wenigstens einen Drosselabschnitt für die Formmasse aufweisen. Der wenigstens eine Drosselabschnitt kann dazu dienen, eine Fließgeschwindigkeit der Fließfront der Formmasse zu drosseln. Der wenigstens eine Drosselabschnitt kann einen reduzierten Stömungsquerschnitt aufweisen. Der wenigstens eine Drosselabschnitt kann als Verprägung ausgeführt sein. Der wenigstens eine Drosselabschnitt kann ringförmig ausgeführt sein. Der wenigstens eine Drosselabschnitt kann zwischen dem wenigstens einen Speicherabschnitt und dem wenigstens einen Entlüftungskanal angeordnet sein.
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Der wenigstens eine Drosselabschnitt kann radial innerhalb des wenigstens einen Speicherabschnitts angeordnet sein. Der wenigstens eine Entlüftungskanal kann radial innerhalb des wenigstens einen Drosselabschnitts angeordnet sein.
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Die Vorrichtung kann eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann eine elektrische und/oder hydraulische Steuereinrichtung sein. Die Steuereinrichtung kann zum Steuern des Formwerkzeugs, der Unterdruckerzeugungseinrichtung, der Einspritzeinrichtung und/oder der Entlüftungseinrichtung dienen. Der Steuereinrichtung kann ein Sensorsignal wenigstens eines Sensors zum sensieren einer Fließfront zur Verfügung stehen.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Bauteilentlüftung in einem RTM-Prozess über ein verzweigtes Angusssystem und Hochleistungsentlüftungsbausteine.
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Eine Entlüftung kann in einem RTM-Prozess über ein werkzeugseitiges Matrixverteilersystem erfolgen. Die Entlüftung kann flächig erfolgen. Damit kann eine Lunkergefahr reduziert werden und kürzere Entlüftungszeiten können erreicht werden.
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Um einen Entlüftungsbaustein (EBS) über einen Sensor ansteuern zu können, soll eine EBS-Steuerung direkt im Werkzeug integriert sein. Dies gewährleistet Schaltzeiten im Mikrosekunden Bereich. Darüber hinaus kann ein kapazitiver Sensor über den der EBS gesteuert wird, in einer umlaufenden Überlaufkavität platziert sein. Hinter der Überlaufkavität kann ein umlaufender Verprägungsbereich angeordnet sein. Im Inneren des umlaufenden Verprägungsbereichs kann der Entlüftungsbaustein angeordnet sein.
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Mindestens ein Entlüftungsbaustein kann auf einem Verteilersystem platziert sein. Dies führt zu einer deutlich erhöhten Fläche über die entlüftet werden kann.
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Der EBS kann mit einer umlaufenden Überlaufkavität versehen sein. In diesem Überlaufbereich kann ein kapazitiver Sensor angeordnet sein, der eine Fließfront detektiert. Hinter der Überlaufkavität kann ein Verprägungsbereich angeordnet sein, in dem ein Textil auf einen höheren Faservolumengehalt kompaktiert wird. Der eigentliche Entlüftungsbaustein kann im Inneren der umlaufenden Verprägung angeordnet sein.
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Mit der Erfindung wird eine schnelle Vorevakuierung ermöglicht. Eine Vakuumqualität wird erhöht. Ein Ausschuss wird reduziert. Eine Öffnungszeit einer Entlüftungseinrichtung kann verlängert werden. Ein Eindringen von Formmasse in einen Entlüftungskanal wird vermieden. Eine Entlüftung kann über ein Bauteil vergleichmäßigt werden.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
- 1 eine Entlüftungseinrichtung einer Vorrichtung zum Herstellen von Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen in einem Spritzpressverfahren und
- 2 ein Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil.
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1 zeigt eine Entlüftungseinrichtung 100 einer Vorrichtung zum Herstellen von Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen in einem Spritzpressverfahren. Die Vorrichtung weist mehrere derartige Entlüftungseinrichtungen 100 auf. Die Vorrichtung weist ein öffenbares und/oder schließbares Formwerkzeug mit einem Formraum auf. Das Formwerkzeug weist eine Formfläche mit nutartigen verzweigten Verteilkanäle auf. Die Vorrichtung weist eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen der Formmasse in den Formraum und eine Unterdruckerzeugungseinrichtung zum Evakuieren des Formraums auf.
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Die Entlüftungseinrichtung 100 weist einen in den Formraum mündenden Entlüftungskanal 102 zum Entlüften des Formraums während des Einspritzens und/oder nach dem Einspritzen der Formmasse auf. Die Entlüftungseinrichtung weist ein Entlüftungsventil zum Öffnen und/oder Schließen des Entlüftungskanals 102 auf.
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Die Entlüftungseinrichtung 100 weist eine Überlaufkavität als Speicherabschnitt 104 auf. Der Speicherabschnitt 104 ist ringnutartig ausgeführt. Der Speicherabschnitt 104 umschließt die Mündung des Entlüftungskanals 102.
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Die Entlüftungseinrichtung 100 weist eine Verprägung als Drosselabschnitt 106 für die Formmasse auf. Der Drosselabschnitt 106 ist ringförmig ausgeführt. Der Drosselabschnitt 106 umschließt die Mündung des Entlüftungskanals 102. Der Drosselabschnitt 106 ist zwischen der Mündung des Entlüftungskanals 102 und dem Speicherabschnitt 104 angeordnet.
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Die Entlüftungseinrichtung 100 weist einen kapazitiven Sensor zum sensieren einer Fließfront der Formmasse auf. Der Sensor ist an dem Speicherabschnitt 104 angeordnet.
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Die Vorrichtung weist eine Steuereinrichtung zum Steuern des Formwerkzeugs, der Unterdruckerzeugungseinrichtung, der Einspritzeinrichtung und/oder der Entlüftungseinrichtung 100 auf. Der Steuereinrichtung steht ein Sensorsignal des Sensors zum sensieren einer Fließfront zur Verfügung.
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Zum Herstellen eines Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteils wird zunächst das Formwerkzeug geöffnet, ein Faserhalbzeug in das geöffnete Formwerkzeug eingelegt und das Formwerkzeug geschlossen. Nachfolgend wird der Formraum mithilfe der Unterdruckerzeugungseinrichtung durch die Verteilkanäle evakuiert. Nachfolgend wird eine Formmasse mithilfe der Einspritzeinrichtung durch die Verteilkanäle eingespritzt und das Faserhalbzeug infiltriert. Dabei sind die Entlüftungseinrichtungen 100 geöffnet, um ein Entweichen von Luft zu ermöglichen.
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Wenn eine Fließfront der Formmasse an eine Entlüftungseinrichtung 100 gelangt, verteilt sich die Formmasse in dem Speicherabschnitt 104 und der Sensor sensiert die Fließfront unabhängig von einer Einströmrichtung der Formmasse zu dem Speicherabschnitt 104. Der Drosselabschnitt bewirkt eine Reduzierung einer Fließgeschwindigkeit der Fließfront der Formmasse. Damit bleibt nach dem Sensieren der Fließfront mithilfe des Sensor ausreichend Zeit, den Entlüftungskanal 102 zu schließen, bevor die Fließfront den Entlüftungskanal 102 erreicht. Durch angepasste Steuerung der Entlüftungseinrichtungen 100 über das Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil wird eine schnelle, effektive Entlüftung ohne Lunkerbildung erreicht.
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2 zeigt ein Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil 200. Das Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil 200 ist mit der mit Bezug zu 1 beschriebenen Vorrichtung nach dem dort beschriebenen Verfahren hergestellt. Das Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil 200 ist ein Seitenteil eines Kraftfahrzeugs. Das Evakuieren des Formraums und/oder das Einspritzen der Formmasse erfolgt durch die Verteilkanäle 202.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Entlüftungseinrichtung
- 102
- Entlüftungskanal
- 104
- Speicherabschnitt
- 106
- Drosselabschnitt
- 200
- Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil
- 202
- Verteilkanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4324724 A1 [0002]
- EP 1859920 A1 [0003]
